Cpu-bộ sử lý trung tâm I. Giới thiệu Định nghĩa cpu



tải về 78.63 Kb.
Chuyển đổi dữ liệu23.08.2016
Kích78.63 Kb.
CPU-Bộ sử lý trung tâm

I.Giới thiệu



1.Định nghĩa

CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng Anh), tạm dịch là đơn vị xử lí trung tâm. CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình vi tính và dữ kiện. CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau. Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là một con chip với vài chục chân. Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trăm con chip khác. CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước. Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ. Bộ xử lý trung tâm bao gồm Bộ điều khiển và Bộ làm tính.

2. Bộ điều khiển (CU-Control Unit)


Là các vi xử lí có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lí, được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lí trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi.Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp.Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây-Mhz. Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu dữ liệu và địa chỉ nhớ trong máy khi đang thực hiện tác vụ với .

3. Mô tả chức năng


Chức năng cơ bản của máy tính là thực thi chương trình. Chương trình được thực thi gồm một dãy các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ. Đơn vị xử lý trung tâm(CPU) đảm nhận việc thực thi này. Quá trình thực thi chương trình gồm hai bước: CPU đọc chỉ thị từ bộ nhớ và thực thi chỉ thị đó. Việc thực thi chương trình là sự lặp đi lặp lại quá trình lấy chỉ thị và thực thi chỉ thị.

4. Tốc độ


Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa).

Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ công nghệ Core hay Nehalem.

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).

5.Các nhà sản xuất


Hai nhà sản xuất CPU lớn hiện nay là Intel  AMD.

Một trong những CPU đầu tiên của hãng Intel là chip Intel 4004. Tung ra thị trường vào tháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistors và 16 chân. Một CPU của Intel năm 2006 là chiếc Intel Northwood P4, có 55 triệu transistors và 478 chân.

Nhà sản xuất AMD (Advanced Micro Devices) cũng được đánh giá cao cho một số sản phẩm CPU của họ.

II.Chi tiết

Cấu tạo của CPU


CPU có 3 khối chính là :


  1. Bộ điều khiển ( Control Unit )Là các vi xử lí có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lí,được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ
    thống. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lí trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi.Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp.Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây-Mhz. Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu dữ liệu và địa chỉ nhớ trong máy khi đang thực hiện tác vụ với chúng.

 



  1. Bộ số học-logic (ALU-Arithmetic Logic Unit)Có chức năng thực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử lý tín hiệu. Theo tên gọi,đơn vị này dùng để thực hiện các phép tính số học( +,-,*,/ )hay các phép tính logic (so sánh lớn hơn,nhỏ hơn…)

  2. Thanh ghi ( Register )Thanh ghi có nhiệm vụ ghi mã lệnh trước khi xử lý và ghi kết quả sau khi xử lý

 Các thông số kỹ thuật của CPU

  1. Tốc độ của CPU:Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa).Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ công nghệ Core 2 Duo.

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 Core Duo và 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 làm công nghệ 65nm.


Hiện đã có loại CPU Quad-Core (4 nhân). Hãng AMD đã cho ra công nghệ gồm 2 bộ xử lý, mỗi bộ 2-4 nhân.

  1. Tốc độ BUS của CPU ( FSB – Front Side Bus ) 



    FSB – Front Side Bus là gì ?

      • FSB – Là tốc độ truyền tải dữ liệu ra vào CPU hay là tốc độ dữ
        liệu chạy qua chân của CPU.

      • Trong một hệ thống thì tốc độ Bus của CPU phải bằng với tốc độ
        Bus của Chipset bắc, tuy nhiên tốc độ Bus của CPU là duy nhất nhưng
        Chipset bắc có thể hỗ trợ từ hai đến ba tốc độ FSB

      • Ở dòng chíp Pen2 và Pen3 thì FSB có các tốc độ 66MHz, 100MHz và
        133MHz

      • Ở dòng chíp Pen4 FSB có các tốc độ là 400MHz, 533MHz,
        800MHz, 1066MHz, 1333MHz và 1600MHz

  2. Bộ nhớ Cache.

Cache: Vùng nhớ mà CPU dùng để lưu các phần của chương trình, các tài liệu sắp được sử dụng. Khi cần, CPU sẽ tìm thông tin trên cache trước khi tìm trên bộ nhớ chính.

Cache L1: Integrated cache (cache tích hợp) – cache được hợp nhất ngay trên CPU. Cache tích hợp tăng tốc độ CPU do thông tin truyền đến và truyền đi từ cache nhanh hơn là phải chạy qua bus hệ thống. Các nhà chế tạo thường gọi cache này là on-die cache. Cache L1 – cache chính của CPU. CPU trước hết tìm thông tin cần thiết ở cache này.

Cache L2: Cache thứ cấp. Thông tin tiếp tục được tìm trên cache L2 nếu không tìm thấy trên cache L1. Cache L2 có tốc độ thấp hơn cache L1 và cao hơn tốc độ của các chip nhớ (memory chip). Trong một số trường hợp (như Pentium Pro), cache L2 cũng là cache tích hợp.

  1. Pentium và Celeron

- Pentium là Chip được thiết kế để chạy cho các ứng dụng mạnh như xử lý đồ hoạ, Video, Game 3D v v… ChipPentium có bộ nhớ Cache lớn hơn vì vậy làm tăng hiệu suất làm việc của nó

Celeron:
Là dòng chíp rút gọn của Pentium nhằm hạ giá thành, số Transistor trong Celeron ít hơn và bộ nhớ Cache nhỏ hơn, Celeron được thiết kế để chạy cho các ứng dụng nhẹ như ứng dụng Văn phòng, duyệt Web v v…


So sánh chíp Pentium với Celeron

- Khi chạy các ứng dụng nhẹ như văn phòng, duyệt web thì tốc độ của
Pentium và Celeron gần như tương đương( nếu hai Chip có cùng MHz), nhưng khi chạy ở các ứng dụng mạnh như xử lý đồ hoạ, game, video thì Pentium có đốc độ nhanh gấp từ 1,5 đến 2 lần .


  1. Giải thích các thông số kỹ thuật của CPU ghi trên báo giá các công ty máy tính

sSpec Number

SLA94

Số sản phẩm

 

CPU Speed

2.40 GHz

Tốc độ xử lý của CPU

*

PCG

06

Hệ thống tản nhiệt, quạt

 

Bus Speed

800 MHz

Tốc độ BUS của CPU hay tốc độ FSB

*

Bus/Core Ratio

12

Tỷ lệ giữa tốc độ CPU và BUS hệ
thống

 

L2 Cache Size

2 MB

Dung lượng bộ nhớ Cache L2

*

L2 Cache Speed

2.4 GHz

Tốc độ truy xuất bộ nhớ Cache L2

 

Package Type

LGA775

Kiểu đóng gói 775 chân – Soket 775

*

Manufacturing Technology

65 nm

Công nghệ sản xuất chíp

 

Core Stepping

M0

Các mốc đánh dấu sự phát triển của
nhân CPU

 

CPUID String

06FDh

Chuỗi ký tự mã Hexa xác định đặc
tính của CPU

 

Thermal Design Power

65W

Công suất thiết kế nhiệt

 

Thermal Specification

73.3°C

 


Nhiệt độ cho phép, quá mức nhiệt
trên CPU có

thể
ngưng hoạt động



 

 

Trong các thông số kỹ thuật trên thì các thông số Tốc độ CPU /


tốc độ Bus FSB /

dung lượng cache L2 / và kiểu đóng gói ( mục dấu


* ) là quan trọng nhất mà bạn

cần phải quan tâm khi mua Chip



Tìm hiểu thêm:

Lịch sử CPU Intel

BXL 4 bit


4004 là BXL đầu tiên được Intel giới thiệu vào tháng 11 năm 1971, sử dụng trong máy tính (calculator) của Busicom. 4004 có tốc độ 740KHz, khả năng xử lý 0,06 triệu lệnh mỗi giây (milion instructions per second – MIPS); được sản xuất trên công nghệ 10 µm, có 2.300 transistor (bóng bán dẫn), bộ nhớ mở rộng đến 640 byte.



Bộ xử lý của Intel đầu tiên sản xuất năm 1971

4040, phiên bản cải tiến của 4004 được giới thiệu vào năm 1974, có
3.000 transistor, tốc độ từ 500 KHz đến 740KHz.




Bộ xử lý của Intel sản xuất năm 1974

BXL 8bit


8008 (năm 1972) được sử dụng trong thiết bị đầu cuối Datapoint 2200 của
Computer Terminal Corporation (CTC). 8008 có tốc độ 200kHz, sản xuất trên
công nghệ 10 µm, với 3.500 transistor, bộ nhớ mở rộng đến 16KB.




Bộ xử lý 8008 SX năm 1972

8080 (năm 1974) sử dụng trong máy tính Altair 8800, có tốc độ gấp 10
lần 8008 (2MHz), sản xuất trên công nghệ 6 µm, khả năng xử lý 0,64 MIPS
với 6.000 transistor, có 8 bit bus dữ liệu và 16 bit bus địa chỉ, bộ nhớ
mở rộng tới 64KB.




Bộ xử lý 8080 SX năm 1974

8085 (năm 1976) sử dụng trong Toledo scale và những thiết bị điều khiển
ngoại vi. 8085 có tốc độ 2MHz, sản xuất trên công nghệ 3 µm, với 6.500
transistor, có 8 bit bus dữ liệu và 16 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng
64KB.




Bộ xử lý 8080 SX năm 1976



Bộ xử lý 8086 SX năm 1978



Bộ xử lý 8088 SX năm 1979



Bộ xử lý 80186 và 80286 SX năm 1982



Bộ xử lý Intel 386 SX năm 1985

Bộ xử lý Intel 486 SX năm 1991



Bộ xử lý Intel MMX SX năm 1996



CPU Pentium II được hàn trên vỉ rồi cắm vào khe Slot1 (1998)



CPU Pentium 3 Soket 370 (năm 2000 )



CPU P4 Northwood SX năm 2002 và

CPU P4 Prescott SX năm 2004

CPU Pentium 4 Extreme Edition ( 2003)
CPU Pentium Prescott 2M ( 2004 )


CPU Pentium D 805 ( Dual Core ) ( 2005 )


Intel Pentium Dual-Core Processor SX năm 2006 Socket 775
CPU 
Intel® Core™2 Duo SX năm 2007


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương