Báo cáo thực tập: nghiên cứu tìm hiểu về CPU

I. Lịch sử ra đời và phát triển CPU CPU là từ viết tắt của cụm Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), là một bộ phận tính toán chính của máy tính. Nó được cấu thành bởi đơn vị số học-lôgic (ALU) và đơn vị điều khiển. Ngày nay, CPU trong hầu hết các máy tính được chứa trọn vẹn trên một chip đơn. Cpu là một linh kiện rất phổ biến, là "bộ não" của những máy tính ngày nay. Nhưng ít ai biết rằng con CPU đầu tiên của thế giới đã ra đời từ cách đây hơn 40 năm. 1. BXL 4bit 4004 là BXL đầu tiên được Intel giới thiệu vào tháng 11 năm 1971, sử dụng trong máy tính (calculator) của Busicom. 4004 có tốc độ 740KHz, khả năng xử lý 0,06 triệu lệnh mỗi giây (milion instructions per second - MIPS); được sản xuất trên công nghệ 10 µm, có 2.300 transistor (bóng bán dẫn), bộ nhớ mở rộng đến 640 byte. 4040 phiên bản cải tiến của 4004 được giới thiệu vào năm 1974, có 3.000 transistor, tốc độ từ 500 KHz đến 740KHz. 2. BXL 8bit 8008 (năm 1972) được sử dụng trong thiết bị đầu cuối Datapoint 2200 của Computer Terminal Corporation (CTC). 8008 có tốc độ 200kHz, sản xuất trên công nghệ 10 µm, với 3.500 transistor, bộ nhớ mở rộng đến 16KB. 8080 (năm 1974) sử dụng trong máy tính Altair 8800, có tốc độ gấp 10 lần 8008 (2MHz), sản xuất trên công nghệ 6 µm, khả năng xử lý 0,64 MIPS với 6.000 transistor, có 8 bit bus dữ liệu và 16 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng tới 64KB. 8085 (năm 1976) sử dụng trong Toledo scale và những thiết bị điều khiển ngoại vi. 8085 có tốc độ 2MHz, sản xuất trên công nghệ 3 µm, với 6.500 transistor, có 8 bit bus dữ liệu và 16 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng 64KB 3. BXL 16bit 8086 xuất hiện tháng 6 năm 1978, sử dụng trong những thiết bị tính toán di động. 8086 được sản xuất trên công nghệ 3 µm, với 29.000 transistor, có 16 bit bus dữ liệu và 20 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng 1MB. Các phiên bản của 8086 gồm 5, 8 và 10 MHz. 8088 trình làng vào tháng 6 năm 1979, là BXL được IBM chọn đưa vào chiếc máy tính (PC) đầu tiên của mình; điều này cũng giúp Intel trở thành nhà sản xuất BXL máy tính lớn nhất trên thế giới. 8088 giống hệt 8086 nhưng có khả năng quản lý địa chỉ dòng lệnh. 8088 cũng sử dụng công nghệ 3 µm, 29.000 transistor, kiến trúc 16 bit bên trong và 8 bit bus dữ liệu ngoài, 20 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng tới 1MB. Các phiên bản của 8088 gồm 5 MHz và 8 MHz.

Lời nói đầu Ngày khoa học kỹ thuật giới nói chung, Việt Nam nói riêng đà phát triển mạnh mẽ không ngừng nâng cao phát triển mặt Đặc biệt ngành công nghệ thông tin Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người hàng loạt công ty máy tính đời ứng dụng công nghệ thông tin áp dụng ngày nhiều hơn.Với công nghệ máy tính đại ngày người giải phóng công việc nặng nhọc thay vào ứng dụng công nghệ thông tin ngày đại kỹ xảo robot, máy tự động, phần mềm quản lý nhiều ứng dụng áp dụng thực tiễn Trong đó, phải kể tới não máy tính đơn vị xử lí trung tâm CPU phận tính toán máy tính Nhận thấy tầm quan trọng nó, em chọn đề tài thực tập “nghiên cứu tìm hiểu CPU” I Lịch sử đời phát triển CPU CPU từ viết tắt cụm Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), phận tính toán máy tính Nó cấu thành đơn vị số họclôgic (ALU) đơn vị điều khiển Ngày nay, CPU hầu hết máy tính chứa trọn vẹn chip đơn Cpu linh kiện phổ biến, "bộ não" máy tính ngày Nhưng biết CPU giới đời từ cách 40 năm BXL 4bit 4004 BXL Intel giới thiệu vào tháng 11 năm 1971, sử dụng máy tính (calculator) Busicom 4004 có tốc độ 740KHz, khả xử lý 0,06 triệu lệnh giây (milion instructions per second - MIPS); sản xuất công nghệ 10 µm, có 2.300 transistor (bóng bán dẫn), nhớ mở rộng đến 640 byte 4040 phiên cải tiến 4004 giới thiệu vào năm 1974, có 3.000 transistor, tốc độ từ 500 KHz đến 740KHz BXL 8bit 8008 (năm 1972) sử dụng thiết bị đầu cuối Datapoint 2200 Computer Terminal Corporation (CTC) 8008 có tốc độ 200kHz, sản xuất công nghệ 10 µm, với 3.500 transistor, nhớ mở rộng đến 16KB 8080 (năm 1974) sử dụng máy tính Altair 8800, có tốc độ gấp 10 lần 8008 (2MHz), sản xuất công nghệ µm, khả xử lý 0,64 MIPS với 6.000 transistor, có bit bus liệu 16 bit bus địa chỉ, nhớ mở rộng tới 64KB 8085 (năm 1976) sử dụng Toledo scale thiết bị điều khiển ngoại vi 8085 có tốc độ 2MHz, sản xuất công nghệ µm, với 6.500 transistor, có bit bus liệu 16 bit bus địa chỉ, nhớ mở rộng 64KB BXL 16bit 8086 xuất tháng năm 1978, sử dụng thiết bị tính toán di động 8086 sản xuất công nghệ µm, với 29.000 transistor, có 16 bit bus liệu 20 bit bus địa chỉ, nhớ mở rộng 1MB Các phiên 8086 gồm 5, 10 MHz 8088 trình làng vào tháng năm 1979, BXL IBM chọn đưa vào máy tính (PC) mình; điều giúp Intel trở thành nhà sản xuất BXL máy tính lớn giới 8088 giống hệt 8086 có khả quản lý địa dòng lệnh 8088 sử dụng công nghệ µm, 29.000 transistor, kiến trúc 16 bit bên bit bus liệu ngoài, 20 bit bus địa chỉ, nhớ mở rộng tới 1MB Các phiên 8088 gồm MHz MHz 80186 (năm 1982) gọi iAPX 186 Sử dụng chủ yếu ứng dụng nhúng, điều khiển thiết bị đầu cuối Các phiên 80186 gồm 10 12 MHz 80286 (năm 1982) biết đến với tên gọi 286, BXL Intel chạy tất ứng dụng viết cho BXL trước đó, dùng PC IBM PC tương thích 286 có chế độ hoạt động: chế độ thực (real mode) với chương trình DOS theo chế độ mô 8086 sử dụng MB RAM; chế độ bảo vệ (protect mode) gia tăng tính vi xử lý, truy xuất đến 16 MB nhớ 286 sử dụng công nghệ 1,5 µm, 134.000 transistor, nhớ mở rộng tới 16 MB Các phiên 286 gồm 6, 8, 10, 12,5, 16, 20 25MHz BXL 32bit vi kiến trúc NetBurst (NetBurst MICRO-ARCHITECTURE) Intel386 gồm họ 386DX, 386SX 386SL Intel386DX BXL 32 bit Intel giới thiệu vào năm 1985, dùng PC IBM PC tương thích Intel386 bước nhảy vọt so với BXL trước Đây BXL 32 bit có khả xử lý đa nhiệm, chạy nhiều chương trình khác thời điểm 386 sử dụng ghi 32 bit, truyền 32 bit liệu lúc bus liệu dùng 32 bit để xác định địa Cũng BXL 80286, 80386 hoạt động chế độ: real mode protect mode 386DX sử dụng công nghệ 1,5 µm, 275.000 transistor, nhớ mở rộng tới 4GB Các phiên 386DX gồm 16, 20, 25 33 MHz (công nghệ µm) 386SX (năm1988) sử dụng công nghệ 1,5 µm, 275.000 transistor, kiến trúc 32 bit bên trong, 16 bit bus liệu ngoài, 24 bit bus địa chỉ, nhớ mở rộng 16MB; gồm phiên 16, 20, 25 33 MHz 386SL (năm1990) thiết kế cho thiết bị di động, sử dụng công nghệ µm, 855.000 transistor, nhớ mở rộng 4GB; gồm phiên 16, 20, 25 MHz 486DX đời năm 1989 với cấu trúc bus liệu 32 bit 486DX có nhớ sơ cấp (L1 cache) KB