TÌM HIỂU VỀ CPU-BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM

BÀI TẬP TÌM HIỂU VỀ CPU-BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Nguyễn Hoàng Anh (MSV: 1000321)-Biên tập; I.Giới thiệu chung Nguyễn Thị Ngọc Ánh – II Các vấn đề liên quan tới CPU. Nguyễn Thị Giang – I.2. Lịch sử phát triển CPU. Nguyễn Thị Lợi – IV. Lắp ráp. Nguyễn Tuấn Thành – III. Các vấn đề liên quan đến CPU 1 I. Giới thiệu chung 1. Khái niệm CPU CPU (Central Processing Unit) được gọi là microprocessor hay processor – là một đơn vị xử lý trung tâm, được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ của CPU là xử lý những hoạt động, chẳng hạn như tính toán, lưu trữ thông tin và truy tìm. Vì thế CPU biểu thị cho “trí thông minh” của mỗi máy tính. Sự tiến bộ của công nghệ máy tính luôn gắn bó với sự phát triển của CPU. Cho đến nay, người ta thường chỉ căn cứ vào CPU để phân loại PC. Hình 1: Hình ảnh một CPU 2. Lịch sử phát triển của CPU a, Thập niên 70 Đây là dòng sản phẩm đầu tiên do Intel phát triển dùng cho các máy PC. IBM chính là nhà sản xuất máy tính cá nhân đầu tiên sử dụng loại CPU này. Những CPU tiêu biểu là seri 8086 (sản xuất năm 1978) và seri 8088 (sản xuất năm 1979) có thể truy cập được 1MB bộ nhớ. Hình 2: CPU 8086 của Intel được sản xuất năm 1978 2 b, Thập niên 80 Được giới thiệu năm 1982, CPU 80286 của Intel một lần nữa đã khẳng định được vị thế của mình. Nhờ tính tương thích với những CPU của thế hệ trước nên những chương trình viết trước đó đều hoạt động bình thường trên CPU 80286. Hình 3: CPU 80286 Là bước tiến quan trọng trong việc chuyển đổi cách xử lý các số liệu từ dạng 6 bit thành dạng 32 bit. CPU 80386 ra đời năm 1985 được thiết kế tối ưu cho các hoạt động tốc độ cao. Sử dụng các hệ điều hành cao cấp như Windows 3x và Windows NT với khả năng thực hiện nhiều tác vụ cùng lúc. Hình 4: CPU 80386 Bộ xử lý Intel i486 được giới thiệu vào năm 1989 là loại vi xử lý đầu tiên sử dụng hơn một triệu bóng bán dẫn (transistor). Sở dĩ CPU thế hệ thứ 4 của Intel không có tiền tố 80 như các thế hệ trước vì Tòa án Tối cao của Mỹ đã cấm tất cả các số đăng kí bản quyền bằng số. Đây là tiền đề để thương hiệu Pentium ra đời. 3 Hình 5: CPU i486 (nguồn: cpu-world.com) c. Thập niên 90 Được thiết kế với những cấu trúc và tính năng mới, điển hình là dòng sản phẩm Pentium của Intel và K5 của AMD. Intel Pentium Processor được giới thiệu vào năm 1992, CPU Pentium tương thích hoàn toàn với các CPU của Intel trước đó. CPU Pentium có 32 bit bus và 64 bit dẩ giúp cho CPU di chuyển lượng dữ liệu gấp đôi so với các CPU thế hệ trước trong cùng một chu kì. Các CPU Intel Pentium thế hệ này hoạt động với xung khá cao (từ 75 MHz đến 266 MHz) như Pentium I, Pentium II, Pentium MMX. Hình 6: CPU thế hệ thứ 5 (nguồn: cpu-world.com) Được bổ sung nhiều chức năng mới hoàn toàn như: Dynamic Execution, Dual Independent Bus. Thế hệ thứ 6 được bắt đầu vào khoảng tháng 11-1995 (Pentium Pro). Kể từ đó các sản phẩm tiếp theo đều có cấu trúc của Pentium Pro. 4 Hình 7: CPU thế hệ thứ 6-Pentium Pro Intel Celeron, Intel Pentium III được giới thiệu vào thàng 2-1999, bổ sung thêm một số chức năng như: xử lý ảnh, đồ họa, xem phim, nghe nhạc, nhận dạng giọng nói. d, Thập niên đầu thế kỉ XXI Là thế hệ của CPU Pentium 4 dùng kiến trúc NetBurt do Intel sản xuất. Hình 8 : CPU Intel Pentium 4 Dòng CPU Pentium kết thúc vào ngày 27 tháng 7 năm 2006 và được thay thế bởi dòng Intel Core (sử dụng nhân Conroe). Đặc trưng của vi xử lí thế hệ này là CPU có khả năng xử lý dữ liệu 64 bit. Intel Itanium và Intanium 2 được thiết kế với công nghệ 90nm dùng cho các máy chủ hoặc máy trạm cần hiệu năng cao. Itanium là CPU đầu tiên của Intel có cấu trúc 64bit được giới thiệu vào năm 2001. Itanium là CPU dành cho server được giới thiệu vào năm 2002. 5 Hình 9 : CPU Itanium 2 (nguồn: cpu-world.com) AMD Athlon 64 & AMD Athlon 64 FX là CPU 64bit dành cho máy tính cá nhân thông thường với bộ điều khiển bộ nhớ được tích hợp trong CPU giúp truy xuất dữ liệu trực tiếp vào bộ nhớ với thời gian nhanh nhất. Điểm khác biệt giữa Althon 64 và Althon 64 Fx là dung lượng Cache và độ rộng của bus bộ nhớ. II. Cấu tạo của CPU Hình 10:Sơ đồ cấu tạo chung của CPU 1. Bộ điều khiển (Control Unit - CU) Là các vi xử lí có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lí,được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lí trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi.Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp.Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn 6 thời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây- Mhz. Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu dữ liệu và địa chỉ nhớ trong máy khi đang thực hiện tác vụ với . 2. Bộ số học-logic (Arithmetic Logic Unit-ALU) Có chức năng thực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử lý tín hiệu. Theo tên gọi,đơn vị này dùng để thực hiện các phép tính số học(+,-,*,/)hay các phép tính logic(so sánh lớn hơn,nhỏ hơn ) 3. Thanh ghi Thanh ghi (register) là thành phần lưu trữ dữ liệu bên trong CPU, mỗi thanh ghi có độ dài nhất định (16 bit hoặc 8 bit) và được nhận biết bằng một tên riêng. Tùy vào độ dài và chức năng mà thanh ghi có công dụng chứa dữ liệu hoặc kết quả của phép toán, hoặc là các địa chỉ dùng để định vị bộ nhớ khi cần thiết. Nội dung của thanh ghi được truy xuất thông qua tên riêng của nó, do đó tên thanh ghi là từ khóa quan trọng cần phải lưu ý trong lập trình. III. Các vấn đề liên quan đến CPU 1. Tốc độ: a, Tốc độ xử lý của CPU • Là tốc độ chạy bên trong của CPU, tốc độ này được tính bằng MHz hoặc GHz. • Thí dụ một CPU Pentium 3 có tốc độ 800MHz tức là nó dao động ở tần số 800.000.000 Hz , CPU pentium 4 có tốc độ là 2,4GHz tức là nó dao động ở tần số 2.400.000.000 Hz. b, Tốc độ BUS của CPU (FSB) Là tốc độ dữ liệu ra vào của các chân CPU-còn gọi là Bus phía trước. Thông thường tốc độ xử lí của CPU thường nhanh hơn gaaps nhiều lần tốc độ xử lí Bus của nó. 2. Bộ nhớ Cache (bộ nhớ đệm) • Bộ nhớ Cache là bộ nhớ nằm bên trong của CPU, nó có tốc độ truy cập dữ liệu theo kịp tốc độ xử lí của CPU, điều này khiến cho CPU trong lúc xử lý không phải chờ dữ liệu RAM vì dữ liệu từ RAM phải đi qua Bus của hệ thống nên mất nhiều thời gian hơn. • Một dữ liệu trước khi được xử lý, thông qua các lệnh gợi ý của ngôn ngữ lập trình, dữ liệu được nạp lên bộ nhớ Cache, vì vậy khi xử lý đến, CPU không mất thời gian chờ đợi. Khi xử lý xong, CPU lại đưa tạm kết quả vào bộ nhớ Cache, như vậy CPU không mất thời gian chờ đường truyền được giải phóng. • Bộ nhớ Cache làm cho CPU có điều kiện hoạt động thường xuyên mà không phái ngắt quãng chờ dữ liệu, vì vậy nhờ có bộ nhớ Cache mà hiệu quả xử lý 7 tăng lên rất nhiều, tuy nhiên giá thành của chúng rất cao. 3. Nguyên lý hoạt động của CPU • CPU hoạt động hoàn toàn phụ thuộc vào các mã lệnh, mã lệnh chính là tín hiệu số dạng 0,1 được dịch ra từ câu lệnh lập trình. • Khi chạy một chương trình thì các chỉ lệnh của chương trình đó được nạp lên bộ nhớ RAM, các chỉ lệnh này đã được dịch thành ngôn ngữ máy và thường trú trên các ngăn nhớ của RAM ở dạng 0-1. • CPU sẽ đọc và làm theo các chỉ lệnh một cách lần lượt. Trong quá trình thực hiên các chỉ lệnh, các bộ giải mã sẽ giải mã các chỉ lệnh này thành các tín hiệu điều khiển. IV. Lắp ráp: Lắp ráp CPU vào Mainboard của máy vi tính cũng không quá khó và thường chỉ mất khoảng từ 15 đến 20 phút. Sau đây là các bước lắp ráp CPU vào Mainboard: • Nếu Mainboard chưa được lắp vào thùng thì tốt nhất nên lắp CPU vào trước, đặt Mainboard lên một mặt phẳng, êm. • Tháo thanh khóa CPU bằng cách dùng ngón tay cái kéo ngang ra phía ngoài sau đó đưa lên trên. Hình 11: Tháo thanh khóa CPU • Tùy vào từng loại CPU nhưng tất cả đều được đánh dấu vát tại mộ góc cho biết vị trí lắp CPU vào Mainboard. Đặt CPU nhẹ nhàng vào khe cắm sao cho vị trí A và B trùng nhau và đảm bảo CPU phải nằm sát xuống khe cắm. 8 Hình 12: Đặt CPU nhẹ nhàng vào khe cắm sao cho A và B trùng nhau • Gạt thanh khóa CPU xuống và được giữ lại bởi một khấc của khe cắm. Hình 13: Gạt thanh khóa CPU xuống. • Các khe cắm CPU đời mới sẽ không có các lỗ cắm mà sử dụng kiểu tiếp xúc, bên trên có một miếng đậy để bảo vệ. Khi gắn CPU thì tháo miếng này ra và đặt CPU vào đúng vị trí, và phải giữ lại miếng che để sau này sử dụng khi cần. 9 Hình 14: Chú ý khi lắp ráp các CPU đời mới • Làm sạch bề mặt của CPU và lắp quạt vào. Bôi một lớp mỏng chất dẫn nhiệt lên bề mặt CPU nếu có kèm theo. Hình 15: Bôi keo tản nhiệt lên CPU • Tùy theo mỗi loại quạt sẽ có các khóa giữ khác nhau, có loại sử dụng hai thanh khóa hai bên, có loại sử dụng 4 vít bắt xuống Mainboard hoặc dùng miếng lót đặt dưới Mainboard và bắt vít ngược lên trên. • Cắm dây nguồn của quạt vào chấu cắm CPU Fan trên Mainboard. 10 [...]... chạm tay vào các chân này 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyễn Thu Thiên, Hướng dẫn lắp ráp- cài đặt nâng cấp và bảo trì máy vi tính đời mới, Nhà xuất bản Thống Kê, 2010 2 http://forum.hocit.com/cpu-bo-xu-ly -trung- tam-39228.html 3 http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/bo-vi-xu-ly-cpu-.303695.html 4.http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/giao-trinh-tin-hoc-dai-cuong-chuong-4cpu.487965.html 12 . BÀI TẬP TÌM HIỂU VỀ CPU-BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Nguyễn Hoàng Anh (MSV: 1000321)-Biên tập; I.Giới. vị xử lý trung tâm, được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ của CPU là xử lý những hoạt động, chẳng hạn như tính toán, lưu trữ thông tin và truy tìm. . liệu trước khi được xử lý, thông qua các lệnh gợi ý của ngôn ngữ lập trình, dữ liệu được nạp lên bộ nhớ Cache, vì vậy khi xử lý đến, CPU không mất thời gian chờ đợi. Khi xử lý xong, CPU lại đưa