Năm năm trước , Intel thông báo kế hoạch đầy tham vọng liên quan tới việc phát hành sản phẩm có tên gọi “Tick-Tock” .

Chúng ta đã nghi ngờ rằng liệu Intel có thể kéo dài kế hoạch phát hành của họ tới bao giờ . Vài năm  trôi qua cho thấy mỗi Tick liên quan tới quy trình sản xuất mới , và những năm Tock liên quan tới cùng quy trình sản xuất đó nhưng lại có vi cấu trúc mới . Cho tới giờ đã có 3 Tock đó là Conroe , Nehalem , Sandy Bridge và 2 Tick đó là Penryn và Westmere . Tới cuối năm  nay sẽ có hàng mẫu và xuất đi trong nửa đầu năm  tới sẽ là Tick thứ ba với tên gọi Ivy Bridge ( IVB ) .

IVB là Chip đầu tiên dùng những bóng bán dẫn 3D 22nm , hỗ trợ việc tăng tần số làm việc và giảm điện năng tiêu thụ . Ivy Bridge mobile sẽ là những CPU đầu tiên của Intel có 4-lõi nhưng TDP chỉ là 35W .

Ivy Bridge mức cao có nhiều đặc điểm tương tự như Sandy Bridge .Nó là sản phẩm nguyên khối tích hợp GPU . Tất cả đều được sản xuất bằng công nghệ 22nm , Intel tiếp tục nâng cao hiệu suất làm việc của đồ họa  . Như Sandy Bridge , Ivy Bridge không  cần tới đồ họa  rời và Intel có bước đi tiếp theo với chiều hướng này .

Intel chưa  thông báo chính thức kích thước của khuôn nhưng số bóng bán dẫn tới gần 1.4 tỉ bóng , tăng 20.7% so với 1.16 tỉ bóng của Sandy Bridge . Kích thước 22nm Ivy Bridge chỉ bằng 47.3% so với kích thước 32nm . Mặc dù có số bóng bán dẫn nhiều hơn nhưng IVB vẫn nhỏ hơn so với Sandy Bridge .

IVB tương thích ngược với những Motherboard LGA1155 hiện tại , mặc dù sẽ có Chipset mới cho IVB và những Motherboard mới cho phép một số tính năng ( PCIe 3.0 , hỗ trợ USB 3.0 ) . Chipset mới sẽ thuộc kiểu 7-Series như : Z77 , Z75 , H77 , Q77 , Q75 và B75 .

IVB hỗ trợ USB 3.0 . Những Chipset 7-Series cho người dùng có 14 cổng USB , 4 trong số đó là USB 3.0 , hỗ trợ PCIe 3.0 dùng cho đồ họa  sẽ có tốc độ I/O nhanh hơn . Chúng ta sẽ thấy những Motherboard cao cấp trang bị PCIe 3.0 . PCIe 3.0 cũng có thể có trong những Motherboard 6-Series nhưng với những Motherboard 7-Series điều này là chắc chắn .

Z77 và H77 hỗ trợ Intel SRT ( Smart Response Technology – SSD Caching ) mà hiện nay chỉ có trong Motherboard Z68 .

Tất cả những Chipset Z đều hỗ trợ Overclock , Chipset H thì không . Tất cả Chipset đều hỗ trợ Intel HD Graphics , với những model Sandy Bridge thì P67 không  có .

IVB được coi như là Tick với CPU nhưng lại là Tock với GPU , lõi CPU về mặt hiệu suất / tốc độ xung nhịp chỉ tăng từ 4-6% nhưng cũng được cho là có nhiều sự thay đổi trong thiết kế .

5 năm  trước , Intel giới thiệu Conroe được cho là có cấu trúc cao cấp có nền tảng  cơ bản cho những thế hệ về sau . Sandy Bridge được xem như là sự đại tu đáng kể đầu tiên của Conroe nhưng nhìn không  khác nhiều lắm với Core 2 ban đầu . IVB vẫn tiếp tục theo xu hướng này .

Phía trước ( Front_End ) trong IVB , có độ rộng 4-64 hỗ trợ cả những lệnh x86 và những vi lệnh uOp đã được mã hóa . Cache uOp đã giới thiệu trong Sandy Bridge vẫn không  thay đổi trong IVB .

