Penryn là bộ vi xử lý đầu tiên sử dụng công nghệ 45nm cải tiến. Mặc dù CPU loại này vẫn chưa phải là giải pháp trên kiến trúc Core vi mô nhưng chúng hứa hẹn sẽ vô cùng thú vị. Vấn đề ở chỗ Penryn không làm nổ bật lên sự khác nhau giữa công nghệ 65nm với công nghệ mới này. Các kỹ sư của Intel đã cải tiến và nâng cấp khá nhiều thứ để có được hiệu suất làm việc cao hơn mà không cần đẩy clock lên.

Tuy nhiên, lần này Intel đã theo kịp mẫu của AMD khi giải pháp kiến trúc mới này lần đầu đạt được cấp độ máy chủ. Như vậy, trong 2 tuần họ sẽ công bố bộ vi xử lý Xeon được biết với tên gọi Harpertown (4 core; cache L2 12MB, TDP 50, 80 và 120W) và Wolfdale –DP (2 core, cache L2 6MB; TDP 40, 55 và 80W). Xeon sẽ ra mắt thị trường với model 45nm cho bộ vi xử lý LGA775 4 core – Core 2 Extreme QX9650 (được biết đến với tên gọi Yorkfield XE). Những người sử dụng computer thiếu kiên nhẫn nhất sẽ có thể mua sản phẩm này với giá $999. Hôm nay chúng tôi hân hạnh được giới thiệu tới quý vị bộ vi xử lý mới này.



Chúng tôi cảm thấy rất hào hứng khi bộ vi xử lý Core 2 Extreme QX9650 được giới thiệu. Tất nhiên, đây là cơ hội sử dụng một trong những bộ vi xử lý nhanh nhất, mới nhất và thú vị nhất được chờ đợi từ lâu của những người say mê PC. Thật không may, cuộc kiểm tra cho những kết quả không tốt cho lắm. Nhưng tất nhiên, từ mọi quan điểm, Core vi mô, một sự cải tiến mới và công nghệ 45nm bảo đảm rằng nó có thể làm tốt hơn những giải pháp trước.

Công ty Intel giữ tốc độ tốt khi thay thế công nghệ sản xuất và cấu trúc processor. Kể từ hôm nay, họ dự định cung cấp cấu trúc vi mô mới 2 năm một lần và 1 năm sau khi giới thiệu bộ vi xử lý mới với cấu trúc vi mô mới nên cải tiến công nghệ với những sự cải tiến mới tốt hơn. Trên thực tế, Penryn là kết quả sự phát triển của Merom, Conroe và Woodcrest, và ra đời chỉ 1 năm sau khi Core micro-architecture lần đầu tiên được giới thiệu. Gần cuối năm nay, một bộ vi xử lý mới với tên gọi Nehalem sẽ được giới thiệu trên thị trường.

Đối thủ chính của Intel, công ty AMD đã từng thất bại khi chạy theo Intel và việc giới thiệu bộ vi xử lý 4 core dành cho desktop với công nghệ mới K10 micro-architecture trong năm 2007. Thay vào đó, họ dự định công bố CPU mainstream mới vào khoảng tháng 11, 12 dù họ sẽ không thể cạnh tranh với Intel Core 2 Extreme QX9650. Đó là lý do tại sao chúng tôi nios về sự khác biệt giữa bộ vi xử lý mới của Intel và bộ vi xử lý sử dụng công nghệ 65nm trước với tên gọi Kentsfield core.


Tổng quát về Core 2 Extreme QX9650

Yorkfield, bộ vi xử lý đầu tiên dành cho desktop dòng Penryn trông khá là bình thường. Nó không thể cho thấy rằng có 2 dual-core tích hợp 45nm được biết đến với tên Wolfdale ở dưới máy giải nhiệt.


Bạn đừng cho rằng chấm dễ thấy ở góc dưới bên trái CPU là đặc điểm phân biệt với bộ xử lý mới. Intel đã từng giới thiệu những điểm tương tự được đặt ở góc trên bên trái của CPU 4 core. Nó cho thấy các đặc tính của chất liệu HIS và được các nhà sản xuất sử dụng với mục đích riêng.

Tuy nhiên, phía trên của bộ vi xử lý có những điểm đặc biệt để phân biệt. Chúng tôi chưa từng thấy các thành phần điện tử được sắp xếp như vậy.


Tính hữu dụng của CPU-Z từng được biết đến với bộ xử lý Yorkfield 45nm và được thừa nhận là đúng.


Ảnh màn hình phía trên chỉ ra những tính năng chính của bộ xử lý mới. Core 2 Extreme QX9650 là 1 CPU quad-core với các tính năng tương tự như Core 2 Extreme QX6850 (Kentsfield) được sản xuất với công nghệ 65nm. Clock 3GHz, làm việc với bus 1333MHz và bộ nhân 9x.

