BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌCTRONG TIN HỌC Những nguyên lý sáng tạo ứng dụng trong công nghệ Intel CPU



CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT
________________


 !"#
$%&'&'()*&+, &' /01&'23&'
40&'56&'&'$7& 8+
"9&':"*&$;<&'2=&: GS.TSKH. Hoàng Kiếm
>5:"*& $?5$"7&#Lê Thị Xuân Diệu
@-A#CH1101076
BC&DEFGHF
IJI
#


Nhìn vào cuộc sống hiện tại ta dễ nhận thấy rằng cuộc sống của chúng ta có muôn
vàng thay đổi đáng kể và một trong những thay đổi mà chúng ta dễ nhận thấy nhất đó
là khoa học và công nghệ. Khoa học và công nghệ như là đặc trưng của thời đại, và
theo đó hoạt động nghiên cứu khoa học đã trở thành hoạt động khá sôi nổi và rộng
khắp trên đất nước Việt Nam, cũng như trên phạm vi toàn cầu. Khoa học công nghệ
trở thành động lực thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại.
Và không phải dừng lại ở đây, chúng ta chắc chắn một điều rằng khoa học công
nghệ sẽ càng ngày càng phát triển và cuộc sống của chúng ta sẽ có những thay đổi
theo thời gian. Ở đây, tại thời điểm này nhắc đến khoa học và công nghệ chúng ta sẽ
không thể nào liệt kê hết được, nhưng trong một khía cạnh rất nhỏ chúng ta hãy xem
khoa học công nghệ phát triển như thế nào và việc áp dụng những nguyên lý sáng tạo
để giải quyết một vấn đề ra sao? Trong bài thu hoạch nhỏ này em sẽ trình bày về sự
phát triển công nghệ phần cứng máy tính và việc áp dụng các nguyên lý sáng tạo trong
sản phẩm tin học này.

Qua đây em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Giáo sư - Tiến sỹ Khoa Học
Hoàng Kiếm, người đã tận tâm truyền đạt những kiến thức nền tảng cơ bản cho
chúng em về môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học trong tin học”. Bên cạnh đó
cũng không thể không nhắc đến công lao trợ giúp không mệt mỏi của các chuyên gia
cố vấn qua mạng thuộc Trung tâm phát triển CNTT – ĐH Quốc gia TP.HCM và toàn
thể các bạn bè học viên trong lớp.
4K&'L
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

Phần I. 
Trong những năm gần đây, công nghệ phần cứng máy tính phát triển một cách
nhanh chóng, đặc biệt là công nghệ CPU (bộ xử lý trung tâm) của máy tính. Intel là một
trong những công ty sản xuất CPU hàng đầu thế giới với các dòng CPU từ 386, 486, 586,
Pentium I, II, III cho đến Core 2 dual và Core I, những dòng CPU này được nhiều hãng
sản xuất máy tính trên thế giới chọn làm CPU cho máy tính PC. Riêng dòng sản phẩm
CPU core I, gồm core I3, I5 và I7 được Intel cải tiến với tốc độ xử lý nhanh và hiệu quả.
I.  !"#$%&
Sự ra đời và phát triển của CPU từ năm 1971 cho đến nay với các tên gọi tương ứng
với công nghệ và chiến lược phát triển kinh doanh của hãng Intel: CPU 4004, CPU
8088, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586, Core i3, i5, i7. Tóm tắt
qua sơ đồ mô tả:
II. U( /05VK#
CPU được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác nhau và mỗi bộ phận có chức
năng chuyên biệt gồm:
• Control Unit (CU): Điều khiển các hoạt động bên trong CPU.
• Đơn vị xử lý logic (ALU): Tính toán số nguyên và các phép toán
logic (And, Or, Not, X-or).
• Đơn vị xử lý số học (FPU): Tính toán số thực.
• Bộ giải mã lệnh (IDU): Chuyển đổi các lệnh của chương trình thành

các yêu cầu cụ thể.
• Bộ nhớ đệm (Cache): Lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình xử lý.
4K&'W
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

