Kiến trúc Haswell Refresh

Ở cái thời mà Sandy Bridge hoàn toàn là một kiến trúc mới khác hẳn so với dòng cũ trước đó, hậu duệ của nó là Ivy Bridge cũng được thừa hưởng khá nhiều tinh hoa từ người tiền nhiệm. Khi so sánh Sandy và Ivy, Ivy có được lợi thế nhất định khi được xây dựng ở tiến trình 22nm. Và bây giờ thì Haswell (và Haswell Refresh) cũng đã trải qua tiến trình 22 nm và nó đang là giai đoạn "tick" của lộ trình phát triển "tick-tock" của Intel. Các vi xử lý Haswell Refresh có tổng cộng 1.4 tỉ transistor và kích cỡ die là 1.77 mm2 lớn hơn 160mm2 của Ivy Bridge. Bên trong die CPU chúng ta sẽ có chip GPU tích hợp HD 4000 series với hiệu năng cao hơn các thế hệ trước như HD 2600 series của Sandy Bridge. Đây chắc chắn sẽ là cải tiến rất lớn cho thị trường tầm thấp, là tin mừng cho các thiết bị di động như tablet, ultra portables, laptop hay net PC. Tập lệnh AVX2 cũng được cải tiến trong các vi xử lý Haswell Refresh.

Một số thay đổi nhỏ: Bộ điều chỉnh điện thế tích hợp (Integrated Voltage Regulator)

Có lẽ các bạn cũng đã từng nghe, bộ điều chỉnh điện thế tích hợp (hay còn gọi là VRM) giờ đây đã được tích hợp trên vi xử lý, do đó nó sẽ có nhiệm vụ hiệu chỉnh điện thế cho vi xử lý và giúp tăng cường độ hiệu dụng và điện thế tiêu thụ. VRM sẽ cho phép khả năng làm việc độc lập và quản lý chính xác của độ tiêu thụ điện năng (power consumption) cho từng nhân CPU cũng như GPU tích hợp, các system agent cũng như các luồng dữ liệu kết nối (inter connected bus) bên trong của chip Haswell. Những cái này có lợi gì ngoài thực tế? Hãy hình dung đơn giản nó là vầy, với nền tảng Haswell bây giờ thì chúng ta có thể dừng hoạt động của các nhân CPU logic khi xem phim mà không cần dừng các mối liên kết dữ liệu ring-bus. Trong trường hợp đó chỉ có các nhân GPU là tiêu thụ điện năng thôi. Sử dụng năng lượng hiệu quả (energy efficency), chức năng mới này sẽ không ảnh hưởng nhiều đến trải nghiệm ép xung của bạn.

Kế hoạch ra mắt sắp tới của Intel như thế nào?

Lúc đầu Intel dự định sẽ tung ra các CPU Haswell Refresh vào tháng 4 rồi sau đó mới phổ biến chipset mới vào tháng 5, nhưng sau khi lắng nghe phản hồi từ các khách hàng cũng như các đối tác bán lẻ, Intel quyết định hoãn lại kế hoạch ra mắt CPU mới và sẽ đưa chúng cùng chipset ra vào tháng 5. Điều này có nghĩa là các chipset thế hệ 9-series sẽ được phát hành cùng lúc với các CPU Haswell Refresh. Như đã từng nói trước đó ở post trước, bài đánh giá này sẽ tập trung vào phân khúc tầm cao của dòng Haswell Refresh tức là các vi xử lý "Devil's Canyon". Khoảng cuối năm, phân khúc khủng nhất là Haswell-E socket LGA 2011-3 sẽ xuất hiện vào tháng 9 hoặc 10. Sau đây là danh sách các CPU Haswell Refresh sắp được ra mắt của Intel:

​

Như đã nói, Devil's Canyon là tên mã của các CPU dòng K mở khóa hệ số nhân và có một số cải tiến trong khả năng giải nhiệt. Nghịch lý ở đây là có khá nhiều người thực sự trông ngóng lại là Haswell-E sẽ ra mắt vào tháng 9/2014. Còn giờ thì bạn sẽ thấy có rất nhiều phiên bản CPU trên thị trường vi xử lý. Intel đã đưa ra một số tiếp đuôi ngữ cho các vi xử lý chẳng hạn như dòng K, T và S. Khá rắc rối đúng không nhưng thực tế thì như sau:

• K là các CPU có khả năng mở khóa hệ số nhân thường có TDP là 84W.
• S là các CPU có TDP 65W với khả năng tiết kiệm điện năng tốt hơn chút và xung thấp.
• T là các CPU có TDP 45W với khả năng tiết kiệm điện năng cực tốt.

Chúng tôi sẽ test những gì?

Hôm nay chúng tôi sẽ test Core i7-4790K, vi xử lý 4 nhân đầu bảng mới của dòng Haswell thay thế cho Core i7-4770K.

​

Về cơ bản nếu so với i7-4770K các bạn sẽ thấy xung nhịp của i7-4790K được nâng lên rất cao và ngay cả bản không K như 4790 xung nhịp còn cao hơn tới 400 MHz.

​

Core i7-4790K. Ảnh: ST​

Đi kèm với các vi xử lý này là các chipset mới dành cho nền máy bàn như Z97. Còn đối với các khách hàng cuối như bạn và tôi thì là mục tiêu của chipset H97 có hiệu năng thấp hơn phù hợp với các hệ thống HTPC nhắm đến. Chipset Z97 ra đời nhằm phục vụ cho các power user ham vọc phá và tăng cường hiệu năng hoạt động. Chipset này cũng mang theo các chuẩn giao tiếp ổ cứng mới như SATA Express và PCIe M.2 SSD. Hãy nhớ là các vi xử lý Haswell Refresh đều tương thích ngược với các bo mạch chủ thế hệ 8-series dùng chipset Z87 và H87.

CPU Intel Haswell Refresh "Devil's Canyon" đã được nâng cấp TIM (Thermal Interface Material - tạm dịch là keo tản nhiệt)

Kể từ khi Ivy Bridge ra đời, các power user cũng như các chuyên gia ép xung đã phàn nàn rất nhiều về các vi xử lý Core. Tựu chung tất cả đều chỉ trích rằng Intel đã thiết kế phần tản nhiệt (phần lớn là keo tản nhiệt) trong CPU quá tệ. Dòng K mới này (Core i7-4790K và i5-4690K) sẽ cải thiện cách thiết kế TIM cũng như nâng tầm khả năng ép xung.

​

Core i7-4790K được nâng cấp rất nhiều trong cách đóng gói và khả năng giải nhiệt. Như chúng ta thấy ở hình dưới có rất nhiều tụ được đính kèm trong vi xử lý nhằm tăng cường điện thế cấp. Intel thêm thắt vào cái mà họ gọi là "bề mặt giao tiếp tản nhiệt polymer thế hệ kế tiếp" (Next Generatino Polymer Thermal Interface Material - NGPTIM) nhằm tăng tính hiệu quả khi áp dụng với các bộ tản nhiệt CPU.

​

Intel đã sửa được nhiều lỗi liên quan đến khả năng tản nhiệt của thế hệ Haswell cũ và với dòng K Haswell Refresh thì người dùng đã có thể an tâm hơn trong vấn đề ép xung khi keo tản nhiệt (TIM) được nâng cấp. Core i7-4790K sẽ là vi xử lý lõi tứ đầu bảng trong dòng chip Haswell Refresh và nó sẽ là vi xử lý đầu tiên có mức xung gốc 4 GHz.

​

Mức xung gốc 4 GHz đó sẽ chạy được trên cả 4 lõi. Ngoài ra Intel còn giới thiệu thêm chức năng Turbo Boost 2.0, siêu đa luồng Hyper threading, card đồ họa tích hợp HD Graphics 4600 với mức xung 1250 MHz, Intel Quick Sync dành cho chỉnh sứa phim v.v... Vi xử lý này sử dụng socket LGA 1150 và sẽ tương thích với tất cả các bo mạch chủ chipset Z97. Nó cũng có thể tương thích với thế hệ bo mạch chủ chipset cũ là H87/Z87 tuy nhiên phải thông qua thao tác cập nhật BIOS cho bo mạch chủ, do đó người dùng sẽ phải kiểm tra thường xuyên trang chủ của các NSX bo mạch chủ để xem họ có cập nhật BIOS cho bo mạch chủ này không. Vi xử lý Core i7-4790K sẽ được bán với giá $339 và Core i5-4690K là $242, cái giá cũng không đắt hơn các tiền nhiệm của chúng ở thế hệ Haswell (i7-4770K và i5-4670K) là mấy.

