Kỹ thuật vi xử lý- chương 6: Cácvi xử lý và công nghệ tiên tiến potx

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Giảng viên: TS. Hoàng Xuân Dậu Điện thoại/E-mail: dauhx@ptit.edu.vn Bộ môn: Khoa học máy tính - Khoa CNTT1 Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 1 năm học 2009-2010 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 2 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN NỘI DUNG A. Giới thiệu các VXL dựa trên kiến trúc IA-32 và Intel 64 1. Các vi xử lý x86 (8086, 80286, 80386, 80486) 2. Các vi xử lý dòng Intel Pentium (Pen I, II, III, M và IV) 3. Các vi xử lý dòng Xeon, Core và Atom B. Các kiến trúc & công nghệ VXL tiên tiến 4. Vi kiến trúc P6 5. Mô tơ thực thi không theo trật tự (Out of Order Execution) 6. Vi kiến trúc Intel NetBurst 7. Vi kiến trúc Intel Core 8. Vi kiến trúc Intel Atom 9. Tập lệnh SIMD 10.Công nghệ Hyper-Threading 11.Kiến trúc Intel 64 12.Công nghệ ảo hoá BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 3 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 8086  8086 là VXL đầu tiên của kiến trúc IA-32  Thanh ghi 16 bits  Bus: data bus 16-bit; address bus 20-bit  Không gian bộ nhớ max: 1MB  Bộ nhớ được phân đoạn (segmentation): mỗi đoạn có kích thước 64KB.  Địa chỉ logic ô nhớ: Segment : Offset Địa chỉ đoạn : địa chỉ lệch BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 4 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80286  Data bus 16-bit, address bus 24-bit  Không gian bộ nhớ max: 16MB  Hỗ trợ quản lý bộ nhớ ảo  Hỗ trợ hoạt động ở chế độ bảo vệ (protected mode).  Các cơ chế bảo vệ:  Kiểm tra giới hạn đoạn  Lựa chọn Read-only và Execute-only  4 mức đặc quyền BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 5 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80386  Là VXL 32-bit đầu tiên của dòng kiến trúc IA-32  Sử dụng các thanh ghi 32 bits  Data bus 32-bit, address bus 32-bit  Không gian bộ nhớ max: 4GB  Tương thích tốt với các VXL 8086 và 286  Hỗ trợ thực hiện lệnh song song  Hỗ trợ các phương thức quản lý bộ nhớ:  Phân đoạn (Segment Memory Model)  Phân trang (Page Memory Model)  Tuyến tính (Flat Memory Model) BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 6 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80486  Hỗ trợ thực hiện lệnh song song tốt hơn 386.  Việc thực hiện lệnh được chia thành 5 giai đoạn: 5 lệnh chạy song song trong pipeline  Tích hợp cache L1 8KB  Tích hợp đồng xử lý số thực 487  Tích hợp khả năng quản lý nguồn và quản lý hệ thống BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 7 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium I  Hỗ trợ 2 ống lệnh: u và v pipes, có thể thực hiện 2 lệnh/1 chu kỳ đồng hồ  Tích hợp 8KB cache L1 cho mã lệnh và 8KB cache L1 cho dữ liệu  Tích hợp khả năng dự đoán rẽ nhánh  Đường dữ liệu trong 128 và 256 bits  Bus dữ liệu ngoài có thể tăng lên 64 bits  Hỗ trợ công nghệ MMX (sử dụng SIMD) BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 8 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium II  Hỗ trợ công nghệ MMX cải tiến  Tích hợp 16KB cache L1 cho mã lệnh và 16KB cache L1 cho dữ liệu  Tích hợp cache L2 với nhiều lựa chọn: 256, 512 và 1MB  Hỗ trợ tính năng quản lý nguồn nâng cao  Sử dụng khe cắm kiểu Slot 1 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 9 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium III  Giới thiệu tập lệnh SSE (Streaming SIMD Extensions):  Hỗ trợ tập các thanh ghi 128 bit  Tăng tốc các lệnh đồ hoạ 3D  Tần số làm việc từ 450MHz – 1.4GHz  Tích hợp 2 mức cache  Sử dụng khe cắm kiểu Socket 370 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 10 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium IV  Dựa trên vi kiến trúc Intel NetBurst  Hỗ trợ các tập lệnh tiên tiến SSE, SSE2, SSE3  Một số phiên bản Pentium 4 mới hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng (hyper- threading)  Các phiên bản Pentium 4 672 và 662 hỗ trợ công nghệ ảo hoá (Virtualization Technology). [...]... www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 30 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 8 Vi kiến trúc Atom www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 31 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 8 Vi kiến trúc Atom  Vi kiến trúc Atom... Intel Virutalization Technology  Intel 64 architechure www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 4 Vi kiến trúc P6 www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 15 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ... CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 5 Mô tơ thực thi không theo trật tự www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 19 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 6 Vi kiến trúc Intel NetBurst www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 20 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI. .. các sensor số www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3 Các vi xử lý dòng Atom  Dựa trên vi kiến trúc Atom và công nghệ 45nm  Vi kiến trúc Atom tối ưu hoá cho các thiết bị có kích thước nhỏ và tiêu thụ ít năng lượng  Các đặc điểm tiên tiến:  Enhanced SpeedStep Technology... 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 7 Vi kiến trúc Intel Core www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 25 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 7 Vi kiến trúc Intel Core  Intel Wide Dynamic Execution Ống lệnh 14 giai đoạn 3 ALU 4 bộ giải mã có khả năng giải mã đến 5 lệnh/1 CK đồng hồ Macro-fusion và micro-fusion... MMX, SSE và SSE2  Công nghệ quản lý nguồn tiên tiến Intel Speedstep www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3 Các vi xử lý dòng Xeon  Được thiết kế riêng cho các máy chủ nhiều CPU có hiệu năng cao  Các VXL Intel Xeon dựa trên vi kiến trúc Intel P6, NetBurst và Core... trợ công nghệ siêu phân luồng (hyperthreading)  Dòng Intel Xeon 5100 dựa trên vi kiến trúc Core và Intel 64 tiết kiệm năng lượng và cho hiệu năng cao Đồng thời nó cũng hỗ trợ công nghệ ảo hoá (Virtualization Technology) www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3 Các vi xử. .. thông lượng Có khả năng tiếp nhận thực thi đến 6 vi thao tác/1 CK đồng hồ  Retirement Unit có khả năng xử lý đến 4 vi thao tác/1 CK đồng hồ  Dự đoán rẽ nhánh tiên tiến      www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 26 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 7 Vi kiến trúc Intel Core  Intel Advanced Smart Cache... các vi thao tác  Có khả năng tiếp nhận để thực hiện đồng thời đến 6 vi thao tác trong 1 CK đồng hồ www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 23 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 6 Vi kiến trúc Intel NetBurst  Retirement Unit  Retirement Unit tiếp nhận các kết quả từ các vi thao tác đã được thực hiện  Xử lý. .. www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 33 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 9 Tập lệnh SIMD  Các lệnh MMX có thể xử lý hiệu quả các mảng hoặc các luồng số nguyên  Các lệnh SSE có thể xử lý cả số nguyên và số thực Chúng có thể được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng 3-D hoặc nén và giải nén hình ảnh  . GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 4 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86. GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 8 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium. GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ www.ptit.edu.vn GIẢNG VI N: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 9 CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium