Cứ mỗi năm trôi qua thì chúng ta lại nhảy 1 bước cùng kiến trúc tick-tock của Intel. Đã 5 năm trôi qua kể từ ngày Intel công bố lộ trình tich-tock và bây giờ người dùng chuẩn bị chuyển sang 1 thế hệ vi xử lý mới từ họ với tên mã Ivy Bridge, một bản nâng cấp về tiến trình xử lý (bước tick) nhưng vẫn giữ nguyên kiến trúc của Sandy Bridge hiện nay. Intel gọi Ivy Bridge là 1 bước tick+ thay vì đơn thuần là tick như truyền thống. Hiệu Ivy Bridge có gì hấp dẫn so với Sandy Bridge? mời bạn cùng tìm hiểu nhé.
Ivy Bridge là thế hệ chip đầu tiên của Intel sử dụng các transistors tri-gate chế tạo trên tiến trình 22nm cho phép giảm lượng điện năng tiêu thụ trong khi vẫn bảo đảm sự tăng tốc về năng lực xử lý. Chính tiến trình này đã làm cho Ivy Bridge đạt được mức tiêu thụ điện năng ấn tượng, chế tạo được một bộ vi xử lý 4 nhân di động với TDP 35W (trước đây là 45W ở Sandy Bridge).
Intel chưa hề công bố về kích thước đế của Ivy Bridge nhưng số transistor trên con chip này đã đạt tới 1,4 tỷ, tức là cao hơn 20,7% so với 1,16 tỷ transistor trên Sandy Bridge. Nếu cùng 1 lượng transistor, tiến trình 22nm của Ivy Bridge tạo ra những con CPU có die nhỏ chỉ bằng 47,3% tiến trình 32nm trên Sandy Bridge, do vậy chắc chắn Ivy Bridge sẽ nhỏ hơn Sandy khá nhiều trong khi năng lực xử lý tăng lên đáng kể.
Bo mạch chủ và chipset:
Intel cho biết Ivy Bridge sẽ tương thích ngược với các mainboard LGA-1155. Tuy vậy, họ cũng sẽ ra mắt những chipset mới tối ưu cho Ivy và chắc chắn dòng chipset này sẽ hỗ trợ nhưng tính năng mới như PCI Express 3.0, USB 3.0.... Tất nhiên, chipset cho Ivy sẽ thuộc dòng 7-series do dòng 6 là của Sandy rồi, hiện tại thì các mẫu Z77, Z75, H77, Q77, W75 và B75 đã được Intel xác nhận.
Như đã nói ở trên, Ivy Bridge sẽ hỗ trợ USB 3.0 trực tiếp từ chipset chứ không đòi hỏi người nhà sản xuất phải sử dụng các con chip riêng rẽ từ bên thứ 3 nữa. Dòng chipset 7-series của Intel có tối đa 14 cổng USB, 4 trong số đó là USB 3.0. Dòng chipset này cũng hỗ trợ 16 PCIe theo nhiều cách cấu hình khác nhau (ví dụ 1 khe 16x, 2 khe 8x hay 1 khe 8x + 2 khe 4x....) Tuy vậy, không phải chipset nào cũng hỗ trợ PCIe 3.0 nhé, bạn chỉ thấy chúng trong 1 số dòng mainboard mắc tiền thôi. Ngoài ra, các chipset Z77 và H77 cũng hỗ trợ Intel Smart Response Technology (SRT), hiện nay chỉ duy nhất Z68 có công nghệ này. Ngoài ra, tất cả các chipset thuộc series 7 sẽ hỗ trợ Intel HD Graphic. Hiện tại thì dòng P67 không hỗ trợ Intel HD Graphic. Cuối cùng, các chipset thuộc dòng Z sẽ hỗ trợ ép xung CPU còn H thì không.
Thay đổi trong nhân kiến trúc:
Ivy Bridge có thể chỉ là 1 bước tiến nhỏ (tick) nếu chúng ta xét về nhân xử lý CPU nhưng chắc chắn nó là 1 bước tiến lớn (tock) của GPU tích hợp. Đây chính là lý do mà Intel gọi nó là tick+. Chúng ta hãy nói về CPU trước nhé. Tiến trình mới cho phép tăng chỉ 4-6% năng lực xử lý khi xét trên 2 CPU Ivy và Sandy cùng xung nhịp và cùng dòng sản phẩm (clock to clock). Thật sự thì mức tăng này là rất nhỏ nhưng Intel cũng phải thực hiện rất khá nhiều thay đổi trong kiến trúc để đạt con số đó. Hơn nữa, do Ivy có xung nhịp cao hơn mà hiệu năng tổng thể của CPU tăng lên khoảng 10%.
5 năm về trước, Intel đã cho ra mắt kiến trúc Conroe, một kiến trúc được coi là cực kỳ đột phá so với bất cứ thế hệ chip nào của thời đại nó. Năm ngoái, Sandy Bridge ra đời cũng tạo được rất nhiều thay đổi lớn so với Conroe nhưng nó vẫn không tạo được bước nhảy tương tự, Ivy năm nay tiếp nối truyền thống của Sandy, thay đổi những nếu bạn muốn 1 cái gì đột phá thì hãy chờ tới Haswell của năm 2013.
Nhìn chung, kiến trúc Ivy không thật khác biệt so với Sandy, những đặc điểm cũ như cache uOp (bạn có thể xem thêm trong bài về Sandy ở link này) vẫn xuất hiện đầy đủ. Intel chỉ thực hiện 1 vài thay đổi trong kiến trức nằm giúp Ivy tối ưu hóa cho các lệnh đơn nhiệm. Các thay đổi khác khá khó dể diễn giải cho dễ hiểu (tất nhiên, nếu dễ hiểu thì bạn đã làm kỹ sư của Intel rồi!) nên chúng ta cũng không cần quan tâm đến cấu trúc của chúng làm gì.
Bộ nhớ đệm (cache) của Ivy Bridge vẫn là loại ring bus như Sandy nhưng cache L3 giờ đây được hỗ trợ tối đa 8MB. Bộ nhớ hệ thống (RAM) trên các con chip Ivy di động cũng đồng thời bổ sung thêm loại DDR3L sử dụng điện thế 1,35V thay cho 1,5V như hiện tại, qua đó góp phần giảm mức tiêu thụ pin cho toàn hệ thống. Về phần máy tính để bàn, xung nhịp RAM tối đa được hỗ trợ đã tăng lên 2800MHz so với 2133MHz của Sandy.
Tiết kiệm điện năng:
Nếu muốn tìm 1 con chip tiết kiệm điện thì Ivy Bridge chính là dòng chip mà bạn nên chờ đợi. Như đã nói ở trên, cùng mức xung nhịp xử lý thì Ivy Bridge mạnh hơn Sandy khoảng 4-6% đồng thời chỉ sử dụng khoảng 75-80% lượng năng lượng mà Sandy tiêu thụ. Tuy vậy, đây vẫn chưa phải là phần thú vị nhất về khả năng tiêu thụ điện năng của Ivy, bên cạnh việc tối ưu hóa hơn các giải pháp đã xuất hiện trên Sandy như System Agent Voltages hay Power Aware Interrupt Routing, Intel đưa ra 1 giải pháp mới là TDP có thể cấu hình (Configurable TDP-cTDP)
Đây là một bước tiến mới của Intel nhằm giúp các nhà sản xuất giới thiệu nhiều giải pháp linh hoạt hơn cho khách hàng. Tất cả các bộ xử lý hiện tại đều đòi hỏi phải sử dụng các hệ thống tản nhiệt khác nhau để làm mát nó và người ta đo nó bằng TDP (thermal design point). Hệ thống nào có TDP cao hơn thì sẽ đòi hỏi tản nhiệt tốt hơn, TDP thấp thì tỏa nhiệt ít hơn. Trước đây, Intel đã tận dụng TDP cao trong thời gian ngắn nhằm kích hoạt tính năng Turbo Boost nhưng hiện tại thì cTDP là một giải pháp xuất sắc hơn nữa.
Lấy một ví dụ cho bạn dễ hiểu, con chip Ivy sẽ có 3 trạng thái TDP là TDP Up, TDP Nominal và TDP Down. Trong điều kiện bình thường của nhà sản xuất, TDP sẽ ở dạng Nominal tức là dạng mặc định nhưng nếu bạn gắn nó vào 1 bộ dock tản nhiệt tốt hơn của nhà sản xuất thì nó có thể chuyển TDP lên mức Up, qua đó tăng năng lực xử lý cho máy tính. Tương tự, khi cần tiết kiệm điện từ TDP Down sẽ được sử dụng. Chẳng hạn như các con chip tiết kiệm điện ULV hiện tại có TDP 17W, khi cắm vào dock bổ sung thì TDP lên 33W, tức là bằng những con chip bình thường còn khi nào cần tiết kiệm điện thì nó có thể trở về 13W, rất ấn tượng phải không. Tất nhiên, chỉ những con chip Ivy di động mới được hỗ trợ tính năng này. Dòng ULV sẽ có 3 mức TDP 13, 17 và 33W trong khi dòng Extreme là 45W, 55W và 65W. Nếu như bạn cảm thấy TDP của ULV như vậy là chưa đủ, vẫn còn quá cao thì hãy chờ Haswell nhé, Intel hứa hẹn sẽ mang TDP của chip di động xuống còn 10-20W ở dòng chip này!
Chip đồ họa tích hợp mới:
Trước kia, chip đồ họa của Intel thường chậm hơn 1 thế hệ so với CPU (CPU tiến trình 32nm thì GPU mới chỉ 45nm). Sandy Bridge đã hợp nhất 2 con chip này trên một đế, chế tạo chung ở tiến trình 32nm và giờ đây Ivy Bridge tiếp tục làm điều đó ở tiến trình 22nm, Tuy vậy, có vẻ như lần này Intel cũng quyết tâm đầu tư khá nhiều vào GPU, nâng số EU (execution units) từ 12 lên 16 để nâng cao hiệu năng xử lý. Do vậy, có thể kích thước đế Ivy cũng sẽ không thay đổi nhiều vì CPU nhỏ hơn như GPU lại to hơn.
Với 16 EU, Ivy đã có thể hỗ trợ 3 màn hình thay vì chỉ tối đa 2 màn hình như trước đây, và độ phân giải tối đa hỗ trợ lên tới 4K. Ngoài ra, Intel cũng đồng thời chia chip đồ họa trên Ivy thành 2 phiên bản khác nhau, 1 phiên bản GT2 chứa 16EU trong khi GT1 có thể chỉ là 8EU. Năm ngoái, con số này trên Sandy là 12 và 6 EU. Ngoài ra, phiên bản GT2 cũng đồng thời hỗ trợ 2 bộ lấy mẫu còn GT1 chỉ có 1. Nâng cao sức mạnh cũng chẳng để làm gì nếu không hỗ trợ các thư viện đồ họa, do vậy mà Intel cũng đồng thời bổ sung thêm OpenCL 1.1, DirectX11 và OpenGL 3.1 vào Ivy.
Nói gì thì nói, chúng ta cần 1 con số để biết Ivy mạnh hơn Sandy thế nào. Mỗi 1 EU trên Ivy mạnh gần gấp đôi 1 EU trên Sandy, tức là năng lực xử lý GFLOPS sẽ tăng gần gấp đôi trên mỗi EU. Tính trung bình thì GPU của Ivy mạnh hơn Sandy khoảng 60% xét về tổng thể, một số thử nghiệm đổ bóng kết hợp của CPU và GPU thì nó còn mạnh hơn khoảng 32 lần!
Vậy còn điện năng thì sao? Khi tiêu thụ cùng 1 mức năng lượng, Ivy có hiệu năng cao gấp đôi so với Sandy. Một phần nhờ vào tiến trình 22nm, phần khác là Intel đã mở rộng giúp các EU hỗ trợ nhau tốt hơn, đồng thời tạo 1 bộ nhớ đệm cache L3 riêng cho GPU (vẫn chia sẻ chung cache L3 với CPU như Sandy nhưng có thêm 1 vùng L3 riêng), vừa nâng cao tốc độ đồng thời giảm lượng điện năng tiêu thụ do không phải đi vòng tuyến ring bus qua L3 của CPU. Ngoài ra, Intel cũng đồng thời giảm xung nhịp GPU của Ivy xuống, tối đa chỉ bằng 95% trên Sandy mà thôi.
QuickSync, tính năng chuyển đổi video với tốc độ “điên cuồng”, nhanh hơn bất cứ giải pháp sử dụng card đồ họa dân dụng nào, cũng nhận được sự trợ giúp đáng kể từ các EU mới trên GPU. Tốc độ chuyển đổi video giờ đ&aciacirc;y được rút ngắn gấp 2 lần so với Sandy, cực kỳ ấn tượng. Trước đây, QuickSync nhanh hơn giải pháp dùng GPU rời khoảng 2 lần và giờ đây Ivy nâng khoảng cách lên khoảng 4 lần! Chỉ hy vọng QuickSync sẽ được hỗ trợ bởi nhiều phần mềm chuyển đổi hơn.
