Tài liệu phần cứng máy tính

Một máy tính sẽ hoàn toàn vô dụng nếu bạn không bắt bộ vixử lý (CPU) thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Công việc sẽđược thực hiện thông qua một chương trình, chương trìnhnày lại gồm rất nhiều các chỉ lệnh để ra lệnh cho CPU làmviệc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu phần cứng máy tính Nguyen Tien Long NguyenNHÓM X : 1. Nguyễn Tiến Long 2. Đinh Quang Sáng 3. Dương Mai Hương 4. Trần Tiến Mạnh 5. Phạm Tiến Dự 6. Phạm Huy Hùng ĐHKHTN - ĐHQGHN I. Cách làm việcMột máy tính sẽ hoàn toàn vô dụng nếu bạn không bắt bộ vixử lý (CPU) thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Công việc sẽđược thực hiện thông qua một chương trình, chương trìnhnày lại gồm rất nhiều các chỉ lệnh để ra lệnh cho CPU làmviệc.CPU lấy các chương trình từ bộ nhớ RAM. Tuy nhiên có một vấn đềvới bộ nhớ RAM đó là khi nguồn nuôi của nó bị cắt thì các thành phầndữ liệu được lưu trong RAM cũng sẽ bị mất – chính điều này nên mộtsố người nói rằng bộ nhớ RAM là một môi trường “dễ bay hơi”. Cácchương trình và dữ liệu như vậy phải được lưu trên môi trườngkhông “dễ bay hơi” sau khi tắt máy tính (giống như các ổ đĩa cứng haycác thiết bị quang như đĩa CD và DVD).Khi kích đúp vào một biểu tượng trong Windows để chạy một chươngtrình nào đó. Các chương trình thông thường được lưu trên ổ đĩa cứngcủa máy tính, khi được gọi nó sẽ được nạp vào bộ nhớ RAM sau đóHanoi university of science 2008 -2012 Page 1từ bộ nhớ RAM, CPU nạp chương trình thông qua một mạch có têngọi là memory controller, thành phần này được đặt bên trong chipset(north bridge chip- chíp cực bắc) trên các bộ vi xử lý Intel hoặc bêntrong CPU trên các bộ vi xử lý AMD.CPU không thể tìm nạp dữ liệu trực tiếp từ các ổ đĩa cứng vì tốc độtruy suất dữ liệu của ổ đĩa cứng là quá thấp với nó, thậm chí nếu nếubạn có cả ổ đĩa cứng với tốc độ truy suất lớn nhất. Hãy lấy một số vídụ làm dẫn chứng cho điều này, ổ cứng SATA-300 – một loại ổ đĩacứng có tốc độ nhanh nhất hiện đang được cung cấp ngày nay đếnphần lớn người dùng – có tốc độ truyền tải theo lý thuyết là 300MB/s. Một CPU chạy với tốc độ 2GHz với đường dữ liệu* 64-bit sẽtruyền tải dữ liệu bên trong với tốc độ 16GB/s – như vậy là lớn gấp50 lần.- Đường dữ liệu: Các đường giữa các mạch bên trong CPU. Chỉ cầnmột phép toán đơn giản bạn cũng có thể biết được rằng mỗi CPU cómột số đường dữ liệu khác nhau bên trong, mỗi một đường trongchúng lại có chiều dài khác nhau. Ví dụ với các bộ vi xử lý AMD thìđường dữ liệu giữa L2 memory cache và L1 memory cache có độ rộng128-bit, trong khi đó của Intel là 256-bit. Đây chỉ là giải thích con sốmà chúng tôi đã công bố trong đoạn trên không cố định, nhưng dẫu saoCPU luôn nhanh hơn rất nhiều so với các ổ đĩa cứng.Sự khác nhau trong tốc độ cũng bắt nguồn từ một thực tế đó là các ổđĩa cứng còn bao gồm cả hệ thống cơ khí, các hệ thống cơ khí nàybao giờ cũng chậm hơn hệ thống điện tử thuần túy, các thành phần cơkhí phải chuyển động để dữ liệu mới có thể được đọc ra (điều nàychậm hơn rất nhiều so với việc chuyển động của điện tử). Hay nóicách khác, bộ nhớ RAM là 100% điện tử, có nghĩa là nó sẽ nhanh hơntốc độ của ổ đĩa cứng và quang.Tuy nhiên đây chính là vấn đề, thậm chí bộ nhớ RAM nhanh nhấtcũng không nhanh bằng CPU. Nếu bạn sử dụng các bộ nhớ DDR2-800, chúng truyền tải dữ liệu ở tốc độ 6.400 MB/s – 12.800 MB/s nếu Nguyen Tien Long Nguyensử dụng chế độ hai kênh. Thậm chí con số này còn có thể lên đến16GB/s trong ví dụ trước, vì các CPU hiện nay còn có thể tìm nạp dữliệu từ L2 memory cache ở tốc độ 128- bit hay 256-bit, chúng ta đangnói về 32 GB/s hoặc 64 GB/s nếu CPU làm việc bên trong với tốc độ2GHz. Bạn không nên lo lắng về những vấn đề với “L2 memorycache”, chúng tôi sẽ giải thích vấn đề này sau. Tất cả những gì bạncần nhớ là bộ nhớ RAM chậm hơn CPU.Bằng cách đó, tốc độ truyền tải có thể được tính bằng sử dụng côngthưc dưới đây (trong tất cả các ví dụ từ đầu tới giờ, “dữ liệu trên mộtclock” vẫn được tính bằng “1”):[Tốc độ truyền tải] = [Độ rộng (số lượng bít)] x [tốc độ clock] x [dữliệu trên một clock] / 8Vấn đề không chỉ dừng lại ở tốc độ truyền tải mà còn cả độ trễ.Độ trễ (thời gian truy cập) là lựợng thời gian mà bộ nhớ giữchậm trong việc chuyển ngược trở lại dữ liệu mà CPU đã yêu cầutrước đó – điều này không thể thực hiện được ngay lập tức. KhiCPU yêu cầu chỉ lệnh (hoặc dữ liệu) được lưu tại một địa chỉ nàođó thì bộ nhớ sẽ giữ chậm một khoảng thời gian để phân phốilệnh này (hoặc dữ liệu) trở ngược lại. Trên các bộ nhớ hiện nay,nếu nó được dán nhãn có CL bằng 5 (CAS Latency, đây chính là độ trễmà chúng ta đang nói đến) thì điều đó có nghĩa rằng bộ nhớ sẽ cungcấp dữ liệu đã được yêu cầu sau 5 chu kỳ clock nhớ - nghĩa là CPU sẽphải chờ đợi.Việc chờ đợi sẽ làm giảm hiệu suất của CPU. Nếu CPU phải đợiđến 5 chu kỳ clock để nhận được chỉ lệnh hoặc dữ liệu mà nó đã yêucầu thì hiệu suất của nó sẽ chỉ còn 1/5 so với hiệu suất sử dụng bộnhớ có khả năng cung cấp dữ liệu tức thời. Nói theo cách khác, khitruy cập bộ nhớ DDR2-800 với CL5 thì hiệu suất của CPU bằng vớihiệu suất của CPU làm việc ...