để giảm thời gian chờ liệu từ nhớ đưa đến, đồng xử lý toán học tích hợp bên Ngoài ra, 486DX thiết kế hàng lệnh (pipeline), xử lý lệnh xung nhịp 486DX sử dụng công nghệ µm, 1,2 triệu transistor, nhớ mở rộng 4GB; gồm phiên 25 MHz, 35 MHz 50 MHz (0,8 µm) 486SX (năm 1991) dùng dòng máy tính cấp thấp, có thiết kế giống hệ 486DX không tích hợp đồng xử lý toán học 486DX sử dụng công nghệ µm (1,2 triệu transistor) 0,8 µm (0,9triệu transistor), nhớ mở rộng 4GB; gồm phiên 16, 20, 25, 33 MHz 486SL (năm 1992) BXL dành cho máy tính xách tay (MTXT), sử dụng công nghệ 0,8 µm, 1,4 triệu transistor, nhớ mở rộng 4GB; gồm phiên 20, 25 33 MHz Intel Pentium, BXL hệ 486 đời năm 1993 Cải tiến lớn Pentium thiết kế hai hàng lệnh (pipeline), liệu bên có khả thực hai lệnh chu kỳ, Pentium xử lý lệnh nhiều gấp đôi so với 80486 DX thời gian Bộ nhớ sơ cấp 16KB gồm KB chứa liệu KB khác để chứa lệnh Bộ đồng xử lý toán học cải tiến giúp tăng khả tính toán trình ứng dụng Pentium sử dụng công nghệ 0,8 µm chứa 3,1 triệu transistor, có tốc độ 60, 66 MHz (socket 273 chân, PGA) Các phiên 75, 90, 100, 120 MHz sử dụng công nghệ 0,6 µm chứa 3,3 triệu transistor (socket 7, PGA) Phiên 133, 150, 166, 200 sử dụng công nghệ 0,35 µm chứa 3,3 triệu transistor (socket 7, PGA) Pentium MMX (năm 1996), phiên cải tiến Pentium với công nghệ MMX Intel phát triển để đáp ứng nhu cầu ứng dụng đa phương tiện truyền thông MMX kết hợp với SIMD (Single Instruction Multiple Data) cho phép xử lý nhiều liệu lệnh, làm tăng khả xử lý tác vụ đồ họa, đa phương tiện Pentium MMX sử dụng công nghệ 0,35 µm chứa 4,5 triệu transistor, có tốc độ 166, 200, 233 MHz (Socket 7, PGA) Pentium Pro Nối tiếp thành công dòng Pentium, Pentium Pro Intel giới thiệu vào tháng năm 1995, sử dụng công nghệ 0,6 0,35 µm chứa 5,5 triệu transistor, socket 387 chân, Dual SPGA, hỗ trợ nhớ RAM tối đa 4GB Điểm bật Pentium Pro bus hệ thống 60 66MHz, nhớ đệm L2 (cache L2) 256KB 512KB (trong số phiên bản) Pentium Pro có tốc độ 150, 166, 180, 200 MHz Pentium II (năm 1997), phiên cải tiến từ Pentium Pro sử dụng dòng máy tính cao cấp, máy trạm (workstation) máy chủ (server) Pentium II có nhớ đệm L1 32KB, L2 512KB, tích hợp công nghệ MMX cải tiến giúp việc xử lý liệu video, audio đồ họa hiệu Pentium II có đế cắm dạng khe - Single-Edge contact (SEC) 242 chân, gọi Slot BXL Pentium II BXL Pentium II đầu tiên, tên mã Klamath, sản xuất công nghệ 0,35 µm, có 7,5 triệu transistor, bus hệ thống 66 MHz, gồm phiên 233, 266, 300MHz Pentium II, tên mã Deschutes, sử dụng công nghệ 0,25 µm, 7,5 triệu transistor, gồm phiên 333MHz (bus hệ thống 66MHz), 350, 400, 450 MHz (bus hệ thống 100MHz) Celeron (năm 1998) “rút gọn” từ kiến trúc BXL Pentium II, dành cho dòng máy cấp thấp Phiên đầu tiên, tên mã Covington nhớ đệm L2 nên tốc độ xử lý chậm, không gây ấn tượng với người dùng Phiên sau, tên mã Mendocino, khắc phục khuyết điểm với nhớ đệm L2 128KB Covington sử dụng công nghệ 0,25 µm, 7,5 triệu transistor, nhớ đệm L1 32KB, bus hệ thống 66MHz, đế cắm 242 chân Slot SEPP (Single Edge Processor Package), tốc độ 266, 300 MHz Mendocino sử dụng công nghệ 0,25 µm có đến 19 triệu transistor, nhớ đệm L1 32KB, L2 128KB, bus hệ thống 66 MHz, đế cắm Slot SEPP socket 370 PPGA, tốc độ 300, 333, 366, 400, 433, 466, 500, 533 MHz BXL Pentium III Pentium III (năm 1999) bổ sung 70 lệnh (Streaming SIMD Extensions - SSE) giúp tăng hiệu suất hoạt động BXL tác vụ xử lý hình ảnh, audio, video nhận dạng giọng nói Pentium III gồm tên mã Katmai, Coppermine Tualatin Katmai sử dụng công nghệ 0,25 µm, 9,5 triệu transistor, nhớ đệm L1 32KB, L2 512KB, đế cắm Slot SECC2 (Single Edge Contact cartridge 2), tốc độ 450, 500, 550, 533 600 MHz (bus 100 MHz), 533, 600 MHz (bus 133 MHz) Coppermine sử dụng công nghệ 0,18 µm, 28,1 triệu transistor, nhớ đệm L2 256 KB tích hợp bên nhằm tăng tốc độ xử lý Đế cắm Slot SECC2 socket 370 FC-PGA (Flip-chip pin grid array), có tốc độ 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850 MHz (bus 100MHz), 533, 600, 667, 733, 800, 866, 933, 1000, 1100 1133 MHz (bus 133MHz) Tualatin áp dụng công nghệ 0,13 µm có 28,1 triệu transistor, nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB 512 KB tích hợp bên BXL, socket 370 FC-PGA (Flip-chip pin grid array), bus hệ thống 133 MHz Có tốc độ 1133, 1200, 1266, 1333, 1400 MHz Celeron Coppermine (năm 2000) “rút gọn” từ kiến trúc BXL Pentium III Coppermine, gọi Celeron II, bổ sung 70 lệnh SSE Sử dụng công nghệ 0,18 µm có 28,1 triệu transistor, nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB tích hợp bên BXL, socket 370 FC-PGA, Có tốc độ 533, 566, 600, 633, 667, 700, 733, 766, 800 MHz (bus 66 MHz), 850, 900, 950, 1000, 1100, 1200, 1300 MHz (bus 100 MHz) Tualatin Celeron (Celeron S) (năm 2000) “rút gọn” từ kiến trúc BXL Pentium III Tualatin, áp dụng công nghệ 0,13 µm, nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB tích hợp, socket 370 FC-PGA, bus hệ thống 100 MHz, gồm tốc độ 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 1,4 GHz BXL Pentium IV Intel Pentium (P4) BXL hệ thứ dòng x86 phổ thông, giới thiệu vào tháng 11 năm 2000 P4 sử dụng vi kiến trúc NetBurst có thiết kế hoàn toàn so với BXL cũ (PII, PIII Celeron sử dụng vi kiến trúc P6) Một số công nghệ bật áp dụng vi kiến trúc NetBurst Hyper Pipelined Technology mở rộng số hàng lệnh xử lý, Execution Trace Cache tránh tình trạng lệnh bị chậm trễ chuyển từ nhớ đến CPU, Rapid Execution Engine tăng tốc đồng xử lý toán học, bus hệ thống (system bus) 400 MHz 533 MHz; công nghệ Advanced Transfer Cache, Advanced Dynamic Execution, Enhanced Floating point Multimedia Unit, Streaming SIMD Extensions (SSE2) cải tiến nhằm tạo BXL tốc độ cao hơn, khả tính toán mạnh hơn, xử lý đa phương tiện tốt Tham khảo thêm thông tin viết "Pentium đường định hình" (TGVT A, số 1/2001, Tr.54) Pentium (tên mã Willamette) xuất cuối năm 2000 đặt dấu chấm hết cho "triều đại" Pentium III Willamette sản xuất công nghệ 0,18 µm, có 42 triệu transistor (nhiều gần 50% so với Pentium III), bus hệ thống (system bus) 400 MHz, nhớ đệm tích hợp L2 256 KB, socket 423 478 P4 Willamette có số tốc độ 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 GHz BXL Celeron BXL Celeron thiết kế với mục tiêu dung hòa công nghệ giá cả, đáp ứng yêu cầu phổ thông truy cập Internet, Email, chat, xử lý ứng dụng văn phòng Điểm khác biệt Celeron Petium công nghệ chế tạo số lượng Transistor đơn vị Celeron Willamette 128 (2002), "rút gọn" từ P4 Willamette, sản xuất công nghệ 0,18 µm, nhớ đệm L2 128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket 478 Celeron Willamette 128 hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2 Một số BXL thuộc dòng Celeron 1.7 (1,7 GHz) Celeron 1.8 (1,8 GHz) Celeron NorthWood 128, "rút gọn" từ P4 Northwood, công nghệ 0,13 µm, nhớ đệm tích hợp L2 128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket 478 Celeron NorthWood 128 hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2, gồm Celeron 1.8A, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 tương ứng với tốc độ từ 1,8 GHz đến 2,8 GHz Celeron D (Presscott 256), xây dựng từ tảng P4 Prescott, sản xuất công nghệ 90nm, nhớ đệm tích hợp L2 256 KB (gấp đôi dòng Celeron NorthWood), bus hệ thống 533 MHz, socket 478 775LGA Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2, Celeron D hỗ trợ tập lệnh SSE3, số phiên sau có hỗ trợ tính toán 64 bit Celeron D gồm 310, 315, 320, 325, 325J, 326, 330, 330J, 331, 335, 335J, 336, 340, 340J, 341, 345, 345J, 346, 350, 351, 355 với tốc độ tương ứng từ 2,13 GHz đến 3,33 GHz.[1] Pentium Extreme Edition Pentium Extreme Edition (P4EE) xuất vào tháng năm 2003, BXL Intel "ưu ái" dành cho game thủ người dùng cao cấp P4EE xây dựng từ BXL Xeon dành cho máy chủ trạm làm việc Ngoài công nghệ HT "đình đám" thời giờ, điểm bật P4EE bổ sung nhớ đệm L3 MB Phiên P4 EE (nhân Gallatin) sản xuất công nghệ 0,13 µm, nhớ đệm L2 512 KB, L3 MB, bus hệ thống 800 MHz, sử dụng socket 478 775LGA, gồm P4 EE 3.2 (3,2 GHz), P4 EE 3.4 (3,4 GHz) BXL 64 BIT, Vi kiến trúc NETBURST P4 Prescott (năm 2004) Vi kiến trúc NetBurst 64 bit (Extended Memory 64 Technology - EM64T) Intel sử dụng BXL P4 Prescott (tên mã Prescott 2M) Prescott 2M sử dụng công nghệ 90 nm, nhớ đệm L2 MB, bus hệ thống 800 MHz, socket 775LGA Ngoài tập lệnh MX, SSE, SSE2, SSE3, công nghệ HT khả tính toán 64 bit, Prescott 2M (trừ BXL 620) có hỗ trợ công nghệ Enhanced SpeedStep để tối ưu tốc độ làm việc nhằm tiết kiệm điện Các BXL 6x2 có thêm công nghệ ảo hóa (Virtualization Technology) Prescott 2M có số tốc độ P4 HT 620 (2,8 GHz), 630 (3,0 GHz), 640 (3,2 GHz), 650 (3,4 GHz), 660, 662 (3,6 GHz) 670, 672 (3,8 GHz) Prescott Cedar Mill (năm 2006) hỗ trợ tập lệnh tính tương tự Prescott 2M không tích hợp Virtualization Technology Cedar Mill sản xuất công nghệ 65nm nên tiêu thụ điện thấp hơn, tỏa nhiệt dòng trước, gồm 631 (3,0 GHz), 641 (3,2 GHz), 651 (3,4 GHz) 661 (3,6 GHz) Pentium D (năm 2005) Pentium D (tên mã Smithfield, 8xx) BXL lõi kép (dual core) Intel, cải tiến từ P4 Prescott nên gặp số hạn chế tượng thắt cổ chai băng thông BXL mức 800 MHz (400 MHz cho lõi), điện tiêu thụ cao, tỏa nhiều nhiệt Smithfield sản xuất công nghệ 90nm, có 230 triệu transistor, nhớ đệm L2 MB (2x1 MB, không chia sẻ), bus hệ thống 533 MHz (805) 800 MHz, socket 775LGA Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, Smithfield trang bị tập lệnh mở rộng EMT64 hỗ trợ đánh địa nhớ 64 bit, công nghệ Enhanced SpeedStep (830, 840) Một số BXL thuộc dòng Pentium D 805 (2,66 GHz), 820 (2,8 GHz), 830 (3,0 GHz), 840 (3,2 GHz) Cùng sử dụng vi kiến trúc NetBurst, Pentium D (mã Presler, 9xx) Intel thiết kế công nghệ 65nm, 376 triệu transistor, nhớ đệm L2 MB (2x2 MB), hiệu cao hơn, nhiều tính tốn điện Smithfield Pentium D 915 920 tốc độ 2,8 GHz, 925 930 (3,0GHz), 935 940 (3,2 GHz), 945 950 (3,4 GHz), 960 (3,6GHz) Presler dòng 9x0 có hỗ trợ Virtualization Technology Pentium Extreme Edition (năm 2005) BXL lõi kép dành cho game thủ người dùng cao cấp Pentium EE sử dụng nhân Smithfield, Presler Pentium D Smithfield sử dụng công nghệ 90nm, nhớ đệm L2 mở rộng đến MB (2x1 MB), hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, công nghệ HT, Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST) EM64T Pentium 840 EE (3,20 GHz, bus hệ thống 800 MHz, socket 775LGA) BXL thuộc dòng Pentium EE Presler sử dụng công nghệ 65 nm, nhớ đệm L2 mở rộng đến MB (2x2 MB), hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, công nghệ HT, Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), EM64T Virtualization Technology Một số BXL thuộc dòng Pentium EE 955 (3,46GHz) Pentium EE 965 (3,73GHz) có bus hệ thống 1066 MHz, socket 775 10 BXL 64bit, kiến trúc Core Tại diễn đàn IDF đầu năm 2006, Intel giới thiệu kiến trúc Intel Core với năm cải tiến quan trọng khả mở rộng thực thi động (Wide Dynamic Execution), tính quản lý điện thông minh (Intelligent Power Capability), chia sẻ nhớ đệm linh hoạt (Advanced Smart Cache), truy xuất nhớ thông minh (Smart Memory Access) tăng tốc phương tiện số tiên tiến (Advanced Digital Media Boost) Những cải tiến tạo BXL mạnh hơn, khả tính toán nhanh giảm mức tiêu thụ điện năng, tỏa nhiệt so với kiến trúc NetBurst Tham khảo chi tiết kiến trúc Core viết "Intel Core vi kiến trúc hai nhân chung đệm", ID: A0605_124 Intel Core Duo BXL lõi kép sản xuất công nghệ 65 nm, hỗ trợ SIMD instructions, công nghệ Virtualization Technology cho phép chạy lúc nhiều HĐH, tăng cường bảo vệ hệ thống trước công virus (Execute Disable Bit), tối ưu tốc độ BXL nhằm tiết kiệm điện (Enhanced Intel SpeedStep Technology), quản lý máy tính từ xa (Intel Active Management Technology) Ngoài ra, hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 Core Duo (tên mã Conroe) có 291 triệu transistor, nhớ đệm L2 MB, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775LGA Một số BXL thuộc dòng này: E6600 (2,4 GHz), E6700 (2,66 GHz) Core Duo (tên mã Allendale) E6300 (1,86 GHz), E6400 (2,13 GHz) có 167 triệu transistor, nhớ đệm L2 2MB, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775LGA E4300 (1,8 GHz) xuất năm 2007 có nhớ đệm L2 MB, bus 800 MHz, không hỗ trợ Virtualization Technology Core Extreme BXL lõi kép dành cho game thủ sử dụng kiến trúc Core, có nhiều đặc điểm giống với BXL Core công nghệ sản xuất 65 nm, hỗ trợ công nghệ Enhanced Intel SpeedStep Technology, Intel x86-64, Execute Disable Bit, Intel Active Management, Virtualization Technology, Intel Trusted Execution Technology tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 Core Extreme (tên mã Conroe XE) (tháng năm 2006) với đại diện X6800 2,93 Ghz, nhớ đệm L2 đến MB, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775LGA Cuối năm 2006, đường phía trước BXL tiếp tục rộng mở Intel giới thiệu BXL nhân (Quad Core) Core Extreme QX6700, Core Quad Q6300, Q6400, Q6600 BXL nhân vài năm tới Chắc chắn BXL thỏa mãn nhu cầu người dùng đam mê công nghệ tốc độ Tiếp hệ core i3, core i5, corei7 đời Core i3: Ra đời theo vi xử lý (BVXL) ứng với chủng loại máy tính theo kiến trung khác Khả xử lý thông minh rõ ràng Core i3 ứng dụng máy tính cá nhân sử dụng đồ họa, xử lý công việc thông dụng hỗ trợ công nghệ windows 64 bit với chương trình đồ họa: photoshop CS4, Corel X4, Plash FX … loại phù hợp cho người dùng phổ thông: học sinh, sinh viên, nhân viên văn phòng Core i5: Khả xử lý thông minh rõ ràng bằng một cú tăng vọt tốc độ Core i5 dùng nhiều máy tính cần phải xử lý công việc nhiều hiệu thiết kế đồ họa việc xây dựng lên hệ thống ảo hóa phục vụ công việc nghiên cứu học tập nâng cao dùng cho người dùng tầm trung: học sinh, sinh viên học chuyên ngành công nghệ thông tin, nhân viên văn phòng cao cấp cần xử lý nhiều công việc đồ họa cao cấp Core i7: Khả xử lý thông minh rõ ràng cao nhất Core i7 với kiến trúc nhân luồn liệu nên thường dùng vào công việc đồ họa giao diện 64 bit cần độ xử lý tốc độ cực nhanh: thiết kế hình vẽ 3D, 4D dựng phim 4D….xây dựng hệ thống ảo hóa với quy mô lớn phục vụ công việc nghiên cứu công nghệ Dùng cho người dùng cao cấp, người dùng chuyên nghiệp: chuyên thiết kế đồ họa, chế âm hình ảnh, sản xuất phim ảnh, sinh viên học chuyên ngành đồ họa máy tính, chế phim hoạt hình… I Cấu tạo nguyên lí hoạt động CPU ĐẶC TRƯNG CỦA CPU Tốc độ làm việc: Tốc độ xử lý CPU định yếu tố : - Độ rộng Bus liệu Bus địa ( Data Bus Add Bus ) - Tốc độ xử lý tốc độ Bus ( tốc độ liệu vào chân ) gọi FSB - Dung lượng nhớ đệm Cache (Ngoài ngày tốc độ CPU phụ thuộc vào số lượng nhân CPU thật nhân xem CPU) Độ rộng bus liệu bus địa (data bus and address bus) : - Độ rộng Bus liệu nói tới số lượng đường truyền liệu bên bên CPU - Như ví dụ hình CPU có 12 đường truyền liệu ( ta gọi độ rộng Data Bus 12 bit ) Minh họa bên CPU có 12 đường truyền liệu gọi Data Bus có 12 bit Tương tự độ rộng Bus địa ( Add Bus ) số đường dây truyền thông tin địa Địa địa nhớ RAM, địa cổng vào thiết bị ngoại vi v v để gửi nhận liệu từ thiết bị CPU phải có địa địa truyền qua Bus địa Giả sử : Nếu số đường địa đường CPU quản lý 28 = 256 địa Hiện CPU Pentium có 64 bít địa chúng quản lý 264 địa nhớ Ngoài có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý CPU Ví dụ công nghệ Core hay Nehalem.: Tốc độ xử lý CPU - Là tốc độ chạy bên CPU, tốc độ tính MHz GHz - Thí dụ CPU Pentium có tốc độ 800MHz tức dao động tần số 800.000.000 Hz , CPU pentium có tốc độ 2,4GHz tức dao động tần số 2.400.000.000 Hz 10 • c Sonoma: Centrino loại sử dụng CPU PentiumM với bus hệ thống 533MHz, cache L2 2MB mainboard sử dụng Intel 915 Chipset Family Cũng lưu ý thêm CPU PentiumM có đệm cacheL2 2MB sản xuất theo công nghệ 90nm (các CPU cho máy để bàn sản xuất theo công nghệ 90nm gọi CPU Prescott) Qua ta thấy rõ ràng Sonoma công nghệ cao cấp hệ công nghệ Centrino Công nghệ Banias- Dothan –Sonoma ảo hóa Ảo hóa nguồn tài nguyên vật lý hệ thống máy tính để cải thiện việc chia sẻ sử dụng thực nhiều thập kỷ Ảo hóa giới hạn máy chủ chuyên dụng hệ thống máy tính lớn, cải tiến hiệu suất tảng dựa công nghệ Intel ® cho phép tảng để có hiệu hỗ trợ ảo hóa Tuy nhiên, IA-32 xử lý Itanium ® kiến trúc đặt số thách thức đáng kể cho ảo hóa Thế hệ Intel ® Virtualization TechnologyΔ (VT) cho IA-32 vi xử lý Itanium cung cấp hỗ trợ ảo hóa phần cứng đơn giản hoá việc xử lý, cho phép giảm hình máy ảo (VMM) phần mềm quy mô phức tạp Kết VMMs hỗ trợ phạm vi rộng lớn di sản hệ điều hành tương lai (HĐH) tảng vật lý trì hiệu suất cao Trong báo này, cung cấp chi tiết ảo hóa thách thức đặt IA-32 vi xử lý Itanium; cung cấp nhìn tổng quan chi tiết VT-x (Intel Virtualization Technology cho kiến trúc IA-32) VT-i (Intel Virtualization Technology cho kiến trúc Itanium); hiển thị VT-x VTđịa thách thức i ảo hóa; cuối cung cấp ví dụ cách sử dụng VT-x VT-i architecture VT-i kiến trúc Intel ® Virtualization Technology đòi hỏi hệ thống máy tính với xử lý Intel ® kích hoạt, BIOS, theo dõi máy ảo (VMM) và, số sử dụng, số tảng phần mềm kích hoạt cho Functionality, performance or other benefits will vary depending on hardware and software configurations and may require a BIOS update Chức năng, hiệu suất lợi ích khác khác tùy thuộc vào cấu hình phần cứng phần mềm yêu cầu cập nhật BIOS Phần mềm ứng dụng không tương thích với hệ điều hành Công nghệ EM64T Intel Intel đưa thị trường công nghệ 64 bit để cạnh tranh với công nghệ 64 bit AMD Công nghệ gọi EM64T (Extended Memory 64 Technology) , 38 sử dụng Pentium 6xx , Pentium 5x1 ( 541,551,561 ) trêb Celeron D 3x1 3x6 ( 331 , 336,341,346 ) Bộ vi xử lí sử dụng công nghệ EM64T có kiểu hoạt động gọi IA32E mà lại có hai kiểu : • Kiểu tương thích (Compatibility mode) cho phép hệ điều hành 64bit chạy phần mềm 32 bit 16 bit Hệ điều hành 64 bit chạy 64bit chương trình ứng dụng 32 bit , 16 bit lúc Đối với chương trình 32 bit CPU truy cập 4GB RAM Chương trình chạy 16 bit truy cập 1MB RAM • Kiểu 64 bit ( 64-bit mode ) : cho phép hệ thống hoạt động 64 bit có nghĩa công nghệ dùng 64 bit địa Như bạn xem , công nghệ EM64T sử dụng hệ điều hành 64 bit Windows64 , dùng hệ điều hành 32 bit Windows XP lúc chạy kiểu IA32 thông thường truy cập 32 bit địa - 4GB RAM Những đặc điểm kiểu 64-bit • 64-bit địa có nghĩa ứng dụng sử dụng 16EB ( Exabytes ) nhớ (2^64) Trong vi xử lí Celeron D , Pentium Xeon hỗ trợ EM64T có 36 bit địa , có nghĩa sử dụng 65GB RAM ( 2^36) Xeon DP hỗ trợ EM64T có 40 đường địa tức truy cập nhớ 1TB ( 2^40) Giới hạn thay đổi tương lai , đáo tương lai Intel phát hành vi xử lí truy cập nhớ tới 16EB • Thêm ghi : kiểu 64 bit , CPU có tất 16 ghi 64 bit Những ghi có tên R8 tới R15 R hiểu ghi 64 bit Hình bạn xem ghi 64 bit • Thêm ghi sử dụng cho tập lệnh SIMD ( MMX, SSE, SSE2, SSE3 ) Trong kiểu EM64T vi xử lí có tất 16 ghi MMX 64 bit Thanh ghi XMM có độ dài 128 bit , số thành ghi XMM từ lên 16 ghi Những ghi XMM sử dụng phép tính dấu phảy động SSE • Tất Register Pointer Instruction Pointercó độ rộng 64 bit Thanh ghi FPU có độ rộng 80 bit • Tất ghi 64 bit chia thành ghi nhỏ bit hình Sơ đồ hình gọi “uniform byte-register addressing” 39 • Sử dụng kỹ thuật Fast interrupt-priorization • Có Instruction Pointer liên quan tới EM64T gọi địa RIP-relative Kết luận : EM64T hướng tới hệ điều hành 64 bit , lúc muốn bạn mua Celeron D 64bit , Pentium 64 bit Nếu bạn có Celeron D 64 bit Pentium 64 bit , Windows 64 chương trình phần mềm 32 bit chạy tốt , chạy kiểu Compatibility Mode , có nghĩa bạn thấy vi xử lí Intel IA32 Nếu bạn sử dụng chương trình nặng nghĩa phép tính 64 bit để có nhiều 4GB RAM sẵn có vấn đề bạn không giải Một điều bạn nên nhớ Bus địa vi xử lí EM64T 64 bit , CPU Intel