Đào sâu thêm chút về kiến trúc Haswell

Ivy Bridge (IB) là sản phẩm của sự kết hợp 2 tiến trình xử lý từ Clardale (Core i5-661 v.v...) 45nm và Sandy Bridge (i7-2600K...) 32nm. IB đã được xử lý dưới tiến trình 22 nm, Haswell cũng thế, các vi xử lý Core i7 sẽ có 4 nhân CPU thực với khả năng siêu phân luồng (4 nhân 8 luồng xử lý), chúng cũng được Intel tích hợp nhân xử lý đồ họa GPU và chip điều khiển bộ nhớ (memory controller). Như ông tổ Nehalem, Haswell cũng được hỗ trợ tính năng Intel Turbo Boost. Các vi xử lý thế hệ thứ 4 này sẽ được chia ra từng phân khúc nhỏ (i3/i5/i7). Những điều cần biết về các phân khúc này thì bạn chỉ cần nhớ như sau:

• Vi xử lý máy bàn Core i7 có 4 nhân / 8 luồng có siêu phân luồng/ dung lượng bộ nhớ đệm L3 là 8MB
• Vi xử lý máy bàn Core i5 có 4 nhân / 4 luồng không siêu phân luồng/ dung lượng bộ nhớ đệm L3 là 6MB
• Vi xử lý máy bàn Core i3 có 2 nhân

Tất cả các mẫu vi xử lý này đều được hỗ trợ chế độ tăng tốc (turbo) nhưng chỉ Core i7 là được hỗ trợ siêu phân luồng (hyper-threading). Đây là tính năng mà chúng tôi rất thích thú khi nó có thể cải thiện hiệu năng rất nhiều khi có quá nhiều tác vụ cần xử lý.

​

Vi xử lý Core i7 dòng Haswell sẽ có 8MB bộ nhớ đệm L3 (L3 cache) và chip điều khiển bộ nhớ (IMC) hỗ trợ bộ nhớ DDR3 chạy kênh đôi với mức xung chính thức là 1333/1600 MHz (nhưng thực tế còn có thể lên cao hơn 2000 MHz).

Core i5 và i3 thì dung lượng L3 cache ít hơn với chỉ 6MB. Hãy nhìn vào một số hình ảnh của die CPU, đầu tiên là Sandy Bridge sau đó là Ivy Bridge.

​

Kiến trúc của Sandy Bridge.​

​

​

Kiến trúc của Ivy Bridge.​

​

​

Kiến trúc của Haswell.​

Như các bạn thấy đấy, các kiến trúc gần như y hệt nhau, Sandy Bridge dựng nền cho Ivy Bridge, Ivy Bridge dựng nền cho Haswell. Nếu chú ý thêm một chút thì bạn sẽ tự hỏi, cache L1 và L2 đâu? Bộ nhớ cache của Haswell gồm 32 KB cache dữ liệu (data cache) L1, 32 KB cache lệnh (instruction cache) (64 KB cache L1) và chúng tôi thấy có 256 KB cache L2 ở mỗi nhân. Băng tần tải được nhân đôi từ 32 lên 64 Bytes một lượt và băng thông lưu giữ từ 16 lên 32 Bytes mỗi lượt. Vậy cache dữ liệu L1 trong Haswell có kích cỡ và độ trễ như nhau nhưng hơn 1/3 băng thông.

Sau đó là cache L3 chia sẻ giữa các nhân CPU có tổng cộng 8 MB cho các vi xử lý Core i7-47xx và 6 MB cho Core i5-45xx. Cache L3 này có thể được sử dụng bởi các nhân vi xử lý cũng như nhân đồ họa tích hợp.

Tựu chung lại về tất cả các tính năng quan trọng của các vi xử lý 47x0

• Xử lý đa nhiệm: Chạy 4 luồng xử lý độc lập bên trong 1 CPU
• Công nghệ tăng tốc Intel Turbo Boost 2.0: Tự động tăng xung nhịp vi xử lý nếu ứng dụng cần nhiều năng lực xử lý từ CPU. Và tự động hạ xung khi không thực sự cần thiết.
• Công nghệ siêu phân luồng của Intel: Cho phép từng nhân trong vi xử lý làm việc với 2 tác vụ cùng lúc để nâng cao khả năng xử lý ứng dụng cho việc xử lý đa nhiệm tốt hơn.
• Công nghệ Intel Smart Cache: 8 MB dung lượng đêm cache cho phép truy cập nhanh hơn tới dữ liệu của bạn bằng cách tự động phân chia dung lượng cache cho phù hợp với nhu cầu từ từng nhân vi xử lý giảm độ trễ khi truy cập dữ liệu và tăng cường hiệu năng.
• Mở tính năng ép xung CPU với chipset Z87 Express: Mở khóa hệ số nhân, điện thế cấp và tần số RAM DDR3 cho khả năng ép xung dễ dàng và hiệu quả.
• Mở tính năng ép xung card đồ họa tích hợp với chipset H87 Express: Mở khóa hệ số nhân cho khả năng tăng xung nhịp cho nhân GPU.
• Chip điều khiển bộ nhớ tích hợp (Integrated Memory Controller): Hỗ trợ chạy kênh đôi đối với RAM DDR3-1600. Hỗ trợ các thiết lập sẵn về bộ nhớ RAM Intel XMP 1.3 có thể nâng mức xung lên 2400 thậm chí là 3300 MHz.
• AES-NI: Cung cấp đến 6 tập lệnh điều khiển dành cho vi xử lý nhằm tăng hiệu năng cho mã hóa AES và các thuật toán giải mã.
• Các tính năng hỗ trợ đồ họa tích hợp gồm:
  • Công nghệ Intel Quick Sync Video: Tăng tốc độ xử lý các dữ liệu media cho các thiết bị di động hay chia sẻ online.
  • Intel InTru3D: Hỗ trợ xem phim 3D Blu-ray ở độ phân giải Full HD 1080p thông qua cổng HDMI 1.4.
  • Công nghệ Intel Clear Video HD: Tăng cường chất lượng hình ảnh và cải thiện độ chân thực màu sắc cho các nội dung số HD và trải nghiệm lướt web mượt mà.
  • Intel Advanced Vector Extensions (Intel AVX2): Tăng cường hiệu năng cho các ứng dụng chỉnh sửa phim và hình ảnh chuyên nghiệp.
  • Intel HD Graphics: Tăng cường hiệu năng trải nghiệm chơi game trên các tựa game phổ biến.

PCH - The Platform Controller Hub Chipsets (hay còn gọi là chip cầu nam)

Đi kèm với vi xử lý Haswell không thể không nhắc đến chipset bo mạch chủ (còn gọi là chip cầu nam nếu bạn là người hoài cổ). Đối với các khách hàng đầu cuối như tôi và bạn thì chipset H97 sẽ là sự lựa chọn thích hợp vì nó rẻ tiền, hiệu năng khá và hỗ trợ cực tốt cho các hệ thống HTPC. Chipset Z97 nhắm đến các đối tượng đam mê ép xung như ocer hay các power user thích vọc phá để tăng cường hiệu năng làm việc.

​

Không có nhiều sự thay đổi so với chipset Z87 đời cũ, bạn vẫn có được 6 cổng USB 3.0 dùng chip điều khiển Intel có thể thấy trên các chipset Z97 cũng như số lượng khe PCIe Gen 3. Z97 sẽ có 6 cổng SATA III.

​

PCIe Lanes hay còn gọi là làn băng thông PCIe

Vi xử lý nền tảng Haswell cung cấp 16 lanes PCIe 3.0 dùng cho card đồ họa và các thiết bị giao tiếp PCI. Tất cả các chipset máy bàn đều hỗ trợ 1 cổng PCIe x16, chipset Z97 cho phép người dùng có thể dùng 2 thiết bị giao tiếp PCIe với băng thông chia đều x8/x8. Lợi thế đến từ PCIe 3.0 sẽ ra sao? PCIe 3.0 cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh gấp 2 lần so với thế hệ trước mang đến trải nghiệm tối ưu hơn cho các giải pháp gaming. PCIe 3.0 có băng thông gấp 2 lần, 32 GB/s nhằm cải thiện hiệu năng cho các card mở rộng PCI Express hiện tại lẫn thế hệ kế tiếp. Đi từ PCIe 2.0 lên 3.0, băng thông tăng gấp đôi cho các card mở rộng, dẫn đến tốc độ truyền tải dữ liệu từ 500 MB/s mỗi lane lên tới 1 GB/s mỗi lane. Vì thế khe PCIe 3.0 x16 có khả năng cung cấp mức băng thông 16 GB/s (hay 128 Gb/s) và tổng cộng 32 GB/s nếu tính cả 2 khe PCIe 3.0. Tất nhiên chuyện này là còn phụ thuộc vào phần cứng của bạn có hỗ trợ hay không.

