Thiết kế mạch đo dòng điện,điệp áp và điện trở hiển thị trên LCD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

---

---

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP:
Thiết kế mạch đo dòng điện,điệp áp và điện trở
hiển thị trên LCD
Giáo viên hướng dẫn

: Th.S NGUYỄN TUẤN ANH

Sinh viên thực hiện

: Vũ xuân Tùng

Mã số sinh viên

: 0741050346

Lớp

: Điện tử 4-K7

1


Hà Nội: 2016

Mục Lục
Mục Lục.......................................................................................................................................................2
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ VXL...........................................................................................................5
1.1 Khái niệm...........................................................................................................................................5
1.2 Lịch sử ra đời của bộ VXL...................................................................................................................5
1.3 Cấu trúc phần cứng của 1 bộ VXL.......................................................................................................7
1.4. Nguyên lý hoạt động của VXL............................................................................................................9
1.5 Lập trình cho VXL.............................................................................................................................12
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ CÁC BỘ VXL 4004/8008/8086 (Thế hệ tiền x86)............................................14
2.1 Bộ VXL 4004.....................................................................................................................................14
2.2 Bộ VXL 8008.....................................................................................................................................14
2.3 Intel 8080 (1974)..............................................................................................................................15
2.4 Intel 8086 - 8088 (1978)...................................................................................................................15
CHƯƠNG III:Bộ VXL 32 bit Intel (Thế hệ VXl x86).......................................................................................16
3.1 Intel 286 (Thế hệ thứ 2)...................................................................................................................16
3.2 Intel 386(Thế hệ thứ 3)....................................................................................................................16
3.3 Intel 486(Thế hệ thứ 4)....................................................................................................................16
3.4 Pentium - (Năm 1993-1996. Tốc độ 60Mhz-200Mhz)(Thế hệ thứ 5)................................................17
3.5 Intel Pro(Thế hệ thứ 6 , còn gọi là i686)...........................................................................................18
3.6 Pentium 4 - (Năm 2000-2002+ . Tốc độ 1.2 Ghz - 2.8 Ghz+).............................................................19
3.7 Chip Intel Pentium D........................................................................................................................20
3.8 Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad................................................................................................20
CHƯƠNG IV: BỘ VXL 64-BIT VÀ CÁC THẾ HỆ CỦA CHÚNG.........................................................................21
4.1 Kiến trúc Nehalem...........................................................................................................................21
4.2 Bộ VXL Intel Core I - Thế hệ thứ nhất (Thế hệ Nehalem)..................................................................23
4.3 Bộ VXL Core I - Thế hệ thứ 2 (Thế hệ Sandy Bridge).........................................................................24
4.4 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 3 (Thế hệ Ivy Bridge).............................................................................24
4.5 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 4 ( Haswell )..........................................................................................25
2

4.6 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 5 ( Broadwell).......................................................................................25
4.7. VXL SkyLake của Intel......................................................................................................................25
CHƯƠNG V: CÁC THẾ HỆ CPU INTEL TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM..........................................................28

3


Lời nói đầu
Mỗi máy tính đều cần một bộ xử lý trung tâm để hoạt động, xử lý các chương trình
vi tính và dữ kiện mà người dùng yêu cầu sau đó xuất ra những thông tin mà người
dùng mong muốn, bộ phận đó thường được biết đến với tên gọi là CPU.
CPU (Central Processing Unit) là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được
thiết lập trước. Bộ xử lý trung tâm bao gồm Khối điều khiển và Khối tính toán.
Một trong những nhà sản xuất CPU lớn nhất thế giới là Intel, Intel đã gần như độc
quyền trong mảng PC và máy chủ. Trải qua quá trình phát triển hơn 40 năm kể từ
năm 1971, các con chip của Intel ngày càng trở nên hiện đại, mạnh mẽ hơn với các
công nghệ mới được áp dụng. Hiện tại, Intel có 3 dòng sản phẩm vi xử lý chính
cho người dùng phổ thông là Intel Pentium, Intel Celeron, Intel Core i.

4


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ VXL
1.1 Khái niệm
CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng Anh), tạm dịch là đơn vị xử lí
trung tâm. CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất
của máy vi tính. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình vi tính và
dữkiện. CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau. Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là

một con chip với vài chục chân. Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ
mạch với hàng trăm con chip khác. CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chương
trình được thiết lập trước. Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu
transistor.
“Vi xử lý” là thuật ngữ chung dùng để đề cập đến kỹ thuật ứng dụng các công
nghệvi điện tử, công nghệ tích hợp và khả năng xử lý theo chương trình vào các
lĩnh vực khác nhau. Vào những giai đoạn đầu trong quá trình phát triển của công
nghệ vi xửlý, các chip (hay các vi xử lý) được chế tạo chỉ tích hợp những phần
cứng thiết yếu như CPU cùng các mạch giao tiếp giữa CPU và các phần cứng khác.
Trong giai đoạn này, các phần cứng khác (kể cả bộ nhớ) thường không được tích
hợp trên chip mà phải ghép nối thêm bên ngoài. Các phần cứng này được gọi là các
ngoại vi(Peripherals). Về sau, nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ tích hợp,
các ngoại vi cũng được tích hợp vào bên trong IC và người ta gọi các vi xử lý đã
được tích hợp thêm các ngoại vi là các “vi điều khiển”. Việc tích hợp thêm các
ngoại vi vào trong cùng một IC với CPU tạo ra nhiều lợi ích như làm giảm thiểu
các ghép nối bênngoài, giảm thiểu số lượng linh kiện điện tử phụ, giảm chi phí cho
thiết kế hệ thống, đơn giản hóa việc thiết kế, nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt.
1.2 Lịch sử ra đời của bộ VXL
Bộ vi xử lý là một trong nhữngthành tựu khoa học kỹ thuật vĩ đại trong thế kỷ XX
của nhân loại. Nó được sảnxuất dựa trên công nghệ mạch tích hợp và thành phần
cơ bản trong bộ vi xử lý là transistor (hay bóng bán dẫn) nên lịch sử của nó gắn
liền vớilịch sử ra đời của transistor và sự phát triển của công nghệ mạch tích hợp.

