Nhom4-DeTai25

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -o0o - LỚP: KHOA HỌC MÁY TÍNH KHĨA: MƠN HỌC:KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Tên nhóm: Phạm Văn Thể Hoàng Bá Vũ Phạm Văn Hải Dương Đức Tuyến Nguyễn Anh Tuấn HÀ NỘI - 2015 Giới thiệu AMD ( Advanced Micro Devices ) hãng sản xuất Chip theo q trình phát triển máy vi tính AMD cung cấp tất vi xử lí 8088 cho máy vi tính IBM tới hệ thứ vi xử lí AMD Athlon AMD bắt đầu sản xuất Chip logic vào năm 1969 sau sản xuất RAM vào năm 1975 , năm giới thiệu vi xử lí giống kiểu 8088 Trên thực tế nhìn chung xuất Chip Athlon AMD hội lịch sử cấu trúc x86 làm cho công ty địch thủ Intel phải nể sợ Nhưng thập kỉ kỉ trước 386DX-40 AMD xuất rào cản Chip Intel 486SX khía cạnh tốc độ , hiệu giá Đầu năm 1982 , AMD kí với Intel hợp đồng trở thành nhà sản xuất Chip 8086 8088 IBM muốn sử dụng Intel 8088 máy vi tính IBM , sách IBM vào thời gian u cầu 02 nguồn cung cấp cho Chip họ Sau AMD sản xuất 80286 ( 286) thoả thuận , Intel huỷ thoả thuận vào năm 1986 từ chối cung cấp chi tiết kỹ thuật liên quan đến i386 Đầu năm 1990 hai Cyrix AMD sản xuất Version 486DX theo cách họ sản phẩm biết đến nhiều 486DX2, phiên Copy 486DX2-66 ( Intel giới thiệu năm 1992) , có tốc độ xung nhịp đồng hồ bên CPU 80MHz 486DX2-80 dựa tốc độ Bus 40MHz không DX2 Intel ( chạy bị nóng với nguồn ni 5V) chạy mát với điện áp nuôi 3.3V Bên CPU AMD có phần quản lí cơng suất ( Power Management ) , năm sau phần cuỹng sử dụng vi xử lí Intel Kiểu tốc độ gấp ba so với tốc độ 40MHz có nghĩa chạy với tốc độ 120MHz giới thiệu sau Mặc dù Intel dừng cải tiến 486 với sản phẩm cuối 486DX4-100 AMD Cyrix tiếp tục phát triển Năm 1995 , AMD đưa thị trường sản phẩm cPU tốc độ nhân 5x86 dựa tốc độ Bus 33MHz có tốc độ xung nhịp bên CPU 133MHz ( 33 x ) Chip AMD đánh giá so sánh với Chip Intel Pentium 75 nên hay gọi 5x86-75 Nhưng dựa sở 486DX thêm nhớ Cache L1 16KB tích hợp bên CPU mà Intel giới thiệu DX4 Trongthời kì Pentium , thiết của AMD thị trường chấp nhận đạc biệt có giá thành thấp Trong Intel tập trung vào thiết kế Slot Slot để nhắm tới thị trường thiết bị PC có tính tốn mạnh mà khơng ý tới công nghệ giao diện CPU Chính mà kiểu Socket tiếp tục mở rộng AMD Cyrix phát triển với FSB 100MHz hỗ trợ AGP Giữa năm 1999 có vài cột mốc quan trọng phân biệt hẳn đối thủ thị trường sản xuất vi xử lí năm , Cyrix ngừng cạnh tranh thiết bị PC để bàn khó khăn tài Côngty mẹ National Semiconductor phải bán quyền sửdụng vi xử lí x86 cho VIA Technology Một cột mốc đáng kể AMD công vào Intel với sản phẩm có tên vi xử lí Athlon ( tên mã sản phẩm K7 ) Trong Intel chậm trễ đời sản phẩm Pentium III dựa cơng nghệ sản xuất 180nm ( có tên mã Coppermine ) vào lúc AMD phát hành vi xử lí Nó đánh dấu phát triển mạnh mẽ AMD dòng sản phẩm vi xử lí có cơng suất tính tốn cao cạnh tranh liệt với Intel thời gian dài AMD K6 Trong nhiều năm AMD Cyrix sản xuất vi xử lí 286,386 486 mà có nguồn gốc trực tiếp từ thiết kế Intel K5 sản phẩm vi xử lí độc lập AMD cho dịng sản phẩm CPU x86 , hy vọng vào thành công AMD Trong thời gian K5 có thành cơng giới hạn hội cho vi xử lí mà AMD tự thiết kế K6 bắt đầu đời Nx686 , đổi tên sau AMD mua lại NextGen NextGen tham gia thị trường CPU vi xử lí theo Socket họ AMD thay đổi thiết kế để vừa với khe