Bộ xử lý

Tốc độ của bộ xử lýHệ số nhân tốc xung nhịpBus dữ liệuBộ nhớ đệm Cache Các loại đế cắm (Socket) và khe cắm (Slot) bộ xử lý Công suất tiêu thụ và vấn đề làm mát cho bộ xử lý
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bộ xử lý Chương 3 BỘ XỬ LÝNội dung  Các đặc tả bộ xử lý  Các bộ xử lý Intel  Các bộ xử lý công nghệ tiên tiến BỘ XỬ LÝ Bộ xử lý - CPU (Central Processing Unit): Bộ não của hệ thống máy tínhChức năng ? Thực hiện chương trình chứa trong bộ nhớ Cơ chế: nhập tuần tự từng lệnh từ bộ nhớ và xử lý Điều khiển hoạt động trao đổi dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ, giữa CPU với thiết bị vào/ra và với các thiết bị khác. Công nghệ chế tạo: mạch tổ hợp cỡ lớn VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit). 1. CÁC ĐẶC TẢ CỦA BỘ XỬ LÝ Tốc độ của bộ xử lý Hệ số nhân tốc xung nhịp Bus dữ liệu Bộ nhớ đệm Cache Các loại đế cắm (Socket) và khe cắm (Slot) bộ xử lý Công suất tiêu thụ và vấn đề làm mát cho bộ xử lý 1. CÁC ĐẶC TẢ CỦA BỘ XỬ LÝ Tốc độ của bộ xử lý = Tần số hoạt động ?  = Tần số hoạt động ? Tốc độ đồng hồ đo bằng tần số (Hz) = số chu kỳ nhịp /giây. Chu kỳ nhịp (Clock Cycle): thành phần thời gian nhỏ nhất của CPU Thực thi chương trình  Thực hiện lệnh Chu kỳ lệnh  Thời gian cần để thực hiện xong một lệnh (Inst. cycle)  = 1 hoặc nhiều chu kỳ máy (machine cycle). Chu kỳ máy  Thực hiện một cuộc chuyển dữ liệu đơn (machine cycle) thuần Mỗi CPU cần số chu 1 hoặịpnhiềuờiơn một chu kỳ nhể thồngthi kỳ nhc và th h gian khác nhau địp đ ực  = lệnh. hồ. Trước khi truyền dữ liệu cần thêm chu kỳ đợi Chu kỳ đợi  Số chu kỳ để thực hiện lần truyền dữ liệu (Wait state) đầu tiên. Tốc độ của bộ xử lý? Tốc độ thực hiện lệnh • f - tần số nhịp làm việc của CPU; f *N MIPS = • N - số đơn vị xử lý số học-logic ALU C + tw • C - số chu kỳ nhịp trung bình của một lệnh • tw- Hệ số thời gian truy nhập bộ nhớ ( cả chu kỳ đợi)? Đánh giá tốc độ Khó đánh giá chính xác: Phụ thuộc nhiều yếu tố Dựa vào phép đo lường tiêu chuẩn (benchmark) Intel AMD, Cyrix  Tiêu chuẩn iCOM # ?  PR (Performance Rating) VD: 133MHz, 2.8GHz VD: PR 133, PR533 ? Khó khăn: !  Từ 486DX2: tốc độ CPU nhanh gấp nhiều lần FSB  Mỗi bảng mạch có thể xác lập để chạy với vài loại CPU tốc độ khác nhau, thông qua hệ số nhân xung nhịp. Hệ số nhân tốc xung nhịp 486 DX / 486 DX2  Yêu cầu nâng tốc độ CPU /66 MHz 33MHz  Tốc độ Mainboard không đáp ứng Cache Cache được Double  Bộ nhân tốc: tích hợp vào trong CPU Clock 33 MHz  Hệ số nhân tốc (bus Ratio) (a) 33 MHz (b) a- VXL 486 không nhân tốc độ? Tốc độ CPU b- VXL 486 với bộ nhân đôi tốc độ CPU speed = Host Clock x Bus Ratio (Tốc độ CPU = Tốc độ Bus x Hệ số nhân) Thiết lập tốc độ và hệ số nhân (multiplier) ? Dùng jumper hoặc cấu hình tốc độ trong BIOS ? Overclocking:  Bus dữ liệu Bus dữ liệu trong Cấu thành từ các đường dữ liệu và các thanh ghi trong. Kích thước thanh ghi: xác định dạng phần mềm và lệnh mà bộ xử lý có thể chạy. CPU từ 386  Pentium III là các bộ xử lý 32-bit,   có thể chạy các hệu trong hành ấp đôi bus dữ ềệu ngoài 8088, 386SX: bus dữ liệ điều rộng g và phần m li m 32-bit.  ??? • Truyền và nạp dữ liệu bên trong CPU với kích thước đầy đủ = kích thước thanh ghi • Truyền và nạp dữ liệu với bên ngoài sẽ bị hạn chế bởi độ rộng của bus dữ liệu ngoài.  Pentium: bus dữ liệu ngoài 64-bit, thanh ghi chỉ có 32-bit, • Do có 2 pipeline 32-bit để xử lý, nên việc nạp dữ liệu rất hiệu quả. Bus dữ liệu Bus dữ liệu ngoài Tập hợp các dây để nhận gửi dữ liệu. Độ rộng bus dữ liệu ngoài xác định kích thước một khối bộ nhớ (a bank of memory). Kích thước bus dữ liệu: • 286, 386SX : 16-bit • 386DX, 486: 32-bit • Pentium: 64-bit Có thể ghi/đọc bộ nhớ cùng một lúc với 16, 32 hay 64-bit  BankRAM?  Lắp đặt bộ nhớ RAM? CACHE? Tốc độ xử lý của CPU phụ thuộc vào: Tốc độ truy nhập bộ nhớ chính Bộ nhớ chính (bộ nhớ thao tác- Main memory)  Dung lượng nhớ khá hạn chế  Dùng DRAM  Tốc độ truy nhập chậm (~ 100÷10 ns)  Phải làm tươi thông tin (Refresh) ! Chỉ dùng bộ nhớ chính  hạn chế khả năng của ...