5


Vàongày 23 tháng 12 năm 1947, ba nhà khoa học Wiliam Shockley, John
Pardeen,Walter Brattian đã mời giám đốc các trung tâm nghiên cứu đến để giới
thiệu mộtbộ khuếch đại rất lạ. Ba nhà khoa học này đang nghiên cứu về cácchấtbán
dẫn -những tinh thể có một đặc điểm vật lý rất quan trọng: chỉ cho dòng điện lưu

thông theo một chiều duy nhất. Đây là một loại vật liệu lý tưởng để biến dòngđiện
xoay chiều thành dòng điện một chiều. Từ loại vật liệu này, họ sẽ chế tạobộ chuyển
mạch cho các tổng đài điện thoại của AT & T. Còn bộ khuếch đạikhác, trong đó có
một mẩu germanium nhỏ đựng trên ba chân bằng thép, gọi là transistor.Transistor
nhỏhơn đèn chân không 50 lần, tiết kiệm năng lượng hơn, không cầnnhiều linh liện
(do đó ít hỏng hóc) và gần như không nóng lên. Ba nhà khoa họctrên đã nhận được
giải Nobel vật lý năm 1956.
Ngay từ năm 1952, Dummer đã dự định chế tạo một mô hình cáclinh kiện điện tử,
bao gồm nhiều lớp vật lý cách điện, dẫn xuất, điều chỉnh vàkhuyếch đại âm thanh
tốt. Cũng trong thập niên 50, một nhà nghiên cứu tên làJack Kilby làm việc cho
Texas Instrument ở Dalas đã bỏ việc đến California.Năm 1958, Jack Kilby giới
thiệu một mẫu Silicium nhỏ mang nhiều transistor, nhưng nhà khoa học Bob
Noyce đã chế tạo một loại sản phẩm tương tự, được gọi làmạch tích hợp (IC Integrated Circuit). Sản phẩm này bao gồm nhiềutransistor trên mặt phẳng cực nhỏ
(vài mm2), có thể lưu trữ thôngtin, thay đổi dữ liệu, thực hiện được các phép tính
đại số: đó là 'con rệp'.
Năm 1968 Macian TedHoff – tiến sĩ trường đại học StandFord -đã đề xuất với
phương pháp sản xuất máy tính bằngcách tậphợp các mạch tích hợp có những chức
năng cơ bản của máy tính. Trên một diệntích có mỗi cạnh 0,5 cm là 2000 transistor
mang nhiều chức năng: bộ phần xửlýtrung tâm, mạch bộ nhớ ROM (Read Only
Memory) chứa chương trình cho sẵn đểtínhtoán, một bộ nhớ RAM (Random
Access Memory) - bộ nhớ có thể đọc, xoá và viếtthông tin, chứa dữ liệu cho người
sử dụng nạp vào để xử lý. Đây quả là sang kiến thiên tài: một máy điện toán trên
một 'con rệp' duy nhất. Chỉcòn thiếu màn hình và bàn phím. Sau này, Hoff đã gọi
sản phẩm mới ấy là bộvi xử lý.
Tháng 1 năm 1971, bộ VXL đầu tiên của thế giới đã ra đời do hãng Busicom chế
tạo. Vào tháng 11 năm đó, các tạp chí điện tử công bố chính thức sản phẩm của
Busicom và tên của nó là 4004.Trong thời gian đó Intel đã mua lại bản quyền của
Busicom và sau 40 năm đã trở thành nhà sản xuất CPU hàng đầu thế giới.
6

1.3 Cấu trúc phần cứng của 1 bộ VXL

Hình 1: Kiến trúc của 1 CPU

Các thành phần cơ bản :





Đơn vị điều khiển (Control Unit)
Đơn vị số học và logic (Arithmetic &Logic Unit –ALU)
Các thanh ghi
Bus bên trong

Người ta vẫn biết tới phần lõi xử lý của các bộ vi xử lý (VXL) là đơn vị xử lý trung
tâm CPU (Central Processing Unit) đóng vai trò như bộ não chịu trách nhiệm thực
thi các phép tính và thực hiện các lệnh. Phần chính của CPU đảm nhận chức năng
này là đơn vị logic toán học (ALU - Arthimetic Logic Unit). Ngoài ra để hỗ trợ
hoạt động cho ALU còn thêm một số thành phần khác như bộ giải mã (decoder),
bộ tuần tự (Sequencer) và các thanh ghi.
Bộ giải mã chuyển đổi (thông dịch) các lệnh lưu trữ ở trong bộ mã chương trình
thành các mã mà ALU có thể hiểu được và thực thi.Bộ tuần tự có nhiệm vụ quản lý
dòng dữ liệu trao đổi qua bus dữ liệu của VXL. Các thanh ghi được sử dụng để
CPU lưu trữ tạm thời các dữ liệu chính cho việc thực thi các lệnh và chúng có thể
thay đổi nội dung trong quá trình hoạt động của ALU. Hầu hết các thanh ghi của
VXL đều là các bộ nhớ được tham chiếu (mapped) và hội nhập với khu vực bộ nhớ
và có thể được sử dụng như bất kỳ khu vực nhớ khác.
7

Các thanh ghi có chức năng lưu trữ trạng thái của CPU. Nếu các nội dung của bộ
nhớ VXL và các nội dung của các thanh ghi tại một thời điểm nào đó được lữu giữ
đầy đủ thì hoàn toàn có thể tạm dừng thực hiện phần chương trình hiện tại trong
một khoảng thời gian bất kỳ và có thể trở lại trạng thái của CPU trước đó. Thực tế
số lượng các thanh ghi và tên gọi của chúng cũng khác nhau trong các họ
VXL/VĐK và thường do chính các nhà chế tạo qui định, nhưng về cơ bản chúng
đều có chung các chức năng như đã nêu.
Khi thứ tự byte trong bộ nhớ đã được xác định thì người thiết kế phần cứng phải
thực hiện một số quyết định xem CPU sẽ lưu dữ liệu đó như thế nào. Cơ chế này
cũng khác nhau tuỳ theo kiến trúc tập lệnh được áp dụng. Có ba loại hình cơ bản:
Kiến trúc ngăn xếp sử dụng ngăn xếp để thực hiện lệnh và các toán tử nhận được
từ đỉnh ngăn xếp. Mặc dù cơ chế này hỗ trợ mật độ mã tốt và mô hình đơn giản
cho việc đánh giá cách thể hiện chương trình nhưng ngăn xếp không thể hỗ trợ khả
năng truy nhập ngẫu nhiên và hạn chế hiệu suất thực hiện lệnh.
Kiến trúc bộ tích luỹ với lệnh một toán tử ngầm mặc định chứa trong thanh ghi tích
luỹ có thể giảm được độ phức tạp bên trong của cấu trúc CPU và cho phép cấu
thành lệnh rất nhỏ gọn.Nhưng thanh ghi tích luỹ chỉ là nơi chứa dữ liệu tạm thời
nên giao thông bộ nhớ rất lớn.
Kiến trúc thanh ghi mục đích chung sử dụng các tập thanh ghi mục đích chung và
được đón nhận như mô hình của các hệ thống CPU mới, hiện đại. Các tập thanh
ghi đó nhanh hơn bộ nhớ thường và dễ dàng cho bộ biên dịch xử lý thực thi và có
thể được sử dụng một cách hiệu quả. Hơn nữa giá thành phần cứng ngày càng có
xu thế giảm đáng kể và tập thanh ghi có thể tăng nhanh. Nếu cơ chế truy nhập bộ
nhớ nhanh thì kiến trúc dựa trên ngăn xếp có thể là sự lựa chọn lý tưởng, còn nếu
truy nhập bộ nhớ chậm thì kiến trúc thanh ghi sẽ là sự lựa chọn phù hợp nhất.
Một số thanh ghi với chức năng điển hình thường được sử dụng trong các kiến trúc
CPU như sau:
Thanh ghi con trỏ ngăn xếp (stack pointer): Thanh ghi này lưu giữ địa chỉ tiếp theo

của ngăn xếp. Theo nguyên lý giá trị địa chỉ chứa trong thanh ghi con trỏ ngăn xếp
sẽ giảm nếu dữ liệu được lưu thêm vào ngăn xếp và sẽ tăng khi dữ liệu được lấy ra
khỏi ngăn xếp.
8


