Download miễn phí Nền tảng Kiến trúc Penryn, công nghệ 45nm High-K metal gate của Intel
Những đổi mới trong vi kiến trúc Penryn:
Penryn, dòng vi xử lý đầu tiên dựa trên công nghệ silicon High-k 45nm
của Intel, sử dụng một cách hiệu quả những bóng bán dẫn bổ sung mà
công nghệ này có thể đóng gói vào trong một con chip. Họ vi xử lý Intel
Core 2 và Intel Xeon High-k 45nm thế hệ tiếp theo sẽ mang đến nhiều
đặc điểm kiến trúc và cải tiến mới làm cho phần mềm chạy nhanh hơn
cũng như cải thiện hiệu suất sử dụng điện năng.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Nền tảng Kiến trúc Penryn, công nghệ 45nm High-k metal gate củaIntel
Ngày 12 tháng 11 vừa qua, Intel đã công bố các bộ xử lý dành cho máy
chủ trong gia đình Penryn. Đó là những bộ xử lý đầu tiên và đánh dấu cho
kỷ nguyên 45nm. Thế hệ tiếp theo của các bộ xử lý kiến trúc Core. Với
hai dòng sản phẩm Wofldale (hai nhân) và Yorkfiled (4 nhân).
Bạn đã nhận thấy được sức mạnh cũng như hiệu năng tuyệt vời của các
bộ xử lý kiến trúc Core. Và bạn sẽ tự hỏi, liệu Penryn đơn giản chỉ là thu
hẹp kích thước transitor từ kiến trúc Core 65nm xuống công nghệ sản
xuất nhỏ hơn. Intel đã khẳng định rằng các bộ xử lý Penryn không chỉ
đơn giản là thu hẹp kích thước sản xuất, mà các kỹ sư Intel đã cải tiến và
nâng cao rất nhiều thứ bên trong Penryn để tăng hiệu năng cao hơn mà
không phải đưa tốc độ CPU lên cao hơn.
Trước khi bắt đầu tìm hiểu kiến trúc 45nm, chúng ta hãy cùng nhìn lại
kiến trúc Core.
Intel lầu đầu tiên giới thiệu vi kiến trúc Core vào năm 2006, cùng lúc với
việc sản xuất các bộ xử lý Intel Core 2 dưới công nghệ xử lý 65nm. Thế
hệ đầu tiên của vi kiến trúc đa nhân đã được tối ưu hóa. Với việc hiệu
năng cao hơn cũng như tiêu thụ điện năng ít hơn, kiến trúc Core của Intel
đã trở thành nền tảng cho rất nhiều các giải pháp mới và các nền tang
mới.
Vi kiến trúc Core có khả năng xử lý tối đa 4 instruction trên một clock
cycle, nhanh hơn bất kỳ CPU nào hiện có. Excution pipeline của vi kiến
trúc Core có 14 stage, ngắn hơn nhiều so với Prescott, Smithfield, ...
thuộc kiến trúc NetBurst (với hơn 30 stage). Nếu xét về hiệu năng trên
mỗi wat thì pipeline ngắn hơn có một lợi thế không cần bàn cãi.
Vi kiến trúc Core là hai nhân thực, gồm 2 nhân nằm trên cùng một die, có
64 KB L1 Cache (32 KB cho tính toán và 32 KB cho dữ liệu), hỗ trợ
EM64T không như Pentium M và Core Duo (Yonah) chỉ hỗ trợ tính toán
32 bit.
Vi kiến trúc Core được thiết kế cho nhiều phân khúc thị trường khác
nhau. Intel cam kết chỉ cần giảm 15 % xung nhịp thì công xuất tiêu thụ
điện giảm đến 50 %. Khả năng này cho phép sản xuất các dòng CPU cho
các phân khúc thị trường desktop, laptop và server dựa trên vi kiến trúc
Core. Merom sẽ nhanh hơn thế hệ CPU cho laptop hiện tại của Intel là
Core Duo (Yonah) khoảng 20 %, công xuất tiêu thụ điện không vượt quá
35W. Woodcrest sẽ nhanh hơn thế hệ Xeon hiện tại khoảng 80 %, công
xuất tiêu thụ điện khoảng 80 W (giảm 35 %). Conroe sẽ nhanh hơn
Pentium D 900 series khoảng 40 %, công xuất tiêu thụ điện của Conroe
dòng đa dụng khoảng 65 W (giảm 40 %).
Đối với người dùng gia đình, thiết kế của kiến trúc Core mang đến hiệu
năng cao hơn, không gian yên tĩnh hơn, và tiêu thụ điện năng ít hơn. Đối
với ngành công nghiệp IT, bạn có thể đưa ra những tính toán chính xác
hơn, nhanh hơn, giảm thiểu nhiệt lượng tỏa ra từ các máy chủ cơ sở dữ
liệu, qua đó chi phí tiêu thụ điện năng sẽ giảm đi rất nhiều. Đối với người
dùng di động, bạn sẽ được sở hữu một chiếc máy chức năng động hơn,
thời gian sử dụng pin dài hơn, đồng thời vi kiến trúc Core cho phép nhà
sản xuất thu nhỏ kích thước hệ thống qua đó các thiết bị di động trở nên
linh hoạt hơn hơn, nhỏ gọn hơn.
