Bộ vi xử lý CPU

Bộ não của máy tính là CPU (Central Processing Unit – Bộ xử lý trung tâm), hay còn có tên gọi khác là Processor hay MicroProcessor. Nhiệm vụ chính của CPU là xửlý các chương trình vi tính và dữ kiện.CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau. Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là một con chipvới vài chục chân. Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trămcon chip khác. CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước.Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bộ vi xử lý CPUBộ vi xử lý - CPUTác giả: admin Phân loạiạTin Học » Phần Cứng Lớn | Vừa | NhỏBộ não của máy tính là CPU (Central Processing Unit – Bộ xử lý trung tâm), haycòn có tên gọi khác là Processor hay MicroProcessor. Nhiệm vụ chính của CPU là xửlý các chương trình vi tính và dữ kiện.CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau. Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là một con chipvới vài chục chân. Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trămcon chip khác. CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước.Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor trên một bảng mạchnhỏ. Bộ xử lý trung tâm bao gồm Bộ điều khiển và Bộ làm tính.[CENTER] [/CENTER]Các nhà sản xuấtHai nhà sản xuất CPU lớn hiện nay là Intel và AMD.Một trong những CPU đầu tiên của hãng Intel là chip Intel 4004. Tung ra thị trường vàotháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistors và 16 chân. Một CPU của Intel năm2006 là chiếc Intel Northwood P4, có 55 triệu transistors và 478 chân.Định luật Moore: “Cứ sau chu kỳ 18 tháng số lượng transistor tích hợp trên 1 bộ xửlý sẽ tăng gấp đôi”[CENTER] [/CENTER] Đặc tính kỹ thuật cơ bản:- Tốc độ làm việc- Dung lượng bộ nhớ cache L1, L2- Tốc độ làm việc của Bus hệ thống- Những hỗ trợ công nghệ mớiBộ nhớ CacheKhi tốc độ làm việc của bộ vi xử lý ngày càng vượt xa tốc độ truy nhập bộ nhớchính (được tính theo ns , DRAM làm việc nhanh nhất chỉ là 60ns – nanogiây) có nghĩalà bộ vi xử lý phải mất thêm vài chu kỳ đợi bộ nhớ hoàn thành quá trình đọc/ghi. Điềunày làm giảm hiệu suất làm việc của bộ vi xử lý. Một giải pháp hữu hiệu là sử dụngthêm bộ nhớ đệm cache với tốc độ truy nhập chỉ vài ns đến 10ns.Bộ nhớ cache còn được gọi là bộ nhớ truy cập nhanh. Nó nằm giữa bộ vi xử lý vàbộ nhớ chính với dung lượng không lớn (cỡ KB đến 1 hoặc 2MB) tuỳ theo loại cache.Cache sẽ tiết kiệm thời gian truy xuất bộ nhớ của CPU bằng cách dự đoán trướclệnh kế tiếp mà CPU sẽ cần và nạp nó vào trong cache trước khi CPU thực sự cầnđến nó. Nếu lệnh cần thiết đã có sẵn trong cache thì CPU sẽ truy xuất dữ liệu từcache, nếu không, CPU mới truy xuất lên bộ nhớ chính.Cache được phân thành 2 loại: Cache L1 và cache L2.- Cache L1:Bộ nhớ được tích hợp trong chính bản thân CPU được gọi là cache nội (internalcache) hay cache sơ cấp (Primary cache), cache L1 (level 1 cache). Tốc độ truynhập cache xấp xỉ bằng tốc độ làm việc của CPU, nhưng dung lượng khá nhỏ.Data cache : để lưu trữ dữ liệu, với dung lượng là 8KBCode cache : để lưu trữ mã lệnh, với dung lượng là 8KB- Cache L2:Một cache nằm bên ngoài CPU goi là external cache, cache thứ cấp (Secondarycache), cache mức 2 - L2. Cache L2 thường có kích thước 256 KB hoặc 512KB.Trước kia tất cả các cache L2 đều được gắn lên mainboard, nhưng bắt đầu từ cácCPU Pentium, cache L2 đã được đưa vào trong cùng một vỏ bọc với CPU – chứ khôngnằm ngay bên trong CPU như cache L1.Để nối CPU tới cache L2 bắt buộc phải sử dụng Bus. Bus này được gọi là Bus tuyếnsau - Back Side Bus, vì bạn không thể thấy được bus do nó nằm kín trong vỏ bọcCPU. Trái lại bus nối CPU với bộ nhớ nằm ngoài vỏ bọc gọi là Bus tuyến trước -Front Side Bus (FSB) hay Bus bộ nhớ và ta có thể thấy được trên mainboard.———–Tốc độ bus hệ thống (Tốc độ Front Side Bus )Có nhiều kiểu bus trên mainboard, mỗi bus hoạt động ở một tốc độ nào đó, nhưngnhanh hơn cả là bus nối trực tiếp CPU và bộ nhớ chính (RAM ). Bus này được gọi làBus hệ thống, bus bộ nhớ hoặc bus tuyến trước (Front Side Bus – FSB) và nó cũngđược biết đến như là tốc độ của mainboard.Tốc độ bus hệ thống là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ làm việc củaCPU. Với các CPU thế hệ cũ, tốc độ làm việc của bus hệ thống và tốc độ làm việccủa CPU gần tương đương nhau. Ví dụ như : CPU 80486SX tốc độ 25 MHz, bus hệthống có tốc độ là 25 MHz. Nhưng với CPU 486DX2 và các họ Pentium tiếp theo, tốcđộ làm việc của CPU lớn hơn nhiều so với tốc độ của bus hệ thống. Để đạt đượchiệu năng cao nhất có thể có của CPU này, một giải pháp kỹ thuật được thực hiện lànhân tốc độ bus hệ thống với hệ số nhân sao cho xấp xỉ hoặc bằng tốc độ làmviệc của CPU gọi là OverClock. Có 2 cách để thực hiện OverClock :Cách 1: Thay đổi tần số làm việc của bộ nhân tần số xung nhịp hay nói cách kháclà thay đổi hệ số nhân tốc độ bus bằng cách cài đặt lại Jumper trên mainboard theohướng dẫn của “User’s manual” kèm theo mainboard.Ví dụ : Nếu tốc độ Mainboard = 400MHzHệ số nhân = 3Thì Tốc độ làm việc của CPU = 400MHz x 3 = 1 200 MHz = 1.2GHzCách 2: Đối với mainboard mới, thường không dùng cách 1, bạn vào CMOS Setup,chọn mục Frequency/Voltage Control/ CPU clock ratio, sau đó chọn hệ số nhân thíchhợp.Một vấn đề đặt ra là nếu tốc độ bus hệ thống sau OverClock lớn hơn tốc độ củaCPU, thì CPU có hoạt động được không? Về lý thuyết, có thể nâng tốc độ của CPUlên khoảng 30 -50%, do nhà sản xuất đã dự trữ “hệ số an toàn” để phòng ngừa cácyếu tố rủi ro. Nhưng ...