sử dụng công nghệ truy cập 16EB RAM (2^64) bạn nghĩ Tổng số dung lượng nhớ RAM mà CPU truy cập phụ thuộc vào CPU Celeron D 64 bit , Pentium 64 bit Xeon truy cập nhớ có dung lương 64GB , Xeon DP truy cập nhớ có dung lượng 1TB Một điều bạn cần nhớ kiểu 32 bit kiểu 64bit vi xử lí truy cập nhiều 4GB trí CPU 64bit Việc nắm rõ khái niệm giúp bạn dẽ dàng lựa chọn laptop phù hợp với yêu cầu công việc khả tài Chẳng hạn bạn giáo viên sử dụng laptop chủ yếu để soạn bài, trình chiếu laptop với CPU CeleronM đáp ứng yêu cầu công việc bạn kỹ sư xây dựng thường xuyên phải sử dụng phần mềm AutoCAD bạn doanh nhân bận rộn nhiều địa điểm khác laptop Centrino với công nghệ Sonoma lựa chọn hợp lý Các công nghệ dùng sản xuất CPU AMD : Công nghệ 3dnow 3DNow! Là mở rộng x86 hướng dẫn thiết lập phát triển Advanced Micro Devices (AMD) Nó cho biết thêm Single Instruction Multiple Data (SIMD) hướng dẫn để sở x86 hướng dẫn thiết lập, cho phép để thực đơn giản xử lý vector , giúp tăng hiệu suất đồ họa chuyên sâu nhiều ứng dụng Các vi xử lý thực 3DNow! AMD K6-2 , giới thiệu vào năm 1998 Khi ứng dụng thích hợp tăng tốc độ khoảng 2-4 lần công nghệ tăng cường đáng kể điểm thâm canh đồ họa 3D hiệu đa phương tiện cho Microsoft ® Windows ® tương thích với máy tính cá nhân 40 Người sử dụng công nghệ thực phần cứng mạnh giải pháp phần mềm phép máy tính kinh nghiệm phong phú thị giác Ví dụ bao gồm nhanh chóng khung cảnh tỷ giá độ phân giải cao, cải thiện mô hình vật lý môi trường thực tế, nhiều đối tượng với đặc tính vật lý xác tốc độ hiển thị sống động thật, sắc nét chi tiết hình ảnh 3D, xem video âm rạp hát mịn chất lượng gần Công nghệ Hypertransport Công nghệ HyperTransport ™ tốc độ cao, độ trễ thấp, điểm-điểm liên kết thiết kế để tăng tốc độ giao tiếp mạch tích hợp máy tính, máy chủ, hệ thống nhúng, hệ thống mạng thiết bị viễn thông lên đến 48 lần nhanh số công nghệ có Công nghệ HyperTransport giúp giảm số lượng xe buýt hệ thống, giảm bớt tắc nghẽn hệ thống cho phép vi xử lý nhanh ngày sử dụng nhớ hệ thống hiệu hệ thống đa cao cấp Công nghệ HyperTransport thiết kế để: • Cung cấp nhiều đáng kể băng thông công nghệ • Sử dụng độ trễ thấp phản ứng pin thấp đếm • Duy trì tính tương thích với xe buýt PC di sản mở rộng đến SNA (Systems Network Architecture) xe buýt Xuất suốt hệ điều hành cung cấp tác động các.Công nghệ HyperTransport phát minh AMD với đóng góp từ đối tác công nghiệp quản lý cấp phép công nghệ HyperTransport Consortium, Texas phi lợi nhuận tập đoàn Công nghệ AMD-v AMD dẫn đầu ngành công nghiệp việc phát triển tính cho máy tính dựa x86 cho phép ảo hóa nhanh chóng hiệu lượng hiệu xử lý đa lõi, nhớ nâng cao khả xử lý, công nghệ ảo hóa dựa phần cứng Tổng quan ảo hóa Nhưng áp đặt số CPU nghiêm trọng nhu cầu nhớ vào phần cứng bạn Bạn cần tảng điện toán cung cấp môi trường mạnh mẽ khả mở rộng cho ảo hóa trì hiệu lượng Công nghệ phần mở rộng phần cứng để hệ thống kiến trúc x86 cho phép bạn tận dụng tốt nguồn tài nguyên bạn, mà làm cho khách hàng bạn máy chủ,, trung tâm liệu hiệu Powering máy tính xách tay siêu mỏng đến 41 máy chủ blade, tất xử lý AMD vi xử lý vận chuyển thiết kế để sử dụng xử lý AMD-V ™ tính AMD-V ™ thiết kế để giúp đơn giản hóa giải pháp ảo hóa, cho phép người dùng trải nghiệm đáp ứng nhiều hiệu suất ứng dụng gần địa AMD-V technology includes features such as: AMD-V công nghệ bao gồm tính như: • Ảo hóa phần mở rộng cho tập lệnh x86 - Cho phép phần mềm để tạo hiệu máy ảo để nhiều hệ điều hành ứng dụng chạy đồng thời máy tính • Tagged TLB - Phần cứng tính mà tạo điều kiện thay đổi hiệu máy ảo cho ứng dụng đáp ứng tốt • Giúp tăng tốc hiệu suất nhiều ứng dụng ảo hóa cách cho phép dựa phần cứng quản lý nhớ máy ảo • Phần cứng tính giúp ảo hóa phần mềm cho phép chuyển đổi trực tiếp máy ảo tất sẵn hệ xử lý AMD Opteron ™ • I / O ảo hóa - Cho phép thiết bị truy cập trực tiếp máy ảo, bỏ qua hypervisor cho hiệu suất ứng dụng cải tiến cách ly cải tiến máy ảo để tăng tính toàn vẹn an ninh Làm nhiều với That's the overarching challenge of doing business in today's economy Đó thách thức bao quát việc kinh doanh kinh tế ngày Và điều trình bày số vấn đề cụ thể cân đối nhu cầu phát triển không ngừng phận CNTT công ty chống lại kỳ vọng ngân sách có ý thức Bằng cách cho phép nhiều hệ điều hành, ứng dụng, người sử dụng phiên để chạy đồng thời hệ thống máy tính nhất, ảo hóa cung cấp lợi ích kinh doanh số đáng kể giúp hạ thấp chi phí sở hữu tăng giá trị khả đầu tư CNTT công ty • Giảm chi phí điện làm mát • Trung tâm liệu không gian giảm thiểu chi phí không • Tối đa hóa đầu tư phần mềm bạn • Streamline triển khai nâng cấp • Improve performance, manageability, and data security Cải thiện hiệu suất, quản lý, bảo mật liệu • Đơn giản hóa sở hạ tầng bạn máy chủ hệ thống khách hàng Công nghệ Energy efficient 42 Hiệu sử dụng lượng Hiệu sử dụng lượng, đơn giản gọi lượng hiệu quả, sử dụng lượng để cung cấp mức độ dịch vụ lượng Ví dụ, nhà cách nhiệt cho phép tòa nhà sử dụng lượng sưởi ấm làm mát để đạt trì nhiệt độ thoải mái Một ví dụ khác lắp đặt đèn huỳnh quang / Cửa sổ trần nhà , thay đèn sợi đốt để đạt mức độ chiếu sáng Một bóng đèn 13 watt ánh sáng huỳnh quang đầu lượng ánh sáng nhìn thấy bóng đèn sợi đốt 60 watt, đó, bạn nhận lượng ánh sáng lượng sử dụng lượng hiệu đạt chủ yếu phương tiện công nghệ hiệu trình thay đổi hành vi cá nhân Công nghệ Cool 'n' Quiet vi xử lý AMD Các CPU AMD từ hệ Althon XP trở (gồm Althon 64, Althon II, Phenom, Phenom II) trang bị công nghệ Cool 'n' Quiet tích hợp sẵn vi xử lý, công nghệ giúp quản lý lượng nhờ việc tự điều chỉnh, thay đổi xung nhịp CPU tùy theo tác vụ thực Tốc độ CPU vượt xa nhiều CPU thời kì trước nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý ngày nhanh, mạnh kĩ thuật Mặc dù vậy, việc gia tăng tốc độ xử lý CPU kéo theo vấn đề khác nhiệt độ CPU tăng dẫn đến khối tản nhiệt cho CPU trở lên lớn phức tạp hơn, vấn đề tiêu tốn lượng, đặc biệt thời đại vấn đề môi trường đề cao điều lại ý Mặt khác, chương trình chạy máy tính lại đòi hỏi yêu cầu mức độ tài nguyên dành cho khác (bao gồm lượng RAM cần thiết tốc độ CPU tối thiểu để xử lý), ví dụ bạn xem ảnh chương trình xem ảnh mặc định Windows, hay soạn thảo văn bản, đọc file PDF mức độ tài nguyên mà máy tính cần cấp cho tác vụ thấp hẳn so với tác vụ cao cấp chơi game, convert nhạc, xem phim HD hay biên tập ảnh, Autocad, Nói cách khác, xử lý chạy với tốc độ cố định (ví dụ 2,8GHz chẳng hạn) với tất tác vụ lãng phí tài nguyên máy, việc giao cho người thợ bốc vác khỏe mạnh công việc nhặt rau nấu cơm hàng ngày chẳng hạn Với hao tốn lượng vô ích thể qua hóa đơn tiền điện hàng tháng cao ngất ngưởng Công nghệ Cool 'n' Quiet phiên thứ ba (hiện diện CPU AMD Althon II Phenom II) bao gồm tính khác nhau, đáng kể giúp cho xử lý tự điều chỉnh tốc độ (tự điều chỉnh công suất tiêu thụ điện năng), nhờ hệ thống chạy "êm" tùy thuộc vào ứng dụng chạy theo yêu cầu Nguyên lý hoạt động đơn giản: Cool 'n' Quiet hoạt động tự 43 động, điều chỉnh liên tục tốc độ CPU (có tài liệu ghi khoảng 30 lần/s) Khi ứng dụng không yêu cầu tài nguyên cao xung nhịp CPU giảm- lượng lượng tiết kiệm đáng kể Tuy nhiên, với tác vụ cao cấp, Cool 'n' Quiet tự nâng xung nhịp CPU lên mức cao nhằm gia tăng tính toán tốc độ xử lý Cần nhớ rằng, công nghệ Cool 'n' Quiet không làm giảm hiệu vi xử lý, mà làm giảm lượng điện tiêu thụ hệ thống (Bạn nên biết rằng, máy tính có CPU với tốc độ 1,8 GHz khác có tốc độ 2,6 GHz xem ảnh, nghe nhạc, bạn phân biệt tốt ứng dụng cần tài nguyên "Đẳng cấp" CPU thể thực thi tác vụ nặng (Autocad, Photoshop, phim HD, )- bạn thấy khác biệt rõ nét) Cũng nhờ công nghệ mà nhiệt lượng CPU tỏa trình hoạt động giảm, tăng tuổi thọ CPU Các tính Cool 'n' Quiet hệ 3: - Tự động tăng giảm xung nhịp CPU tùy theo tác vụ thực - Tính Dual Dynamic Power Management: cung cấp hai đường nguồn riêng biệt dành cho nhân (với CPU đa nhân) chip điều khiển nhớ tích hợp giuwps chíp điều khiển nhớ hoạt động hiệu mà không chịu ảnh hưởng nhân trạng thái nghỉ - CoolCore: Cho phép tắt/ mở thành phần không cần thiết CPU để tiết kiệm lượng - Smart Fetch: công nghệ giúp tăng khả tiết kiệm lượng nhờ sử dụng cache L3 giữ tạm thời liệu cache L1, L2 nhân "rảnh rỗi" trước tắt hoàn toàn nhân Sử dụng Cool 'n' Quiet nhỉ? - Trước tiên cần xử lý AMD (từ Althon XP trở lên), Mainboard có hỗ trợ Cool 'n' Quiet - Driver cho Cool 'n' Quiet, bạn download từ trang chủ AMD: www amd.com, đồng thời sau phải kích hoạt tính mainborad (vì số dòng mainboard mặc định tắt tính này) - Cool 'n' Quiet nghĩa mát êm, cool điều kiện đáp ứng rồi, quiet bạn cần phải có quạt CPU (thường bán kèm với CPU) có khả tự điều chỉnh tốc độ (sử dụng chân cắm vào mainboard) Công nghệ tính toán 64 bit(AMD64) Các tảng AMD64 dẫn đầu ngành công nghiệp để tính toán 64-bit phổ biến Các xử lý AMD Opteron ™, xử lý AMD Athlon ™ gia đình, AMD Turion ™ 64 điện thoại di động công nghệ bao gồm gia đình AMD64 44 • AMD Opteron processor - servers and workstations Bộ xử lý AMD Opteron - máy chủ máy trạm • AMD Athlon processor family - desktops and notebooks Bộ xử lý AMD Athlon gia đình - máy tính để bàn máy tính xách tay AMD Turion 64 mobile technology - notebooks AMD Turion 64 điện thoại di động công nghệ - máy tính xách tay AMD64 thiết kế phép đồng thời 32 - điện toán 64-bit mà xuống cấp hoạt động Với Direct Connect Architecture, vi xử lý AMD64 địa giúp loại bỏ thách thức thực tắc nghẽn kiến trúc hệ thống tất thứ kết nối trực tiếp cho đơn vị xử lý trung tâm Khám phá lãnh đạo AMD 64-bit Công nghệ Evolution: • 1969-1978: Before the Microchip 1969-1978: Trước vi mạch AMD xây dựng công ty phát triển giải pháp riêng độc quyền thiết kế nó, cấp phép xây dựng chip dựa công nghệ công ty khác • 1978-1990: A-bit Đảng 16-bit với đường vòng AMD cấp phép để sản xuất phần cứng xây dựng để đặc điểm kỹ thuật x86, bao gồm quyền để sản xuất 286 286 có nguồn gốc từ phần cứng • 1991-1996: Các kỷ nguyên 32-bit Khởi động Windows ® 3,0 vào năm 1990 bắt đầu kỷ nguyên máy tính để bàn Windows 3.0 chiếu 3,11 386, AMD Am386DX thành công lớn Các Am486DX, ® Am486, vi xử lý K5 thiết theo vài năm tới In 1996, Năm 1996, AMD mua lại NexGen CPU thiết kế, bao gồm NX686 Nexgen cho CPU Socket • 1997-1999: Các gia đình K6 Phát hành vào năm 1997, xử lý AMD-K6 cung cấp hiệu cạnh tranh kinh doanh ứng dụng desktop mà không nghẹn thành phần toán học điểm quan trọng game số nhiệm vụ đa phương tiện Sau đến xử lý AMD-K6 ® -2 xử lý, mà thêm hỗ trợ cho SIMD (Single Instruction Multiple Data) hướng dẫn chuyển sang hình thức tiên tiến gốc Socket, gọi Super Socket Yếu tố hình thức thêm hỗ trợ cho 100 MHz FSB, giữ tiêu chuẩn tảng lão hóa cạnh tranh với thiết kế khác Các xử lý AMD-K6-2 400 sử dụng lại số nhân thiết lập lỗi thời, cho phép chạy 400 MHz, bo mạch chủ cũ Và cuối cùng, xử lý AMD-K6-3 thêm vào kB 256 L2 on-die-cache với K6-2 lõi, kết tăng hiệu suất đáng kể 45 • 1999-2003: Các xử lý AMD Athlon ™ tới phiên xử Các xử lý AMD-K7 (sau gọi xử lý AMD Athlon ™) khác từ điều AMD chế tạo Thay cho đơn vị AMDK6 FPU không pipelined, AMD xây dựng FPU nhiều-pipelined có khả hướng dẫn thực nhiều điểm song song AMD lần đưa thị trường với GHz CPU, nhà sản xuất máy tính để bàn cho tàu CPU máy tính để bàn khối lượng tốc độ đó.Sau giới thiệu hệ on-die cache L2 lúc đồng hồ xử lý đầy đủ Hướng dẫn SSE đưa lên tàu với xử lý AMD Athlon XP, AMD trở thành nhà sản xuất CPU dòng hỗ trợ nhớ DDR vào mùa thu năm 2000 Năm 2001 mang lại đời chipset 760MP/760MPX, AMD lại cung cấp tính cạnh tranh cao, giá hấp dẫn, giải pháp máy chủ đa hình thức xử lý AMD Athlon MP • 2003-nay: Kỷ nguyên AMD64 AMD64 tên đặt cho phần mở rộng 64-bit AMD kiến trúc x86 Giá trị xử lý liệu với đường rộng lớn (8, 16, 32, 64 bit) làm tăng số lượng liệu mà xử lý xử lý bên CPU chu trình AMD hành công nghệ hệ thứ tám nhiều phần mở rộng 64-bit, nhiên Khi so sánh với hai thứ bảy hệ xử lý AMD Athlon ™ XP giải pháp cạnh tranh khác, AMD Athlon 64 AMD Opteron ™ xử lý cung cấp hiệu suất mạnh, nhờ vào việc bổ sung hỗ trợ SSE2 tích hợp bo mạch điều khiển nhớ Các xử lý AMD Athlon 64 sử dụng công nghệ HyperTransport ™, kiến trúc bus điểm-điểm AMD phát triển giấy phép thông qua công nghệ HyperTransport ™ Consortium • Tại Chúng Cần CPU 64-bit Việc phát hành Windows ® XP Professional x64 Edition nhảy-bắt đầu nhận nuôi 64-bit Nhưng tiềm đầy đủ hệ thống 64-bit không công nhận cho vài năm Khi ngành công nghiệp chuyển dịch 16-32 bit, gần thập kỷ Chỉ có bắt đầu thấy phần mềm lợi dụng tính toán 64-bit Trong tương lai không-quá-xa, CPU 64-bit phổ biến nhà phát triển game, ứng dụng tác giả, nhà sản xuất hệ điều hành thiết kế sản phẩm không cần sử dụng hệ thống 64-bit cho cải tiến, sử dụng khả phần sản phẩm cuối Các công nghệ AMD64 46 IV Định hướng phát triển tương lai CPU Cpu đa lõi hướng tới tương lai Trong ngành công nghiệp máy tính bước tiến quan trọng Trong vòng vài năm tới ta tiếp xúc tương lai mạng với máy tính đa lõi CPU đa lõi có chứa từ hai xử lý trở lên vi mạch Điều hoàn toàn khác so với thuật ngữ “đa chíp” - có chứa nhiều vi mạch đóng gói Và hoàn toàn khác so với thuật ngữ “đa CPU” - có nhiều xử lý làm việc Ưu điểm việc đặt nhiều lõi lên vi mạch giúp giảm không gian mạch có nhu cầu muốn sử dụng với số lượng CPU lõi đơn tương đương Thêm nữa, lợi việc sử dụng đa lõi vi mạch đương nhiên làm việc kết hợp chặt chẽ nâng cao hiệu Khả tiết kiệm lượng phát huy thấy rõ thiết kế Khi nhiều lõi nằm chip, xung tín hiệu truyền lõi ngắn Ngoài ra, đặc trưng CPU đa lõi chạy với điện thấp công suất tiêu tốn để tín hiệu truyền dây với bình phương điện áp chia cho điện trở dây, điện thấp dẫn đến kết nguồn điện sử dụng Một lý khác việc tiết kiệm nguồn điện tốc độ đồng hồ.CPU đa lõi thực thi hoạt động nhiều lần giây tần số thấp Ví dụ xử lý MIT RAW 16 lõi hoạt động tần số 425MHz thực thi gấp 100 lần hoạt động giây Intel Pentium chạy tần số 600 MHz CPU đa lõi chia sẻ mạch ghép nối bus tốt mạch lưu trữ Theo Intel, CPU Core dual lên tới 4MB chia sẻ L2 Cache Nói cache CPU, sản phẩm Tile64 (một xử lý 64 bit) mắt gần Tilera cache điển hình Tile64 sử dụng câu trúc lưới Cấu trúc cho phép lõi riêng lẻ thực hoạt động khác Khi lõi hướng tới L2 cache không tìm thấy cần tìm, tìm kiếm L2 cache lõi khác lưới trước yêu cầu liệu từ nhớ Về điều có nghĩa hoạt động lưới giống L3 cache 47 Tính lưu trữ đặc biệt Tile64 điển hình việc thay đổi chủ yếu cấu trúc máy tính Các máy tính tập trung vào nhớ chính, dùng xử lý để truy cập tới nhớ Điều yêu cầu nhiều đến truyền thông thường xảy vấn đề nghẽn giới hạn tốc độ xử lý Với việc sử dụng đa lõi, ngành công nghiệp máy tính hướng tới cấu trúc trung tâm truyền thông xử lý tốt Cấu trúc vừa đạt hiệu nhanh suất cao việc sử dụng Cấu trúc nhớ trung tâm thực hết lợi lõi đa nhân Ví dụ, đọc lưu trữ điển hình cần 10% lượng cần thiết để đọc off-chip nhớ xác định Tốc độ hoạt động đọc off-chip bị giới hạn công nghệ nhớ phương tiện kết nối sử dụng Bộ xử lý đa lõi trở nên phổ biến sử dụng nhiều Khi đó, chuyên gia phát triển phần mềm bắt đầu phát triển ứng dụng đa tuyến thực ta thấy thay đổi mạng Mạng ta có khẳ thay đổi từ trung tâm nhớ sang trung tâm truyền thông xử lý Mạng lúc tất nhiên không phù hợp để sử dụng xử lý lõi kép hay lõi tứ (ngoại trừ máy tính sử dụng thông thường) Trang thiết bị mạng ta lúc cần 10 hay trăm lõi Đa luồng Nhưng kiến trúc có tác dụng với nhà phát triển phần mềm? Một nhân tố khác giới hạn lợi ích thực thi CPU đa lõi phần mềm chạy Đối với người dùng bình thường, hiệu suất lớn mà họ đạt lựa chọn CPU đa lõi tính đa nhiệm cải thiện Ví dụ, với CPU đa lõi ta thấy cải thiện lớn xem DVD lúc máy quét virus mà tốc độ không bị ảnh hưởng, ứng dụng gán lõi khác Nếu người dùng chạy ứng dụng đơn máy tính đa lõi không thấy rõ việc tăng hiệu suất đáng kể Bởi hầu hết ứng dụng không xử lý đa luồng Chính ứng dụng cần phải thay đổi thiết kế Ví dụ chương trình quét virus chạy tuyến GUI lại chạy tuyến khác Việc xử lý đa luồng cách khối lượng công việc phân chia thành nhiều luồng khác Việc quét virus ví dụ, luồng GUI làm việc ít, luồng quét virus thực nhiệm vụ nặng khả chia nhỏ gửi đến lõi khác Việc phát triển ứng dụng đa luồng đích thực yêu cầu nhiều công việc phức tạp Điều rõ ràng tốn nhiều chi phí vào chu trình thiết kế phần mềm Đó lý phần lớn ứng dụng phần mềm không phát triển ứng dụng thực đa luồng số lượng lõi đủ cao để thực 48 nhiều tác vụ mà không làm ảnh hưởng tới hiệu suất Và điều đạt người dùng có nhu cầu Tuy mạng ta có nhiều vấn đề khác Các router trở thành thiết bị chấp nhận rộng rãi trước tiên với kiến trúc đa lõi việc xử lý đa luồng Các máy chủ tăng hiệu suất đáng kể từ công nghệ Xu hướng phát triển CPU Kế hoạch Intel Intel giới thiệu Ivy Bridge, hệ CPU sử dụng kiến trúc Sandy Bridge sản xuất với công nghệ 22nm, Ivy Bridge không sản xuất với công nghệ 22nm, mà hệ vi xử lý sử dụng transitor TriGate, theo Intel gọi transitor 3D Trong ứng dụng thực tiễn, quân chủ lực Intel để đẩy mạnh thêm Ultrabook, mô hình máy tính xách tay với thời lượng pin lâu, trọng lượng nhẹ nhàng hiệu ngang với máy tính xách tay khác to nặng thường thấy Intel cho họ có phiên CPU 17w, 1/2 so với phiên dựa Sandy Bridge Và thậmc chí có hiệu đồ họa cao Trên máy tính để bàn, Ivy Bridge Core i3 có hai nhân vật lý với bốn luồng xử lý, tính tự overclock Core i4 có bốn nhân vật lý hyperthreading, tức luồng xử lý Core i7 phiên Extreme có bốn nhân/tám luồng sáu nhân/mười hai luồng tương ứng Chỉ phiên Extreme tích hợp đồ họa Trên máy tính xách tay, máy thông thường có CPU dựa tảng mới, lượng tiêu thụ khoảng 35w tối đa, Core i3 với hai nhân/bốn luồng, không turbo, Core i5 có hai nhân/bốn luồng, có turbo; Core i7 có “full set” bốn nhân/tám luồng turbo Các phiên dành cho Ultrabook có mức tiêu thụ 49 thấp hơn, khoảng tối đa 17w, Core i5 có hai nhân/bốn luồng bốn nhân/tám luồng cho Core i7 Sandy Bridge tiếp tục sản xuất, Intel đưa chúng xuống phân khúc thấp với thương hiệu Pentium, chí Celeron xuất Kế hoạch AMD AMD nhiều thông tin đưa kế hoạch năm Tuy nhiên, cho AMD tiếp tục cập nhật CPU có tích hợp xử lý đồ họa họ với hiệu tăng cao hơn, hỗ trợ nhiều tính đồ họa A4, A6 A8 với hai/bốn tám nhân xử lý tương ứng Nhưng liệu hiệu xử lý CPU có tăng thêm không? Đây điều có nhiều hứa hẹn thời điểm Tuy vậy, với việc sử dụng thay đổi kiến trúc Bulldozer cho xử lý này, gọi Trinity, hiệu không nhiều có cải thiện Nền tảng Zambrei chủ lực AMD phân khúc cao cấp, sử dụng kiến trúc mà AMD không ngừng nói chuyện từ nhiều năm nay, Bulldozer, với chút thay đổi, trở thành Piledriver Kiến trúc ghép nhân cách cho hai nhóm xử lý dấu chấm động ghép với nhóm xử lý số nguyên, trở thành “module”, họ quảng cáo module tương đương với nhân xử lý Các xử lý dựa kiến trúc có bốn/sáu tám “nhân” xử lý tùy phân khúc sản phẩm, gồm có FX4100, FX6100 FX8100 Các xử lý không tích hợp nhân xử lý đồ họa, tương tự giải pháp cao cấp Intel AMD không hy vọng sử dụng phương pháp in nhỏ hơn, 32nm Về mặt di động, AMD không tập trung vào máy tính xách tay, mà họ đưa phiên CPU có mức tiêu thụ 6w, dành cho mảng sản phẩm nóng hổi, tablet 50 Tóm lại, ta thấy Intel có đường trước mắt họ rõ ràng, AMD lại mù mờ, không cập nhật nhiều thông tin từ AMD Nhưng chắn điều, máy tính ta dần trở nên thích thú để dùng không đơn thuẩn nhanh V Nâng cấp CPU: Nâng cấp CPU hay vi xử lý thực chất trình tác động vật lý để nhấc CPU cũ đặt vào CPU với tốc độ xử lý cao Thông thường hầu hết người cho cần mua vi xử lý có tốcđộ lớn hoàn toàn đáp ứng cần thiết Tuy nhiên điều không thực đúng, mua CPU có tốc độ cao, cao vào thời điểm chọn, lại nghĩ CPU có tốc độ cao tiết kiệm không cần phải mua RAM với dung lượng lớn Điều lợi cho toán tối ưu hệ thống.Trong khoảng thời gian máy tính thực việc trao đổi nhớ CPU có tốc độ cao lãng phí nhiều thời gian trình chờ đợi nhàn rỗinày Khoảng thời gian thường diễn liên tục mà hiệu suất toàn hệ thống không cao.Mỗi hệ thống có mục đích riêng Phải làm sáng tỏ mục đích sử dụng cho máy tính Ví dụ, máy tính đước sử dụng tài nguyên gia đình dùng chung lướt web không nên chọn máy tính có cấu hình cao máy chơi game Hãy xem xét vào toàn mục tiêu cho hệ thống trước chọn CPU Điều làm cho bạn tiết kiệm khoản không cần mua bộ vi xử lý có tốc độ cao Điều có nghĩa sử dụng số tiền cho mục đích khác, ví dụ mua ổ cứng có dunglượng lớn chẳng hạn Hầu hết hướng dẫn nói qua cách chọn CPU dựa ứng dụng sử dụng, lại cho mô hình sử dụng quan trọng thân ứng dụng .Các nhiệm vụ sau không vấn đề cho lựa chọn CPU cần phải biết để tối thiểu hóa sử dụng CPU cho nhiệm vụ này.Cân có nghĩa cân cần thiết Những cần thiết đề cập đến hoàn toàn khác Nếu thực nhiều việc liên quan đến đồ họa chọn bộ vi xử lý có tốc độ cao “cơ bắp”mới thích hợp với card đồ họa 3D Còn trường hợp bạn lướt w e b , l m v i ệ c v i w o r d t h ì c h ỉ c ầ n đ ế n m ộ t C P U v i t ố c đ ộ v a p h ả i v c ó t h ể chọn card đồ họa tích hợp main board Một hệ thống gọi cân giảm thiểu cho nhiều chi phí hiệu suất thu hoàn toàn đáp ứng với nhu cầu, thành phần thiết bị phải nhàn rỗi chờ đợi thành phần khác thực thi phần nhiệm vụ 51 Lời cảm ơn Bài báo cáo “nghiên cứu tìm hiểu CPU” hoàn thành Tuy cố gắng học hỏi dựa kiến thức học giúp đỡ tận tình thầy giáo Nguyễn Thanh Hải khả thời gian có hạn nên báo cáo em tránh khỏi thiếu sót Em kính mong quý Thầy cô thông cảm góp ý để em kịp thời lấp kín lỗ hổng kiến thức Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Hải hết lòng bảo để chúng em hoàn thành báo cáo 52 [...]... xong thì CPU mới tiến hành việc thực hiện lệnh Thực hiện xong thì CPU mới tiến hành việc đọc lệnh kế tiếp Đây là các công đoạn khi CPU thực hiện và không thể lẫn lộn được mà phải được thực hiện một cách tuần tự Để giải quyết vấn đề này, trong CPU cần phải có một bộ tạo nhịp thời gian làm việc (CPU Clock) Tại nhịp thời gian này, CPU thực hiện việc đọc lệnh, tại nhịp thời gian tiếp theo, CPU thực hiện... máy tính không thể hiểu được Để máy tính có thể hiểu được, lệnh của người sử dụng được HĐH hay trình dịch ngôn ngữ phiên dịnh thành lệnh ở dạng ngôn ngữ máy và CPU có thể đọc và hiểu được Khi CPU đọc lệnh dạng mã máy, nó thực hiện việc phiên dịch lệnh này thành các vi lệnh để các thành phần của CPU có thể hiểu và thực hiện được Quá trình này gọi là giải mã lệnh Tập các vi lệnh của CPU cũng là một yếu...3 Tốc độ Bus của CPU ( FSB ) : - Là tốc độ dữ liệu ra vào các chân của CPU - còn gọi là Bus phía trước : Front Site Bus ( FSB ) Thông thường tốc độ xử lý của CPU thường nhanh gấp nhiều lần tốc độ Bus của nó, dưới đây là thí dụ minh hoạ về hai tốc độ này : Minh họa về tốc độ xử lý (CPU speed) và tốc độ Bus (FSB) của CPU Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của... càng ngắn, tốc độ CPU thực hiện lệnh càng nhanh Chẳng hạn với một CPU pentium MMX 233 MHz, điều đó có nghĩa là bộ tạo nhịp của CPU đó tạo ra 233 triệu nhịp làm việc trong 1 giây Ví dụ: việc phân chia thời gian thực hiện lệnh đối với một CPU (đời cũ) có thể mô tả như sau: Trong đó: F (Fetch): đọc lệnh D (Decode): giải mã lệnh E (Execute) : thực thi lệnh ti: chu kì làm việc thứ i Với CPU làm việc như... thuật toán không chặt chẽ dẫn đến CPU đoán nhầm và copy khối dữ liệu không cần thiết vào trong bộ nhớ đệm, còn khối dữ liệu cần dùng thì lại không copy Vì thế khi CPU tìm trong bộ nhớ đệm không thấy có khối dữ liệu đó lại phải lóc cóc tìm trong RAM, tìm xong lại phải copy vào bộ nhớ đệm rồi mới xử lý tiếp Như vậy có nghĩa là CPU đã thực hiện rất nhiều thao tác thừa so với CPU đoán đúng được ngay khối dữ... (gọi là on-die cache) Lúc đó, tốc độ L2 Cache bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370 15 CPU Socket 370 với L2 Cache nằm ngay trên nhân CPU Như đã nói, dung lượng của Cache CPU lợi hại lắm nghen Phổ biến nhất là L2 Cache là một chip nhớ nằm giữa L1 Cache ngay trên nhân CPU và bộ nhớ hệ thống Khi CPU xử lý, L1 Cache sẽ tiến hành kiểm tra L2 Cache xem có dữ liệu... ở dạng 0,1  CPU sẽ đọc và làm theo các chỉ lệnh một cách lần lượt  Trong quá trình đọc và thực hiện các chỉ lệnh, các bộ giải mã sẽ giải mã các chỉ lệnh này thành các tín hiệu điều khiển 24 Đối với CPU, do việc xử lý thông tin trong CPU là hoàn toàn tự động theo những chương trình có sẵn trong bộ nhớ, CPU cần phải biết thời điểm đọc lệnh, đọc lệnh xong thì mới chuyển đến thời điểm CPU tiến hành... bên trong CPU có thể tiến hành thực thi (execute) mã lệnh BIU (Bus Interface Unit – đơn vị giao tiếp bus) nhận các mã lệnh từ bộ nhớ và đặt chúng vào hàng chờ lệnh EU (Execute Unit – đơn vị thực thi) sẽ giải mã và thựchiện các lệnh trong hàng Chú ý rằng các đơn vị EU và BIU làm việc độc lập vớinhaunên BIU có khả năng đang nhận một lệnh mới trong khi EU dang thực thi lệnh trướcđó Khi EU đã thực hiện... trình tính toán đang tiếp tục thực hiện ALU (Arithmetic and Logic Unit): Đơn vị số học và luận lý Thực hiện tất cả các tính toán số học và lôgic Đơn vị số học và luận lý chỉ thực hiện các phép toán số học đơn giản như phép cộng, trừ, nhân, chia Để CPU có thể xử lý dữ liệu với các số thực với độ chính xác cao và các phép toán phức tạp như sin, cos, tính tích phân…, các CPU thường được trang bị thêm... để chứa thông tin tạm thời phục vụ cho các hoạt động hiện tại của CPU 2 Các chức năng cơ bản của cpu: Thực hiện các lệnh về xử lý dữ liệu & các lệnh nhập xuất dữ liệu, các lệnh đọc, ghi, xóa dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ, các lệnh về quản lý bộ nhớ bao gồm cấp phát và giải phóng tài nguyên bộ nhớ 3 Các thành phần chính vật lý: a CPU INTEL : Bộ vi xử lý là trái tim của máy tính hiện đại; đây là ... hành giải mã lệnh, giải mã lệnh xong CPU tiến hành việc thực lệnh Thực xong CPU tiến hành việc đọc lệnh Đây công đoạn CPU thực lẫn lộn mà phải thực cách Để giải vấn đề này, CPU cần phải có tạo nhịp... CPU tiến hành thực thi (execute) mã lệnh BIU (Bus Interface Unit – đơn vị giao tiếp bus) nhận mã lệnh từ nhớ đặt chúng vào hàng chờ lệnh EU (Execute Unit – đơn vị thực thi) giải mã thựchiện lệnh... cache lớn (L1: KB, L2: 512 KB, L3: MB) 10 Tập lệnh(intrucsion set): Theo nguyên tắc làm việc máy tính để thực chương trình, CPU đọc lệnh, giải mã lệnh thực lệnh Đối với hệ máy tính, lệnh chia