Điều gì làm cho kiến trúc Core trở nên mạnh mẽ như thế, Intel đã trang bị
cho vi kiến trúc Core các công nghệ vượt trội so với vi kiến trúc NetBust.
Trong đó có năm công nghệ nổi bật, bao gồm:
Intel Wide Dynamic Execution.
Intel Intelligent Power Capability.
Intel Advanced Smart Cache.
Intel Smart Memory Access.
Intel Advanced Digital Media Boost
Penryn, thế hệ tiếp theo của vi kiến trúc Core.
Hôm nay, cái mà chúng ta đang nói đến chính là sự ra đời của Penryn,
trong năm 2006 là năm ra đời của bộ xử lý Conroe trên kiến trúc Core, và
Penryn là codename của dòng vi xử lý mới của Intel trên công nghệ
45nm, nó thay thế cho dòng Conroe và đều được gọi với tên gọi Core 2,
trong lúc này bạn sẽ thấy ít có sự thay đổi trong công nghệ 45nm, cho đến
khi Intel áp dụng công nghệ 45nm mới với cổng kim loại High-k vào
trong việc sản xuất ra các bộ vi xử lý.
Một điều cũng hết sức quan trọng đáng chú ý là ngoài việc cung cấp các
bộ vi xử lý cho các máy tính, Intel còn sản xuất các bộ xử lý cho các thiết
bị di động. Nơi mà vi kiến trúc của nhân CPU được xem là yếu tố quyết
định. Như một cách nhận định dễ hiểu, Penryn là cái tên quá thông dụng
khi sử dụng để chỉ các CPU mới trên kiến trúc 45nm. Nhưng thực tế nó
dùng để gọi các bộ xử lý di động. Đối với các máy tính để bàn, thì các bộ
vi xử lý Penryn dual-core và quad-core có tên gọi khác là Wolfdale và
Yorkfield. Hiện tại thì Penryn vẫn chia sẽ cùng vi kiến trúc với Conroe ,
tại thị trường bán lẻ thì nó được sắp cùng danh mục Core 2.
Đã có 6 bộ xử lý Penryn, bao gồm các bộ xử lý hai nhân và bốn nhân
dành cho máy tính để bàn, một bộ xử lý hai nhân dành cho di động, tất cả
các bộ xử lý này đều được gọi dưới cái tên Intel Core. Đối với các bộ xử
lý hai nhân và bốn nhân dành cho máy chủ vẫn sử dụng tên gọi Intel
Xeon. Và cho đến thời điểm này, Intel đã có tổng cộng 16 sản phẩm
45nm nằm trong lộ trình.
Các bộ xử lý 45nm thế hệ tiếp theo của bộ xử lý Intel Core 2 Quad sẽ có
tới 820 triệu bóng bán dẫn. Trong khi bộ xử lý QX6850 với nhân
Kenfield chỉ có 582 triệu bong bán dẫn bên trong. Điều gì cho phép Intel
tăng số lượng bóng bán dẫn nhiều như thế? Đó là nhờ vào việc Intel áp
dụng công thức cổng kim loại High-k.
Công nghệ xử lý cổng kim loại 45nm High-k của Intel.
Chúng ta sẽ bắt đầu phân tích những đặc điểm nổi bật của các bộ xử lý
mới này với các tiến trình sản xuất mới. Đó là tiến trình xử lý 45nm mà
cho phép tạo nên các bộ xử lý Penryn. Tiến trình này không chỉ cho phép
thu nhỏ kích thước nhân nhằm nâng cao khả năng sản xuất ra bộ xử lý
hiệu năng cao mà nó còn cho phép giảm điện thế hoạt động của bộ xử lý,
đồng nghĩa với việc sự tỏa nhiệt sẽ ít hơn đồng thời cho phép nâng cao
xung nhịp xử lý trong tương lai.
Công nghệ sản xuất mới vô cùng thú vị bởi vì Intel đã phải thực hiện việc
đổi mới hoàn toàn. Và kết quả là: vật liệu sản xuất truyền thống đã được
sản xuất từ những năng 60 để sản xuất ra bóng bán dẫn là oxit silic đã
được thay thế bằng vật liệu hoàn toàn mới với những nguyên vật liệu khó
kiếm trên quả địa cầu. Các bóng bán dẫn 45nm sử dụng đóng gói kim loại
làm từ polysilicon (NMOS + PMOS) và chất điện môi High-k dựa trên
chất Hafnium.
Những thay đổi này trong thiết kế các phần tử chất bán dẫn giúp cho Intel
cùng lúc giải quyết được các vấn đề nan giải. Tiến trình công nghệ 45nm
gần như tăng gấp đôi mật độ bóng bán dẫn trên die. Hơn nữa, nó còn tăng
tốc độ đảo mạch của chúng lên khoảng 20% và giảm điện năng cần cho
hoạt động này là 30%. Thêm vào đó, việc sử dụng nguyên liệu mới cho
phép giảm bớt sự thất thoát điện năng một cách đáng kể trong sự thất
thoát nguồn điện bởi hệ số 5 và sự thất thoát của cổng oxide bởi hệ số 10.
Mặt khác, tiến trình sản xuất bộ xử lý 45nm sử dụng liên kết đ...