Bài giảng cấu trúc máy tính - P8
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.31 MB, 54 trang )
bµi 8
C¸c bé vi xö lý
tiªn tiÕn cña
Intel
1. C¸c bé VXL thêi kú ®Çu cña
Intel
2. Bé vi xö lý Pentium
3. Bé vi xö lý Pentium II
4. Bé vi xö lý Pentium III
5. Bé vi xö lý Pentium 4
6. Bé vi xö lý Centrino
7. Bé vi xö lý thÕ hÖ cuèi
1. mét sè bé vi xö lý thêi
kú ®Çu cña Intel
a. Bé vi xö lý 80186/80188
(1984)
b. Bé vi xö lý 80286
(1984)
c. Bé vi xö lý 80386
(1986)
d. Bé vi xö lý 80486
(1989)
C. Bộ vi xử lý 80386
* Đặc điểm nâng cao
1. Các thanh ghi mở rộng đến 32 bit nên
80386 được gọi là bộ vi xử lý 32 bit
2. Bus dữ liệu trong và ngoài tăng từ 16
lên 32 bit
3. Bus địa chỉ tăng lên 32 bit nên bộ nhớ
vật lý cho phép truy cập là 2
32
= 4Gb
4. 386SX là loại vi xử lý tiết kiệm năng lư
ợng dựa trên cơ sở chip 386DX
D. Bộ vi xử lý 80486
* Đặc điểm nâng cao
1.Có tổ chức đường ống tương đối
phức tạp 5 tầng
2.Sử dụng Cache Internal: 8 Kb bên
trong CPU
3.Có đồng xử lý toán học ngay bên
trong CPU
4. Có thiết kế 4 chân DP0-DP3 (Data
Parity) để kiểm tra tính chẵn lẻ
5. Sử dụng công nghệ nhân tần số
hệ thống (Overdrive)
C«ng nghÖ nh©n tÇn sè hÖ
thèng (Overdrive)
DX2/50 -> HÖ thèng 25 Mhz,
CPU 50 Mhz
DX2/66 -> HÖ thèng 33 Mhz,
CPU 66 Mhz
486DX4/100 -> HÖ thèng
33MHz, CPU 100 MHz
* Tæ chøc ®êng èng cña
80486
WB
EX
D2
D1
PF
EX
D2
D1
PF
D2
D1
PF
D1
PF
PF
WB
EX
D2
D1
WB
EX
D2
WB
EX
WB
I1
I2
I3
I4
I5
LÖn
h
T1 T2 T3 T4 T5 Chu
kú ®ång hå
Hai møc gi¶i m·
lÖnh
ADD EAX,
[EBX+ECX*8+200]
PF: Prefetch
D1: Decode1
D2: Decode2
EX: Execute
WB: Write Back
2. Bé vi xö lý Pentium (1993)
Branch
prediction
Prefetch Buffers
Register Set
Integer ALU
Pipeline
Floating Point
Unit
(§¬n vÞ dÊu
phÈy ®éng tá
chøc kiÓu ®êng
èng)
Multiply
Add
Devide
Bus 64 bit
Integer ALU
H×nh 5.2 Tæ chøc khèi bé VXL Pentium
U pipe
V pipe
Code Cache
Data Cache
a. Th«ng sè chung
§îc s¶n xuÊt th¸ng 3.93
MËt ®é: 3,1 triÖu bãng b¸n
dÉn
C«ng nghÖ 0,6 μm.
Chip 273 ch©n
§ãng gãi kiÓu PGA (Pin grid
array)
Tªn gäi Pentium thay cho
80586
b. Một số đặc điểm nâng cao
1. Bus dữ liệu ngoài 64 bit. Các chân dữ
liệu: D0-D63
2. Pentium có 16 Kb cache trên chip: 8
kb cho mã lệnh, 8 kb cho dữ liệu còn
ở 486 chỉ có cache 8 kb dành cho cả
hai
3. Đồng xử lý toán của Pentium nhanh
gấp nhiều lần (10 lần trở lên) so với
đồng xử lý toán học của 486.
4. Pentium có khả năng Dự đoán rẽ
nhánh (Branch prediction) tức là bộ vi
xử lý có khả năng dự đoán và nhận
trước mã lệnh khi có lệnh nhảy hoặc
lệnh gọi chương trình con CALL.
