NGHIÊN cứu CPU đa NHÂN

Tính cấp thiết của đề tài Do nhu cầu về xử lý đa nhiệm: Có rất nhiều phần mềm đang hoạt động đồng thời ở chế độ nền background trong hệ điều hành - Máy chủ được kết hợp đồng thời cung c

BỘ CÔNG THƯƠNGTỔNG CÔNG TY CP ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT NAM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ VIETTRONICS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỂ TÀI: NGHIÊN CỨU CPU ĐA NHÂN

Người hướng dẫn : ThS.Vũ Anh Tài

Đơn vị : Công nghệ thông tin

Sinh viên thực hiện : Phạm Nam Hà

Ngành : Kĩ thuật máy tính và quản trị mạng

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Công Nghê Thông Tin - Trường Cao Đẳng Viettronics, và sự đồng ý của Thấy giáo hướng dẫn ThS Vũ Anh Tài em đã thực hiện đề tài “ Nghiên Cứu CPU đa nhân”

Để thực hiện bài khóa luận này, trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường cao đẳng đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè Với lòng biết ơn sau sắc nhất em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công Nghê Thông Tin – Trường Cao Đẳng Viettronics đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý bấu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn ThS Vũ Anh Tài đã tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực hiện khóa luận này Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em nghĩ đê tài khóa luận này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Mặc dù đã có nhiều có gắng để thực hiện đề tại một cách hoàn chỉnh nhất Song do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu, tiếp cận thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệp nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Em mong được sự góp ý của quý Thầy, Cô giáo để khóa luận được hoành chỉnh hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin

và cùng toàn thể Thầy Cô trường Cao Đẳng Viettronics thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày….tháng….năm…

Sinh Viên(ký và ghi rõ họ tên)

Phạm Nam Hà

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI MỞ ĐẦU 8

1 Tính cấp thiết của đề tài 8 2 Mục đích nghiên cứu 9

3 Nhiệm vụ nghiên cứu .9

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 9

5 Phương pháp nghiên cứu 9

6 Những đóng góp thực tiễn 9

7 Kết cấu đề tài 9

1.1 Khái niệm CPU 10 1.2 Giới thiệu về CPU Intel 10 1.2.1 Sơ lược về tập đoàn Intel 10

1.2.2 Các dòng CPU destop Intel: 10

1.2.3 Các dòng CPU laptop Intel 14

1.2 Giới thiệu về CPU AMD 16 1.2.1 Sơ lược về tập đoàn AMD 16

1.2.2 Các dòng CPU destop AMD 17

1.2.3 Các dòng CPU laptop AMD 19

2.1 Đặc trưng của CPU 22 2.1.1 Tốc độ làm việc .22

2.1.2 Tốc độ xử lý và tốc độ Bus của CPU 23

2.1.3 Đơn vị giao tiếp (BUS) 24

2.1.5 BUS dữ liệu (Data BUS) 25

2.1.6 BUS điều khiển (Control BUS) 26

2.1.8.1 Memory cache: 27

2.1.9 Tập lệnh (intrucsion set) 28

2.1 Cấu tạo 29 2.1.1 Các thành phần cơ bản của CPU 29

2.1.2 Các chức năng cơ bản của CPU 29

2.2 Nguyên tắc hoạt động của CPU 30 2.2.1 Nguyên lý hoạt động 30

3.1 Giới thiệu chung 34 3.1.1 Khái niệm 34

3.1.2 Thế hệ CPU đa nhân đầu tiên 34

3.1.3 Các thế hệ kế tiếp 36

3.1.4 Thệ Core i 38

3.2 Ứng dụng CPU đa nhân trong thực tiễn 43 4.1 Các lỗi thường gặp của CPU Destop 46 4.1.1 Các lỗi thường gặp của CPU INTEL 46

4.1.2 Các lỗi thường gặp của CPU AMD 47

4.2 Các lỗi thường gặp của CPU Laptop 48 4.2.1 Toshiba : 48

4.2.2 Hp-Compaq 48

4.2.3 Dell 49

4.3 Các Bước Khắc Phục Cơ Bản: 50 4.3.1 Không để treo máy 50

4.3.2 Kiểm tra RAM 50

4.3.3 Cài đặt chương trình phù hợp 50

4.3.4 Làm mát không cần đến đế giải nhiệt 51

4.3.5 Chỉnh trang các thiết bị ngoại vi 51

TỔNG KẾT 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU , HÌNH ẢNH, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

