Hình II.7 CPU, bộ nhớ, thiết bị vàora và khả năng sử dụng ngắt
4.2.Vấn đề xung nhịp (Clock)
4. Vài nét về Kiến trúc CPU Pentium của Intel®
4.2.Vấn đề xung nhịp (Clock)
Xung nhịp được dùng để đồng bộ hoá hoạt động của các khối chức năng trong máy tính. CPU “biết” được với mỗi lệnh cụ thể, nó cần bao nhiêu xung nhịp để thực thi thông qua một bảng liệt kê các thông tin này (trong vi mã - Microcode). Như vậy nếu 1 lệnh cần n xung nhịp để thực thi, thì xung nghịp thứ n+1 CPU sẽ thực thi lệnh tiếp theo. Nếu CPU có một số khối thực thi song song, chúng có thể thực thi lệnh thứ hai tại cùng thời điểm thực thi lệnh thứ nhất. Đây là nguyên lý của kiến trúc superscalar. Nếu so sánh 2
nhiên sẽ nhanh hơn. Có nhiều vấn đề phải xem xét về hiệu suất làm việc của CPU, nếu cho rằng, các CPU có số lượng các khối thực thi khác nhau, và kích thước bộ nhớ cache khác nhau, thì cách truyền tải dữ liệu bên trong CPU cũng khác nhau. Cũng cần hiểu rằng, bo mạch chủ không thể làm việc với cùng tần số xung nhịp của CPU. Khái niệm nhân tần số xung nhịp được bắt đầu sử dụng ở CPU 486DX2. Với cơ chế nhân xung nhịp, CPU có một bộ tạo xung nhịp ngoài (External Clock) để sử dụng khi truyền tải dữ liệu
vào/ra bộ nhớ RAM và một xung nhịp bên trong (Internal Clock) cao hơn.
Ví dụ với Pentium IV 3,4GHz, tần số xung nhịp trong là tần số xung nhịp ngoài 200MHz nhân với hệ số 17. Như vậy, khi đọc dữ liệu từ RAM, CPU Pentium IV 3,4GHz phải giảm tốc độ 17 lần, và nó làm việc như một CPU với tốc độ tương ứng với xung nhịp 200MHz. Một số kỹ thuật được sử dụng để tối thiểu hoá ảnh hưởng của sự khác nhau về xung nhịp. Một là sử dụng bộ nhớ cache, hai là truyền tải nhiều dữ liệu trong một chu kỳ xung nhịp, ví dụ như CPU của hãng AMD chỉ truyền tải hai dữ liệu trong một chu kỳ xung nhịp, còn CPU của hãng Intel tuyền tải bốn dữ liệu.
Kỹ thuật truyền tải hai dữ liệu trên một chu kỳ xung nhịp được gọi là DDR (Dual Data Rate), kỹ thuật truyền tải bốn dữ liệu trong một chu kỳ xung nhịp gọi là QDR (Quat Data Rate).
Một điểm cần biết nữa là: BUS dữ liệu giữa bộ nhớ RAM và CPU thường là 64bit, hoặc 128bit nếu sử dụng cấu hình bộ nhớ kênh dual. Số
lượng bit truyền tải và tốc độ xung nhịp được kết hợp trong một giá trị gọi là tốc độ truyền tải, tính theo MB/s, được tính bằng số bit nhân với tần số xung nhịp chia cho 8. Ví dụ bộ nhớ DDR400 có tốc độ truyền tải là 3200MB/s nếu sử dụng cấu hình kênh đơn 64bit, và là 6400MB/ nếu sử dụng cấu hình kênh dual 128bit.
8 *fclock Di T D1 D2 D3 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 1 2 4 Xung Clock Truyền tải bình thường DDR QDR
T tốc độ truyền tải dữ liệu Di số bit của 1 dữ liệu fclock tần số xung nhịp
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866