Thanh ghi chỉ số (index register): Thanh ghi chỉ số được sử dụng để lưu địa chỉ khi
mode địa chỉ được sử dụng. Nó còn được biết tới với tên gọi là thanh ghi con trỏ
hay thanh ghi lựa chọn tệp (Microchip).
Thanh ghi địa chỉ lệnh/Bộ đếm chương trình (Program Counter): Một trong những
thanh ghi quan trọng nhất của CPU là thanh ghi bộ đếm chương trình. Thanh ghi
bộ đếm chương trình lưu địa chỉ lệnh tiếp theo của chương trình sẽ được CPU xử
lý. Mỗi khi lệnh được trỏ tới và được CPU xử lý thì nội dung giá trị của thanh ghi
bộ đếm chương trình sẽ tăng lên một. Chương trình sẽ kết thúc khi thanh ghi PC có
giá trị bằng địa chỉ cuối cùng của chương trình nằm trong bộ nhớ chương trình.
Thanh ghi tích lũy (Accumulator): Thanh ghi tích lũy là một thanh ghi giao tiếp
trực tiếp với ALU, được sử dụng để lưu giữ các toán tử hoặc kết quả của một phép
toán trong quá trình hoạt động của ALU.
Các bus bên trong dung để kết nốt và trao đổi thông tin giữa các thành phần với
nhau.
Ngoài ra CPU còn có bộ nhớ cache có vai trò làm bộ nhớ đệm có tốc độ truy cập
cao, giúp vào/ra dữ liệu nhanh hơn và tang hiệu năng của CPU.
1.4. Nguyên lý hoạt động của VXL
Sơ đồ khối của một bộ vi xử lý truyền thống 8 bit được trình bày trên hình 2. Sơ đồ
khối này đặc trưng cho hầu hết các bộ vi xử lý 8 bit
Các bộ vi xử lý các thế hệ sau sẽ có cấu trúc bên trong khác đi nhưng vẫn giữ được
một số nguyên tắc hoạt động cơ bản của sơ đồ này:

9

Data Register

MARs
SP
PC
External
BUS

Internal BUS
BIU

Acc

Queue

ALU
Cờ
CU

Các tín hiệu điều khiển
và định thời
Hình 2. Sơ đồ khối của một bộ vi xử lý 8 bit truyền thống

Quá trình hoạt động của bộ VXL bao gồm 2 chu kỳ chính lặp đi lặp lại liên tục đó
là :
 Chu kỳ lấy các mã lệnh
 Chu kỳ thực hiện các chức năng mà lệnh yêu cầu
Tương ứng với 2 chu kỳ trên có thể chia VXL thành 2 thành phần chính:
 Đơn vị thực hiện lệnh EU (Execution Unit)

 Đơn vị giao tiếp BUS (BUS Interface)
Đơn vị thực hiện bao gồm bộ giải mã lệnh, hay còn gọi là đơn vị điều khiển CU sẽ
đưa ra các tín hiệu cho phép chọn các khổi trong VXL được phép hoạt động tùy
theo mã lệnh mà nó nhận được từ BIU. Tức là với các lệnh khác nhau CU sẽ chọn
ra các khối khác nhau trong CPU để thực hiện chức năng của lệnh đó.
10


Một bộ phận quan trọng khác của EU là ALU: nơi thực hiện các phép tính số học
và logic mà chương trình yêu cầu. Các toán hạng trong các phép tính mà ALU thực
hiện có thể nằm trong thanh ghi dữ liệu, trong bộ nhớ hoặc trong chính mã lệnh.
Các thanh ghi là ô nhớ có tốc độ truy xuất nhanh là nơi lưu trữ các toán hạng cung
cấp cho ALU lưu trữ các dữ liệu vào ra VXL, hoặc lưu trữ các địa chỉ cho phép
CPU truy cập bộ nhớ hoặc I/O nhanh chóng hơn.
EU không nối với thế giới bên ngoài, nó nhận lệnh từ bộ nhớ lệnh trong BIU. Khi
lệnh cần thâm nhập bộ nhớ hay ngoại vi EU sẽ yêu cầu BIU thực hiện.
Bộ nhớ lệnh là các ô nhớ chuyên để cất giữ các mã lệnh của chương trình đang
thực hiện. Có loại vi xử lý bộ nhớ lệnh bao gồm nhiều ô được gọi là hàng đợi lệnh
(Queue Instruction) . Hàng đợi này hoạt động theo nguyên tắc FIFO(Fist Input Fist
Output – vào trước ra trước), khi EU lấy đi 1 byte lệnh thì BIU sẽ tự động lấy byte
lệnh kế tiếp của chương trình lấp đầy vào hàng đợi. Với hàng đợi lệnh các chu kỳ
giải mã lệnh và lấy lệnh có thể xảy ra đồng thời, nâng cao tốc độ vi xử lý. Ở một
số loại vi xử lý bộ nhớ lệnh chỉ có 1 byte được gọi là thanh ghi lệnh IR (Instruction
Register), với loại CPU này BIU phải chờ EU thực hiện xong lệnh hiện hành mới
được phép lấy vào lệnh mới.
Đơn vị giao tiếp BUS: BIU thực hiện tất cả các thao tác về BUS do EU yêu cầu.
Ngoài ra trong thời gian EU đang thực hiện lệnh, BIU sẽ tự động truy cập tới bộ
nhớ lệnh lấy các mã lệnh của chương trình sắp vào bộ nhớ lệnh, sẵn sàng cung cấp
cho EU thực hiện. Để giao tiếp bên ngoài BIU cung cấp cho bộ nhớ và ngoại vi các
tín hiệu địa chỉ, dữ liệu , điều khiển cần thiết:

- Địa chỉ cung cấp ra bên ngoài thông thường được cung cấp từ một thanh ghi địa
chỉ do CU chọn, một số trường hợp có thể từ các thanh ghi dữ liệu, hoặc từ
ngay mã lệnh mà CU nhận được.
- Dữ liệu được truyền ra ngoài từ một thanh ghi dữ liệu, lấy vào một thanh ghi
dữ liệu, hoặc lấy trực tiếp vào ALU trong các lệnh số học và logic.
- Các tín hiệu điều khiển sẽ được định thời trong bộ điều khiển BUS tùy theo
lệnh cụ thể.
Riêng các trường hợp lấy mã lệnh, địa chỉ được BIU cung cấp từ bộ đếm chương
trình PC (Program Counter), và lấy mã lệnh từ bộ nhớ vào thanh ghi lệnh (hoặc
hàng đợi lệnh).

11


Khi bắt đầu hoạt động PC = 0, khi lấy vào 1 byte lệnh PC tăng lên 1. PC sẽ được
thiết lập giá trị mới, khi có các lệnh rẽ nhánh chuyển điều khiển chương trình
Trong một số vi xử lý bộ đếm chương trình còn được gọi là con trỏ lệnh IP
(Instruction Pointer).
Để làm việc được VXL phải hoạt động chung với thiết bị khác như là bộ nhớ và
ngoại vi, để tạo thành hệ thống VXL. Khi đó bộ vi xử lý được gọi là đơn vị xử lý
trung tâm CPU (Central Processing Unit ).
1.5 Lập trình cho VXL
Hợp ngữ (Assembly) là một ngôn ngữ lập trình cấp thấp, nó thực chất là dạng gợi
nhớ (Mnemonic), hay dạng kí hiệu, của ngôn ngữ máy.
Như đã biết, lệnh ngôn ngữ máy là một dãy các con số 0, 1 nên rất khó đọc và khó
lập trình, vì thế các nhà thiết kế vi xử lý đã đưa ra tập lệnh hợp ngữ gần với ngôn
ngữ tự nhiên hơn nên dễ đọc và dễ lập trình hơn. Tuy vậy, các lệnh hợp ngữ vẫn
giao tiếp với phần cứng máy tính một cách rất chặt chẽ, nhờ đó việc tiếp cận với
lập trình hợp ngữ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về kiến trúc và tổ chức hoạt động của
máy tính.

Ngoài ra nó còn giúp chúng ta thấy rõ hơn mối quan hệ giữa các thành phần chức
năng bên trong máy tính và hệ điề hành.Có thể nói ngược lại là, việc tìm hiểu và
lập trình trên hợp ngữ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về kiến trúc máy tính, tổ chức
hoạt động bên trong máy tính và hệ điều hành.
Một trong những đặc điểm của hợp ngữ là chương trình viết trên nó có kích thước
nhỏ hơn và tốc độ nạp/thực hiện chương trình nhanh hơn so với viết (chương trình
cùng chức năng) trên các ngôn ngữ lập trình bậc cao.
Ngoài ra, hầu hết các ngôn ngữ lập trình bậc cao hiện nay đều cho phép viết
(“nhúng”) mã lệnh hợp ngữ trong nó. Điều này giúp người lập trình khai thác tối
đa thế mạnh của các ngôn ngữ lập trình, hợp ngữ rất mạnh trong các thao tác can
thiệp sâu vào các thành phần bên trong hệ thống, trong khi đó ngôn ngữ bậc cao
mạnh trong các thao tác xử lý dữ liệu và thiết kế giao diện. Như vậy sẽ là rất thuận
lợi nếu sử dụng ngôn ngữ bậc cao để viết chương trình xử lý thông tin hệ thống,
khi đó nhiệm vụ truy xuất hệ thống (thanh ghi, bộ nhớ, cổng vào/ra, thiết bị,...) để
lấy dữ liệu sẽ được giao cho các đoạn mã lệnh hợp ngữ được nhúng trong chương
trình này.

12


Hợp ngữ hỗ trợ 2 chế độ tương tác hệ thống: (1) Nhập trực tiếp từng lệnh/đoạn
lệnh vào bộ nhớ rồi cho phép thực hiện ngay trên bộ nhớ mà không cần qua bước
biên dịch chương trình. Chương trình gỡ rối Debug (đi kèm hệ điều hành
MS_DOS: Debug.exe) là một trong những chương trình hỗ trợ chế độ này cho hợp
ngữ 16 bít; (2) Viết chương trình hợp ngữ, rồi sau đó sử dụng các chương trình
biên dịch để dịch nó sang chương trình thực thi (dạng EXE hoặc COM) và cho
thực hiện chương trình này.
Hiện nay có hai loại trình biên dịch được sử dụng để biên dịch chương trình hợp
ngữ (từ tập lệnh hợp ngữ của các vi xử lý họ Intel) sang chương trình thực thi:
Trình biên dịch hợp ngữ 16 bít, MASM (Macro Assembler), được sử dụng để dịch

thành các chương trình chạy trên nền hệ điều hành 16 bít MS_DOS; Trình biên
dịch hợp ngữ 32 bít, MASM32 (Macro Assembler 32 bít), được sử dụng để dịch
thành các chương trình chạy trên nền hệ điều hành 32 bít MS_Windows. Trong
thực tế, để chuyển một chương trình hợp ngữ sang dạng chương trình thực thi EXE
16 bít hoặc COM 16 bít thì cần phải có sự hỗ trợ của chương trình tiện ích của hệ
điều hành MS_DOS: Link (Link.exe) và EXE2Bin (EXE2Bin.com).
Chương trình hợp ngữ 16 bít sử dụng hệ thống các ngắt mềm (Interrupt) của BIOS
và DOS như là thư viện lập trình của nó, trong khi đó chương trình hợp ngữ 32 bít
sử dụng tập hàm API làm thư viện lập trình của nó.

13


CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ CÁC BỘ VXL 4004/8008/8086 (Thế hệ tiền
x86)
2.1 Bộ VXL 4004

Hình 3: TedHoff và Intel 4004

Cách đây 4 thập kỷ - ngày 15 tháng 11 năm 1971 - Intel đặt một quảng cáo cho bộ
vi xử lý đơn chip đầu tiên, Intel 4004, trên tờ Electronic News (Mỹ). Được thiết kế
bởi Federico Faggin, Ted Hoff, và Stanley Mazor, Intel 4004 là một bộ vi xử lý 4bit, 16 chân, hoạt động ở tốc độ 740KHz - khoảng tám chu kỳ đồng hồ cho mỗi
chu kỳ lệnh (nhận lệnh, giải mã, thực hiện), điều đó có nghĩa là con chip có khả
năng thực hiện lên đến 92.600 lệnh mỗi giây. Được biết, chi phí sản xuất một con
chip này khi đó vào khoảng 5 USD, tương đương với 26 USD ngày nay.Vi xử lý
Intel 4004 có kích cỡ tương đương với một chiếc móng tay, được cài đặt trong một
chiếc máy tính mang tên "Busicom" và chỉ thực hiện được những phép tính cơ bản.
4004 có tốc độ 108 KHz với 2.300 bóng bán dẫn.
2.2 Bộ VXL 8008
Phiên bản 8008 mạnh gấp đôi bộ vi xử lý 4004. Tạp chí Radio Electronicsnăm

1974 đã đề cập tới thiết bị mang tên Mark-8 sử dụng 8008. Mark-8 là một trong
những máy tính đầu tiên dành cho người sử dụng gia đình - một hệ thống mà nếu
theo các tiêu chuẩn ngày nay thì rất khó xây dựng, bảo trì và vận hành.

14


8000 có tốc độ 200 KHz với 3.500 bóng bán dẫn.

2.3 Intel 8080 (1974)
Thiết bị xử lý 8080 đã trở thành bộ não của hệ thống máy tính cá nhân đầu tiên
Altair - được cho là tên một địa điểm trong chương trình truyền hình Star
Trek.Người đam mê điện toán có thể mua bộ thiết bị cho Altair với giá 395
USD.Trong nhiều tháng, hàng chục nghìn sản phẩm đã được xuất xưởng.
8080 có tốc độ 2 MHz với 6.000 bóng bán dẫn.
2.4 Intel 8086 - 8088 (1978)

Hình 4 Máy tính IBM (1981)

Bộ vi xử lý 8088 đã được trang bị cho chiếc máy tính cá nhân thương mại đầu
tiên IBM.Thành công này đã đưa Intel vào bảng xếp hạng 500 doanh nghiệp hàng
đầu thế giới của Fortune.Tạp chí này gọi Intel là một trong những "thành công
kinh doanh của thập kỷ 70".Chính từ sự thành công này Intel đã chọn làm mốc
khởi
đầu
cho
kiến
trúc
Intel
(Architecture-IA).

8088 có tốc độ 5 MHz, 8 MHz và 10 MHz với 29.000 bóng bán dẫn.

15


CHƯƠNG III:Bộ VXL 32 bit Intel (Thế hệ VXl x86)
3.1 Intel 286 (Thế hệ thứ 2)
Tên đầy đủ là Intel iAPX 80286, là bộ VXL 16 bit được giới thiệu vào đầu năm
1982. Nó là CPU đầu tiên dựa trên chip 8086 với các thanh địa chỉ và thông tin
tách rời không xếp chồng và cũng là CPU đầu tiên tích hợp chức năng quản lý bộ
nhớ và khả năng bảo mật. Nó chứa 134000 transistor trong thân gốc (HMOS), và
giống như CPU trước, nó có khả năng thực hiện chính xác hầu hết các phần mềm
cho các bộ VXL trước đó. I286 được sử dụng cho các máy tính của IBM, được giới
thiệu lần đầu năm 1984 và được sử dụng rộng rãi cho đến năm 1990.

3.2 Intel 386(Thế hệ thứ 3)
Tên đầy đủ của nó là Intel 386, là bộ VXL 32 bit đầu tiên được giới thiệu vào đầu
năm 1985. Phiên bản đầu tiên có tới 275000 transistor và là CPU cho các máy trạm
và máy tính cá nhân cao cấp thời đó. Bộ VXL này là bản hoàn thiện của i286: cấu
tạo, mô hình lập trình và mã hóa nhị phân. I386 là hình mẫu chung của các bộ
VXL 32 bit x86 hay còn gọi là kiến trúc x86 hoặc IA-32.
VXL 32 bit 80386 có thể thực hiện hầu hết các lênh của các bộ VXL tiền nhiệm
như 8086 và i286 đang được dùng phổ biến cho các máy PC đời đầu. Sau nhiều
năm phát triển, bằng những cải tiến mới, i386 đã chạy nhanh hơn vài trăm lần so
với phiên bản đầu tiên (hàng nghìn lần so với 8086). Một chiếc i386 33Mhz đã
được báo cáo là có thể chạy với hiệu suất lên tới 11,4 MIPS.
Việc sản xuất hàng loạt được khởi động vào tháng 6/1986 và máy tình trang bị
i386 được người Việt gọi là “Máy 386”.
3.3 Intel 486(Thế hệ thứ 4)
Bộ xử lý Intel 80486 ra đời năm 1989 nó có thêm mộ số đặc tính quan trọng

• FPU được tính hợp với bộ xử lý.
• tốc độ đồng hồ gấp đôi,gấp 3 cho phép bộ xử lý chạy nhanh hơn.
• quản lý năng lượng và SMM(System Management Mode)trở thành 1 chuẩn đặc
trừng cho bộ xử lý.
16


Kết quả tối ưu cấu trúc tập lệnh trong sự kiện thực thi của bọ xử lý .sự khác nhau
giữa các bản của 80486 có 2 bản thông dụng của 80486 là 80486DX đươc tích hợp
FPU và 80486SX không tính hợp FPU .Intel 80486 là sản phẩm chạy ở tốc
độ100MHZ còn AMD chì chạy nhanh hơn 120-133MHZ. Intel i486 (cũng được
gọi là 486 hay 80486) là bộ xử lý kiểu Intel CISC nó là 1 thành viên của gia đình
bộ xử lý Intel X86.Bộ xử lý trước của i486 là Intel 80386 và sau là bộ xử lý Intel
Pentum.Nhìn vào phần mềm thì cấu trúc lệnh của các bộ xử lý i486 thì rất giống
với bộ xử lý trước dó nhưng được thêm một vài lệnh mở rộng mới.Nhìn vào phần
cứng ta thấy i486 được cải tiến rất nhiều .nó có lệnh thống nhất trên 1 con chip và
bộ nhớ Cache dữ liệu,khối FPU trên 1 con chip (chỉ đời DX ) và đơn vi giao tiếp
BUS cao cấp hơn. Nhân của bộ xử lý có thể duy trì việc chạy tốc độ của 1 lệnh
bằng 1 chu kỳ đồng hồ.Những cải tiến này cung cấp 1 tốc độ gấp đôi trong việc
thực thi lệnh so với 80486 cùng 1 tốc độ đồng hồ. Tuy nhiên thì có 1 vài kiểu thì
chạy chậm hơn .
- Intel 80486SX - a i486DX với đời này thì FPU disabled, mặc dù là đời sớm nhất
nhưng mà FPU thì lại có nhiều khuyết điểm. Trong bản này thì FPU được rời từ
die tới vùng giảm vig thế có thể giảm được giá thành.
- Intel 80486DX – cũng giống như kiểu trên chúng có FPU
Intel 80486DX2 - tốc độ đồng hồ trong thì chay nhanh gấp đôi tốc dộ đồng hồ của
bus ngoài.
- Intel 80486SX2 –cũng giống như i486DX2, nhưng với FPU disabled.
- Intel 80486SL - i486SX cơ chế tiết kiệm năng lượng .vì thế chúng được dùng cho
các máy portable computers.

- Intel 80486SL-NM
- Intel 80487 Intel 80486 OverDrive - i486SX, i486SX2, i486DX2 or i486DX4 là
bản nâng cấp.
- Intel 80486DX4 – chúng được thiết kế để chạy ở tộc độ đồng hồ gấp.Tốc độ đồng
hồ trong bao gồm 16, 20, 25, 33, 40, 50, 66, 75 và 100 MHz, 486DX2 66 MHz là
phổ biến nhất,trong khi OverDrive và DX4 thì được sử dụng ít hơn tiếp theo đó thì
Pentium cũng được sử dụng rộng rãi. Bộ xử lý 486 tương ứng được cung cấp bởi
các công ty IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix, Chips và Technologies.
3.4 Pentium - (Năm 1993-1996. Tốc độ 60Mhz-200Mhz)(Thế hệ thứ 5)

17


Là dòng các chip xử lý (CPU) 32-bit của hãng Intel. Pentium là loại CPU phổ biến
nhất được dùng trong các máy tính cá nhân trên phạm vi toàn thế giới. Bộ Xử lý
Pentium được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1993, thay thế cho bộ xử lý 486. Do
vậy, Pentium khởi đầu như là bộ xử lý thế hệ thứ 5 của kiến trúc xử lý x86 của
hãng Intel. Nhiều người trong chúng ta vẫn thường gọi CPU Pentium đời đầu tiên
và máy tính sử dụng các CPU đó là CPU 586 hoặc máy tính 586.Pentium sử dụng
các kênh truyền (internal bus) 64-bit thay vì 32-bit như CPU 386 và 486. Nó có các
loại khác nhau hỗ trợ các kênh truyền hệ thống 50,60 và 66 Mhz; bao gồm từ 3.1
đến 3.3 triệu transistor (mạch bán dẫn); và được thiết kế trên công nghệ vi xử lý
0.6 - 0.35 micron. Dòng Pentium sử dụng công nghệ đóng gói PGA (Plastic Grid
Array) và được gắn vào mainboard có khe gắn hình vuông gọi là Socket 7.
3.5 Intel Pro(Thế hệ thứ 6 , còn gọi là i686)
Năm 1995 Intel cho ra đời vi xử lí Intel Pentium Pro, có đặc điểm:
- Mở rộng khả năng định địa chỉ vật lí (PAE) lên tới36-bit vật lý. Với khả năng
này, vi xử lí mới của Intel có thể định địa chỉ được 236 byte bộ nhớ (hỗ trợ bộ bộ
nhớ vật lí 64 GB). Nhưng ta vẫn thấy những bộ nhớ RAM của máy tính laptop chỉ
có thể đạt giá trị tối đa ~3 GB, mặc dù người ta lắp trong máy tính này 4 GB RAM.

Đó là vì bộ nhớ định địa chỉ được bao nhiêu thì phụ thuộc vào phần cứng (36 bit)
của CPU, nhưng dùng được nó còn phụ thuộc vào hệ điều hành. Hệ điều hành 32
bit chỉ quản lí sử dụng được tối đa 3,6 GB thôi. Muốn dùng được RAM nhiều hơn
phải dùng hệ điều hành 64 bit. Rất tiếc ở Việt Nam tuy có Vista và Windows 7
nhưng rất ít nơi bán những hệ điều hành chạy ở chế độ 64 bit vì người dùng hiện
chưa thiết tha lắm (lý do người dùng không mặn mà với trình windows 64 bit
chính là các trình ứng dụng hiện hành đa phần chạy 32 bit như máy in, máy
quét…).
- Dịch vi-thao tác μ (μ-op). Tích hợp cache mức 2 (L2 Cache), chỉ lệnh di
chuyển có điều kiện.
- Thực hiện Đổi tên thanh ghi và Thực thi suy đoántrong thao tác siêu đường
ống. Siêu ống 5- 14 tầng đoạn cho mối ống (Pen III có 10 tầng đoạn).
Năm 1997 Intel cho ra đời vi xử lí Pentium II rồi sau đó là Pentium III, thế hệ tiếp
theo Pentium Pro nhưng vẫn thuộc vi kiến trúc P6. Đặc điểm của Pen II, III là :

18


- Vẫn sử dụng kĩ thuật mở rộng khả năng định địa chỉ bộ nhớ 36-bit vật lý (PAE).
Nói chung PAE 36 bit còn được dùng cho đến thế hệ core i3, i5 mặc dù các vi xử lí
này đã là loại 64 bit chỉ lệnh. Là sự tiếp tục của pentium Pro với tần số đồng hồ cao
dần từ 300 MHz đến hơn 1 GHz (các đặc điểm vẫn là siêu ống với tầng đoạn khác
nhau (5 – 14) tầng đoạn, đổi tên thanh ghi, thực thi suy đoán trong dự báo phân
nhánh khi thao tác siêu ống…).
- Một số CPU đã thực hiện thí điểm hỗ trợ bộ nhớ cache L3, Thêm 70 chỉ lệnh
mới của mở rộng bộ chỉ lệnh x86 SSE.
3.6 Pentium 4 - (Năm 2000-2002+ . Tốc độ 1.2 Ghz - 2.8 Ghz+)
Là dòng CPU mới nhất và mạnh nhất thời đó của hãng Intel chuyên sử dụng cho
các máy tính để bàn, các trạm làm việc trên mạng và các máy chủ cấp thấp. Intel
phát triển Pentium 4 dựa trên công nghệ Vi kiến trúc Netburst (Netburst™

Microarchitecture) của mình.
Netburst là mô hình vi kiến trúc (micro architecture) của Intel. Nó cung cấp một số
tính năng và công nghệ mới rất cao cấp như: công nghệ siêu ống (hyper-pipelined
technology), kênh truyền hệ thống 400Mhz và 533 Mhz (400Mhz - 533Mhz
system bus), bộ nhớ nội cho phép truy cập lệnh thực thi (Execution Trace Cache)
và cơ chế thực thi lệnh nhanh chóng (Rapid Execution Engine). Một số công nghệ
và tính năng tăng cường như: Bộ nhớ nội truy cập nhanh cao cấp (Advanced
Transfer Cache), Đơn vị xử lý dấu chấm động và truyền thông đa phương tiện
được cải tiến (enhanced floating point and multimedia unit) và Bộ lệnh hỗ trợ đồ
họa và truyền thông đa phương tiện cấp 2 (Streaming SIMD SSE 2).
Net burst có đặc điểm:
• Chạy ống (pipelined) sâu sắc (deeply) công nghệ đường ống cao hơn (Hyper
Pipelined): có tới 31 tầng đoạn đường ống (Prescott).
• Mở rộng bộ chỉ lệnh SSE2 (SSE2 bổ sung 144 chỉ lệnh mới vào phần mở
rộng chỉ lệnh SSE đã có ở thế hệ trước cho Pentium IV).
• Siêu phân luồng (Hyper-Threading) cho một số Pen IV.
• Tăng tốc độ của FSB, sử dụng một loại bộ nhớ mới [DDR(1), DDR2].Tăng
tần số đồng hồ, cao nhất trong các CPU đạt tới 3,8 GHz nhưng cũng là các
CPU nóng nhất trong các cấu trúc của Intel.
19


• Kĩ thuật thực thi nhanh (2 bộ ALU tốc độ xử lí gấp 2 lần tốc độ đồng hồ).
• Thêm bộ cache theo dõi thực thi (trace cache) để không phải lặp lại tính toán
xử lí các chỉ lệnh đã được đưa vào CPU trước đó.
Bộ xử lý Pentium 4 được thiết kế cho các ứng dụng cao cấp như âm thanh, phim
hoặc hình ảnh 3D trực tuyến (Internet audio, streaming video, and image
processing), biên tập phim video, thiết kế kỹ thuật trên máy tính (CAD), trò chơi,
truyền thông đa phương tiện (multimedia) và các môi trường người dùng đa nhiệm
(multi-tasking user environment).

3.7 Chip Intel Pentium D
Nhãn hiệu Pentium D dùng để chỉ hai dòng chíp xử lý hai nhân 64-bit x86 với vi
kiến trúc NetBurst. Mỗi con CPU bao gồm hai khuôn, mỗi khuôn chứa một nhân
đơn (CPU) - hai khuôn nằm kế bên nhau - được đóng gói trong một bộ đa xử lý.
Bộ xử lý đầu tiên mang nhãn hiệu này, có tên mã Smithfield, được Intel phát hành
vào ngày 25 tháng 5, 2005. Chín tháng sau, Intel giới thiệu thế hệ kế cận, có tên mã
Presler, nhưng không đưa ra những nâng cấp đáng kể nào về mặt thiết kế, do đó
vẫn hao tốn khá nhiều điện năng. Đến năm 2005, các bộ xử lý NetBurst đạt đến
ngưỡng xung đồng hồ 4 GHz do giới hạn về độ nóng (và năng lượng) do TDP 130
W của Presler's (TDP cao cần giải nhiệt nhiều hơn do đó có thể ồn ào và đắt tiền
hơn). Tương lại phụ thuộc vào những con CPU hai nhân hoặc nhiều hơn, có tốc độ
xung đồng hồ chậm hơn nhưng lại hiệu quả hơn đặt trên một khuôn thay vì hai.
Khuôn đôi Presler's phát hành lần cuối cùng vào ngày 8 tháng 8, 2008 đã đánh dấu
sự kết thúc của nhãn Pentium D và cũng là vi kiến trúc NetBurst.
3.8 Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad
Dual Core là các bộ VXL 2 nhân vật lý. Như vậy Pentium Dual Core là VXL
Pentium có 2 nhân vật lý.Các bộ VXL có 2 nhân nằm trên 1 đế chính là Pentium
Dual Core (Pentium D) với tên mã là SmithField). Các VXL này có 2 lõi nằm trên
1 đế.
Sau này dòng Core 2 Duo (sử dụng kiến trúc Core) thì có 2 đế.Kiến trúc Core ưu
việt hơn cũng như khắc phục được lỗi của người tiền nhiệm cũ là NetBurst.

20


Core 2 Quad là dòng VXL 4 nhân của Intel. Chúng chỉ là 2 VXL Core 2 Duo kết
hợp lại và tùy ứng dụng mà chúng có hiệu năng cao hơn hay thấp hơn dòng Core 2
Duo trước.
CHƯƠNG IV: BỘ VXL 64-BIT VÀ CÁC THẾ HỆ CỦA CHÚNG
Với sự kết thúc của Pentium D và kiến trúc NetBurst, Intel đã cho ra mắt VXL

Core I với kiến trúc Nehalem với nhiều cải tiến bổ sung trong thiết kế cũng như
công nghệ, mở ra thời đại “thống trị” của kiến trúc Core trên những bộ VXL
của Intel.
4.1 Kiến trúc Nehalem
Hệ thống bộ nhớ đệm (cache) chính là một trong những thay đổi mạnh mẽ nhất
trong kiến trúc Nehalem so với kiến trúc “tiền bối” Core. Trong Core, bộ nhớ
đệm (cache) cao nhất mà một BXL có là dung lượng cache L2 được đem chia
sẻ giữa hai nhân. Dung lượng cache L2 trong những dòng vi xử lý 45nm gần
nhất có thể lên đến 6MB, có 24 đường liên kết và độ trễ là 14 hay 15 chu kỳ.
Trong khi đó, hệ thống cache trong Nehalem được tăng thêm một mức cache L3
có dung lượng lớn (8MB) và dùng chung cho tất cả các nhân. Mỗi nhân còn sở
hữu riêng hai cache L1 (64KB) và L2 (256KB, độ trễ thấp hơn 12 chu kỳ và có
8 đường liên kết).
Bộ nhớ đệm L3 trong các BXL nền Nehalem hoạt động với tần số độc lập và có
hệ thống cấp nguồn riêng biệt với các nhân để đảm bảo độ ổn định và giảm xác
suất lỗi.Ưu điểm của thiết kế cache L3 này là giúp việc trao đổi dữ liệu giữa các
nhân hiệu quả hơn mà không cần thông qua các cache bên trong của mỗi
nhân.Tuy nhiên, cache L3 cũng có ảnh hưởng đến hoạt động của cache riêng
trong mỗi nhân.Mỗi dòng lệnh trong cache L3 chứa 4 bit đánh dấu nhân nào có
chứa bản sao của dòng lệnh đó trong những cache riêng của mình. Cụ thể, khi
một nhân truy vấn L3 và “thấy” bit đánh dấu mang giá trị 0 thì sẽ “hiểu” là
trong cache riêng của nó chưa có bản sao dòng lệnh đó, và ngược lại, nếu bit
đánh dấu mang giá trị 1 thì có khả năng cache riêng của nó đã có bản sao của
dòng lệnh đó. Hơn nữa, giao thức truy xuất dữ liệu trong cache của các nhân
cũng có sự chuyển biến thành giao thức MESIF (Modified, Exclusive, Shared,
Invalid and Forward). Sự phối hợp của những bit đánh dấu và MESIF giúp
21


giảm bớt tần suất truy cập cache của các nhân nên sẽ giải phóng nhiều băng

thông hơn cho những dữ liệu thật sự cần thiết trong các cache. Đây là một cải
tiến rất quan trọng giúp nâng cao hiệu quả của tính toán song song.
Trước đây, các BXL theo kiến trúc Core sẽ thực hiện giao tiếp với chipset của
hệ thống qua tuyến truyền (bus) có tên Front Side Bus (FSB). Điều này nghĩa là
quá trình giao tiếp của BXL và bộ nhớ phải được thực hiện trên cùng một tuyến
bus với các thiết bị ngoại vi khác, dẫn đến hiệu suất hoạt động của bộ nhớ sẽ bị
giảm. Vấn đề này cũng xảy ra tương tự với các thành phần khác trong hệ thống
như đĩa cứng, card đồ họa, âm thanh... Để giải quyết điều này trong thiết kế của
Nehalem, BXL sẽ “tiếp cận” trực tiếp với bộ nhớ RAM trong hệ thống bằng
một tuyến bus riêng không cần thông qua chipset. Thay thế vai trò của chipset
trong trường hợp này là một chip điều khiển bộ nhớ được tích hợp ngay trong
BXL. Chip điều khiển này sẽ chỉ hỗ trợ cho bộ nhớ hiệu năng cao DDR3, cho
phép chạy được chế độ bộ nhớ kênh ba (triple channel) thay vì chỉ chạy kênh
đôi như hiện nay.
Sau khi “loại bỏ” lượng băng thông dùng cho bộ nhớ, tuyến bus được sử dụng
trước đây để BXL giao tiếp với chipset (giờ có tên là Intel QuickPath
Interconnect - Intel QPI) sẽ trở thành tuyến bus “độc quyền” cho công việc trao
đổi giữa BXL và các thiết bị khác trong hệ thống. Intel QPI sẽ gồm hai tuyến
truyền nhận dữ liệu hoàn toàn riêng biệt với băng thông trên mỗi đường rất cao
(ví dụ, trên Intel Core i7 965 băng thông Intel QPI có thể lên đến 25,6GB/s).
Với cách thiết kế này những BXL thế hệ Nehalem của Intel đã thoát khỏi sự
phụ thuộc băng thông giữa bộ nhớ và các thành phần ngoại vi từng có ở thế hệ
BXL Core và cải thiện hiệu năng hệ thống thông qua việc gia tăng tốc độ giao
tiếp giữa BXL nền Nehalem với các thành phần chính trong hệ thống như card
đồ họa, đĩa cứng... Tuy nhiên, việc mở rộng tuyến bus nói trên đã góp phần làm
tăng số lượng chân (pin) giao tiếp trên BXL. Do đó, việc sử dụng socket
LGA775 với 775 chân không còn phù hợp. Vì vậy, trên các bo mạch chủ hỗ trợ
các BXL nền Nehalem đều được trang bị socket LGA1366 (1366 chân).
Một trong những vấn đề mà BXL Intel đang gặp phải là sự gia tăng dòng điện
rò khi thu nhỏ kích thước công nghệ sản xuất BXL. Dòng điện rò này chính là

nguyên chính gây ra sự tiêu hao điện năng trên các nhân xử lý ngay cả khi đang
22


trong trạng thái nghỉ. Để giải quyết vấn đề này, Intel đã thay thế cách thiết kế
transitor theo công nghệ Clock Gates sử dụng trên hầu hết các BXL Intel hiện
nay bằng thiết kế mới theo công nghệ Power Gates giúp loại bỏ dòng điện rò
trên những nhân đang “nghỉ” để đưa điện áp trên các nhân ấy về mức gần như
bằng 0.
Ngoài ra, trong vi kiến trúc Nehalem, Intel lần đầu tiên tích hợp trong BXL một
chip điều khiển năng lượng PCU (Power Control Unit) để hiện thực công nghệ
mới Turbo Boost. Chip PCU này sẽ dựa trên các cảm ứng được thiết lập tại các
nhân xử lý để thực hiện giám sát về nhiệt độ, điện áp trên nhân. Dựa trên các
thông tin trên, PCU sẽ thực hiện chức năng chính của nó là chuyển lượng điện
năng không dùng từ các nhân ở trạng thái nghỉ sang những nhân đang hoạt
động. Điều đó cũng có nghĩa một nhân đang hoạt động với tải công việc lớn có
thể lấy phần điện năng không cần thiết từ các nhân đang được “nghỉ ngơi” và
góp phần “đẩy” hiệu năng của mình lên bằng cách ép xung nhịp lên mức cao
hơn. Đây là một giải pháp tốt để tiết kiệm điện năng khi tận dụng được lượng
điện năng dư thừa từ các nhân không sử dụng.

Hình 6: Sơ đồ kiến trúc Nehalem

4.2 Bộ VXL Intel Core I - Thế hệ thứ nhất (Thế hệ Nehalem)
Dùng socket LGA 1156 và một vài model dùng socket 1366.
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.
23

CPU thế hệ đầu sẽ có ký hiêu như i3 - 520M, i5 - 282U,....
4.3 Bộ VXL Core I - Thế hệ thứ 2 (Thế hệ Sandy Bridge)
Điểm khác biệt lớn nhất giữa Sandy Bridge với thế hệ CPU Core đầu tiên là GPU
tích hợp của sản phẩm cũng sẽ được sản xuất trên nền tảng 32nm.Điểm khác biệt
này sẽ giúp laptop/netbook nền tảng Sandy Bridge có chất lượng đồ họa cao hơn,
cũng như tiết kiệm điện tốt hơn.
Thế hệ CPU Core I đời cũ (Thế hệ 1) dành cho máy tính Laptop và desktop được
kí hiệu bằng 3 chữ số kèm theo hậu tố (ví dụ 520UM), trong khi CPU Core i trên
nền tảng Sandy Bridge sẽ được kí hiệu bằng 4 chữ số và kèm theo hậu tố (ví dụ i3 2820QM, i5 - 2520U).
Dòng CPU này thường sử dụng socket LGA 1155.

4.4 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 3 (Thế hệ Ivy Bridge)
Ivy Bridge của Intel sử dụng công nghệ bóng bán dẫn 3D Tri-Gate theo quy trình
công nghệ 22nm. Cấu trúc này tích hợp sẵn chip đồ họa hỗ trợ DirectX 11 như HD
4000, có khả năng phát video siêu phân giải và xử lý các nội dung 3D.
Cấu trúc của CPU Ivy Bridge với GPU được tích hợp vào die bên cạnh các nhân vi
xử lý. Nó có bộ nhớ L3 Cache share chung cho các nhân. Bên phải là các bộ điều
khiển bộ nhớ, I/O, display,…
Về cơ bản, các chip Ivy Bridge khi lên kệ sẽ vẫn có tên thông dụng là Core i3,
Core i5 hoặc Core i7 (thế hệ thứ ba). Để nhận diện một một mẫu máy sử dụng Ivy
Bridge, người ta dựa vào số “3” sau dấu gạch ngang trong tên chip.
VD: i5 - 3670S, i7 - 3550. Các bạn sẽ để ý đến số 3 sau dấu gạch nối. Số 3 được
hiểu là thế hệ thứ 3 của dòng CPU Core i. Nó sẽ khác CPU Core thế hệ 2 như i5 2333s,... được bắt đầu bằng số 2 sau gạch nối.
Tương tư CPU thế hệ 2, Intel Ivy Bridge cũng sử dụng socket LGA 1155.
24


4.5 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 4 ( Haswell )
Đây có được xem là CPU Core thế thệ mới nhất của Intel. Công nghệ mới của

Haswel sẽ giúp tiêu thụ ít điện năng hơn tới 20 lần so với Sandy Bridge ở chế độ
chờ trong khi hiệu năng đồ họa cũng tăng đáng kể.
Đây là dòng chip Core i thế hệ thứ 4 của hãng và vẫn sử dụng quy trình sản xuất 22
nm cùng bóng bán dẫn 3D giống dòng Ivy Bridge.
Tương tự, có thể phân biết dòng CPU Core thế hệ thứ 4 bằng cách nhìn vào số 4
trước dấu Gạch. VD: i5 - 4670S, i7 - 4550K. Haswel cũng sử dụng socket LGA
1150.
4.6 Bộ VXL Core I – Thế hệ thứ 5 ( Broadwell)
Đây được xem là dòng CPU mới nhất sẽ được công bố vào cuối năm 2014. Sản
xuất trên quy trình 14nm, vi kiến trúc Broadwell, bộ xử lý Intel Core thế hệ thứ 5
tập trung tăng cường về hiệu năng đồ họa và tổng thể hệ thống, gia tăng thời lượng
pin so với các thế hệ trước.
Thế hệ thứ 5 của Intel Core được thiết kế dành riêng cho các thế hệ thiết bị điện
toán kế kiếp, phù hợp với các thiết kế mỏng hơn, nhẹ hơn và những trải nghiệm
hiệu quả hơn ở nhiều dạng, từ máy tính xách tay truyền thống, thiết bị 2-trong-1,
Ultrabook, Chromebook, máy tính All-in-one và mini-PC.
Thế hệ thứ 5 của vi xử lý Intel Core gồm có Intel Core i3, Core i5, Core i7 và Core
i7 vPro. Intel Pentium và Intel Celeron mới dựa trên quy trình 14nm cũng đã xuất
hiện. Các hệ thống mới sử dụng vi xử lý Intel Core thế hệ thứ 5 đến từ nhiều nhà
sản xuất khác nhau hứa hẹn sẽ góp mặt từ tháng Giêng. Các thiết bị sử dụng nền
tảng Cherry Trail sẽ có mặt trong khoảng nửa đầu năm 2015.
Có thể phân biết dòng CPU Core thế hệ thứ 5 bằng cách nhìn vào số "5" trước dấu
Gạch. VD: i5 - 5200U, i5 - 5350U, i7 - 55000U. Broadwell sử dụng socket
LGA1150 dành cho máy tính để bàn.
4.7. VXL SkyLake của Intel

25