cắm chuẩn Socket K6 vi xử lí tương thích với MMX phát hành năm 1997 , vài tuần sau đưa thị trường K6 vượt lên Cyrix 6x86MX lập tực thị trường chấp nhận Được sản xuất dựa cơngnghệ 350nm , xử lí lớp K6 nhỏ 20% so với Pentium Pro nhiều 3.3 triệu transistor ( 8.8 triệu so với 5.5 triệu transistor ) K6 có nhớ Cache L1 64KB bao gồm 32KB cache lệnh 32KB cache Writeback Nó nhiềugấp lần so với Pentium Pro gấp lần so với Pentium MMX Pentium II K6 hỗ trợ công nghệ MMX Intel , bao gồm 57 lệnh x86 thiết kế để tăng tốc độ tính tốn chương trình Multimedia Cũng Pentium Pro K6 thếit kế dựa tập lệnh RISC ( Reduced Instruction Set Computer ) RISC86 AMD có vi cấu trúc Superscalar ( thực lệnh cách liên tục bên vi xử lí , ví dụ lệnh thực lệnh khác giải mã , lệnh khác phân tích để chuyển tới mạch logic tương ứng ) K6 có thêm cơng việc OOO , đổi tên ghi ( Register Renaming ) , dự đoán rẽ nhánh ( branch prediction ) , thực phép tính suy đốn (speculative ) K6 có phiên 166MHz , 200MHz 233MHz Hiệu tính tốn tương đương với Pentium Pro cí tốc độ xung nhịp mà có nhớ cache L2 512KB Nó có đặc điểm chung với CPU Cyric phép tính dấu phảy động so với CPU Intel ( Pentium Pro , Pentium II ) Quá trình xâm nhập sản phẩm K6 AMD từ năm 1997 đến trước năm 1998 AMD phát triển công nghệ sản xuất CPU dựa 250nm phát triển K6 với tốc độ 266MHz 300MHz AMD K6-2 Bộ vi xử lí AMD K6-2 có 9.3 triệu transistor sản xuất công nghệ 250nm , xử lí lớp Bộ vi xử lí đóng gói kiểu CPGA (ceramic pin grid array) 321 chân K6-2 cải tiến vi cấu trúc RISC86 , nhớ Cache L1 84KB ( nhớ Cache liệu 32KB Dual Port , nhớ cache lệnh 32KB , thêm 20KB cache Predecode ) , cải tiến Execution Unit liên quan đến phép tính dấu phảy động Tốc độ tính tốn liên quan đến tập lệnh MMX so với CPU tương ứng Intel chút Đầu năm 1999 vi xử lí nhanh với tốc độ 450MHz Trong CPU K6-2 thuộc hệ sau có sử dụng cơng nghệ 3DNow! , 21 lệnh nâng cao so với lệnh chuẩn MMX để tăng cường tính tốn ứng dụng 3D Đầu năm 2001 K6-2 tốc độ 550MHz phát hành có tốc độ cao vi xử lí cuối cho dịng khe cắm Socket Sau thay dịng cho máy tính để bàn : vi xử lí Duron 3DNow! Cùng lúc với phát hành phiên K6-2 , vào tháng năm 1998 , AMD lấy phần tương tự công nghệ Katmai Intel mà phát hành cuối năm sau Vào cuối tháng năm 1999 , AMD tích hợp cơng nghệ 3DNow! vào K6-2 , làm tăng hiệu PC bán 14 triệu đơn vị toàn giới Bằng việc cải tiến vi xử lí có khả tính tốn dấu phảy động mạnh , cơng nghệ 3DNow! kèm theo làm tăng hiệu tính tốn CPU với phép tính đồ hoạ chương trình Multimedia Q trình xử lí đồ hoạ sử dụng Pipeline có 04 tầng bao gồm : • Physics : CPU thực tính tốn tập trung liên quan đến dấu phảy động để tạo nên mô giới thực vật thể bên • Geometry - hình học : tính tốn thuộc tính điểm vật thể không gian chiều Những thuộc tính bao gồm : toạ độ XYZ , giá trị màu RGB , hêk số phản chiếu • Setup : CPU bắt đầu xử lí để tạo nên hình ảnh 3D theo luật phối cảnh Những lệnh bao gồm liên quan đến hình dáng , kích cỡ , vị trí • Rendering : cuối , phần tăng tốc đồ hoạ cung cấp hình ảnh thực để PC đưa lên hình ,tính toán pixel : màu sắc , độ sáng tối , vị trí Mỗi lệnh 3DNow! điều khiển hai phép toán liên quan đến dấu phảy động vi cấu trúc K6-2 cho phép thực 02 lệnh 3DNow! chu kì xung nhịp đồng hồ tổng cộng thực 04 lệnh liên quan đến dấu phảy động chu kì xung nhịp đồng hồ Trong thiết kế bên K6-2 có thành phần Multimedia để tính tốn lệnh MMX , với 3DNow! hai kiểu thực cơng việc tính tốn cách liên tục Tất nhiên Card đồ hoạ có phần cứng để tăng tốc q trình tính tốn phép tính liên quan đến dấu phảy động cịn phải tính tốn nặng nề Trong cấu trúc Intel dùng Pentium II Celeron có phép tính hỗ trợ đến phần Trangle SetUp AMD , Cyrix , IBM phải sau Những lệnh 3DNow! cần phần phép toán dấu phảy động Single Instruction Multiple Data (SIMD) để tăng hiệu tính tốn hình học 3D mã hoá MPEG Ứng dụng rộng rãi công nghệ 3DNow! cho phép Cyrix IDT/Centaur sử dụg vi xử lí họ AMD K6-III Tháng năm 1999 , AMD thông báo bắt đầu bán thị trường vi xử lí AMD K6-III 400MHz có tên mã sản phẩm "Sharptooth" có mẫu sản phẩm 450MHz OEM Một điểm nhấn vi xử lí thiết kế "TriLevel Cache " Những máy tính truyền thống trước , CPU có 02 mức nhớ Cache : • Cache mức ( Level 1) thông thường nằm bên Silicon CPU • Cache mức ( Level 2) nămg Mainboard Module nằm bảng liền với CPU Trong thiết kế nhớ cache có số quy tắc : dung lượng lớn , kích thước nhỏ , tốc độ nhanh để tăng hiệu tính tốn CPU mà khơng cần trực tiếp truy cập vào nhớ chậm hệ thống RAM ( tăng Cache Hit ) Nhận tầm quan trọng nhớ Cache , AMD giới thiệu "TriLevel Cache" , thiết kế để tăng hiệu tính tốn CPU dựa Super7 : • Bộ nhớ cache L2 Write-back ( liệu ghi vào Cache CPU mà không ghi vào nhớ hệ thống RAM ) hoạt động tốc độ xung nhịp bên CPU AMD K6-III bổ sung cho nhớ Cache L1 64KB mà chuẩn hoá tất vi xử lí AMD • Thiết kế nhớ Cache bên có nhiều cổng ( multiport ) , cho phép đọc , ghi 64-bit vào nhớ Cache L1 L2 cách liên tục • Có 04 đường để kết hợp nhớ Cache L2 cho phép tối ưu việc quản lí liệu nâng cao hiệu Cache Hit • FSB 100MHz , Mainboard Super7 thiết kế nhớ Cache từ 512KB mở rộng tới 2MB CPU AMD K6-III thiết kế Cache bên Multiport cho phép hai 64KB Cache L1 256KB Cache L2 thực liên tục đọc , ghi 64-bit chu kì đồng hồ xung nhịp Multiport có khả cho phép liệu xử lí nhanh hiệu thiết kế Non-port Nhân AMD K6-III truy cập hai cache L1 L2 liên tục làm cho hiệu hoạt động CPU nâng cao AMD tuyên bố với cấu hình Cache mức , Level3, K6-III có kích thước Cache so với Pentium III Intel 435% AMD K6-III xuất thời gian ngắn , vài tháng sau AMD đưa vi xử lí thành cơng vang dội Athlon 14 HyperTransport HyperTransport AMD , có tên cũ LDT (Lightning Data Transport) , kết nới bên , cung cấp băng thơng lớn cho I/O , cho đồng xử lí (co-processing) cho chức đa xử lí (multi-processing) HyperTransport hỗ trợ liên kết truyền liệu theo hướng kiểu liên kết Point-to-Point có giải thơng lên tới 6.4GBps đường kết nối HyperTransport cung cấp dải thông lên gấp 20 lần , tức tới 266 MBps Hình sơ đồ khối HyperTransport mạch điện liên kết Nó cho phép sử dụg nhiều Chip Northbridge , Chip lại nối với nhiều bọ vi xử lí Athlon nối kèm theo Bus V6 Những Chip Northbridge nối với Southbridge phần điều khiển giao diện khác mà sử dụng với Bus HyperTransport HyperTransport xem kết nối với tốc độ cao với chuẩn PCI Serial I/O Nó làm tăng thực cơng việc I/O giải thông để tăng cường hiệu hệ thống cho máy chủ , máy trạm máy tính cá nhân dựa Athlon Sản phẩm sử dụng công nghệ HyperTransport Chip HyperTransport-to-PCI bridge giới thiệu vào mùa xuân năm 2001 15 Hammer