​

Giao tiếp ổ cứng mới M.2

Hầu như các mẫu bo mạch chủ chipset Z97 mới ra đều được tích hợp cổng giao tiếp ổ cứng M.2 nhỏ gọn này. Nó sẽ mang đến trào lưu sản xuất các loại SSD cỡ nhỏ đến với tay người dùng. Và cổng giao tiếp M.2 này còn được gọi tắt bằng cái tên cũng chẳng tắt chút nào là NGFF (Next Generation Form Factor). Với sự ra đời M.2 có lẽ thời kỳ hoàn kim của SATA III đang dần kết thúc khi mà càng ngày SSD ra tốc độ càng nhanh làm cho chuẩn giao tiếp SATA III bị nghẽn cổ chai dẫn đến việc bị lỗi thời. Chuẩn giao tiếp M.2 này liên kết trực tiếp với PCIe lanes và đấy là giao tiếp có băng thông rộng rãi hơn so với SATA III. Lấy ví dụ như ổ SSD M.2 nền tảng PCIe 10 Gb/s sử dụng gần như hơn 67% băng thông so với SATA III (6 Gb/s). Đó là cột mốc cho sự ra đời của dòng SSD mới sẽ ra mắt trong vài tháng tới. Và chuyện đạt được tốc độ truyền tải mơ ước 700 MB/s đã không còn là chuyện viễn vong nữa.

Vài hình ảnh về Core i7-4790K

​

Hãy cùng chiêm ngưỡng con át chủ bài của dòng Haswell Refresh, Core i7-4790K. Nhìn thấy quen không nhất là cái kích cỡ của nó? Nó giống như counterpart của nó là i7-4770K vậy, ít nhất dưới cảm giác của tôi. Điều này cũng chẳng có gì lạ vì 4790K ra đời để thay 4770K nên chuyện giống nhau là điều quá là bình thường luôn. Vi xử lý này hàng mẫu được Intel cho nhóm Media của các đối tác thử nghiệm nên tất cả đều có mã code đầu là QG81 ES.

​

Các vi xử lý được thiết kế tương thích với socket 1150 đã từng xuất hiện hồi nền tảng chipset Z87 mới ra mắt. Điều đáng mừng là các tản nhiệt CPU tương thích với chuẩn socket 1155 đều có thể dùng được với socket 1150. Cả 2 chipset Z87 và Z97 đều có thể chạy chung với các vi xử lý Haswell Refresh mới này. Đối với các mẫu CPU Devil's Canyon thì bạn cần phải update BIOS mới nhất từ các hãng sản xuất bo mạch chủ. Hiện tại chúng tôi chỉ mới thấy động thái cập nhật BIOS để sử dụng với các vi xử lý này từ ASUS.

​

Trong bài đánh giá này chúng tôi sẽ test CPU i7-4790K với một bo mạch chủ Z97, ASUS Maximus VII Gene.

​

​

Để tiện so sánh thì tôi sẽ lấy các kết quả từ cặp đôi này so với i7-4770K và MSI Z97 XPOWER AC.

​

Test Setup

Trong phạm vi bài viết này tôi sẽ sử dụng 2 cấu hình test gồm 1 hệ thống sử dụng CPU i7-4790K và còn lại là CPU i7-4790K để tiến hành các benchmark so sánh xem hiệu năng của cả 2 như thế nào?

Lưu ý: các benchmark hay hệ thống test setup nào có logo này tức là đang dùng CPU i7-4790K.

​

​

Cám ơn các đối tác Intel, ASUS, MSI, Kingston, Corsair và Western Digital đã hỗ trợ chúng tôi thực hiện bài viết này.​

Do ở thành phần card đồ họa dùng GPU khác nhau nên tôi sẽ không so sánh trực tiếp system side-by-side mà chỉ tập trung chính vào các bài test hiệu năng CPU.

Sau đây là hình CPU-Z và GPU-Z của cả 2 hệ thống:

​

​

Benchmark

Trong phần này tôi sẽ tiến hành test 2 trường hợp: ROTB (Right out of the box - test xung mặc định) và A2A(Apple to Apple - set cả 2 hệ thống cùng mức xung). Riêng trường hợp A2A sẽ có thêm 2 trường hợp nữa là set cả 2 CPU có cùng xung nhịp 4.2 GHz và 4.5 GHz.

• ROTB

Core i7-4790K + ASUS Maximus VII Gene​

SuperPi

​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​

Core i7-4770K + MSI Z97 XPOWER AC​

SuperPi

​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​

• A2A (4.2 GHz)

Core i7-4790K + ASUS Maximus VII Gene​

CPU-Z

​

SuperPi

[/url]​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​

​

​

Core i7-4770K + MSI Z97 XPOWER AC​

CPU-Z

​

SuperPi

​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​

​

• A2A (4.5 GHz)

Core i7-4790K + ASUS Maximus VII Gene​

CPU-Z

​

SuperPi

​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​

​

​

Core i7-4770K + MSI Z97 XPOWER AC​

CPU-Z

​

SuperPi

​

wPrime

​

AIDA64

​

​

​

​

​

​

CineBench

​