Tìm hiểu sự phát triển của công nghệ sản xuất chip và cho biết quan điểm của bạn về ý kiến cho rằng các thế hệ chip CPU hiện tại dùng trong máy tính sẽ bị thay thế bởi các chip tích hợp (CPU

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
NHÓM 4
- Hồ Quốc Thắng MSSV: 1413656 Lớp: MT1405
- Nguyễn Tú Thành MSSV: 1413581 Lớp: MT1405
- Nguyễn Minh Trí MSSV: 1414216 Lớp: MT1405
- Phạm Minh Tú MSSV: 1414506 Lớp: MT1405
ĐỀ TÀI
Tìm hiểu sự phát triển của công nghệ sản xuất chip và cho biết quan điểm của bạn về ý kiến cho rằng các
thế hệ chip CPU hiện tại dùng trong máy tính sẽ bị thay thế bởi các chip tích hợp (CPU và các thành phần
khác đóng gói trong một chip duy nhất). (System on chip – SoC)
1
MÔN HỌC: NHẬP MÔN ĐIỆN TOÁN
I. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHIP
1. Chip là gì?
2. Sự hình thành và phát triển
3. Bước tiến của công nghệ sản xuất chip: chip tích hợp
(SoC – System-on-chip)
a) SoC là gì
b) Thế mạnh, hạn chế của SoC
c) SoC được sử dụng ở đâu?
II. SoC vs CPU - CUỘC CHIẾN CHO TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH
1. SoC - Đối thủ của CPU kiểu cũ
2. SoC vs CPU
III. KẾT LUẬN
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO
2
I. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHIP:
3
1. Chip là gì?
-
Bộ vi xử lý, vi xử lý

-
Được chế tạo từ các transistors thu nhỏ tích hợp lên trên một vi mạch.
-
CPU là một chip được biết đến rộng rãi nhất
4
2. Sự hình thành và phát triển:

Thập niên 1970:
- 1971: + Intel 4004 - chip thương mại đầu tiên
+ 4bit, 2.300 transistor, 740KHz
- 1972: + Intel 8008 - chip 8bit đầu tiên
+ 16KB address space, 500KHz (up to 800KHz)
- 1974: + Intel 8080
+ 2MHz, bộ nhớ 64KB.
- 1975: + MOS Technology ra mắt MOS 6502.
+ Được trang bị cho nhiều máy tính lúc bấy giờ như Apple
II, Comodore PET và BBC Micro.
5
- 1978: + Intel 8086, chip x86 đầu tiên của thế giới, chip 16bit đầu
tiên của Intel
+ 29.000 transistor, 5MHz.
- 1979: + Intel 8088 phiên bản giá rẻ của 8086
+ Bus data 8bit
+ Được trang bị trong các máy tính của IBM.
- 1979: + Motorola 68000
+ 16bit nhưng các nhà sản xuất muốn mở rộng nó lên thành
32bit.
+ Được trang bị cho những máy Mac đời đầu của Apple
6


Thập niên 1980:
- 1982: + Intel 80286 là bản nâng cấp về hiệu năng của 8086.
+ Xung nhịp 6MHz, sau được tăng lên 25MHz.
+ 16MB address space, 34.000 transistor.
- 1985: + Intel 80386, chip 32bit đầu tiên của Intel
+ 275.000 transistor, 40MHz
7
- 1987: + Sun SPARC ra đời. Giống như Acorn, hãng Sun lúc này cũng đang
tìm kiếm một loại chip mới và quyết định tự xây dựng riêng.
- 1989: + Intel 80486
+ Chip x86 đầu tiên có hơn 1 triệu transistor (1,2 triệu)
+ Chip đầu tiên có cache và FPU nằm hẳn trên chip.
- 1985: + Acorn Computers đã quyết định tự xây dựng một loại chip mới có
tên Acorn RISC Machine (ARM)
8

Thập niên 1990:
- 1990: IBM RS/6000 giới thiệu chip POWER. Các chip này được sử
dụng trong các máy tính của IBM và Apple.
- 1993: + Intel Pentium ra đời.
+ 60MHz đến 300MHz, 3,1 triệu transistor.
9
- 1995: + Intel Pentium Pro, Out of Order Execution
+ Cache L2 nằm bên trong chip.
+ Được chuyển đổi để sử dụng trong dòng Xeon
- 1996: + AMD K5, chip đầu tiên do chính AMD tự thiết kế.
+ 75MHz tới 133MHz, 4,3 triệu transistor
- 1996: + Digital Equipment Corporation (DEC) đã phát triển dòng chip
StrongARM dựa trên nền tảng chip ARM
10

- 1997: + Intel Pentium II
+ 7,5 triệu transistor dạng cartridge, 233MHz đến 450MHz.
+ Dạng catridge
- 1999: + AMD Athlon
+ 500MHz, phiên bản sau đó là chip x86 đầu tiên đạt xung
nhịp 1GHz với 22 triệu transistor
- 1999: + Intel Pentium III
+ Chip đầu tiên sử dụng tập lệnh SSE, 400MHZ đến 1.4GHz.
11

Những năm 2000:
- 2000: + Pentium 4, sử dụng kiến trúc Netburst của Intel
+ 1.4GHz, tối đa lên 3.8GHz, 42 triệu transistor.
- 2001: Itanium được phát triển bởi Intel và HP. Đây là dòng
chip 64bit không dựa trên nền tảng x86
- 2002: Intel phát triển XScale ARM để tiếp nối dòng chip
StrongARM đã cũ kĩ và trang bị cho nhiều máy PDA trong
nhiều năm liền.
12
- 2003: + Intel Pentium-M (Centrino)
+ 77 triệu transistor, 900MHz.
- 2003: + AMD Opteron, chip 64bit x86 dành cho máy trạm
và máy chủ.
+ 105 triệu transistor
2005: + Intel Pentium D, chip 2 nhân đầu tiên của Intel.
+ 800MHz, 230 triệu transistor
+ Được cải tiến lên tối đa 3.6GHz, 376 triệu transistor
13
- 2006: AMD mua lại ATI và thông báo nhiều tham vọng
trong việc kết hợp các chip x86 với bộ xử lí đồ họa của ATI.

- 2006: + Xeon 5300, chip 4 nhân đầu tiên của Intel
+ 1.6GHz tới 3GHz, 582 triệu transistor
- 2006: + Intel Core thế hệ đầu (Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad).
+ chip đơn, 2 và 4 nhân của Intel.
14
15
- 2007: + APL0098 của Apple
+ Chip tích hợp đầu tiên
+ Nền tảng của dòng A-series
- 2008: + Qualcomm sản xuất các con chip SnapDragon dành cho
smartphone
+ 1GHz, 200 triệu transistor.
- 2008: + Intel Atom
+ Chip tích hợp cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp
+ 800MHz tới 1.7GHz, 47 triệu transistor.
16
2011: + Intel Core i3, i5, i7 Sandy Bridge.
+ Có tối đa 8 nhân, 995 triệu transistor.
2012: + Intel i3, i5, i7 Ivy Bridge
17
- 2013: Intel i3, i5, i7 Haswell
- Ngoài ra Intel dự kiến sẽ tung ra thế hệ Intel Core thứ 5 với tên Broadwell vào cuối năm 2014, đầu năm 2015.
Bên cạnh đó Intel còn úp mở về thế hệ Intel Core thứ 6 mang tên Skylake.
18
Ví dụ về sự phát triển của công nghệ sản xuất chip
(đơn cử là Intel với mô hình Tick-Tock).
MÔ HÌNH TICK-TOCK ( nguồn: intel.com)
19
20
3. Bước tiến của công nghệ sản xuất chip: chip tích hợp (SoC – System-on-chip)

a) SoC là gì?
- Hệ thống trên một vi mạch ( system-on-a-chip, system-on-chip, viết tắt là SoC)
- Tích hợp tất cả các thành phần của một hệ thống máy tính lên trên một vi mạch đơn
21
- Thành phần:
•
Vi điều khiển, vi xử lí, hay nhân xử lí
•
Các khối bộ nhớ
•
Một số giao diện như USB, FireWire, Ethernet
•
Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự và ngược lại
•
Mạch quản lí năng lượng, mạch kiểm soát điện áp
•
Bộ xử lí đồ họa, bộ kiểm soát bộ nhớ,
- Kết nối với nhau thông qua một bus
22
b) Thế mạnh của SoC:

Đa năng

Thu nhỏ kích thước thiết bị sử dụng SoC

Giảm lượng điện năng tiêu thụ

Giảm lượng nhiệt tỏa ra
c) Hạn chế của SoC:


Thiếu sự linh hoạt trong nâng cấp

Giá cao

Khả năng xử lí vẫn chưa bì được so với các CPU cùng tầm giá
23
c) SoC được sử dụng ở đâu?
- Các chip dành cho tablet, ultrabook…
- Các chip dành cho smartphone
24
II. SoC vs CPU - CUỘC CHIẾN CHO TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH:
1) SoC - Đối thủ của CPU kiểu cũ:
2) SoC vs CPU:
STT Đặc điểm SoC CPU
1 Hiệu năng Thấp hơn Cao hơn
2 Tốc độ Thấp hơn Cao hơn
3 Điện năng tiêu thụ Thấp Cao
4 Kích thước Nhỏ hơn Lớn hơn
25
III. KẾT LUẬN:
- Đồng ý với quan điểm chủ đề đưa ra.
- Ý kiến về sự phát triển của CPU trong tương lai.