Bên trong vi cấu trúc Intel Nehalem.

Bên trong vi cấu trúc Intel Nehalem (phần 1) Nehalem là tên mã của CPU
Intel mới mà có tích hợp Bộ phận điều khiển bộ nhớ bên trong và sẽ có mặt
trên thị trường trong tháng tới và sẽ có tên gọi Core i7 . Cấu trúc này cũng sẽ
được dùng cho những bộ vi xử lí trong những hệ thống Máy chủ những năm
tới và nó cũng sẽ có mặt trong những CPU giá rẻ.
Những CPU dựa trên cấu trúc này sẽ tích hợp bộ phận điều khiển bộ nhớ hỗ
trợ tới Triple-Channel DDR3 , 03 mức Cache và quay trở lại với công nghệ
HyperThreading và có Bus ngoài mới có tên gọi QPI ( QuickPath ) . Trong
bài này chúng tôi sẽ giải thích những gì mới trong cấu trúc này .
Bên dưới là tóm lược những đặc điểm chính của Nehalem
• Dựa vào Vi cấu trúc Intel Core
• Có 02 tới 08 lõi
• Tích hợp Bộ phận điều khiển bộ nhớ , có thể hỗ trợ Triple-Channel
DDR3 .
• 256KB Cache L2 cho mỗi lõi
• 8MB Cache L3
• Tập lệnh SSE 4.2 mới với 07 lệnh mới
• Hỗ trợ công nghệ HyperThreading
• Turbo Mode ( tự động Overclock )
• Nâng cấp vi cấu trúc ( hỗ trợ Maro-Fusion 64-bit , cải tiến Loop
Stream Detector , 06 cổng gửi dữ liệu – Dispatch …) .
• Cải tiến Bộ phận Dự đoán rẽ nhánh bằng cách thêm BTB thứ hai
( Branch Target Buffer )
• Tối ưu hoá những lệnh SSE không thẳng hàng .
• Cải thiện hiệu suất ảo hoá . Theo Intel thời gian trễ giảm đi 65% so
với bộ vi xử lí 65nm Core 2 và giảm 20% so với 45nm Core 2 .
• Bus ngoài QPI ( QuickPath Interconnect ) mới .
• Bộ phận điều khiển năng lượng mới .
• Công nghệ sản xuất hiện tại là 45nm và những Model tương lai sẽ là
32nm có tên mã “Westmere” .
• Socket mới với 1366 chân .

Một điều quan trọng nên nhớ đó là những bộ vi xử lí Core 2 được sản xuất
dựa trên công nghệ dưới 45nm sẽ có nhiều tính năng hơn những bộ vi xử lí
được sản xuất trên công nghệ 65nm . Tất cả những tính năng này đều có mặt
trong bộ vi xử lí Nehalem đáng chú ý nhất đó là :
· Tập lệnh SSE 4.1 với 47 lệnh SSE mới .
· Công nghệ Deep Power Down ( chỉ có trong những CPU Mobile và được
gọi là Trạng thái C6 – State )
· Công nghệ Enhanced Intel Dynamic Acceleration Technology ( chỉ có
trong những CPU Mobile ) .
· Cải thiện FPU ( Bộ tính toán dấu phảy động ) bằng những phép chia theo
hệ số 16 nhanh hơn “ Fast Radix-16 Divider “
· Cải thiện FPU ( Bộ tính toán dấu phảy động ) bằng “Super Shuffle Engine”
· Công nghệ Ảo hoá nâng cao “Enhanced Virtualization Technology” ( hiệu
suất tăng 25 – 75% khi chuyển trạng thái sang máy ảo ) .
Bộ phận điều khiển bộ nhớ tích hợp
Ngay từ khi bắt đầu những CPU của Intel sử dụng Bus ngoài có tên gọi FSB
( Front Side Bus ) để chia xẻ việc truyền thông tin giữa Bộ nhớ và những
yêu cầu I/O . Những bộ vi xử lí mới dựa trên lõi Nehalem sẽ tích hợp Bộ
phận điều khiển bộ nhớ bên trong và như vậy sẽ cung cấp hai Bus ngoài :
Bus bộ nhớ để nối CPU tới bộ nhớ và Bus I/O để nối CPU với thế giới bên
ngoài .
Việc thay đổi này sẽ nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống vì hai lí do
• Có hai đường dữ liệu riêng biệt cho việc truy cập những thiết bị I/O
và bộ nhớ .
• Truy cập bộ nhớ nhanh hơn vì CPU không cần trao đổi thông tin với
bất kì những linh kiện bên ngoài CPU .
Trong Hình 1 và Hình 2 so sánh cấu trúc truyền thống dùng với những CPU
của Intel và cấu trúc mới sẽ được dùng với những CPU mà có tích hợp Bộ
phận điều khiển bộ nhớ .
Hình 1 : Cấu trúc dùng với những CPU Intel hiện tại