Tuy nhiên, không giống bộ xử lý trước, CPU mới đề cao cache L2 lớn hơn với 12MB. Từ khi có Core 2 Extreme QX9650 mới, tương tự như bộ xử lý quad-core trước được xây dựng trên 2 dual-core, cache L2 có 2 nửa 6MB.

Điểm giống nhau giữa Yorkfield và Kentsfield là chúng không phải là những bộ xử lý quad-core rắn chắc.

Việc hỗ trợ giới thiệu SSE4.1 mới là một thuận lợi khác của bộ xử lý Core 2 Extreme QX9650 mới, tương tự như những bộ CPU khác thuộc dòng Penryn. Ngoài điều đó, khi nhìn lướt qua, Core 2 Extreme QX9650 dường như không gây bất cứ bất ngờ nào.


Dưới đây là bảng so sánh các đặc điểm kỹ thuật của CPU Core 2 Extreme QX9650 với Core 2 Extreme QX6850.


Yorkfield: Có gì mới?

Ở phần trước chúng tôi đã nói về những điểm khác nhau chính giữa Core 2 Extreme QX9650 và Core 2 Extreme QX6850. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét gần hơn đến những sự đổi mới của bộ xử lý Penryn.

Công nghệ 45nm

Đầu tiên là những điểm đặc biệt của bộ xử lý mới với công nghệ sản xuất mới. Đó là công nghệ 45nm đã tạo ra Penryn CPU. Nó không chỉ cho phép tăng sự phức tạp của tích hợp nhờ vào việc nâng cao của các đơn vị chức nâng của bộ vi xử lý, mà còn giảm bộ xử lý Vcore và sự tỏa nhiệt cũng như đảm bảo khả năng tăng core thường xuyên trong tương lai.

Công nghệ mới cũng vô cùng thú vị bởi Intel phải nghiên cứu khá nhiều. Các chất liệu cổ điển (như silicon oxide) được sử dụng từ năm 1960 để sản xuất chất liệu bán dẫn đã được thay thế bởi các chất mới (hợp chất hafnium hiếm). Vật bán dẫn 45nm mới sử dụng kim loại làm từ polysilicon và hafini silicide, một chất điện môi High-K.


Những sự thay đổi trong thiết kế thành phần chất bán dẫn này giúp cho việc giải quyết một số vấn đề tinh nhạy ở cùng thời điểm. Công nghệ 45nm gần như tăng gấp đôi mật độ chất bán dẫn ở die. Bên cạnh đó, nó tăng tốc độ chuyển mạch lên khoảng 20% và giảm công suất cần thiết xuống khoảng 30%. Thêm vào đó, việc sử dụng chất liệu mới cho phép giảm sự rò rỉ hiện tại 1 cách đáng kể: in source-drain leakage power by the factor of 5 and in gate oxide leakage power – by the factor of 10.

Tôi phải nói rằng hầu như không thể sử dụng công nghệ 45nm mà không có chất liệu mới. Vấn đề là vật bán dẫn cũ với chất bán dẫn silicon oxide bị mất các đặc tính nguyên thủy khi bị thu nhỏ vì lợi ích của tốc độ chuyển đổi cao hơn. Với thiết bị bán dẫn dành cho công nghệ 65nm, lớp chất bán dẫn trở nên mỏng chỉ với 5 nguyên tử. Lớp bán dẫn mỏng hơn cho hiệu suất làm việc của thiết bị bán dẫn tốt hơn nhưng không thể giữ các electron ở bên ngoài. Chất điện môi high-k mới giải quyết được vấn đề này: nó làm tăng độ dày của lớp bán dẫn mà không làm mất đi tốc độ bán dẫn.

Việc thay thế polysilicon bằng metal là bắt buộc. Điều đó là cần thiết bởi lớp bán dẫn hafini silicide không hợp với chất liệu cũ trên mức lượng tử, dẫn đến hiệu suất làm việc của chất bán dẫn thấp.

Không như trước đây, người ta sản xuất bộ xử lý 45nm sử dụng những kết nối thông đồng, 300mm wafers và 193nm lithography. Vì vậy, công nghệ mới không bắt Intel phải thay thế hồ hết các thiết bị đã được sản xuất. Điều này khiến chúng tôi hy vọng rằng việc sản xuất Penryn không nên chống lại bất cứ chướng ngại nào và sẽ chuyển chip công nghệ cao.

Nhờ vào công nghệ mới, Intel dự định trong một năm sẽ tăng tốc xung nhịp của bộ xử lý Core 2 Quad lên 3.0GHz và của Core 2 Duo lên 3.33GHz, trong khi bộ làm mát của nó có công suất 95W hoặc 65W. Là bộ vi xử lý quad-core dành cho người say mê computer tiêu biểu với sự tỏa nhiệt là 130W, chúng sẽ lên tới 3.2GHz. Tuy nhiên, Intel sẽ tăng hiệu suất làm việc lên cao hơn, nhanh tới 1600MHz bus.