• Thanh ghi (Register): Chứa thông tin trước và sau khi xử lý.
• Các bus vào - ra (I/O Bus): Hệ thống đường dẫn tín hiệu kết nối các
thành phần của CPU với nhau và với bo mạch chủ (MB).
III. $O&+0/"#
1. $O&+0/" $80X"Y& 4Z5 $"Y XY#
o Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfield
• Kiến trúc Core có các cải tiến quan trọng như: Wide Dynamic
Execution (khả năng mở rộng thực thi động).
• Tính quản lý điện năng thông minh (Intelligent Power
Capability).
• Chia sẻ bộ nhớ đệm linh hoạt (Advanced Smart Cache): hai
nhân shared cache L2, tăng dung lượng cache cho từng Core.
o Sandy Bridge là tên mã của một bộ vi xử lý:
• Đang được phát triển bởi Intel và dự kiến sẽ là kiến trúc tiếp
nối Nehalem.
• Được thiết kế dựa trên quy trình công nghệ 32nm từ
Westmere (tên cũ là Nehalem-C) và áp dụng nó vào kiến trúc
Sandy Bridge mới. Tên mã trước đây cho BXL này là Gesher.
o Haswell là tên mã của một bộ vi xử lý:
• Đang được phát triển bởi Intel và dự kiến sẽ là kiến trúc tiếp
nối Sandy Bridge.
• Được thiết kế dựa trên quy trình công nghệ 22nm và có kế
hoạch tung ra dưới dạng sản phẩm thương mại vào năm 2012.
• Sẽ là CPU đầu tiên của Intel đưa vào thực thi các lệnh FMA

(Fused Multiply-Add)
2. '()(&
Được chia làm nhiều công nghệ chế tạo từ 180nm cho đến ngày hôm nay là
22nm (sẽ ra đời vào tháng 12/2011)
4K&'S
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

IV. $[&\"Y 5.5X,$"7( 4*&5048
Trên ký hiệu của CPU core I chúng ta thường thấy mã số sau đây:
Số 2 : được khoanh tròn màu đỏ cho biết core i3 này là thuộc đời 2.
Ý nghĩa của ký hiệu bằng chữ cái trong Core I đời 1:
Ý nghĩa của ký hiệu bằng chữ cái trong Core I đời 2:
4K&'R
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

V. "Y& 4Z5 0E/5$5$VQT](K5.52^&' #
1. Kiến trúc MB dành cho CPU các đời CPU trước Core i3:
Sơ đồ cấu tạo của MB cho CPU thông thường
2. Kiến trúc MB dành cho CPU intel từ Core i3, i5, i7: đã được tích hợp bộ điều
khiển RAM và card màn hình bên trong CPU.
Kiến trúc tổng quát hệ thống Lynnfield, Clarkdale và Kiến trúc tổng quát hệ
thống Bloomfield
3. Bảng thông số kỹ thuật của CPU core i3, i5, i7
4K&'_
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

VI. 6&'&'$75VK #

1. )`84$48K2"&'85$&0+0') (HTT): là công nghệ siêu phân luồng cho phép
giả lập thêm CPU luận lý trong cùng một CPU vật lý, giúp CPU có thể xử lý
được nhiều thông tin hơn.
Mô tả xử lý HTT
2. (+ "048QaK&$O&T: Công nghệ chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân, xử lý vật
lý hoạt động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhận những công việc riêng biệt
nhau.
Mô tả xử lý Multi Core
3. & 8+b(4\000- #Là công nghệ nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp
hệ thống hoạt động nhanh hơn và kéo dài thời lượng pin, bằng cách tự động điều
chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý.
4K&'c
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

Mô hình Turbo boost
VII. d5 4;&':!1&'23&'5VK048"eC"WC"R
1. d5 4;&'#
048"e# Được intel cho ra đời theo từng bộ vi xử lý (BVXL) ứng với chủng loại
của máy tính và theo từng kiến trung khác nhau. Sau đây là những kiến trúc cơ
bản của từng dòng CPU core i:
o $0
• Kiến trúc Clarkdale - nền tảng 32 nm.
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), Intel VT-x , Hyper-Threading , Smart Cache.
 FSB đã được thay thế với DMI.
o $0JK` 0`#

• Kiến trúc Arrandale - điện áp thấp - nền tảng 32 nm.
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Smart Cache.
 FSB đã được thay thế với DMI.
048"W:
4K&'HG
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

o $0#
• Kiến trúc Clarkdale - nền tảng 32 nm
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT-x , Intel VT-d , Hyper-Threading ,
Turbo Boost , Smart Cache và AES-NI.
 i5-661 không hỗ trợ Intel VT-d.
 FSB đã được thay thế với DMI.
• Kiến trúc Lynnfield - nền tảng 45 nm
 Dựa trên Nehalem
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel.
 SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit
NX thực hiện), Intel VT-x , Turbo Boost , Smart Cache.
 Hyper-Threading bị vô hiệu hóa.
o $0JK` 0`#
• Kiến trúc Arrandale - điện áp thấp - nền tảng 32 nm

 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache.
 FSB đã được thay thế với DMI.
• Kiến trúc Arrandale - nền tảng 32 nm
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache . Tất cả trừ-430M hỗ trợ i5 AES-NI.
 FSB đã được thay thế với DMI.
4K&'HH
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

 Core i5-520E có hỗ trợ bộ nhớ ECC và chia hai cổng PCI.
048"R#
o $0#
• Kiến trúc Lynnfield - nền tảng 45 nm
 Dựa trên Nehalem.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Intel VT-d , Hyper-Threading ,
Turbo Boost , Smart Cache
• Kiến trúc Bloomfield - nền tảng 45 nm

 Dựa trên Nehalem/
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache.
• Kiến trúc Gulftown - nền tảng 32 nm.
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Turbo Boost , Hyper-Threading ,
Smart Cache.
 Chỉ Core i7-980X sẽ có một khóa số nhân.
o $0+K` 0`#
• Kiến trúc Arrandale - điện áp thấp - nền tảng 32 nm
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
4K&'HF
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache.
 FSB được thay thế bằng DMI.
• Kiến trúc Arrandale - nền tảng 32 nm
 Dựa trên Westmere.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,

SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache.
 FSB được thay thế bằng DMI.
• Kiến trúc Arrandale - nền tảng 32 nm
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Intel VT-d , Hyper-Threading ,
Turbo Boost , Smart Cache.
 FSB được thay thế bằng DMI.
• Kiến trúc Clarksfield - nền tảng 45 nm
 Dựa trên Nehalem.
 Tất cả các tập lệnh hỗ trợ: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 ,
SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , Enhanced Intel SpeedStep
Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (một bit NX thực
hiện), TXT , Intel VT , Hyper-Threading , Turbo Boost ,
Smart Cache.
4K&'He
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

Hình 9. Các CPU core I dùng cho máy Laptop
• *"+,$%&
CORE I3
CORE I5
CORE I7
Khả năng xử lý thông minh r† ràng bắt đầu tại đây:
o Xử Lý Đa Nhiệm Thông Minh nhờ Công Nghệ Intel®

Hyper-Threading
o Các tính năng đồ họa tuyệt vời tích hợp sˆn.
Khả năng xử lý thông minh r† ràng bằng một cú tăng vọt tốc độ.
o Tự động gia tăng tốc độ khi bạn cần bằng Công Nghệ Intel®
Turbo Boost 2.0
o Xử Lý Đa Nhiệm Thông Minh nhờ Công Nghệ Intel®
Hyper-Threading
o Các tính năng đồ họa tuyệt vời tích hợp sˆn.
Khả năng xử lý thông minh r† ràng cao nhất.
4K&'HL
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

o Khả năng ép xung cho phép đạt được hiệu quả đáng sửng sốt
o Tự động gia tăng tốc độ khi bạn cần bằng Công Nghệ Intel®
Turbo Boost 2.0
o Xử Lý Đa Nhiệm Thông Minh nhờ Công Nghệ Intel®
Hyper-Threading
o Các tính năng đồ họa tuyệt vời tích hợp sˆn.
4K&'HW
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

Phần II.-./01"(,2345
I. '()*&+,XY $f`
CPU core I đã được kết hợp bộ phận điều khiển RAM và card màn hình bên
trong CPU nhờ vậy mà có các tính năng đồ họa tuyệt vời.
Trong công nghệ (+ "5048 ( core I 7 có 4 nhân 8 luồng dữ liệu) nguyên lý
kết hợp thể hiện rất r† trong việc chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân (kết hợp
nhiều nhân) xử lý vật lý hoạt động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhiệm

một công việc riêng biệt nhau.
II. '()*&+,5$1K 40&'
Nguyên lý này được thể hiện rất r† trong công nghệ siêu phân luồng (Intel®
Hyper-Threading) của các máy đời core i3, i5, i7 giả lập thêm CPU luận lý
trong cùng một CPU vật lý, giúp CPU xử lý được nhiều thông tin hơn.
III. '()*&+, .5$X$g"
Nguyên lý này thấy r† ở việc công nghệ CPU core I này cải tiến tách khỏi việc
xử lý dữ liệu bắc cầu qua chip mà xử lý trực tiếp từ RAM và CPU nhờ vậy mà
xử lý được nhiều công việc hơn, phục vụ được yêu cầu của người dùng.
IV. '()*&+,535\h
Để giúp hệ thống hoạt động nhanh hơn và kéo dài thời lượng Pin, bằng cách tự
động điều chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử
lý trong công nghệ Intel® Turbo Boost 2.0.
V. '()*&+,:/&&D&'
Công nghệ CPU của Intel thấy rất r† nguyên lý vạn năng, cùng một lúc có thể
xử lý được nhiều công việc khác nhau. Ở đây trong quá trình phát triển, công
4K&'HS
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#

nghệ siêu phân luồng, xử lý đa nhiệm thông minh càng thấy r† tính vạn năng
của CPU
VI. '()*&+,&D&'ah&'
Trong xu hướng phát triển của xã hội nhu cầu của con người ngày càng cao,
đòi hỏi máy tính phải xử lý nhanh, một lúc nhiều công việc, hiệu quả cao,
nhiều chức năng để đáp ứng cho công việc nghiên cứu và học tập, cho những
đối tượng từ tầm trung bình như sinh viên đến các chuyên gia ví dụ như nhà đồ
họa chuyên nghiệp đòi hỏi tầm cao, vì vậy công nghệ CPU đã từng bước phát
triển một cách năng động có thể đáp ứng mọi việc, mọi người dùng từ người
dùng cao cấp đến người dùng chuyên nghiệp với tốc độ cực nhanh.

Từ công nghệ Core i3: được ứng dụng trong những máy tính cá nhân sử dụng
đồ họa, xử lý công việc thông dụng và hỗ trợ trên công nghệ windows 64 bit
với những chương trình đồ họa: photoshop CS4, Corel X4, Plash FX … loại
này phù hợp cho những người dùng phổ thông: học sinh, sinh viên, nhân viên
văn phòng.
Đến core i5: thì được dùng nhiều hơn khi máy tính cần phải xử lý công việc
nhiều và hiệu quả hơn về thiết kế đồ họa và trong việc xây dựng lên hệ thống
ảo hóa phục vụ công việc nghiên cứu và học tập nâng cao dùng cho những
người dùng tầm trung: học sinh, sinh viên học chuyên ngành công nghệ thông
tin, nhân viên văn phòng cao cấp cần xử lý nhiều công việc và đồ họa cao cấp
Đến core i7: với kiến trúc 4 nhân 8 luồn dữ liệu nên thường được dùng vào
trong các công việc đồ họa dưới giao diện 64 bit cần độ xử lý tốc độ cực
nhanh: thiết kế hình vẽ 3D, 4D dựng phim 4D….xây dựng hệ thống ảo hóa với
quy mô lớn phục vụ công việc nghiên cứu công nghệ. Dùng cho người dùng
cao cấp, người dùng chuyên nghiệp: chuyên thiết kế đồ họa, chế bản âm thanh
hình ảnh, sản xuất phim ảnh, sinh viên học chuyên ngành đồ họa máy tính, chế
bản phim hoạt hình…
VII. '()*&+, .5ah&'$%($"7(
Trong công nghệ CPU như core i7 khả năng đáp ứng công việc rất cao, chế độ
đồ họa rất chuyên nghiệp và đây được xem là một tác động rất hữu hiệu của
công nghệ CPU thỏa mãn cho mọi người dùng.
4K&'HR
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST
#


Phần III. 67%89
B Bài giảng môn học : Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
• Giảng viên: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm
B Wikipedia, công nghệ CPU $ `#ii:"Bj"X"`82"KB04'ij"X"i& 8+

B Báo cáo thực tập về công nghệ CPU của nhóm sinh viên trường cao
đŠng nghề Ispace $ `#iik" B"-`K58B82(B:&
lB 40 nguyên lý sáng tạo $ `#ii-K&' K0$05B\+0'-`0 B50E
4K&'H_
J*$MN(O&P"7(QHHGHGRST