1 Danh mục bảng biểu

1.1 Danh sách sản phẩm CPU của hãng Intel……… 22

1.2 Danh sách sản phẩm CPU của hãng AMD………22

2 Hình ảnh Hình 1.1: Pentium 3 Katmai 11

Hình 1.2: Pentium III XEON 11

Hình 1.3: Pentium IV 11

Hình 1.4: Pentium D 11

Hình 1 5: Dual Core E6500 12

Hình 1.6: Core 2 Duo T7300 12

Hình 1.7: Core 2 Quad Q6600 12

Hình 1.8: Core i3 530 13

Hình 1.9: Core i5 750 13

Hình 1.10: Core i7 920 13

Hình 1.11: Intel - Pentium III Mobile 14

Hình 1.12: Intel Mobile Pentium 4 14

Hình 1.13: Intel Pentium Dual-Core Mobile Processor T2130 14

Hình 1.14: Intel Core 2 Duo T7300 15

Hình 1.15: Core 2 quad Q9000 15

Hình 1.16: Core™2 Solo Processor ULV SU3500 15

Hình 1.17: Core i3 330 16

Hình: 1.18: Core i5 430M 16

Hình 1.19: Core i7 -72QM 16

Hình 1.20: AMD Athlon™ II X2 550 17

Hình 1.21: AMD Athlon II X3 425 .17

Hình 1.22: AMD Athlon™ II X4 620 18

Hình 1.23: AMD Phenom™ II X2 240 18

Hình: 1.24: AMD Phenom™ II X3 710 18

Hình: 1.25: AMD Phenom™ II X4 945 19

Hình: 1.26: Athlon™ X2 Dual-Core 250 19

Hình: 1.27: AMD Sempron™ LE-1250 19

Hình 1.28: AMD Turion™ 64 X2 Mobile Technology TL-58 20

Hình 1.29: Athlon neo X2 L510 20

Hình 2.1: Minh họa bên trong CPU có 12 đường truyền dữ liệu gọi là Data Bus có 12 bit 22

Hình 2.2: Minh họa về tốc độ xử lý (CPU speed) và tốc độ Bus (FSB) của CPU 23

Hình 2.3: Mô tả L1, L2 cache của CPU đa nhân 27

Hình 2.4:Sơ đồ cấu tạo đơn giản 29

Hình 2.5 Cấu tạo transistor 30

Hình 2.6: sơ đồ chu kỳ làm việc CPU đời cũ 32

Hình 2.7: Sơ đồ chu kỳ làm việc CPU hỗ trợ pipelining 33

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ VÀ THẾ HỆ CÁC CPU ĐA NHÂN 34

Hình 3.1:Công nghệ siêu phân luồng 35

Hình 3.2:Mô tả bộ L1, L2 caches của CPU Core Duo 37

Hình 3.3 Intel core i là dòng CPU phổ biến hiện này 38

Hình 3.4 Intel core I Haswel, giúp utrabook mỏng nhẹ hơn 41

Hình 3.6 Quy tắc phân biệt các dòng CPU 42

Hình 4.1: Ví dụ minh họa 46

Hình 4.2: Lỗi hở chân socket 47

3 Các chữ viết tắt

CPU : Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm)

FSB : Front Site Bus ( Bus phía trước, tốc độ ra vào chân của CPU)

CU : Control Unit ( Đơn vị điều khiển)

ALU : Arithmetic and Logic Unit ( Đơn vị số học và luận lý)

HTT : Hyper-Threading Technology ( Công Nghệ Hyper-Threading –siêu phân luồng)

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Do nhu cầu về xử lý đa nhiệm:

Có rất nhiều phần mềm đang hoạt động đồng thời ở chế độ nền (background) trong hệ điều hành