Pentium sử dụng Bộ đệm đích rẽ
nhánh BTB (Branch TargetBuffer) để
thực hiện Dự đoán rẽ nhánh.
5. Cấu trúc Scalar (Cấu trúc tỷ lệ). Đây
là đặc điểm quan trọngmà chỉ từ
Pentium mới có.
Pentium
486
AGAIN:
MOV EAX,DWORD PTR[SI] 1
ADD SI,4 1
MOV[DI],EAX 2
ADD DI,4 1
DEC CX 1
JNZ AGAIN 3
Tổng cộng 9
1
1
1
3
Hiệu quả của khả năng Dự đoán rẽ
nhánh
So sánh chu kỳ thực hiện lệnh giữa Pentium
và 486
c. CÊu tróc Scalar cña
Pentium
* Sù ®éc lËp d÷ liÖu (Data
Independence)
VÝ dô:
ADD EAX, EBX
NOT EAX
INC DI
MOV [DI], EBX
* S¾p xÕp l¹i lÖnh ®Ó cã ®éc lËp d÷
liÖu:
ADD EAX, EBX
INC DI
NOT EAX
MOV [DI], EBX
* LËp l¹i b¶ng lÖnh (Instruction
Scheduling)
* T¹o cÆp lÖnh (Instruction Pairing)
* §êng èng U vµ V cña Pentium
Đường ống U và V của Pentium
Pentium có hai đơn vị thực hiện
các số nguyên được gọi là pepeline
"U" và pepeline "V". Mỗi pepeline có
5 tầng.
Pipe U có thể thực hiện bất cứ
lệnh nào của họ 80x86
Pipe V chỉ thực hiện các lệnh đơn
gin trong 1 nhịp đồng như INC,
DEC, ADD, SUB, MUL, DIV, NOT, AND,
OR, EXOR và NEG.
d. CÊu tróc ®êng èng cña Pentium
WB
WB
EX
EX
D2
D2
D1
D1
PF
PF
EX
EX
D2
D2
D1
D1
PF
PF
D2
D2
D1
D1
PF
PF
D1
D1
PF
PF
PF
PF
WB
WB
EX
EX
D2
D2
D1
D1
WB
WB
EX
EX
D2
D2
WB
WB
EX
EX
WB
WB
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
10
T1 T2 T3 T4 T5
3. Pentium II (1997)
* Pentium pro (1995)
Dù ®o¸n rÏ nh¸nh nhiÒu
tÇng
Ph©n tÝch dßng d÷ liÖu
Thùc hiÖn lÖnh ®îc tÝnh
tríc
Thi hµnh ®éng
a c e g
b d f h
a*b+c*d e*f+g*h
* * * *
2 Double Word = 64 bits
1 Word = 16 bits
H×nh 15.8 Thùc hiÖn phÐp to¸n MMX
* Pentium MMX (1997)
Multimedia includes a combination
of text, audio, still images,
animation, video and interactivity
content forms.
Multimedia is media and content
that utilizes a combination of
different content forms.
The term can be used as a medium
with multiple content forms.
The term is used in contrast to
media which only utilize traditional
forms of printed or hand-produced
material.
Thuật toán SIMD (Single Instruction,
Multiple Data)
1. Về phần mềm: bổ sung thêm 57 lệnh mới
2. Về phần cứng: bổ sung thêm 8 thanh ghi
64 bit
3. Về dữ liệu: Có 4 kiểu dữ liệu mới.
Byte nén (Packed byte): 8 byte nén trong
64 bit
Từ nén (Packed word): 4 từ 16 bit nén
trong 64 bit
Từ kép nén (Doubleword): 2 từ kép 32-bit
nén
trong 64 bit.
Từ bốn (Quad-word): Một lượng 64 bit.
4. Cache tăng gấp đôi: từ 16Kb lên 32 Kb
BUS1
Card CPU
CPU
Cache
L2
DRAM BUS2
AGP
PCI
Th¾t cæ chai
DRAM
CACHE L2
PCI
CPU
Bé VXL Pentium Bé
VXLPentium II
* CÊu tróc dIB cña
Pentium II
