Bên trong kiến trúc Pentium M

Bên trong kiến trúc Pentium MTrong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn cách CPU Pentium M làm việc như thế nào dưới cách dễ hiểu nhất. Từ khi tất cả các CPU mới của Intel sử dụng kiến trúc Pentium M, việc nghiên cứu kiến trúc này là một việc quan trọng để từ đó bạn có thể hiểu sâu được kiến trúc của các CPU Core Solo hay Core Duo (Yonah) và cũng hiểu được lớp nền tảng cho việc tiến tới kiến trúc lõi siêu nhỏ (Core microarchitecture), được sử dụng bởi các...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bên trong kiến trúc Pentium M Bên trong kiến trúc Pentium MTrong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn cách CPUPentium M làm việc như thế nào dưới cách dễ hiểu nhất. Từ khi tất cảcác CPU mới của Intel sử dụng kiến trúc Pentium M, việc nghiên cứukiến trúc này là một việc quan trọng để từ đó bạn có thể hiểu sâu đượckiến trúc của các CPU Core Solo hay Core Duo (Yonah) và cũng hiểuđược lớp nền tảng cho việc tiến tới kiến trúc lõi siêu nhỏ (Coremicroarchitecture), được sử dụng bởi các CPU Merom, Conroe vàWoodcrest. Trong hướng dẫn này, bạn sẽ biết được kiến trúc của nólàm việc thế nào để từ đó có thể so sánh được với các bộ vi xử lý khácđến từ Intel cũng như từ các đối thủ cạnh tranh khác như AMD.Pentium M được xây dựng dựa trên kiến trúc thế hệ thứ 6 của Intel, cùngđược sử dụng trong các CPU Pentium Pro, Pentium II và Pentium III, tuynhiên lại không trên Pentium 4 như nhiều bạn nghĩ, mục đích của nó nhằmvào các máy tính di động. Bạn có thể nghĩ Pentium M như một Pentium IIIđược nâng cao. Nhưng cần chú ý để không nhầm lẫn Pentium M vớiPentium III. Trong một bài khác chúng tôi sẽ giới thiệu cho các bạn về tất cảcác Model của Pentium M đã được phát hành cho đến thời điểm hiện nay.Đôi khi Pentium M còn được gọi là Centrino. Quả thực nó có thể được gọinhư vậy khi bạn có một laptop CPU Pentium M, chipset Intel 855 hay 915và Intel/PRO wireless LAN. Chính vì vậy nếu bạn có một laptop được xâydựng trên Pentium M mà không có những điều kiện bổ sung như trên thìkhông thể được coi là Centrino.Trong hướng dẫn này chúng tôi sẽ giới thiệu cơ bản cho các bạn về cáchkiến trúc P6 làm việc như thế nào và những điểm gì mới khi so sánhPentium M với Pentium III. Cũng vì vậy mà trong hướng dẫn này bạn sẽ biếtthêm được về cách làm việc của các CPU Pentium Pro, Pentium II, PentiumIII và Celeron (chúng cũng chính là các mô hình dựa trên P6, nghĩa là slot 1và socket 370).Trong bài này, chúng tôi sẽ không giới thiệu một cách cơ bản về cách làmviệc của các CPU, để tìm hiểu thêm bạn có thể đọc bài này. Trong hướngdẫn này, chúng tôi thừa nhận rằng bạn đã có một chút kiến thức về cách làmviệc của các CPU.Trước khi tiếp tục, chúng ta hãy xem xét đến sự khác nhau giữa các CPUPentium M và Pentium III:Nhìn bên ngoài, Pentium M làm việc giống như Pentium 4, truyền tải 4 dữliệu trên một chu kỳ clock. Kỹ thuật này được gọi là QDR (Quad Data Rate– Gấp bốn lần tốc độ dữ liệu) và làm cho bus nội bộ có hiệu suất tăng gấp 4lần với tốc độ clock thực của nó, bạn có thể xem bảng dưới đây. Clock thực Hiệu suất Tốc độ truyền 100 MHz 400 MHz 3.2 GB/s 133 MHz 533 MHz 4.2 GB/s  L1 memory cache: Hai L1 memory cache 32 KB, một cho dữ liệu và một cho chỉ lệnh (Pentium III có hai L1 memory cache16 KB).  L2 memory cache: 1 MB trên các mô hình 130 nm (lõi “Banias”) hay 2 MB trên các mô hình 90 nm (lõi “Dothan”). Pentium II chỉ có đến 512 KB. Celeron M, phiên bản rẻ tiền nhất của Pentium M cũng có 512 KB L2 memory cache. Hỗ trợ cho các chỉ lệnh SSE2.  Dự báo nhánh cao cấp: Dự báo nhánh đã được thiết kế lại (và được dựa trên mạch của Pentium 4) để cải thiện hiệu suất.  Sự hợp nhất nhiều hoạt động nhỏ: Bộ giải mã chỉ lệnh hợp nhất được hai hành động nhỏ thành một để có thể tiết kiệm được năng lượng và cải thiện hiệu suất. Chúng ta sẽ nói kỹ hơn về vấn đề này ở phần dưới.  Công nghệ SpeedStep nâng cao, đây là công nghệ cho phép các CPU có thể giảm được clock trong chế độ nhàn rỗi để tiết kiệm thời gian sống của pin. Một số tính năng nhằm tiết kiệm cho pin cũng đã được bổ sung vào kiến trúc siêu nhỏ của Pentium M, vì mục đích của các CPU này ban đầu được thiết kế cho máy tính di động.Bây giờ chúng ta hãy đi xem xét sâu hơn về kiến trúc của Pentium M.Nguyên lý của Pentium MNguyên lý là một danh sách tất cả các tầng mà chỉ lệnh đã cho phải đượcthực thi theo đúng thuật toán. Intel đã không tiết lộ các nguyên lý củaPentium M, chính vì vậy chúng tôi sẽ nói về nguyên lý của Pentium III.Nguyên lý của Pentium M có thể sẽ có nhiều tầng hơn so với Pentium IIInhưng việc phân tích nó sẽ cho chúng ta có được ý tưởng về kiến trúc củaPentium M làm việc như thế nào.Hãy nhớ rằng, nguyên lý làm việc của Pentium 4 có đến 20 tầng và nguyênlý làm việc của các CPU Pentium 4 mới hơn được dựa trên lõi “Prescott” cóđến 31 tầng.Trên hình 1 bạn có thể thấy được nguyên lý 11 tầng của Pentium IIIHình 1: Nguyên lý của Pentium IIIDưới đây chúng tôi sẽ giải thích một cách cơ bản về mỗi tầng, giải thích sẽlàm sáng tỏ cách mỗi chỉ lệnh được gán được thực hiện như thế nào bởi cácbộ vi xử lý lớp P6. Điều này sẽ không quá phức tạp như bạn nghĩ. Đây chỉ làtóm tắt và những giải thích cụ thể dễ hiểu sẽ được chúng tôi đưa ra bên dưới. IFU1: Nạp một dòng (32 byte tương đương với 256 bi ...