- Máy chủ được kết hợp đồng thời cung cấp nhiều dịch vụ

Các phần mềm, trình duyệt cần nhiều không gian và tốc độ: xử lý đồ họa, biên tập video, nghe nhạc, chơi game….nếu tốc độ không tăng lên thông tin xử

lý chậm chạp thậm chí có thể treo máy

Nếu số lượng ứng dụng nhiều được xử ký trên một máy tình có 2 CPU độc lập thì hệ thống sẽ thực hiện nhanh hơn, không xảy ra chậm, lỗi hệ thống, treo máy…

Vậy nên, để đáp ứng mọi nhu cầu người sử dụng máy tính việc năng lực xử

lý của CPU tăng lên là điều tất yếu CPU có khả năng nhiều luồng, đa nhân, có công nghệ siêu phân luồng…thì sẽ xử lý công việc nhanh hơn

2 Mục đích nghiên cứu

Tìm hiểu CPU trong máy tính đang làm gì, sự khác biệt giữa các loại CPU.Tìm hiểu xem làm sao mà các kỹ thuật luận lý số vô cùng đơn giản lại cho phép máy tính làm rất nhiều việc, từ chơi game, soạn văn bản cho đến việc đọc thư điện tử hay nghe nhạc, xem phim……

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tìm hiểu CPU là gì?

Cấu tạo nguyên tắc hoạt động

Tính năng, đặc trưng của CPU đa nhân

Khắc phục các lỗi thường gặp của CPU trên PC và Laptop

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu CPU, CPU đa nhân

Công nghệ trong sản xuất CPU

Các Hãng sản xuất CPU

Công Nghệ, Lịch sử CPU trên thế giới

5 Phương pháp nghiên cứu

Đọc tài liệu( Sách, hình ảnh, tài liệu internet….)

Sử dụng kinh nghiệm khắc phục các lỗi thường gặp trên CPU trên PC và Laptop

Tham khảo ý kiến Thầy hướng dẫn

6 Những đóng góp thực tiễn

Hiểu được ý nghĩa các thông số CPU ( tư vấn lựa chọn )

Khắc phục được các lỗi từ CPU

7 Kết cấu đề tài

Đề tài gồm 4 phần chính:

Giới thiệu về CPU và hãng sản xuất

Cấu tạo & nguyên tắc hoạt động cơ bản

Công nghệ, các thế hệ CPU đa nhân

Khắc phục các lỗi CPU trên PC & Laptop

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CPU 1.1 Khái niệm 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, đồng hồ và bộ nhớ là những thành phần chính yếu tạo nên máy vi tính của bạn Nhưng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh cần đòi hỏi thêm các thành phần khác như: các đơn vị điều khiển, các thiết bị nhập, xuất và lưu trữ dữ liệu

Nếu như bạn đã từng tự hỏi không biết CPU trong máy tính của bạn đang làm gì, hoặc nếu bạn quan tâm về sự khác biệt giữa các loại CPU, thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn tìm hiểu xem làm sao mà các kỹ thuật luận lý số

vô cùng đơn giản lại cho phép máy tính làm rất nhiều việc, từ chơi game, soạn văn bản cho đến việc đọc thư điện tử hay nghe nhạc, xem phim

1.2 Giới thiệu về CPU Intel

1.2.1 Sơ lược về tập đoàn Intel

Tập đoàn Intel (Integrated Electronics) thành lập vào ngày 18/7/1968, lúc đó

là tập đoàn hợp nhất về thiết bị điện tử, sản xuất ờ Santa Clara, (California, USA) bởi nhà hoá học kiêm vật lí học Gordon E.Moore và Robert Noyce, sau khi họ đã rời khỏi công ty Fairchild Semiconductor

1.2.2 Các dòng CPU destop Intel:

• Pentium 3:

 Pentium III Katmai: : tốc độ: 600 MHz ,FSB:100 MHz, 32KB cache l1, 512KB cache l2,socket 242(slot 1) ,sản xuất trên công nghệ: 0,25µm ,công xuất tiêu thụ 34.5w

Hình 1.1: Pentium 3 Katmai

 Pentium III XEON :ra đời năm 1999,tốc độ: 600MHz, FSB:133MHz,32KB cache l1,256 KB cache l2,socket SC330(slot2),công nghệ sản xuất 0.18µm,công xuất tiêu thụ 19.2w

Hình 1.2: Pentium III XEON

• Pentium 4:

 Pentium IV: ra đời năm 2000 : tốc độ 2.6GHz, FSB :800MHz,20KB cache l1,512KB cache l2, socket 478,công nghệ sản xuất 90nm,công xuất tiêu thụ 89w

Hình 1.3: Pentium IV

• Pentium D:

 Pentium D: tốc độ 3.0GHz, FSB:800MHz, 4MB cache L2,socket 775, công nghệ sản xuất 65nm, công xuất tiêu thụ 95w

• Core i3 :

 Core i3 530: tốc độ 2.93GHz, FSB:2.5GT/s, 4MB cache L2, socket

1156, công xuất tiêu thụ 73w, sản xuất trên công nghệ 32nm

Hình 1.8: Core i3 530

• Core i5:

 Core i5 750: ra đời năm 2009, có 4 nhân ,tốc độ 3.2GHz, FSB: 2.5GT/s, 8MB cache, socket 1156, công nghệ sản xuất: 45nm, công xuất tiêu thụ 95w

Hình 1.9: Core i5 750

• Core i7:

 Core i7 920: có 4 nhân,tốc độ 2.93GHz,FSB:4.5 GT/s,8MB cache,socket 1156,công nghệ sản xuất 45nm,công xuất tiêu thụ 130w

Hình 1.10: Core i7 920

1.2.3 Các dòng CPU laptop Intel

• Pentium 3:

 Intel - Pentium III Mobile: tốc độ: 800MHz, FSB: 100Mhz, 32KB cache L1, 256KB cache l2, socket 370, công nghệ sản xuất: 0.13µm,công xuất tiêu thụ 0.95v

Hình 1.11: Intel - Pentium III Mobile

 Intel Pentium Dual-Core Mobile Processor T2130: ra đời năm 2007,

tốc độ: 1.86Ghz, FSB: 533MHz , 1MB cache l2, Công nghệ sản xuất: 65nm,

công suất tiêu thụ 31w

Hình 1.13: Intel Pentium Dual-Core Mobile Processor T2130

• Core 2 Duo :

 Intel Core 2 Duo T7300: ra đời năm 2007, 2 nhân, tốc độ: 2.00GHz, FSB:800MHz, Socket P, 4MB cache l2, công nghệ sản xuất: 65nm, công

Hình 1.15: Core 2 quad Q9000

• Core 2 solo :

 Core™2 Solo Processor ULV SU3500: 1.4 Ghz, 3 MB, L2 Cache, Mobile Intel GS45 Express Chip(ICH 9), 1066 Mhz, 2 GB, DDR III RAM, 1066 MHz, Intel Graphics Media Accelerator 4500MHD, 512 MB,

Hình 1.16: Core™2 Solo Processor ULV SU3500

• Core i3 :

 Core i3 330: ra đời 01/2010, 2 nhân, tốc độ 2.13GHz, FSB:2.5GT/s, 3MB cache, socket, công nghệ sản xuất 32nm, công xuất tiêu thụ 35w

Hình 1.17: Core i3 330

• Core i5 :

 Core i5 430M: ra đời quý 1 năm 2010, 2 nhân, tốc độ:2.5GHz, FSB 2.5Gt/s, 3MB cache, socket M, công nghệ sản xuất 32nm, công xuất tiêu thụ 35w

Hình: 1.18: Core i5 430M

• Core i7 :

 Core i7 -72QM: ra đời năm 2009, 4 nhân, tốc độ:2.8GHz, FSB:2.5GT/s, 6MB cache, socket, công nghệ sản xuất 45nm, công xuất tiêu thụ 45w



Hình 1.19: Core i7 -72QM

1.2 Giới thiệu về CPU AMD

1.2.1 Sơ lược về tập đoàn AMD

AMD - Advanced Micro Devices ; Inc - (California, USA): là một công ty chuyên về sản xuất các chất bán dẫn Hoa Kì Công ty có đại bản doanh ở Sunnyvale - California này được thành lập năm 1969 do Jerry Sanders và nhóm nhân viên cũ của Fairchild Semiconductor sáng lập, bao gồm Jerry Sanders, Ed Turney, John Carey, Sven Simonsen, Jack Gifford và ba thành viên của Gifford's team là Frank Botte, Jim Giles, và Larry Stenger Hiện nay chủ tịch hội đồng quản trị và là tổng giám đốc là Tiến sĩ Hector Ruiz, chủ tịch tập đoàn và là giám đốc điều hành là ngài Dirk Meyer

Nhà sản xuất các thiết bị bán dẫn nổi tiếng như các CPU tương thích dòng x86 (x86 compatible CPU), các bộ xử lý nhúng (embedded processor), các bộ nhớ truy cập nhanh (flash memory), các thiết bị lập trình logic và các thiết bị mạng AMD là công ty đầu tiên sản xuất các bộ xử lý tương thích 386 và 486 vào các năm 1991, 1993 và là đối thủ cạnh tranh trực tiếp của hãng Intel cho đến ngày nay với các bộ vi xử lý công nghệ mới.

AMD bắt cháy các sản phẩm và công nghệ thế hệ kế tiếp của máy tính với các giải pháp an toàn, sức mạnh, độ tin cậy và sự nhanh nhẹn Enjoy a better experience gaming, cloud computing or editing home videos with the best AMD product for you Thưởng thức một kinh nghiệm tốt hơn chơi game, điện toán đám mây hoặc chỉnh sửa video gia đình với sản phẩm AMD tốt nhất cho bạn

1.2.2 Các dòng CPU destop AMD

• AMD Athlon™ II X2 :

 AMD Athlon™ II X2 550: 3.1GHZ, fsb 4000MHZ, 2x512 cache l2,

6 MB cache l3, socket AM3, công xuất tiêu thụ 80w, sản xuất theo công nghệ 45nm

 AMD Phenom™ II X4: 945 3.0GHz, FSB 4000 MHz, 2mb cache l2,6 mb cache l3, socket AM3, công xuất tiêu thụ 125w, công nghệ sản xuất 45nm

• AMD Sempron™ LE:

 AMD Sempron™ LE-1250: 2.2GHz, FSB 800MHz, 512KB cache l2, socket am2, công xuất tiêu thụ 45w, sản xuất theo công nghệ 65nm

Hình: 1.27: AMD Sempron™ LE-1250

1.2.3 Các dòng CPU laptop AMD

 AMD Turion™ 64 X2 Mobile Technology TL-58: 1.9 GHz , 2x128KB cache l1,512 x2KB cache l2,socket s1,sản xuất theo công nghệ 65nm,công xuất tiêu thụ 95w.

Hình 1.28: AMD Turion™ 64 X2 Mobile Technology TL-58

1.1.Bảng giới thiệu sản phẩm đại diện của Intel :

1 Intel Pentium III Katmai

Intel Pentium III XEON

Intel - Pentium III Mobile Processor T2130

2 Intel Pentium IV

Intel Pentium D

Intel Mobile Pentium 4 M 518

3 Intel Dual Core E6500 Intel Pentium Dual-Core Mobile

Processor T2130

5 Intel Core 2 Duo T7300 Intel Core 2 Duo T7300

6 Intel Core 2 Quad Q6600 Intel Core 2 quad Q9000

7 Intel Core i3 530 Intel Core i3 330

8 Intel Core i5 750 Intel Core i5 430M

9 Intel Core i7 920 Intel Core i7 -72QM

1.2 Bảng giới thiệu sản phẩm đại diện của AMD :

STT Các dòng CPU destop Các dòng CPU laptop

8 AMD Sempron™ LE-1250

Technology TL-58

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CPU

2.1 Đặc trưng của CPU

2.1.1 Tốc độ làm việc

Tốc độ xử lý của CPU được quyết định bởi các yếu tố :

- Độ rộng Bus dữ liệu và Bus địa chỉ ( Data Bus và Add Bus )

-Tốc độ xử lý và tốc độ Bus (tốc độ dữ liệu ra vào chân) còn gọi là FSB

- Dung lượng bộ nhớ đệm Cache

(Ngoài ra ngày nay tốc độ của CPU còn phụ thuộc vào số lượng nhân của CPU - thật ra mỗi nhân được xem như 1 CPU)

Độ rộng của bus dữ liệu và bus địa chỉ (data bus and address bus) :

- Độ rộng Bus dữ liệu là nói tới số lượng đường truyền dữ liệu bên trong và bên ngoài CPU

- Như ví dụ hình dưới đây thì CPU có 12 đường truyền dữ liệu (ta gọi độ rộng Data Bus là 12 bit )

Hình 2.1: Minh họa bên trong CPU có 12 đường truyền dữ liệu gọi là Data Bus có 12 bit

Tương tự như vậy thì độ rộng Bus địa chỉ ( Add Bus ) cũng là số đường dây

truyền các thông tin về địa chỉ

Địa chỉ ở đây có thể là các địa chỉ của bộ nhớ RAM, địa chỉ các cổng vào ra

và các thiết bị ngoại vi v.v để có thể gửi hoặc nhận dữ liệu từ các thiết bị này thì CPU phải có địa chỉ của nó và địa chỉ này được truyền đi qua các Bus địa chỉ

Giả sử : Nếu số đường địa chỉ là 8 đường thì CPU sẽ quản lý được 2 mũ 8 =

256 địa chỉ Hiện nay trong các CPU Pentium 4 có 64 bít địa chỉ và như vậy chúng quản lý được 2 mũ 64 địa chỉ nhớ Ngoài ra còn có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU Ví dụ công nghệ Core hay Nehalem

2.1.2 Tốc độ xử lý và tốc độ Bus của CPU

2.1.2.1 Tốc độ xử lý của CPU ( Speed ) :

- Là tốc độ chạy bên trong của CPU, tốc độ này được tính 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 2,4GHz tức là nó dao động ở tần

số 2.400.000.000 Hz

2.1.2.1 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 :

Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn

vị như MHz, GHz, ) Đối với các CPU cùng loại tần số này càng cao thì tốc độ

xử lý càng tăng Đối với CPU khác loại, thì điều này chưa chắc đã đúng; ví dụ CPU Core 2 Duo có tần số 2,6GHz có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn CPU 3,4GHz một nhân Tốc độ CPU còn phụ thuộc vào bộ nhớ đệm của nó, ví như Intel Core

2 Duo sử dụng chung cache L2 (shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống 2 nhân mới này nhanh hơn so với hệ thống 2 nhân thế hệ 1 (Intel Pentium D) với mỗi core từng cache L2 riêng biệt (Bộ nhớ đệm dùng để lưu các lệnh hay dùng, giúp cho việc nhập dữ liệu xử lý nhanh hơn) Hiện nay công nghệ sản xuất CPU mới nhất là 32nm

Hiện nay CPU phổ biến là Duo-Core (2 nhân), Quad-Core (4 nhân) Quý 2 năm 2010 Intel và AMD ra mắt CPU Six-Core (6 nhân)

2.1.3 Đơn vị giao tiếp (BUS)

2.1.3.1 Hàng đợi lệnh (Instruction Queue):

Trong khi EU đang giải mã hay thi hành một lệnh không cần sử dụng các hệ thống BUS, BIU sẽ đưa vào sáu bytes lệnh tiếp theo BIU chứa các byte này trong một thanh ghi FIFO (First - In - First - Out) gọi là hàng đợi Khi EU đã sẵn sàng cho lệnh tiếp theo, nó sẽ chỉ cần đọc các byte lệnh trong hàng đợi của BIU Việc này làm tăng tốc độ của hệ thống, và kỹ thuật này được gọi là pipelining

2.1.3.2 Các thanh ghi đoạn (Segment Register):

Gồm bốn thanh ghi CS, DS, ES, SS, dùng để chứa địa chỉ đoạn Bộ nhớ trong 1MB của CPU 8088 được chia thành các đoạn, mỗi đoạn chứa tối đa 64 KB, ở mỗi thời điểm CPU chỉ có thể truy xuất tối đa 4 đoạn được xác định bởi 4 thanh ghi CS, DS, ES và SS Cụ thể:

