MỤC LỤC
Khả năng tính toán của Intel 4004 chỉ dừng lại ở hai phép toán: cộng hoặc trừ và nó chỉ có thể tính toán được 4 bits tại một thời điểm. Trước khi cho ra đời Intel 4004, các kỹ sư đã chế tạo ra máy tính hoặc là từ một tổ hợp nhiều chip hoặc là từ các thành phần linh kiện rời rạc. Ngày nay, BVXL Intel Pentium 4 có thể thực hiện bất kỳ đoạn mã nào đã chạy trên BVXL Intel 8088 nguyên thuỷ nhưng với tốc độ nhanh hơn gấp 5000 lần.
Một ALU 8 bit sẽ phải thực hiện 4 chỉ lệnh để cộng hai số 32 bit, trong khi một ALU 32 bit có thể làm việc này chỉ với một chỉ lệnh duy nhất. MIPS: viết tắt của cụm "millions of instructions per second", là thước đo tương đối cho hiệu năng của CPU. Các CPU thế hệ mới hiện nay có thể làm rất nhiều việc khác nhau khiến việc đánh giá bằng các giá trị MIPS mất dần ý nghĩa của chúng.
Trong khi các CPU thế hệ mới có thể thi hành bình thường ở tốc độ: 2 chỉ lệnh trên một chu kỳ nhịp đồng hồ.
Điều này tương đương với việc cho một thẻ địa chỉ vào bì thư khi bạn gửi một lá thư đến bạn của bạn. Việc làm này giống như việc đặt thẻ địa chỉ ra ngoài bì thư giúp giải phóng băng thông của đường dữ liệu. Máy tính của bạn lấy các hình ảnh 2 chiều, phẳng rồi gói xung quanh nó một tập hợp các thông số được cung cấp bởi bo mạch đồ họa để tạo nên "diện mạo" của một hình 3 chiều.
Hãy nghĩ quá trình này như việc gói một cái hộp vô hình bằng tờ giấy gói để cho thấy kích thước của cái hộp. Hiểu được điều này khá quan trọng bởi việc tạo và lưu giữ các bản đồ vân là những công việc chính làm tiêu hao bộ nhớ của bo mạch đồ họa và hệ thống máy tính của chúng ta. Khi CPU xử lý xong, nó được gửi qua tuyến PCI đến bo mạch đồ họa, nơi nó được lưu một lần nữa vào framebuffer của bo mạch.
Tất cả việc lưu trữ và gửi dữ liệu giữa hệ thống và bo mạch đồ họa đều ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ chung của cả hệ thống. AGP cải tiến quá trình lưu bản đồ vân bằng cách cho phép HĐH trực tiếp chỉ định lượng RAM sử dụng bởi bo mạch đồ họa. Bằng cách tận dùng lượng RAM nhanh và phong phú được sử dụng bởi HĐH để lưu các bản đồ vân, AGP giảm số lượng bản đồ phải được lưu vào bộ nhớ của bo mạch đồ họa.
Thêm vào đó, kích cỡ bản đồ vân mà máy tính có khả năng xử lý không còn bị giới hạn bởi lượng bộ nhớ của bo mạch đồ họa. Nó làm việc này bằng cách sử dụng một "mánh" nhỏ là sử dụng Bảng Ánh Xạ Lại Địa Chỉ Đồ Họa - Graphics Address Remapping Table (GART). GART lấy phần bộ nhớ hệ thống mà AGP mượn, để lưu các bản đồ vân cho bo mạch đồ hoạ và đánh lại địa chỉ cho nó.
Địa chỉ mới được cung cấp bởi GART sẽ khiến CPU nghĩ là bản đồ vân đang được lưu trên framebuffer của bo mạch đồ họa. GART có thể đặt các bit thông tin và các mẩu bản đồ ở khắp nơi trên bộ nhớ hệ thống, nhưng khi CPU cần đến, miễn là nó có liên quan đến bản đồ vân thì các thông tin này sẽ "có mặt ngay".
Thanh ghi kiểm tra là một chốt đặc biệt có thể giữ các giá trị từ các phép so sánh trong ALU. Một ALU có thể so sánh hai số một cách bình thường và xác định xem chúng bằng nhau, số này nhỏ hơn số kia hay lớn hơn… Nó lưu trữ các giá trị này trong các con lật và sau đó bộ giải mã chỉ lệnh có thể sử dụng các giá trị này để đưa ra quyết định. Một bộ đệm 3 trạng thái có thể cho qua trạng thái 1, 0 hoặc nó có thể ngắt kết nối đầu ra (bạn hãy tưởng tượng đến một khoá chuyển có thể ngắt hoàn toàn đường ra từ một đường dây mà đầu ra đang hướng về phía trước).