Một số kết cấu bên trong Chip được tối ưu hóa tốt hơn để thực thi những công việc Single_Thread . Hyper_Threading yêu cầu một loạt những phân vùng cấu trúc bên trong ( như những bộ đệm / hàng đợi dữ liệu ) cho phép những lệnh từ nhiều luồng ( Multi-Thread ) để thực thi một cách liên tục các kết cấu này . Trong Sandy Bridge nhiều kết cấu này được phân vùng cố định . Ví dụ nếu bạn có Bộ đệm giữa 20 mục đầu vào , mỗi Thread sẽ lấy 10 mục trong Bộ đệm . Như vậy với những công việc  Single_Thread thì một nửa Bộ đệm sẽ không dùng . IVB đã làm lại đưa số của cấu trúc dữ liệu linh động với tài nguyên trong những Thread . Như thế thì nếu chỉ có Single_Thread , những tài nguyên này sẽ chỉ phục vụ cho công việc này nghĩa là Bộ đệm với 20 đầu vào sẽ phục vụ cho Single_Thread .

Trong Sandy Bridge , Intel đã thiết kế lại phần Dự đoán rẽ nhánh ( Branch Predictor ) và họ đã không  thay đổi bộ phận này trong IVB . Trong phần Prefetch của IVB đã được Intel cải tiến lại để khắc phục những hạn chế trong Sandy Bridge .

Số lượng Bộ phận thực thi ( Execution Unit ) không  thay đổi trong IVB nhưng cũng có một vài sự thay đổi tại đây . Trong cấu trúc IVB , bộ xử lí phép chia FP/Interger có hiệu suất làm việc cao gấp hai so với Sandy Bridge . Sự thay đổi này cho phép thực hiện những ứng dụng chuyên sâu liên quan tới dấu phảy động nhanh hơn .

Những phép toán MOV bây giờ thực hiện trong tầng thanh ghi thay vì phải thực hiện tại Bộ phận thực thi . Lệnh MOV x86 chỉ đơn giản chép nội dung từ một thanh ghi này tới một thanh ghi khác . Lệnh MOV trong IVB được thực hiện bằng cách đơn giản chỉ tới một thanh ghi tại vị trí của thanh ghi đích . Việc này đã được dùng trong PRF (physical register file ) được giới thiệu lần đầu tiên trong Sandy Bridge , và nó được xử lí một cách thông minh hơn trong IVB . Mặc dù những lệnh MOV vẫn phải qua tầng Giải mã lệnh , nhưng nó không chiến cổng Thực thi ( Execution Port ) để những lệnh khác có thể thực hiện tại cổng đó .

Intel cũng giới thiệu một số sự thay đổi ISA trong IVB . Một trong những sự thay đổi đáng quan tâm bao gồm : Bộ tạo số ngẫu nhiên số tốc độ cao DRNG (high speed digital random number generator ) và Chế độ giám sát bảo vệ SMEP (supervisory mode execution protection ) .

DRNG của IVB có thể tạo những số ngẫu nhiên tốc độ cao 2-3Gbps . DRNG có sẵn cho cả người dùng và mã lệnh mức hệ điều hành . Điều này rất quan trọng  cho an ninh và thuật toán trong tương lai .

SMEP trong IVB cung cấp kiểu bảo vệ băng phần cứng chống lại mã người dùng  thực hiện trong nhiều quyền khác nhau .

Trên thực tế không  có bất kì sự thay đổi nào về Cache trong IVB . Cache L3 vẫn dùng chung kết hợp bus Ring giữa tất cả các lõi , GPU , và các hệ thống  tương ứng .

Những Chip 4-lõi IVB sẽ hỗ trợ 8MB Cache L3 , kích thước của bộ nhớ Cache L1/L2 không tăng so với Sandy Bridge ( 32+32K/256K ) .

Mạch điều khiển bộ nhớ không thay đổi nhiều mà chỉ thiết kế để linh hoạt hơn . IVB mobile hỗ trợ bộ nhớ DDR3L / DDR3 cho phép làm việc với điện áp 1.35V thay vì 1.5V DDR3 . Việc sử dụng bộ nhớ DDR3L cho phép máy xách tay chạy mát hơn và kéo dài thời gian sử dụng Pin hơn .

Từ Nehalem tới Sandy Bridge , Intel đã thiết kế tốt để cổng cung cấp điện năng cho tất cả những thành phần bên trong . Trong IVB chỉ có một chút sự thay đổi , Intel đưa thêm cổng quản lí điện  năng tới tất cả những phần mà trước kia chưa có trong IVB . Điều đó có nghĩa là nếu không  có những hoạt động bộ nhớ bên ngoài thì giao diện DDR3 hoàn toàn được tắt . Như vậy phần quản lí điện  năng trong IVB tăng lên nhưng do sản xuất bằng công nghệ 22nm nên không  bị ảnh hưởng tới diện tích .

Khả năng Overclock bộ nhớ trong IVB tăng lên . Trong Sandy Bridge hỗ trợ bộ nhớ DDR3 lớn nhất là 2133MHz , với IVB lên tới 2800 MHz . Bạn có thể tăng tần số theo những bước 200MHz .

Khi giới thiệu bóng bán dẫn 3D 22nm , Intel tuyên bố hiệu suất tăng 18% tại 1V so với 32nm . Với cùng tốc độ xung nhịp những bóng bán dẫn 22nm tiêu hao 75-80% so với bóng bán dẫn 32nm . Riêng IVB đã có thêm một số tính năng tiết kiệm điện đáng kể .

Sandy Bridge giới thiệu System Agent , là tên của những phần còn lại ( Uncore ) không thuộc lõi chính nhưng bây giờ lại có kèm thêm cả những phần đầu ra hiển thị và mạch điều khiển bộ nhớ , giao diện DMI và PCIe . Như Sandy Bridge , Cache L3 không  phải thuộc phần Uncore nên không phải là System Agent .

System Agent hoạt động ở mức điện  áp riêng biệt khác với những phần còn lại của Chip . IVB đưa ra những sự lựa chọn điện áp khác nhau thấp hơn trong System Agent điều đó cho phép tiết kiệm điện  năng trong những model khác nhau .

Hiện nay , Intel đưa ra 3 mức điện  áp khác nhau cho mọi bộ vi xử lí  Sandy Bridge : LFM , bình thường và Turbo .

LFM là tần số thấp nhất mà CPU có thể chạy ( có nghĩa là nghỉ hoàn toàn ) .

Bình thường là tấn số danh định cho từng CPU ví dụ Core i5-2500K @ 3.3GHz .

Turbo là tần số cao nhất khi chạy trong chế độ Turbo , Corei5-2500K là 3.7GHz .

Intel xác định rõ điện  áp thấp nhất cho mỗi mức tần số làm việc như kể trên . Sandy Bridge không  phải chỉ chạy với 3 tần số kể trên mà nó có nhiều tần số trung gian tùy thuộc vào yêu cầu mức độ làm việc của hệ thống  .  Những mức điện áp tại những tấn số trung gian được thiết lập như đã đề cập phía trên .

Với IVB , Intel mô tả nhiều điểm điện  áp hơn cùng với đường cong tần số . Intel không  đưa ra chính xác có bao nhiêu điểm nhưng chắc chắn là nhiều hơn 3 . Đường cong này liên quan tới dữ liệu Tần số / Điện áp và tùy thuộc vào tần số làm việc của IVB để tính toán điểm điện  áp chính xác hơn . Kết quả là giảm điện  áp làm việc tại những tấn số trung gian . Sự thay đổi điện  áp ảnh hưởng tới mức độ tiêu thụ điện  năng theo cấp số mũ 3 vì thế việc thay đổi nhỏ điện áp làm việc sẽ làm giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng

Tất cả CPU khi bán ra đều đưa ra thông số TDP ( Thermal Design Point ) để nói với những nhà sản xuất cần dùng giải pháp làm mát như thế nào để đáp ứng yêu cầu của Chip . Xét về truyền thống giá trị TDP không thay đổi . IVB của Intel giới thiệu TDP có thể cấu hình được cho phép nền tảng  tăng TDP của CPU nếu đưa thêm giải pháp làm mát hoặc giảm TDP để vừa mới những kích thước nhỏ hơn .

Thiết lập TDP lớn hơn khi làm việc giữa máy xách tay kèm theo trạm làm việc ( Docking Station ) . Bạn có thể tưởng tượng máy xách tay IVB có thể làm việc với Trạm mở rộng nâng cao khả năng làm mát cho hệ thống  . Ví dụ , khi không làm việc với Trạm mở rộng thì CPU có TDP lớn nhất là 17W , nhưng nếu cắm vào Trạm làm việc có khả năng làm mát tốt hơn thì TDP có thể nhảy lên tới 33W . Việc tăng TDP này là do quyết định từ phía những nhà sản xuất để tận dụng ưu thế của tính năng này . Điều này chúng ta có thể tưởng tượng khi máy xách tay làm việc kèm theo Trạm mở rộng có hệ thống  làm mát phức tạp hơn .

TDP giảm xuống thì như thế nào ? Sẽ có một số Ivy Bridge mà TDP 17W nhưng giảm xuống còn 13W điều đó có nghĩa giảm tần số và điện áp làm việc để có thể kéo dài thời gian sử dụng Pin

Intel cho biết IVB ULV có TDP có thể cấu hình 13W/17W/33W

IVB XE có thể cấu hình 45W/55W/65W.

Westmere đã đánh dấu sự thay đổi theo cách Intel tích hợp đồ họa  , GPU được sản xuất bằng công nghệ 45nm đã được chuyển vào CPU 32nm để đóng gói chung một vỏ . Intel nói rằng hiệu suất làm việc được cải tiến nhưng không  xác thực được .

Sandy Bridge mang toàn bộ lõi GPU vào cùng với khuôn CPU , cả hai đều cùng được sản xuất bằng công nghệ 32nm và hỗ trợ độ phân giải  2560 x 1600

GPU trong IVB tăng trưởng nhiều hơn so với CPU và được cho là hỗ trợ tới độ phân giải  4000 x  4000 nhưng Intel chưa tiết lộ chính xác sự phân chia tỉ lệ các lõi xử lí trong IVB như thế nào nhưng chắc chắn GPU tăng tới 16-lõi xử lí so với 12 lõi của Sandy Bridge .

Intel tuyên bố chắc chắn GPU trong IVB mạnh hơn so với Sandy Bridge .

GPU trong IVB có thêm hỗ trợ OpenCL 1.1 , DirectX 11 và OpenGL 3.1 . Điều này cho phép những GPU của Intel có thể trên danh nghĩa là đạt được như với những GPU của AMD .

IVB có 03 đầu ra màn hình , trong khi đó Sandy Bridge lại chỉ có 2 . Đồ họa  trong IVB cũng cải thiện chất lượng AF ( Anisotropic Filter )

Intel đã thiết kế để GPU trong IVB thành nhiều module hơn trước kia . Trong Sandy Bridge có hai cấu hình GPU : GT1 có 6-lõi xử lí ( Shader/Execution Unit ) và GT2 12-lõi , cả hai cấu hình này có 01 Texture Sampler .

IVB có thiết kế tăng giảm cấu hình trong GPU một cách dễ dàng , GT2 có 16-lõi và 2 Texture Sampler , GT1 chưa rõ số lượng lõi những có 1 Texture Sampler .

Bên cạnh việc tăng số Shader thì bên cạnh đó những Shader này lại làm việc hiệu quả cao hơn so với trong Sandy Bridge . Một Shader trong IVB có hiệu suất làm việc cao gấp hai so với Sandy Bridge và kết hợp với nhiều Shader hơn nên hiệu suất đồ họa  trong IVB cao hơn tới 60% so với Sandy Bridge .

Intel cũng thêm Cache L3 riêng cho đồ họa  bên trong IVB . Mặc dù có thể chia xẻ Cache L3 của CPU nhưng với Cache nhỏ hơn trong lõi đồ họa  cho phép dữ liệu truy cập thường xuyên sẽ nhanh hơn là truy cập bên ngoài qua bus Ring .

Cũng có những sự thay đổi khác để cải tiến hiệu suất làm việc của Shader để nâng cao một số công việc chuyên dụng để nâng cao hiệu suất làm việc trong các ứng dụng như tính toán GPU và game 3D .

Mặc dù tập trung vào việc nâng cao hiệu suất nhưng Intel trên thực tế lại giảm tốc độ xung nhịp của GPU trong IVB . Nó chạy với tốc độ xung nhịp chỉ bằng 95% so với tốc độ GPU của Sandy Bridge , với điện áp thấp hơn , nhưng lại cho hiệu suất làm việc cao hơn nhiều . Nhờ vào công nghệ 22nm mà tỉ lệ Hiệu suất /W của GPU trong IVB cao gấp hai lần so với Sandy Bridge .

Trong Sandy Bridge , Intel đã giới thiệu Công cụ chuyển mã video bằng phần cứng hiệu suất cực cao có tên gọi Quick Sync . Giải pháp này cho phép tạo ra được chất lượng hình ảnh và tăng tốc độ làm việc với nhiều định dạng video có thể so sánh được với những giải pháp mà AMD và VIDIA đưa ra . Quick Sync kết hợp với những phần cứng chức năng cố định kết hợp với Công cụ giải mã video của IVB và mảng Shader .

Intel cho biết với sự kết hợp như vậy mà IVB có hiệu suất chuyển mã Video cao gấp 2 lần so với Sandy Bridge mà không  làm ảnh hưởng tới chất lượng hình ảnh .

IVB sẽ có tốc độ cao hơn nhờ được sản xuất bằng công nghệ 22nm , tuy nhiên việc tăng tốc này chỉ là khía cạnh rất nhỏ trong bức tranh toàn cảnh về cấu trúc này .

Intel không dại gì mà đẩy tốc độ lên quá cao mà họ đã tăng Hiệu suất làm việc trên từng tốc độ xung nhịp , tăng 4-6% so với Sandy Bridge , vì vậy chỉ cần tăng tốc độ xung nhịp lên rất nhỏ nhưng hiệu suất đã tăng tới 10% với model cùng mức giá của IVB .

Tuy nhiên vấn đề lớn hơn đó là điện  năng tiêu thụ và hiệu suất đồ họa  . IVB sử dụng điện  năng hiệu quả hơn so với Sandy Bridge vì thế là Chip 4-lõi IVB chỉ tiêu thụ 35W .