 Thanh ghi CS (Code Segment): dùng để chứa địa chỉ đoạn của đoạn chứa mã lệnh

 Thanh ghi DS (Data Segment): dùng để chứa địa chỉ đoạn của đoạn chứa dữ liệu

 Thanh ghi ES (Extra Segment): dùng để chứa địa chỉ đoạn của đoạn chứa

dữ liệu bổ sung

 Thanh ghi đoạn SS (Stack Segment): dùng để chứa địa chỉ đoạn của đoạn chứa Stack

2.1.3.3 Con trỏ lệnh IP (Instruction Pointer):

Dùng để xác định địa chỉ offset của ô nhớ chứa mã lệnh của lệnh kế tiếp sẽ được CPU thi hành (ô nhớ này nằm trong đoạn được xác định bởi thanh ghi CS).Khi CPU thực hiện một lệnh, thanh ghi IP sẽ tự động thay đổi để chỉ đến địa chỉ offset của ô nhớ chứa lệnh sẽ được CPU thi hành kế tiếp

2.1.4 BUS địa chỉ (Address BUS)

BUS địa chỉ là dụng cụ để CPU có thể xác định và nhận ra vị trí của các thiết

bị trong hệ thống Các thiết bị này có thể là các ô nhớ, các cổng giao tiếp Số lượng đường dây trên BUS địa chỉ phụ thuộc vào từng loại VXL, có thể là 16,

20 hay nhiều hơn Với bộ VXL 8086/8088 thì BUS địa chỉ có 20 đường dây ký hiệu từ A0 -> A19 , như vậy có 220 vị trí địa chỉ có thể phân biệt đượ

2.1.5 BUS dữ liệu (Data BUS)

BUS dữ liệu (Data BUS) dùng để chuyển thông tin (gồm cả dữ liệu và lệnh) giữa bộ VXL với các thiết bị khác trong hệ thống

Quá trình chuyển thông tin từ bộ VXL đến các thiết bị khác trong hệ thống (có thể là bộ nhớ hay các thiết bị ngoại vi) được gọi là thao tác ghi (Write Operation), ngược lại quá trình nhận số liệu vào bộ VXL từ các thiết bị ngoại vi được gọi là thao tác đọc (Read Operation) Như vậy BUS dữ liệu vừa phải thu

và phát thông tin nên nó là BUS hai chiều (Bidirectional BUS) Tất nhiên không thể thu phát đồng thời cùng một lúc được

Bộ VXL Intel 8088 có điểm khác nhau quan trọng với 8086 là nó chỉ có BUS

dữ liệu 8 bít thay vì 16 bít Ðặc biệt trong họ VXL Intel (80X86), đều sử dụng kỹthuật Multiplex các đường dây của BUS địa chỉ và dữ liệu Cụ thể đó là quá

nhau Khi đóng vai trò BUS dữ liệu các đường dây sẽ truyền thông tin cho các thiết bị của hệ thống, ngược lại khi đóng vai trò BUS địa chỉ, cũng chính các đường dây này được dùng để gửi ra các tín hiệu địa chỉ.

2.1.6 BUS điều khiển (Control BUS)

BUS điều khiển (Control BUS) là tập hợp các đường dây điều khiển dùng để điều khiển các tác vụ của hệ thống BUS điều khiển có từ 4 đến 10 đường tín hiệu, được sinh ra từ CPU, các tín hiệu điều khiển điển hình là: MEMR (MEMory Read), MEMW (MEMory Write), IOR (I/O Read) và IOW (I/O Write)

2.1.7 Kiến trúc nội

CPU có khả năng thực hiện các tác vụ dữ liệu theo tập lệnh bên trong Một lệnh được ghi nhận bằng mã đã được định nghĩa trước, gọi là mã lệnh (opcode) Trước khi thực thi một lệnh, CPU phải nhận được mã lệnh từ bộ nhớ chương trình của nó Quá trình xử lý này gọi là chu kỳ nhận lệnh (fetch cycle) Một khi các mã được nhận và được giải mã thì mạch 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 xong lệnh, nó sẽ lấy mã lệnh kế tiếp trong hàng lệnh(instruction queue)