Vnc center PhÇn cøng m¸y tÝnh


PHÇN II: KHèI HÖ THèNG Ch­¬ng III: CPU



tải về 383.58 Kb.
trang3/11
Chuyển đổi dữ liệu18.07.2016
Kích383.58 Kb.
#1829
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

PHÇN II: KHèI HÖ THèNG

Ch­¬ng III: CPU


Bé xö lý trung t©m hay BVXL (CPU) lµ tr¸i tim cña m¸y PC.

I. C¸C DßNG Bé VI Xö Lý


HiÖn nay cã 2 dßng bé xö lý chÝnh lµ:

· CISC (Complex Instruction Set Computing).

· RISC (Reduce Instruction Set Computing).

Ngoµi ra trong t­¬ng lai cã thÓ xuÊt hiÖn dßng thø 3 lµ: VLIW (Very Large Instruction Word).


1. CISC


BXL dïng bé lÖnh ®Çy ®ñ, cã c¸c lo¹i:

· Intel 80x86.

· C¸c chÝp t­¬ng thÝch víi Intel.

· C¸c chÝp ®Æc thï trªn c¸c m¸y mini (AS/400 c¸c m¸y thÕ hÖ tr­íc 1995), mainframe.


2. RISC


BXL dïng bé lÖnh thu gän, ®­îc John Cocke (IBM) ®Ò ra tõ n¨m 1960: ý t­ëng chÝnh lµ sö dông bé lÖnh thu gän chØ gåm c¸c lÖnh ®¬n gi¶n, cßn c¸c lÖnh phøc t¹p sÏ ®­îc m« pháng b»ng phÇn mÒm. Nhê ®ã cã thÓ ®¬n gi¶n hãa cÊu tróc cña BXL, dÉn ®Õn tèc ®é xö lý cao h¬n vµ gi¸ thµnh chÕ t¹o thÊp h¬n.

C¸c bé xö lý RISC hiÖn cã trªn thÞ tr­êng lµ:



Motorola 68000,...

POWER (Performance Optimisation With Enhanced RISC) IBM RS/6000

POWER2 trªn c¸c m¸y IBM RS/6000.

PowerPC: IBM + Motorola + Apple.

PA-RISC (Precision Architecture RISC) (HP).

MIPS: R4000 & R4400

Alpha: cña DEC

3. VLIW


VLIW hiÖn nay míi lµ mét quan niÖm vÒ bé lÖnh (an instruction-set philosophy) do HP vµ Intel ®Ò xuÊt (1994). Do søc Ðp cña trµo l­u chuyÓn sang dïng bé xö lý RISC, hai c«ng ty nµy ®· c«ng bè mét kÕ ho¹ch cïng mét ph¸t triÓn mét bé vi xö lý míi ®­îc mÖnh danh lµ "Bé xö lý sau RISC" (Post-RISC) cã kh¶ n¨ng ch¹y c¸c ch­¬ng tr×nh viÕt cho c¶ c¸c chÝp Intel x86 lÉn chÝp PA-RISC cña HP vµ c¶ bé lÖnh míi cña VLIW.

VLIW lµ mét sù më réng logic cña RISC vµ còng cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn nhiÒu lÖnh song song trong mét chu kú ®ång hå. §iÓm kh¸c c¬ b¶n gi÷a RISC vµ VLIW lµ ë chç VLIW kh«ng ®i theo h­íng phøc t¹p hãa dÇn cÊu t¹o cña c¸c chÝp RISC ®Ó t¨ng tÝnh n¨ng mµ chuyÓn sù phøc t¹p sang c¸c tr×nh biªn dÞch. C¸c tr×nh biªn dÞch VLIW ph¶i ®ñ th«ng minh ®Ó cã thÓ nhãm nhiÒu lÖnh ®¬n gi¶n thµnh mét tõ lÖnh dµi (long instruction word).

Tuy nhiªn giíi chuyªn m«n hiÖn cßn ®ang rÊt nghi ngê ®Ò ¸n qu¸ tham väng nµy cña HP vµ Intel v× vÊn ®Ò t­¬ng thÝch nhÞ ph©n (binary compatibility) sÏ lµ mét vÊn ®Ò lín. C¸c tr×nh biªn dÞch VLIW ph¶i biÕt rÊt râ vÒ kiÕn tróc cña chÝp, do ®ã mçi khi chuyÓn sang mét thÕ hÖ bé xö lý VLIW míi sÏ ph¶i viÕt l¹i tr×nh biªn dÞch vµ dÞch l¹i tÊt c¶ c¸c ch­¬ng tr×nh.

C¸c chÝp VLIW, nÕu cã kÕt qu¶ còng chØ cã thÓ cã tõ 1997-1998. Theo qu¶ng c¸o, ®©y sÏ lµ c¸c chÝp 64-bit, cã thÓ thùc hiÖn tõ 4 ®Õn 20 lÖnh m¸y trong mét chu kú ®ång hå vµ cã thÓ ®¹t tèc ®é xö lý ®Õn 1 tû phÐp tÝnh gi©y (1000 MIPS).


II. C¸C CHÝP INTEL Vµ C¸C CHÝP T¦¥NG THÝCH


HiÖn nay, c¸c m¸y tÝnh dïng chÝp Intel (Intel-based PCs) vÉn chiÕm ®a sè trªn thÞ tr­êng.

1. C¸c ®Æc tr­ng cña CPU


· ChiÒu dµi lÖnh: C¸c thÕ hÖ BXL kh¸c nhau chñ yÕu ë chiÒu dµi lÖnh vµ d÷ liÖu mµ BXL cã thÓ xö lý ®­îc mét lóc (8-,16, 32, 64-bÝt). §©y lµ chØ sè quyÕt ®Þnh thÕ hÖ cña m¸y tÝnh:

M¸y

N¨m

CPU

M¸y IBM PC ®Çu tiªn

1981

8088 (8-bÝt)

M¸y XT

1983

80286 (16-bÝt)

M¸y AT

1984

80286 (16-bÝt)

M¸y 386

1986

80386 (32-bÝt)

M¸y 486

1989

80486 (32-bÝt)

M¸y 586

1991

Pentium P5 (64-bÝt)

· Tèc ®é xö lý: lµ sè chu kú ho¹t ®éng cña CPU trong 1 gi©y. §¬n vÞ tÝnh b»ng Mhz. Cã c¸c møc tèc ®é: 16, 20, 25, 33, 40, 50, 66, 75, 90, 100, 133, 166, 200, 233, 266, 300, 333, 350, 400, 450 Mhz.

· ChØ sè nhÞp béi:

ThÓ hiÖn t­¬ng quan tèc ®é ho¹t ®éng gi÷a CPU vµ Bus. ChØ sè nµy ®­îc thÓ hiÖn bëi 1 ch÷ sè ®i sau hËu tè SX hoÆc DX vµ cã thÓ lµ 2 hoÆc 4.

B×nh th­êng (NhÞp ®¬n): Kh«ng cã chØ sè nhÞp, CPU vµ Bus ho¹t ®éng ë cïng 1 tèc ®é.

NhÞp kÐp: SX2 hoÆc DX2: CPU ho¹t ®éng ë nhÞp nhanh gÊp ®«i so víi Bus bªn ngoµi. C¸c lo¹i th«ng dông lµ: SX2/50, DX2/50, DX2/66.

NhÞp ba: DX4 (kh«ng ph¶i DX3!, sè 4 ë ®©y ®Ó chØ 486):

· Kh¶ n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng l­îng (Power-Conservation feature):

Kh¶ n¨ng nµy lµ ®ßi hái tr­íc tiªn ®èi víi c¸c m¸y tÝnh x¸ch tay v× c¸c m¸y nµy xö dông pin khi di chuyÓn. Intel ®· s¶n xuÊt c¸c bé vi xö lý hä SL víi c¸c tÝnh n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng l­îng nh­:

ú §iÖn ¸p ho¹t ®éng thÊp: 3.3 V.

ú Kh¶ n¨ng qu¶n lý nguån n¨ng l­îng (Power Management Feature): CPU cã c¸c mode ho¹t ®éng víi møc ®é tiªu thô n¨ng l­îng kh¸c nhau vµ cã thÓ chuyÓn ®æi tøc th× gi÷a c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng:

SMM (System Management Mode): Cho phÐp CPU c¾t nguån cung cÊp (shut down) c¸c ph©n hÖ trong c¸c kho¶ng thêi gian chê ®îi rçi.

Suspend Mode: Cho phÐp CPU "t¹m ngñ" trong khi chê ®îi b»ng c¸ch gi¶m hoÆc ngõng h¼n ®ång hå xung nhÞp (tíi 0 Mhz) d­íi sù kiÓm so¸t cña phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm. Víi c¸c CPU nhÞp béi (DX2...) khi nµy cã thÓ gi¶m tèc ®é lµm viÖc bªn trong cña CPU b»ng víi tèc ®é cña bus trong c¸c thao t¸c vµo ra.

C¸c CPU 486SL lµ c¸c CPU 32-bit 486DX cã bæ xung thªm c¸c tÝnh n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng l­îng trªn. HiÖn nay, víi xu h­íng tiÕt kiÖm n¨ng l­îng, Intel ®· bæ xung c«ng nghÖ SL vµo tÊt c¶ c¸c lo¹i CPU 486 ®Ó sö dông trong c¸c m¸y tÝnh xanh (Green PCs).