Bộ đệm 3 trạng thái cho phép nhiều đầu ra để nối kết với đường dây, nhưng bạn cần lưu ý là chỉ một trong số chúng mới thực sự mang giá trị 1 hoặc 0 trên đường đi. Thanh ghi chỉ lệnh và bộ giải mã chỉ lệnh chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các thành phần khác. * Thanh ghi bộ đếm chương trình chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu.
* Các bit sẽ đến bộ giải mã chỉ lệnh từ các thanh ghi kiểm tra và đường đồng hồ cũng như từ các thanh ghi chỉ lệnh.
Tương tự như bộ vi xử lý (BVXL), chip nhớ cũng là một mạch tích hợp (IC) được làm từ hàng triệu bóng bán dẫn (transitor) và tụ điện. Đối với loại bộ nhớ thông dụng nhất trên máy vi tính, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động (DRAM), một bóng bán dẫn và một tụ điện đi đôi với nhau để tạo thành một tế bào nhớ. Bóng bán dẫn hoạt động như một ngắt để mạch điều khiển trên chip nhớ đọc hoặc thay đổi trạng thái của tụ điện.
Do đó, để bộ nhớ động làm việc, hoặc là CPU hoặc là bộ điều khiển bộ nhớ phải nhanh chóng nạp lại tất cả các tụ điện đang chứa 1 trước khi nó phóng điện. Để làm được việc này, bộ điều khiển sẽ đọc lại nội dung nhớ rồi ghi nó vào lại. Mặt hạn chế của quá trình làm tươi là nó sẽ mất một khoảng thời gian để thực hiện và điều này có thể làm giảm tốc độ của bộ nhớ.
Các tế bào nhớ được khắc lên một bánh silicon theo một dãy các cột (bitlines) và các hàng (wordlines). DRAM hoạt động bằng cách gửi dòng nạp điện qua cột phù hợp (CAS) để kích hoạt bóng dẫn tại mỗi bit trong cột. Một bộ đếm sẽ theo dừi trỡnh tự làm tươi dựa trờn hàng nào được truy xuất theo thứ tự nào.
Quãng thời gian để làm tất cả việc này là rất nhỏ, do đó nó được biểu diễn bằng đơn vị nano giây (hàng tỉ của giây). Một chip nhớ được đánh giá 70ns nghĩa là nó sẽ mất 70 nano giây để hoàn tất quá trình đọc và nạp lại điện cho mỗi tế bào. Các tế bào nhớ đơn độc sẽ là vô dụng nếu không có cách lấy được thông tin vào và ra của chúng.
Các chức năng khác của bộ điều khiển bộ nhớ bao gồm các tác vụ xác định loại, tốc độ, dung lượng bộ nhớ và kiểm tra lỗi. Tuy nhiên, vì nó cần đến nhiều thành phần nên tế bào bộ nhớ tĩnh chiếm nhiều không gian trên chip hơn là tế bào bộ nhớ động.
CMOS RAM là một loại bộ nhớ có dung lượng nhỏ được dùng trong máy tính của bạn và một số thiết bị khác để lưu trữ những thứ như các thiết lập của đĩa cứng chẳng hạn. Bộ nhớ loại này sử dụng một pin nhỏ để cấp điện duy trì thông tin nhớ. Video RAM cũng được được biết đến với tên gọi multiport dynamic random access memory (MPDRAM) là loại bộ nhớ RAM chuyên được sử dụng cho các bo điều hợp video hay các bo mạch tăng tốc 3D.
Từ "multiport" xuất hiện trong tên gọi là do thực tế VRAM thường có 2 cổng truy xuất độc lập thay vì một. Nó cho phép CPU và bộ xử lý đồ họa truy xuất vào RAM một cách đồng thời. VRAM được bố trí trên bo mạch đồ họa và nó có nhiều định dạng khác nhau, một trong số đó có thể là loại sở-hữu-riêng.
Dung lượng bộ nhớ VRAM là nhân tố quyết định độ phân giải và chiều sâu màu của bo mạch đồ họa. VRAM cũng được dùng để lưu trữ các thông tin hình ảnh đặc trưng như dữ liệu hình học 3D và bản đồ vân. Loại bộ nhớ VRAM đa cổng thật sự rất đắt tiền, do đó các bo mạch đồ họa ngày nay sử dụng loại SGRAM (synchronous graphics RAM) để thay thế.
Một con bật cho tế bào nhớ tốn 4 hoặc 6 bóng bán dẫn cùng một vài dây dẫn. Nhờ vậy, tốc độ của RAM tĩnh nhanh hơn rất nhiều so với RAM động. Ram tĩnh thường được dùng để chế tạo các bộ đệm nhạy tốc độ cho CPU.