Tài liệu CPU - Khái niệm về CPU pdf

Chương - CPU Khái niệm CPU CPU ( Center Processor Unit ) - Đơn vị xử lý trung tâm : Là linh kiện quan trọng máy tính, ví lão người, tồn q trình xử lý, tính tốn điều khiển thực Trong CPU Pentium có tới hàng trăm triệu Transistor tích hợp diện tích nhỏ khoảng đến 3cm2 CPU linh kiện định đến tốc độ máy tính, tốc độ xử lý CPU tính MHz GHz 1MHz = 1000.000 Hz 1GHz = 1000.000.000 Hz Hãng sản xuất CPU lớn Intel ( Mỹ ) hãng chiếm đến 90% thị phần CPU cho máy tính PC, ngồi cịn có số hãng cạnh tranh AMD, Cyrix, Nexgen, Motorola Các yếu tố tác động đến hiệu suất CPU 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 Dưới chi tiết yếu tố 2.1 Độ rộng Bus liệu Bus địa (Data Bus Add 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 ), CPU từ Pentium đến Pentium có độ rộng Data Bus 64 bit Minh hoạ 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 2.2 Tốc độ xử lý tốc độ Bus CPU Tốc độ xử lý CPU ( Speed ) : 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 Tốc độ Bus CPU ( FSB ) : Là tốc độ liệu vào chân CPU - cịn gọi Bus phía trước : Front Site Bus ( FSB ) Thông thường tốc độ xử lý CPU thường nhanh gấp nhiều lần tốc đọ Bus nó, thí dụ minh hoạ hai tốc độ : Tốc độ xử lý nhanh Tốc độ xử lý nhanh Tốc độ Bus (FSB) chậm Minh hoạ tốc độ xử lý ( Speed CPU ) tốc độ Bus ( FSB ) CPU 2.3 Bộ nhớ Cache ( Bộ nhớ đệm ) Bộ nhớ Cache nhớ nằm bên CPU, có tốc độ truy cập liệu theo kịp tốc độ xủa lý CPU, điều khiến cho CPU lúc xử lý khơng phải chờ liệu từ RAM liệu từ RAM phải qua Bus hệ thống nên nhiều thời gian Một liệu trước xử lý , thông qua lệnh gợi ý ngơn ngữ lập trình, liệu nạp sẵn lên nhớ Cache, xử lý đến, CPU không thời gian chờ đợi Khi xử lý xong lúc đường truyền cịn bận CPU lại đưa tạm kết vào nhớ Cache, CPU không thời gian chờ đường truyền giải phóng Bộ nhớ Cache giải pháp làm cho CPU có điều kiện hoạt động thường xun mà khơng phải ngắt qng chờ liệu, nhờ có nhớ Cache mà hiệu xử lý tăng lên nhiều, nhiên nhớ Cache làm Ram tĩnh giá thành chúng cao Sơ đồ cấu tạo CPU CPU có khối ALU ( Arithmetic Logic Unit ) : Đơn vị số học lo gic : Khối thực phép tính số học logic sở liệu Control Unit : Khối chuyên tạo lệnh điều khiển điều khiển ghi hay đọc v v Registers : Các ghi : Nơi chứa lệnh trước sau xử lý Bạn đưa trỏ chuột vào để xem thích Sơ đồ cấu tạo bên CPU Nguyên lý hoạt động CPU CPU hoạt động hoàn toàn phụ thuộc vào mã lệnh , mã lệnh tín hiệu số dạng 0,1 dịch từ câu lệnh lập trình , CPU khơng làm khơng có câu lệnh hướng dẫn Khi chạy chương trình lệnh chương trình nạp lên nhớ Ram, lệnh dịch thành ngôn ngữ máy thường trú ngăn nhớ Ram dạng 0,1 CPU đọc làm theo lệnh cách Trong trình đọc thực lệnh, giải mã giải mã lệnh thành tín hiệu điều khiển Kể truyện : Máy tính hoạt động ? Có hai ngưịi bạn, làm nghề điện tử, chuyên gia máy tính, Người bạn nghề điện tử hỏi : Tôi sửa Ti vi nhiều năm sang đến máy vi tính tơi khơng hiểu làm việc mà lại kỳ diệu ? Người bạn chuyên gia máy tính sau hồi giải thích : Máy tính làm việc nhờ có CPU, có nhớ RAM, có ổ cứng , có hệ điều hành chương trình phần mềm dẫn, sau hồi giải thích mà người bạn điện tử ngẩn chẳng hiểu Người bạn chuyên gia máy tính liền kể ví von máy tính với câu trun : Có ơng thợ cần cù làm việc ngày mệt mỏi, tự thân ông ta khơng biết cả, ngược lại ơng ta làm việc có dẫn bước Ông bàn giao cửa hàng có đủ dụng cụ để làm việc, đồng thời kèm theo hướng dẫn chi tiết cách thức sử dụng dụng cụ ấy, tất thứ ơng ta cất vào tủ Một hơm có chun gia điện tử viết sách hướng dẫn chi tiết bước để làm đèn nháy đồng thời kèm theo toàn linh kiện cần thiết gửi tới cửa hàng, ông ta cất vào tủ Một ngày khác có người hoạ sỹ chuẩn bị đầy đủ giấy mực, bút mầu với hướng dẫn chi tiết bước để làm tranh gửi tới cho cửa hàng, ơng ta cất vào tủ Nơi làm việc ơng ta có bàn đựng đồ nghề cách chỗ ngồi khoảng 2m, khay đựng đồ nghề để trước mặt tủ cách chỗ ơng ta ngồi chừng 10m Bắt đầu ngày làm việc mới, theo dẫn tờ giấy treo tường, ông ta kiểm tra tồn phịng, thấy khơng có vấn đề ơng ta sai người vào tủ mang tồn số dụng cụ làm việc để lên bàn sẵn sàng làm việc Khách hàng yêu cầu vẽ tranh, ông thợ sai người vào tủ mang toàn dụng cụ để vẽ tranh để lên bàn, theo yêu cầu khách với dẫn để bên cạnh ông ta bắt đầu vẽ Đang vẽ tranh khách hàng lại yêu cầu ông thợ lắp mạch điện tử, ông thợ lại sai người vào tủ mang toàn đồ nghề lắp mạch tủ để bàn, thấy bàn hết chỗ người giúp việc dừng lại cịn ơng thợ giơ lên thông báo " bàn hết chỗ " cho khách hàng biết, lúc ơng ta khơng chịu làm Ơng ta làm việc nhanh hồn toàn phụ thuộc vào sách hướng dẫn, ông ta sai người giúp việc mang đồ đạc bàn đặt vào khay trước mặt, sản phẩm làm xong ông thợ để tạm vào khay trước chuyển bàn Ơng ta làm việc khách hàng lại yêu cầu ông ta dừng lại để làm việc khác, ơng ta hỏi " Có cất sản phẩm làm dở vào tủ hay không " khách hàng bảo có ơng ta sai người cất vào tủ, khách hàng bảo khơng ơng ta liền bỏ Kể đến người bạn điện tử hỏi, câu truyện anh có liên quan đến máy tính ? anh bạn chun gia máy tính liền giải thích Cách thức làm việc cửa hàng ơng thợ cách thức làm việc máy tính thơi - Ơng thợ CPU - Chiếc bàn cách ơng ta 2m nhớ RAM - Cái khay trước mặt ơng ta nhớ Cache - Cái tủ cách ông ta 10m dùng để đựng thứ ổ cứng - Tồn cơng cụ sách hướng dẫn ông ta làm việc hệ điều hành - Một chuyên gia điện tử ơng hoạ sỹ hai nhà lập trình viết chương trình cho ơng ta làm việc sử dụng cơng cụ có sẵn - Các sách hướng dẫn câu lệnh sai khiến ông ta làm việc - Mấy người giúp việc Chipset Mainboard - Tờ giấy tường hướng dẫn ông ta vào đầu phiên làm việc BIOS - Khách hàng người sử dụng máy tính Oh !! Thật tuyệt vời, đến tơi hiểu CPU đời máy 586 ( trước đời máy Pentium2 ) CPU cho máy Pentium Pro gọi máy 586 , hệ máy trước đời Pentium Các thông số kỹ thuật : Tốc độ CPU từ 150 MHz đến 233 MHz Tốc độ Bus 66MHz Bộ nhớ Cache 128K Năm sản xuất : 1995 - 1996 -5 CPU cho máy Pentium CPU máy Pentium hàn vỉ mạch Các thông số kỹ thuật Tốc độ CPU từ 233 MHz đến 450 MHz Tốc độ Bus ( FSB ) 66 100 MHz Bộ nhớ Cache 128K - 256K Năm sản xuất : 1997 - 1998 Mainboard hỗ trợ : sử dụng Mainboard có khe cắm Slot -6 CPU cho máy Pentium CPU máy Pentium Nhãn CPU ghi 1000/256/133/1.7V nghĩa Tốc độ 1000MHz /Cache L1: 256K / Bus 133 / Vcc 1,7V Các thông số kỹ thuật Tốc độ CPU từ 500 MHz đến 1.300 MHz Tốc độ Bus ( FSB ) 100 MHz 133 MHz Bộ nhớ Cache từ 256K- 512K Năm sản xuất : 1999 -2000 Đế cắm Mainboard Socket 370 Đế cắm CPU - Socket 370 Mainboard Pentium CPU cho máy Pentium -1 : CPU Socket 423 CPU Socket 423 sản xuất vào đầu năm 2001 Tốc độ từ 1.400 MHz đến 2.000 MHz Sử dụng Bus 100 MHz Laọi CPU có thời gian tồn ngắn -2 : CPU Socket 478 CPU cho máy Pentium Socket 478 Các thông số kỹ thuật : Tốc độ xử lý từ 1.400 MHz đến 3.800 MHz ( 2006 ) chưa có giới hạn cuối Tốc độ Bus ( FSB ) 266, 333, 400, 533, 666, 800 MHz Bộ nhớ Cache từ 256 đến 512K Năm sản xuất từ 2002 đến ( 2006) tiếp tục sản xuất Sử dụng Mainboard có đế cắm CPU Socket 478 Đế cắm CPU máy Pentium - Socket 478 -3 : CPU Socket 775 CPU cho máy Pentium Socket 775 phân biệt hai khuyết hình bán nguệt cạnh khơng có chân Các thông số kỹ thuật : Tốc độ xử lý từ 2.400 MHz đến 3.800 MHz ( 2006 ) chưa có giới hạn cuối Tốc độ Bus ( FSB ) 533, 666, 800 MHz Bộ nhớ Cache từ 512K đến 1MB Năm sản xuất từ 2004 đến ( 2006) tiếp tục sản xuất Sử dụng Mainboard có đế cắm CPU Socket 775 Đế cắm CPU Socket 775 CPU hãng AMD cạnh tranh với Intel CPU hãng AMD - Socket 939 ( đời 2006 ) Đế cắm Socket 939 dùng cho CPU AMD 939 ... MHz Bộ nhớ Cache từ 256K- 512K Năm sản xuất : 1999 -2 000 Đế cắm Mainboard Socket 370 Đế cắm CPU - Socket 370 Mainboard Pentium CPU cho máy Pentium -1 : CPU Socket 423 CPU Socket 423 sản xuất... Speed CPU ) tốc độ Bus ( FSB ) CPU 2.3 Bộ nhớ Cache ( Bộ nhớ đệm ) Bộ nhớ Cache nhớ nằm bên CPU, có tốc độ truy cập liệu theo kịp tốc độ xủa lý CPU, điều khiến cho CPU lúc xử lý khơng phải chờ liệu. .. thức làm việc máy tính thơi - Ơng thợ CPU - Chiếc bàn cách ơng ta 2m nhớ RAM - Cái khay trước mặt ơng ta nhớ Cache - Cái tủ cách ông ta 10m dùng để đựng thứ ổ cứng - Tồn cơng cụ sách hướng dẫn