2. Intel 286


· XuÊt hiÖn th¸ng 2/1982 trong c¸c m¸y PC/AT cña IBM.

· 16-bÝt data bus, 24-bits address.

· 134,000 transistors, tèc ®é 1.2 MIPS.

3. Intel 386


C¸c CPU 386 vµ 486 ®Òu lµ c¸c bé xö lý 32 bÝt.

386DX


XuÊt hiÖn th¸ng 10/1985.

· 32-bÝt processor víi c¸c tèc ®é: 16, -20, -25, -33 vµ 40 Mhz.

· 32-bÝt data bus, ®Þa chØ 32-bÝt.

· 275,000 transistors, tèc ®é 6 MIPS.


386SX


· Lµ ph­¬ng ¸n rÎ tiÒn cña 386DX, xuÊt hiÖn n¨m 1988.

· Kh¸c víi 386DX ë chç data bus chØ cã 16-bÝt.


4. Intel 486

486DX


ChÝp 486DX (tøc 486 th«ng th­êng) xuÊt hiÖn th¸ng 4/1989.

· 32-bÝt processor víi c¸c tèc ®é: 25, -33 vµ 50 Mhz.

· 32-bÝt data bus, ®Þa chØ 32-bÝt.

· 1.25 triÖu transistors, tèc ®é 20 MIPS.

· Bæ xung thªm so víi 386:

ú On-board Cache (Internal cache): 8 KB dïng chung cho m· lÖnh vµ d÷ liÖu.

ú Built-in MMU (Memory Management Unit).

ú Bé ®ång xö lý to¸n häc g¾n liÒn.

ú Kh¶ n¨ng Multiprocessing.

486SX


· Lµ ph­¬ng ¸n rÎ tiÒn cña 486DX, kh«ng cã bé xö lý dÊu phÈy ®éng g¾n liÒn, xuÊt hiÖn n¨m 4/1991.

· Chøa 1.185 triÖu transistors, tèc ®é 16.5 MIPS.

· Tèc ®é ®ång hå: 16, -20, -25, vµ 33 Mhz.

486DX2


XuÊt hiÖn th¸ng 3/1992.

· Lµ chÝp 486 nhÞp kÐp (tèc ®é bªn trong 50 hoÆc 66 Mhz gÊp ®«i so víi data bus bªn ngoµi).

· Chøa 1.2 triÖu transistors, tèc ®é 40 MIPS.

IntelDX4


XuÊt hiÖn ®Çu n¨m 1994. C¸c hÖ thèng DX4 sÏ cã tÝnh n¨ng cao h¬n c¸c hÖ 486DX2/66 nh­ng thÊp h¬n so víi Pentium 60/66 Mhz. NÕu xÐt vÒ tèc ®é xö lý sè nguyªn trong c¸c øng dông th­¬ng m¹i th«ng th­êng th× IntelDX4 kh«ng kÐm Pentium mÊy, nh­ng nÕu xÐt vÒ tÝnh to¸n dÊu phÈy ®éng th× cßn kÐm Pentium nhiÒu.

· §Æc tr­ng:

ú C«ng nghÖ b¸n dÉn 0.6 micron 3.3V BiCMOS.

ú Data Bus & Address Bus ®Òu lµ 32 bÝt.

ú Cã c¸c tÝnh n¨ng tiÕt kiÖm n¨ng l­îng cña 486SL.

ú Internal cache: 16 KB (gÊp ®«i so víi c¸c chÝp 486 kh¸c, do ph¶i ho¹t ®éng ë tèc dé cao). Cache néi cña DX4 kh¸c víi cña Pentium ë chç nã ®­îc sö dông chung cho c¶ m· lÖnh vµ d÷ liÖu (unified cache) vµ ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c Write-through.

ú Bé xö lý dÊu phÈy ®éng g¾n liÒn.

ú CPU ho¹t ®éng ë nhÞp nhanh gÊp ba hoÆc gÇn gÊp ba lÇn so víi Bus bªn ngoµi.

F Riªng chÝp DX4/100 cã thÓ ho¹t ®éng víi bo m¹ch chÝnh 50Mhz (VL Bus 2.0) ë chÕ ®é Clock-double mode hoÆc víi bo m¹ch 33 Mhz ë chÕ ®é Clock-tripled mode. ChÝp DX4/83 cã tèc ®é gÊp 2 lÇn r­ìi so víi System bus 33 Mhz.

F C«ng nghÖ nµy còng sÏ ®­îc ¸p dông víi c¸c hÖ thèng Pentium: (P24T-100/33 Mhz hoÆc P55C-


5. Pentium (P5)


Bé xö lý Pentium lµ bé xö lý thÕ hÖ míi, kh¸c víi 486 ë nh÷ng ®iÓm c¬ b¶n:

· Bé xö lý 64 bÝt, cã tèc ®é 112 MIPS (nhanh gÊp 5 lÇn 486DX/33, nhanh gÊp ®«i 486DX2/66).