L2 Cache

Những thế mạnh của công nghệ 45nm mới cho phép các kĩ sư của Intel tăng số lượng bóng bán dẫn xử lý mà không phải mở rộng diện tích chip CPU. Khả năng này ban đầu thường được sử dụng để tăng cường bộ nhớ đệm L2. Trong khi các bộ xử lý Conroe 65nm cũ đặc trưng với bộ nhớ đệm L2 chia sẻ 4MB, dòng Wolfdale 45nm có hẳn bộ nhớ đệm 6MB tùy nghi sử dụng.

Diện tích của các chip CPU mới dành cho bộ nhớ đệm L2 sau cùng cũng được mở rộng lớn hơn bất kì đơn vị xử lý chức năng nào khác, bạn có thể thấy rõ điều này ở hình chụp của Wolfdale (một nửa của Yorkfield).


Theo đó, các bộ xử lý Penryn 4 nhân mới sẽ có bộ nhớ đệm L2 lên đến 12MB : 6MB cho mỗi cặp nhân. Nói cách khác, sẽ không có nhiều thay đổi trong thiết kế của bộ xử lý 4 nhân so với dòng chuyển tiếp sang tiến trình sản xuất kiểu mới. Các cặp nhân vẫn được đặt trên các chip riêng biệt và tiến hành trao đổi dữ liệu dọc theo bus hệ thống và RAM.

Các bộ xử lý Yorkfield có bộ nhớ đệm lớn hơn 50% và mức độ liên kết cao hơn, với bộ đệm L2 liên kết theo tập 24 đường so với 16 đường trong thế hệ bộ xử lý trước. Nhờ đó, Intel hi vọng sẽ vừa có thể sử dụng bộ nhớ đệm L2 hiệu quả hơn mà vẫn duy trì được khả năng tìm kiếm dữ liệu nhanh chóng trên đó.


Tuy nhiên, các kết quả đo lường độ trễ của bộ đệm lại cho thấy bộ nhớ đệm L2 dù lớn hơn vẫn có phần chậm lại chút ít do các bộ xử lý mới.


Bộ nhớ đệm của các bộ xử lý mới không chỉ lớn hơn mà còn giới thiệu thêm một chức năng mở rộng gọi là “Tải phân luồng bộ đệm tăng cường”. Công nghệ đổi mói này sẽ giúp tăng tốc độ đọc các dữ liệu sắp xếp không đúng chỗ từ bộ nhớ đệm, là các dữ liệu đáng lý được đặt trên cùng một luồng nhưng vì lý do nào đó lại bị phân chia thành 2 luồng đệm. Chức năng mới này sẽ tìm cách suy đoán loại dữ liệu và đọc ra từ bộ đệm với tốc độ tương đương như trên cùng một luồng vậy. Về mặt lý thuyết, tính năng này có thể tăng tốc một vài ứng dụng làm việc với các quá trình quét dữ liệu.

SSE4

Các bộ xử lý Penryn, chẳng hạn như Yorkfield, còn có thể tăng cường danh sách lệnh các SIMD mở rộng mới. Các bộ xử lý Intel thế hệ mới hỗ trợ tập lệnh SSE4.1 bao gồm 47 tập lệnh mới. Tuy nhiên, dù sở hữu một lượng khá lớn các tập lệnh mới, hầu hết trong số này không kết hợp thành một tập logic nào, mà thay vào đó lại bổ sung cho các tập lệnh SIMD có sẵn. Các tập lệnh mới thông thường sẽ gúp cải thiện hiệu suất hoạt động của các bộ xử lý mới khi làm việc với các dự án đồ họa 3D, truyền phát phim cũng như trong các ứng dụng tính toán khoa học phức tạp.


Tuy vậy, chúng ta sẽ sớm cảm nhận được tác dụng tích cực của việc hỗ trợ các tập lệnh SSE4 mới khi nó trở nên phổ biến rộng rãi trong phần mềm máy tính. Cho tới giờ, chỉ có hai ứng dụng sử dụng đến tập lệnh SSE4, đó là 2 bộ giải mã video: DivX 6.7 và TMPEG Xpress 4.4.

Các đặc trưng chính của các tập lệnh SSE4 bao gồm các tính toán nhân số nguyên 32-bit vector hóa; các tính toán cực đại/cực tiểu 8-bit không dấu; cùng các phiên bản 16-bit và 32-bit có dấu và không dấu; các tính năng giúp cải thiện khả năng của trình biên dịch trong việc vector hóa số nguyên và mã dạng single-precision hiệu quả hơn, bên cạnh đó là các chức năng tăng tốc mã hóa phim; tính toán tích vô hướng điểm trôi và các tập lệnh truyền tải sử dụng các đặc thù của kiến trúc bộ nhớ đệm trong bộ xử lý.


Những cải tiến trong kiến trúc Vi xử lý

Các kĩ sư của Intel không chỉ giới thiệu về việc hỗ trợ các tập lệnh SIMD mới trong các bộ xử lý mới của mình, học còn làm việc với một số đơn vị chức năng khác nữa. Nhờ đó, các bộ xử lý mới còn có khả năng tăng tốc đáng kể trong tính toán phân chia số nguyên và điểm trôi cũng như tăng tốc quá trình xử lý các tập lệnh SSE thực hiện công việc đảo bit.

Tính toán phân chia nhanh được thực hiện trong một đơn vị Penryn đặc biệt gọi là Bộ phân chia nhanh Radix-16. Trong khi đơn vị Radix-4 của các bộ xử lý 65nm trên vi kiến trúc Core chỉ có thể tính toán hai bit thương số trong 1 vòng thuật toán lặp, đơn vị mới có thể xử lý 4 bit trên mỗi xung nhịp. Kết quả là các bộ xử lý Penryn có thể thực hiện phép phân chia số nguyên và điểm trôi nhanh hơn gần gấp đôi cũng như tính toán nhanh hơn trên căn bậc hai.

Các kĩ sư của Intel engineers đã phải chỉnh sửa các thuật toán đảo SSE để có thể triển khai hỗ trợ tập lệnh SSE4 một cách hoàn chỉnh. Đơn vị đảo ngẫu nhiên 1 vòng đơn mới được gọi lại “Cơ chế đảo siêu cấp” có thể đảo bit một thanh ghi 128-bit trong một vòng xung nhịp duy nhất. Nhờ đó, các bộ xử lý mới có thể xử lý các tập lệnh SSE đòi hỏi tốc độ đảo bit nhanh gấp đôi. Các tập lệnh này còn có các toán tử đóng/mở gói, dời ngang, các nguồn kết hợp thẳng hàng, chèn thêm hay trích xuất.

Bên cạnh việc tăng tốc xử lý một vài tập lệnh, các bộ xử lý mới còn có một số cải thiện về công nghệ ảo hóa và các cơ chế mask ngắt quãng. Nhờ đó các bộ xử lý Penryn giờ đây có thể tự hào về hai thứ : một là khả năng chuyển qua lại giữa các máy ảo nhanh hơn 25%-75%, hai là khả năng xử lý các tập lệnh CLI/STI cũng nhanh hơn rất nhiều.

Bộ xử lý Desktop Penryn cho máy để bàn hôm nay và ngày mai

Tuy rằng bài viết của chúng tôi hôm nay chỉ chủ yếu tập trung đề cập đến đại diện đầu tiên của dòng vi xử lý desktop mới là Core 2 Extreme QX9650, chúng tôi cũng đã cố gắng làm cho bài viết này trở nên hữu ích không chỉ cho những khách hàng tiềm năng của giải pháp mắc tiền này, mà còn cho những ai đang chờ các model Penryn rẻ tiền hơn. Đó là lý do chúng tôi quyết định kèm thêm một số thông tin về các kế hoạch của Intel liên quan đến việc giới thiệu 2 dòng Yorkfield và Wolfdale trên các thị trường khác.

Bảng dưới đây cung cấp một số thông tin về toàn bộ các dòng 45nm của bộ xử lý Yorkfield và Wolfdale cũng như một số thông tin về giá cả và lịch ra mắt.


Như bạn có thể thấy từ thông tin trên đây, Core 2 Extreme QX9650 sẽ chỉ là giải pháp hàng đầu của Intel trong một thời gian rất ngắn. Trong quý 1 2008, một mẫu mới, Core 2 Extreme QX9770, với tốc độ xung nhịp 3.2GHz và bus 1600MHz sẽ thay thế vị trí dẫn đầu. Intel đang chuẩn bị cho dòng chipset X48 đặc biệt hỗ trợ model CPU này, sẽ được thông báo cùng thời điểm với bộ xử lý. Bộ xử lý đầy hứa hẹn này sẽ không chỉ đẩy giá của các CPU cho máy để bàn hàng đầu lên $1,399 mà còn đầy kiêu hãnh với bộ tản nhiệt 136W mạnh mẽ nhất.

Các bộ xử lý Yorkfield 4 nhân 65nm không thuộc dòng extreme sẽ ra mắt vào đầu năm tới với 3 mức tốc độ từ 2.5 đến 2.83GHz. Không như dòng Core 2 Quad đương thời trên nhân Kentsfield, tất cả các dòng mới này sẽ hoạt động trên bus hệ thống 1333MHz. Các mức tốc độ khác cũng sẽ ra mắt nhờ các bộ xử lý sản xuất với tiến trình 45nm hỗ trợ các bộ chia phân số. Tôi muốn nói rằng các bộ xử lý mới trong họ Core 2 Quad với các nhân 45nm sẽ không làm hạ giá các mẫu 4 nhân mới hơn. Các bộ xử lý Yorkfield chậm nhất với tên mã Q9300 sẽ có giá ngang bằng với Core 2 Quad Q6600. Thú vị ở chỗ bộ nhớ đệm của dòng Core 2 Quad Q9300 dự tính ra mắt vào tháng một 2008 sẽ giảm xuống 6MB, tức là còn thấp hơn cả các bộ xử lý Kentsfield hiện tại.

Danh sách xếp hàng các bộ xử lý lõi kép cũng sẽ chào đón một vài thành viên mới vào đầu năm tới. Các bộ xử lý Wolfdale mới sẽ dần dần hất cẳng các CPU Core 2 Duo cũ khỏi thị trường. Với giá ngang bằng với Wolfdale, tốc độ xung nhịp chậm hơn cũng như bộ nhớ đệm L2 bé hơn sẽ không giúp các CPU này trụ vững được. Sự ra mắt của nhân 45nm sẽ đẩy tốc độ xung nhịp của bộ xử lý lõi kép hàng đầu lên đến 3.16GHz. Ngoài ra, bạn sẽ có thể mau một CPU khá nhanh với xung nhịp 2.66GHz với chỉ $166.

Qúy 2 2008 hứa hẹn sẽ là một bổ sung thú vị khác vào danh sách ra mắt của bộ xử lý Wolfdale. Vào thời gian này Intel dự định giới thiệu bộ xử lý Penryn rẻ tiền với bus 1066MHz và dung lượng bộ nhớ đệm L2 nhỏ hơn 3MB.

Lưu ý là danh sách ra mắt dòng 4 nhân sẽ không có gì thay đổi trong quý 2 2008. Tuy nhiên, quý 3 hứa hẹn sẽ đầy ắp các tin tức mới. Ngay trước khi xuất xưởng các CPU với vi kiếm trúc Nehalem mới, Intel sẽ còn đẩy tốc độ xung nhịp cho các bộ xử lý Core 2 Quad và Core 2 Duo thậm chí cao hơn nữa.

Hệ thống và phương thức thử nghiệm

Bài viết hôm nay của chúng tôi nhắm đến tiết lộ các tính năng của dòng Core 2 Extreme QX9650 mới – đại diện đầu tiên của họ bộ xử lý Penryn cho máy để bàn. Như chúng tôi từng nói trước đây, công bằng nhất là so sánh bộ xử lý này với dòng tiền nhiệm của nó, mà lần này là dòng Core 2 Extreme QX6850. Theo đó chúng tôi lên kế hoạch và tiến hành các thử nghiệm như sau.
Chúng tôi sử dụng các phần cứng sau cho nền hệ thống thử nghiệm:

•    CPUs:
•    Intel Core 2 Extreme QX9650 (LGA775, 3.0GHz, 1333MHz FSB, 12MB L2, Yorkfield)
•    Intel Core 2 Extreme QX6850 (LGA775, 3.0GHz, 1333MHz FSB, 8MB L2, Kentsfield)
•    Mainboard: ASUS P5E3 Deluxe (LGA775, Intel X38, DDR3 SDRAM)
•    Bộ nhớ: 2GB DDR3-1333 với 7-7-7-20 (Corsair Dominator TWIN3X2048-1800C7DF G)
•    Card đồ họa: OCZ GeForce 8800GTX (PCI-E x16)
•    Ổ cứng: Western Digital WD1500AHFD (SATA150)
•    Hệ điều hành: Microsoft Windows Vista x86 32bit

Tôi muốn lưu ý rằng chúng tôi chọn bo mạch chủ ASUS P5E3 Deluxe dựa trên nền chipset Intel X38 mới cho hệ thống thử nghiệm là có lý do. Mặc dù tất cả các bo mạch chủ trên chipset Intel X38 và P35 đều hỗ trợ các bộ xử lý 45nm mới, không phải tất cả đều hỗ trợ các cập nhật BIOS hoàn chỉnh lúc này. Chẳng hạn, hệ thống thử nghiệm ASUS P5K3 Deluxe truyền thống của chúng tôi không thể dung được lần này cũng bởi lý do đặc biệt đó. Tuy thế, bạn cũng nên hiểu là các cập nhật BIOS hoàn chỉnh sớm hay muộn cũng sẽ ra mắt mà thôi, đặc biệt là bởi vẫn còn đến 2 tuần trước khi ra mắt chính thức CPU Intel Core 2 Extreme QX9650.

Đánh giá tổng hợp : SiSoftware Sandra XII (2008)

Chúng tôi rất hiếm khi sử dụng các đánh giá của Sandra khi phân tích hiệu suất hoạt động của bộ xử lý. Tuy nhiên, lần này là một ngoại lệ. Các đánh giá tổng hợp đơn giản từ bộ kiểm tra này không phụ thuộc đáng kể vào các đặc thù kích cỡ và kiến trúc của bộ nhớ đệm trong CPU, nhờ đó giúp chúng tôi ước lượng tầm quan trọng và hiệu quả của các cải tiến vi kiến trúc giới thiệu trong CPU Penryn.


Chúng tôi nhận thấy tăng cường đáng kể nhất là 17% trong thử nghiệm số nguyên đa phương tiện. Đây là một khoảnh khắc rất ấn tượng bởi đây là thử nghiệm duy nhất trên các tập lệnh SSE4 mới. Nói cách khác, đánh giá này thể hiện rất rõ ràng rằng một phần mở rộng khác của các tập lệnh SIMD trong các bộ xử lý Penryn mới có thể thực sự cải thiện hiệu suất hoạt động tối ưu của các ứng dụng nếu được sử dụng đúng cách. Chúng tôi cũng thấy được hiệu suất hoạt động tăng cường đáng kể trong đánh giá điểm trôi số học, nhờ đơn vị phân chia nhanh Radix-16 mới trong bộ xử lý Yorkfield.

Các thử nghiệm băng thông bộ nhớ thực tế cũng cho thấy cải thiện hiệu suất đáng kể, dù không thực sự ấn tượng. Có lẽ nhờ vào bộ nhớ đệm L2 lớn hơn đã ảnh hưởng đến các kết quả này.

Theo các kết quả của Sandra XII, chúng tôi có thể hi vọng các bộ xử lý 4 nhân 45nm mới sẽ thể hiện hiệu suất tăng cường đáng kể ngay cả khi chạy ở cùng xung nhịp với các dòng tiền nhiệm, chỉ nhờ vào các cải tiến vi kiến trúc nói trên. Tuy nhiên, các kết quả đánh giá tổng hợp vẫn chưa đủ để đưa ra những kết luận trọn vẹn. Các thử nghiệm này có xu hướng chú trọng một số đặc tính của bộ xử lý hơn các phần khác. Chỉ các thử nghiệm với các tác vụ thực tế mới đem lại ý niệm về sức mạnh thực sự của hệ thống. Thế thì còn chờ gì nữa, bây giờ chúng ta sẽ chuyển sang các thử nghiệm này.

3D Games


Games là một trong những ứng dụng rất nhạy cảm với kích thước của bộ nhớ cache L2. Dường như cache L2 12MB của bộ xử lý Yorkfield làm việc rất tốt. Ở 1 vài games, Core 2 Extreme QX9650 làm tốt hơn Core 2 Extreme QX6850 gần 7%, ở games 3D là khoảng 4%.

Media-Content Encoding


Phiên bản media codecs không hỗ trợ chỉ dẫn SSE4, dù chỉ có một vài lời chỉ dẫn giúp đáng kể cho việc họat động của codecs. Đó là lý do tại sao chúng tôi trông chờ vào điểm khác nhau dễ chú ý giữa côgn nghệ 45nm và công nghệ 65nm trong media content encoding trong tương lai. Kết quả thu được từ DivX6.7 là minh họa hoàn hảo cho khẳng định: phiên bản codec này đã biết thực hiện nghiên cứu SSE4 một cách đầy đủ. Vì vậy, bộ xử lý mới hỗ trợ SSE4 nhanh hơn khoảng 30%.

Trong cuộc kiểm tra, bộ xử lý Yorkfield họat động nhanh hơn 30%, tuy nhiên, phim được cung cấp bởi Intel, với bề mặt gợn sóng là phần chính, nó cho hiệu suất họat động lên tới 70% ở Yorkfield.

Các ứng dụng khác



Các ứng dụng chúng tôi nói ở bảng trên minh họa một cách hoàn hảo rằng bộ xử lý Yorkfield có thể cho hiệu suất họat động tốt hơn Kentsfield thận chí ở những nơi mà chỉ dẫn SSE4 không được hỗ trợ. Những sự đổi mới khác như cache L2 lớn hơn và bộ chia nhanh dường như làm tốt hơn.

Tóm tắt

Bộ xử lý Core 2 Extreme QX9650 có những cải tiến tốt hơn so với Core 2 Extreme QX6850. Cả 2 loại CPU đều làm việc với tốc độ xung nhịp như nhau, đó là lý do tại sao sự cải tiến micro-architecture họat động hiệu quả hơn.


Hiệu suất họat động hiệu quả của bộ xử lý mới phụ thuộc nhiều vào loại các ứng dụng. Tuy nhiên, bất chấp thực tế này, nó tồn tại hầu hết ở các nhiệm vụ. Không ngạc nhiên mấy khi nói Core 2 Extreme QX9650 đề cao cache L2, hỗ trợ chỉdẫn SSE4 mới và các cải tiến cấu trúc khác. Hơn nữa, vì các chỉ dẫn SSE4 tìm cách để vào các ứng dụng, bộ xử lý công nghệ 45nm phát triển hơn CPU 65nm. Core 2 Extreme QX9650 chạy nhanh hơn Core 2 Extreme QX6850 khoảng 6.5%.

Hệ thống tản nhiệt và tiêu thụ năng lượng

Intel không nhắm vi kiến trúc Core không chỉ như một giải pháp hiệu suất hoạt động cao, hãng còn xem xét tính hiệu quả cao từ phương diện “hiệu suất trên từng watt”, như chúng ta đã thấy trước đây trong các thử nghiệm. Tuy nhiên, những người sở hữu hay những khách hàng tiềm năng của Core 2 Extreme không quan tâm lắm đến việc các CPU này tiết kiệm như thế nào. Đặc biệt, bởi chúng tích hợp hệ thống tản nhiệt 130W như là giải pháp cho những tín đồ ham mê ép xung.

Tuy vậy, có vẻ khá hợp lý khi hi vọng các nhân 45nm và bộ xử lý Penryn trên nền các nhân này sẽ còn tiết kiệm hơn. Mặt khác, Intel đã không giảm TDP cho dòng Core 2 Extreme QX9650 mới hoạt động ở cùng xung nhịp như Core 2 Extreme QX6850 trên nhân 65nm cũ. Vậy thì hãy cùng xem xét kĩ hơn các thay đổi trong hệ thống tản nhiệt và công suất tiêu thụ đi kèm với công nghệ sản xuất mới cùng các bộ xử lý mới.

Cho các thử nghiệm chúng tôi quyết định so sánh mức công suất tiêu thụ trên nền hệ thống tương tự với nhiều bộ xử lý khác nhau - Yorkfield và Kentsfield. Trong quá trình thử nghiệm chúng tôi đo công suất dòng điện một chiều đi qua mạch điều chỉnh điện áp bộ xử lý, chỉ số này cho phép chúng tôi ước lượng mức tiêu thụ công suất của bộ xử lý mà không cần xem xét đến hiệu quả của bộ điều chỉnh điện áp bộ xử lý onboard. Trong các thử nghiệm của chúng tôi, các bộ xử lý được tải bằng tiện ích Prime95 25.3.

Ngoài ra, chúng tôi cũng đo nhiệt độ của chip để hoàn thiện bức tranh tổng thể. Chúng tôi sử dụng tiện ích CoreTemp 0.95.4 để đọc thông tin từ các bộ cảm biến nhiệt kĩ thuật số tích hợp trong CPU. Chúng tôi sử dụng bộ làm mát dạng hộp thông thường trong suốt quá trình thử nghiệm.

Chúng tôi đã kích hoạt các công nghệ tiết kiệm điện Enhanced Intel SpeedStep và Enhanced Halt State (C1E) trong quá trình thử nghiệm. Bên cạnh đó, các bộ xử lý Penryn còn tự động hạ hệ số nhân xung nhịp xuống 6x khi ít hoạt động CPU.



Nhiệt độ và công suất được ghi nhận lại trong bảng dưới đây:


Như chúng tôi dự đoán, tiến trình sản xuất 45nm mới cho phép Intel giảm thiểu lượng nhiệt tản ra cũng như mức tiêu thụ điện thực tế của các bộ xử lý mới khá đáng kể. Như chúng tôi từng nói trước đây, các bóng bán dẫn cách nhiệt low-k cho dòng điện rò rỉ ra ít hơn nhiều. Nhờ đó, hãng có thể cho bộ xử lý hoạt động ổn định ở điện áp và cường độ điện thấp hơn.

Mặc dù Core 2 Extreme QX9650 và Core 2 Extreme QX6850 có cùng bộ tản nhiệt thông thường, trong thực tế Yorkfield tiêu thụ ít hơn 30% so với mức hoạt động tối đa. Ở trạng thái không làm việc lượng điện tiêu thụ thậm chí còn ít hơn: trên 50%.

Dĩ nhiên, sự chênh lệch mức tiêu thụ năng lượng còn ảnh hưởng đến nhiệt độ CPU nữa. Bộ xử lý Yorkfield không ấm lên nhiều như dòng tiền nhiệm, điều này khiến chúng tôi kì vọng sẽ thành công trong việc ép xung lên đáng kể. Chúng ta hãy cùng xem qua.

Ép xung

Chúng tôi sử dụng cùng hệ thống trên cho các thử nghiệm ép xung như cho các thử nghiệm hiệu suất. Tuy nhiên, thay vì dùng hệ thống làm mát dạng hộp thông thường, chúng tôi lại cài đặt hệ thống Scythe Infinity hiệu quả hơn với quạt 120-mm quay với tốc độ 1,800 vòng một phút.

Chỉ số điện áp Vcore của bộ xử lý chúng tôi thử nghiệm là 1.2V và chúng tôi quyết định thử ép xung mà không tăng thiết lập điện áp này.

Intel mặc định loại bỏ phần bảo vệ chạy quá tốc độ của các bộ xử lý đắt tiền để cho những tín đồ hâm mộ máy tính. Core 2 Extreme QX9650 cũng không phải ngoại lệ. Bởi thế chúng tôi đã có thể nâng cho CPU chạy ổn định ở 3410MHz bằng cách 10 x 341MHz. Thật không may là ở các xung nhịp cao hơn, CPU này không vượt qua được kiểm tra độ ổn định Prime95.


Dù gì đi nữa, bộ xử lý 4 nhân ép xung tới 3.4GHz mà không phải tăng chỉ số điện áp Vcore là một kết quả rất ấn tượng. Mặc dù vài bộ xử lý Kentsfield với bước nhân G0 cũng có thể làm được điều này, nhưng chúng tôi cũng không quên lưu ý rằng điện áp mặc định của chúng cao hơn nhiều.

Phần hai của các thử nghiệm chúng tôi tiến hành trên CPU với Vcore được tăng lên 1.5V. Tôi muốn lưu ý rằng hệ thống tản nhiệt thấp hơn của Yorkfield giúp ích khá nhiều trong quá trình ép xung: ngay cả khi điện áp được tăng đáng kể, bộ xử lý 4 nhân thử nghiệm vẫn không bị nóng quá tải hay rơi vào tình trạng tăng nhiệt bất thường.

Chúng tôi có thể ép xung Core 2 Extreme QX9650 lên xung nhịp tối đa là 4068GHz mà không hề mất ổn định tí nào. Tốc độ này đạt được thông qua 12 x 339MHz.


Vậy là các bộ xử lý mới có thể dễ dàng vượt ngưỡng 4GHz với hệ thống làm mát bằng gió. Đây chẳng phải là một minh chứng rất tuyệt vời cho tiềm năng xung nhịp rất đáng kể của các nhân 45nm hay sao?

Nhân tiện đây, CPU thử nghiệm chạy ở 4068MHz luôn ở mức nhiệt độ chấp nhận được. Nhiệt độ tối đa không vượt quá 85ºC, còn nhiệt độ thấp nhất ở chế độ không hoạt động ở mức 43ºC.

Kết luận

Vậy là Intel lại tạo một bước tiến mạnh mẽ với sự ra mắt các bộ xử lý Penryn mới với các nhân 45nm. Làm chủ công nghệ sản xuất mới với việc giới thiệu tập lệnh SSE4 mới, tăng cường bộ nhớ đệm L2 cùng nhiều cải tiến vi kiến trúc khác đã cho phép hãng nâng hiệu suất hoạt động lên vài phần trăm mà không cần tăng xung nhịp. Cùng lúc các kĩ sư của Intel cũng hoàn thiện việc giảm thiểu quá trình tản nhiệt và tiêu thụ điện của các bộ xử lý mới ngay cả khi các dòng tiền nhiệm đã thực sự rất tốt về mặt này rồi. Mức xung nhịp cũng đã tăng lên đáng kể, giúp làm hài lòng những fan hâm mộ ép xung.


Kết quả là các bộ xử lý Penryn đem lại ấn tượng tổng thể khá tốt, tốt hơn rất nhiều những giải pháp hiện nay ở mọi phương diện. Thật vậy, điểm yếu duy nhất của những dòng mới đến này là chúng vẫn chưa có mặt trên thị trường vào thời điểm hiện tại. Đồng thời bộ xử lý duy nhất bạn sẽ có thể mua trong năm nay sẽ chỉ là dòng Core 2 Extreme QX9650 nhanh nhất và mắc nhất mà thôi.

Sự mở rộng và lấn lướt thị trường của danh sách các dòng mới ra Yorkfield và Wolfdale được mong đợi chỉ bắt đầu vào đầu năm sau. Nhưng tới lúc đó các dòng mới này sẽ không chỉ phải cạnh trang với các dòng tiền nhiệm chậm hơn mà còn với các CPU AMD mới nữa. Chúng tôi không biết được kết cuộc của cuộc chạy đua này là gì; tuy nhiên, chúng tôi cũng chẳng nghi ngờ gì rằng Intel đã được trang bị đầy đủ và sẵn sàng cho sự ra mắt của dòng vi xử lý Phenom mới.

Để kết lại, tôi muốn chỉ ra một sự thật đáng tò mò. Mặc dù đã gần một năm rưỡi kể từ khi các CPU đầu tiên với vi kiến trúc Core xuất hiện và cho đến hôm nay chúng ta đang thảo luận về xung nhịp tiềm tàng của các nhân Core 2, Intel dường như chẳng vội vã gì trong việc nâng tốc độ xung nhịp các bộ xử lý mới của mình. Bộ xử lý Core 2 Extreme Q6800 ra mắt tháng 7 2006 hoạt động ở 2.93GHz, còn Core 2 Extreme QX9650 mới ra mắt chính thức trong 2 tuần nữa sẽ hoạt động ở tốc độ mặc định là 3.0GHz. Cho đến nay hiệu suất hoạt động của các bộ xử lý Intel dành cho những ai yêu thích đã tăng đáng kể nhờ hoàn toàn vào nhiều thứ khác: nhiều nhân xử lý hơn, ép xung bus hệ thống, các tăng cường vi kiến trúc. Từ đó, chúng tôi có cảm giác rằng Intel không cố ý tăng tốc độ CPU của mình, bởi vì đơn giản chẳng có đối thủ nào trên thị trường đủ sức cạnh tranh với hãng cả. Năm tới sẽ cho chúng ta thấy liệu nhận xét này có đúng hay không, khi AMD hi vọng sẽ cho xuất xưởng vài giải pháp mới để đánh trả lại các CPU 4 nhân cực nhanh của Intel. Dù gì đi nữa, 2008 hứa hẹn sẽ là một năm cực kì lý thú.