Hình 2 : Cấu trúc được dùng với những CPU mà có tích hợp Bộ phận điều
khiển bộ nhớ .
Bus ngoài mới dùng có tên gọi QPI ( QuickPath Interconnect ) và nó cung
cấp hai đường dữ liệu riêng biệt ( một để Truyền dữ liệu và một để Nhận dữ
liệu ) để CPU trao đổi thông tin với Chipset hoặc với những CPU khác ,
trong trường hợp máy chủ có nhiều CPU . Như thế cũng dễ dàng nhận thấy
QPI có ý tưởng tương tự như với Bus HyperTransport của hệ thống AMD .
Thế hệ QPI đầu tiên sẽ làm việc với tốc độ 3.2GHz , truyền hai dữ liệu 16-
bit tương đương với tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất theo lí thuyết là 12.6 GB/
s theo mỗi hướng . Chúng tôi đã có bài viết về Bus QPI các bạn nên xem để
biết thêm chi tiết .
Những CPU dùng cho máy tính để bàn sẽ chỉ có 01 đường QPI , trong khi
đó những CPU sử dụng trong hệ thống Máy chủ sẽ có 02 Bus QPI độc lập
cho phép chúng được nối với nhau trong môi trường SMP ( Symmetric
MultiProcessing ) .

Bộ phận điều khiển bộ nhớ tích hợp trong những bộ vi xử lí Nehalem có thể
thiết lập theo cấu hình Triple-Channel , có nghĩa là nó có khả năng truy cập
ba thanh nhớ cùng một lúc , điều này cho phép cải thiện hiệu suất làm việc
trong toàn bộ hệ thống . Theo lí thuyết cấu trúc Triple-Channel cung cấp
băng thông tăng thêm 50% so với cấu trúc Dual-Channel trước kia với cùng
một tốc độ xung nhịp .
Do vậy để đạt được hiệu suất cao nhất có thể với những hệ thông của
Nehalem nếu CPU đó hỗ trợ Triple-Channel như Core i7 , chúng ta cần 03
hoặc 06 thanh nhớ .
Bạn nên chú ý điều thay đổi này bởi vì hầu hết hiện nay trong PC dùng 2GB
hoặc 4GB ( với hai hoặc bốn thanh nhớ cho những cấu trúc Dual-Channel )
và với hệ thống Nehalem mới thì bộ nhớ trong PC sẽ có dung lượng 1.5GB ,
3GB hoặc 6GB cho hiệu suất cao nhất.
Bên trong vi cấu trúc Intel Nehalem (phần 2) Một

điều khác bạn sẽ phải rất cẩn thận vì thực tế
nhiều Motherboard sử dụng bộ vi xử lí Core i7 sẽ
có 04 khe cắm bộ nhớ . Nếu bạn cắm 04 thanh
nhớ cùng một lúc trên Motherboard đó thì hiệu
suất toàn hộ hệ thống sẽ giảm xuống .
Bên trong vi cấu trúc Intel Nehalem (phần 1)
Ví dụ , nếu bạn cài 4GB RAM bằng 04 thanh nhớ , mỗi thanh 1GB thì hệ
thống sẽ truy cập 3GB đầu tiên theo cấu hình Triple-Channel , nhưng vùng
nhớ giữa 3GB – 4GB sẽ truy cập theo hiệu suất kiểu Single-Channel . Do đó
tốt hơn cả bạn nên sử dụng bộ nhớ với dung lượng 1.5GB , 3GB hoặc 06GB
với 03 thanh nhớ mà thôi .
Với cấu hình Triple-Channel , CPU sẽ truy cập bộ nhớ 192-bit một lúc ( 64-
bit x 03 ) . Vì thế với bộ nhớ DDR3-1066 sẽ cho phép tốc độ truyền dữ liệu
theo lí thuyết lớn nhất là 25.58 GB /s .