· Data Bus: 64-bÝt. Address Bus: 32-bÝt.

· ¸p dông c«ng nghÖ BiCMOS víi trªn 3.1 triÖu transistor. ChÝp cã 273 ch©n c¾m.

· KiÕn tróc siªu h­íng (superscalar): LÖnh vµ d÷ liÖu cã thÓ ®­îc xö lý ®ång thêi qua 2 ®­êng èng (Dual pipeline), víi 2 bé xö lý logic (ALU), cho phÐp thùc hiÖn ®­îc 2 lÖnh/chu kú ®ång hå.

· Internal cache: gÊp ®«i (16 KB) vµ ph©n riªng rÏ D-Cache vµ I-Cache (mçi cache 8 KB), c¶ 2 ®Òu thuéc lo¹i Two-way set-associative cache. Ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c Write-Back Cache.

· Cã khèi tÝnh to¸n dÊu phÈy ®éng g¾n liÒn, trong ®ã cã c¸c bé thùc hiÖn phÐp nh©n & phÐp chia dµnh riªng (Dedicated Multiply & Divide Units). Nhê ®ã Pentium cã tÝnh n¨ng tÝnh to¸n dÊu phÈy ®éng vµ ®å häa rÊt cao.

· Ho¹t ®éng ë tèc ®é cao: 60, 66, 90, 100 ... Mhz. V× vËy ph¶i sö dông thªm cache ngo¹i (256 KB L2 cache trë lªn) vµ sö dông víi c¸c kiÕn tróc bus cã thÓ ho¹t ®éng ë tèc ®é cao (VL-Bus 2.0) hoÆc PCI Bus.


HiÖn nay ®· cã 2 thÕ hÖ chÝp Pentium:

ú ThÕ hÖ 1: Pentium 60/66 Mhz, 0.8 micron, 5V.

ú ThÕ hÖ 2 (M· hiÖu P54C): Pentium 90/100 Mhz, 0.6 micron, 3.3V.

Intel ®ang chuÈn bÞ cho thÕ hÖ thø 3 cã m· hiÖu P55C vµo gi÷a n¨m 1995 víi c¸c ®Æc tr­ng: Pentium 120/133/150 Mhz, 0.4 micron, 2.5V.

C¸c chÝp P54C, P55C vµ P24T ®Òu ho¹t ®éng ë chÕ ®é nhÞp ba: 100/33 Mhz vµ 150/50 Mhz. (ChÝp Pentium 60/66 Mhz ho¹t ®éng ë chÕ ®é nhÞp kÐp).

6. P6


P6 cã tíi 5.5 - 6 triÖu transistors (gÇn gÊp ®«i Pentium), sö dông c«ng nghÖ 0.6 micron 2.9V. P6 sÏ cã tèc ®é 120-, 133-, 150 Mhz, 32 KB cache møc 1 vµ 256/512 KB cache møc 2 vµ cã 4 bé tÝnh to¸n sè nguyªn (gÊp ®«i cña Pentium).

P6 sÏ sö dông c«ng nghÖ Dynamic Execution (®· ®­îc AMD thùc hiÖn trong chÝp K5) vµ sÏ cã tèc ®é tÝnh to¸n nhanh gÊp ®«i chÝp Pentium nhanh nhÊt. Cã mét ®iÓm ®¸ng chó ý lµ ch©n c¾m cña P6 kh¸c víi cña Pentium nªn vÊn ®Ò n©ng cÊp tõ Pentium lªn P6 sÏ ch­a ®­îc thùc hiÖn trong thêi gian ®Çu.


7. So s¸nh c¸c bé xö lý cña Intel


So s¸nh c¸c CPU hiÖn ®¹i cña Intel (PC Magazine 4-1994)

CPU

Clock Speed (Mhz)

Data Path

Inter-nal Cache

Power Use

Vol-tage

SPECint92

SPECfp92

Price ($)

486SX

25,33

32-bÝt

8 KB

3 W

5V

21

N/A

115

486DX

25,33,50

32-bÝt

8 KB

8 W

5V

28

13

280

486DX2

40,50,66

32-bÝt

8 KB

8 W

5V

36

16

300

486DX4

75,83,100

32-bÝt

16 KB

4 W

3.3V

51

25

580

Pentium

60,66...

64-bÝt

16 KB

16 W

5V

67

65

750

P54C

90,100

64-bÝt

16 KB




3.3V










P55C

120,133, 150

64-bÝt

16 KB




2.5V










P6

120,133, 150




32 KB

14 W

2.9V

200







PowerPC 601

66, 80

64-bit

32 KB




3.6

60

80

450





tải về 383.58 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương