intTypePromotion=1

Bài giảng môn Kỹ thuật vi xử lý: Chương 6 - TS. Hoàng Xuân Dậu

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

0
106
lượt xem
19
download

Bài giảng môn Kỹ thuật vi xử lý: Chương 6 - TS. Hoàng Xuân Dậu

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn Kỹ thuật vi xử lý - Chương 6: Các vi xử lý và công nghệ tiên tiến giới thiệu các VXL dựa trên kiến trúc IA-32 vàIntel 641, các vi xử lý x86 (8086, 80286, 80386, 80486), các vi xử lý dòng Intel Pentium (Pen I, II, III, M vàIV), các vi xử lý dòng Xeon, Core và AtomB, ác kiến trúc & công nghệ VXL tiên tiến, vi kiến trúc P65, mô tơ thực thi không theo trật tự (Out of Order Execution), vi kiến trúc Intel Net Burst, vi kiến trúc Intel Core, vi kiến trúc Intel Atom, tập lệnh SIMD, công nghệ Hyper-Threading, kiến trúc Intel 64, công nghệ ảo hoá.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Kỹ thuật vi xử lý: Chương 6 - TS. Hoàng Xuân Dậu

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN Giảng viên: TS. Hoàng Xuân Dậu Điện thoại/E-mail: dauhoang@vnn.vn Bộ môn: Khoa học máy tính - Khoa CNTT1 Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 1 năm học 2009-2010
  2. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN NỘI DUNG A. Giới thiệu các VXL dựa trên kiến trúc IA-32 và Intel 64 1. Các vi xử lý x86 (8086, 80286, 80386, 80486) 2. Các vi xử lý dòng Intel Pentium (Pen I, II, III, M v à IV) 3. Các vi xử lý dòng Xeon, Core và Atom B. Các kiến trúc & công nghệ VXL tiên tiến 4. Vi kiến trúc P6 5. Mô tơ thực thi không theo trật tự (Out of Order Execution) 6. Vi kiến trúc Intel NetBurst 7. Vi kiến trúc Intel Core 8. Vi kiến trúc Intel Atom 9. Tập lệnh SIMD 10. Công nghệ Hyper-Threading 11. Kiến trúc Intel 64 12. Công nghệ ảo hoá www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 2 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  3. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 8086 8086 là VXL đầu tiên của kiến trúc IA-32 Thanh ghi 16 bits Bus: data bus 16-bit; address bus 20-bit Không gian bộ nhớ max: 1MB Bộ nhớ được phân đoạn (segmentation): mỗi đoạn có kích thước 64KB. Địa chỉ logic ô nhớ: Segment : Offset Địa chỉ đoạn : địa chỉ lệch www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 3 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  4. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80286 Data bus 16-bit, address bus 24-bit Không gian bộ nhớ max: 16MB Hỗ trợ quản lý bộ nhớ ảo Hỗ trợ hoạt động ở chế độ bảo vệ (protected mode). Các cơ chế bảo vệ: Kiểm tra giới hạn đoạn Lựa chọn Read-only và Execute-only 4 mức đặc quyền www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 4 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  5. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80386 Là VXL 32-bit đầu tiên của dòng kiến trúc IA-32 Sử dụng các thanh ghi 32 bits Data bus 32-bit, address bus 32-bit Không gian bộ nhớ max: 4GB Tương thích tốt với các VXL 8086 và 286 Hỗ trợ thực hiện lệnh song song Hỗ trợ các phương thức quản lý bộ nhớ: Phân đoạn (Segment Memory Model) Phân trang (Page Memory Model) Tuyến tính (Flat Memory Model) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 5 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  6. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 1. Các vi xử lý x86 - 80486 Hỗ trợ thực hiện lệnh song song tốt hơn 386. Việc thực hiện lệnh được chia thành 5 giai đoạn: 5 lệnh chạy song song trong pipeline Tích hợp cache L1 8KB Tích hợp đồng xử lý số thực 487 Tích hợp khả năng quản lý nguồn và quản lý hệ thống www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 6 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  7. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium I Hỗ trợ 2 ống lệnh: u và v pipes, có thể thực hiện 2 lệnh/1 chu kỳ đồng hồ Tích hợp 8KB cache L1 cho mã l ệnh và 8KB cache L1 cho dữ liệu Tích hợp khả năng dự đoán rẽ nhánh Đường dữ liệu trong 128 và 256 bits Bus dữ liệu ngoài có thể tăng lên 64 bits Hỗ trợ công nghệ MMX (sử dụng SIMD) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 7 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  8. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium II Hỗ trợ công nghệ MMX cải tiến Tích hợp 16KB cache L1 cho mã lệnh và 16KB cache L1 cho dữ liệu Tích hợp cache L2 với nhiều lựa chọn: 256, 512 và 1MB Hỗ trợ tính năng quản lý nguồn nâng cao Sử dụng khe cắm kiểu Slot 1 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 8 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  9. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium III Giới thiệu tập lệnh SSE (Streaming SIMD Extensions): Hỗ trợ tập các thanh ghi 128 bit Tăng tốc các lệnh đồ hoạ 3D Tần số làm việc từ 450MHz – 1.4GHz Tích hợp 2 mức cache Sử dụng khe cắm kiểu Socket 370 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 9 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  10. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium IV Dựa trên vi kiến trúc Intel NetBurst Hỗ trợ các tập lệnh tiên tiến SSE, SSE2, SSE3 Một số phiên bản Pentium 4 mới hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng (hyper- threading) Các phiên bản Pentium 4 672 và 662 hỗ trợ công nghệ ảo hoá (Virtualization Technology). www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 10 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  11. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 2. Các vi xử lý Pentium M Là VXL được thiết kế cho các máy tính xách tay: tiêu thụ điện năng thấp, hiệu cao Các tính năng tiên tiến của Pentium M: Thực thi động (Dynamic execution) On-chip 32K data L1 cache, 32K instruction L1 cache On-chip L2 cache - đến 2MB Advanced Branch Prediction and Data Prefetch Logic Hỗ trợ các tập lệnh MMX, SSE và SSE2 Công nghệ quản lý nguồn tiên tiến Intel Speedstep www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 11 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  12. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3. Các vi xử lý dòng Xeon Được thiết kế riêng cho các máy chủ nhiều CPU có hiệu năng cao Các VXL Intel Xeon dựa trên vi kiến trúc Intel P6, NetBurst và Core Dòng Intel Xeon MP hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng (hyper- threading) Dòng Intel Xeon 5100 dựa trên vi kiến trúc Core và Intel 64 tiết kiệm năng lượng và cho hiệu năng cao. Đồng thời nó cũng hỗ trợ công nghệ ảo hoá (Virtualization Technology). www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 12 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  13. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3. Các vi xử lý dòng Core Duo & Core Solo Dựa trên vi kiến trúc Core. Core Solo đơn nhân có nhiều cải tiến so với Pentium M. Các tính năng tiên tiến: Smart Cache cho phép chia sẻ dữ liệu giữa 2 nhân Cải tiến pha giải mã và thực hiện các lệnh SIMD Các công nghệ giảm tiêu hao điện: Dynamic Power Coordination và Enhanced Intel Deeper Sleep Intel Advanced Thermal Manager sử dụng các sensor số www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 13 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  14. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 3. Các vi xử lý dòng Atom Dựa trên vi kiến trúc Atom và công nghệ 45nm. Vi kiến trúc Atom tối ưu hoá cho các thiết bị có kích thước nhỏ và tiêu thụ ít năng lượng Các đặc điểm tiên tiến: Enhanced SpeedStep Technology Deep Power Down Technology with Dynamic Cache Sizing Intel Virutalization Technology Intel 64 architechure www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 14 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  15. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 4. Vi kiến trúc P6 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 15 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  16. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 4. Vi kiến trúc P6 Vi kiến trúc P6 đầu tiên được sử dụng trong Pentium Pro (sau Pen I). Sau đó kiến trúc này được tích hợp thêm cache L2 (còn gọi là Advanced Transfer Cache) Vi kiến trúc P6 hỗ trợ ống lệnh siêu vô hướng có khả năng thực hiện trung bình 3 lệnh/CK đồng hồ. Ống lệnh của P6 gồm 12 giai đoạn có hỗ trợ thực hiện lệnh không theo trật tự (out-of-order execution). P6 hỗ trợ 2 mức cache: Cache L1 gồm 2 phần: 8K cache lệnh và 8K cache dữ liệu được kết nối trực tiếp với ống lệnh Cache L2 có thể là 256K, 512K hoặc 1MB kết nối với nhân CPU nhờ bus 64 bits www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 16 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  17. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 4. Vi kiến trúc P6 Hạt nhân của vi kiến trúc P6 là cơ chế thực hiện lệnh không theo trật tự (out-of-order execution) hay còn g ọi là thực thi động (dynamic execution). Cơ chế thực thi động gồm 3 phần: 1. Deep Branch Prediction: cho ph ép VXL giải mã các lệnh bên ngoài cách lệnh rẽ nhánh giúp cho ống lệnh luôn được điền đầy. P6 được tích hợp các thuật toán dự đoán rẽ nhánh được tối ưu hoá ở mức cao để dự đoán hướng thực hiện của lệnh; 2. Dynamic data flow analysis: yêu c ầu phân tích luồng dữ liệu chuyển qua VXL theo thời gian thực để xác định các phụ thuộc và khả năng thực hiện các lệnh không theo trật tự; www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 17 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  18. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 4. Vi kiến trúc P6 Cơ chế thực thi động gồm 3 phần: 3. Speculative execution: • VXL có khả năng thực hiện các lệnh bên ngoài một lệnh rẽ nhánh có điều kiện chưa được thực hiện xong; • Sau đó hệ thống sẽ lưu kết quả của lệnh theo trật tự ban đầu của các lệnh • P6 thực hiện Speculative execution b ằng cách: – Tách việc thực hiện lệnh khỏi việc xử lý kết quả – Sử dụng kết quả phân tích luồng dữ liệu để thực hiện tất cả các lệnh sắn có và lưu kết quả vào các thanh ghi tạm thời – Khối Retirement Unit sẽ tìm các lệnh đã thực hiện xong và không còn phụ thuộc dữ liệu cũng như liên quan đến các lệnh rẽ nhánh chưa hoàn thất để xử lý và lưu kết quả ra bộ nhớ theo trật tự ban đầu của nó. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 18 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  19. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 5. Mô tơ thực thi không theo trật tự www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 19 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
  20. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 6 – CÁC VI XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN 6. Vi kiến trúc Intel NetBurst www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU Trang 20 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2