›
›

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh

pdf 19 trang hapham 2130
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_kien_truc_may_tinh_chuong_1_gioi_thieu_chung_nguye.pdf

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh

  1. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT Contact „ DCE’s Office: 322-C1 „ SoICT’s Office: 320-C1 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH „ Mobile: 091-358-5533 Computer Architecture „ e-mail: khanhnk@mail.hut.edu.vn Nguyễn Kim Khánh, PhD. in Computer Engineering Bộ mơn Kỹ thuật máy tính Viện Cơng nghệ thơng tin và Truyền thơng School of Information and Communication Technology (SoICT) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 2 NKK-HUT NKK-HUT Giới thiệu học phần Mục tiêu học phần „ Mã số: IT3030 „ Giới thiệu các kiến thức cơ bản về kiến trúc máy tính, bao gồm: kiến trúc tập lệnh và tổ „ Khối lượng: 3(3-1-0-6) chức của máy tính, cũng như các vấn đề cơ „ Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học bản trong thiết kế một hệ thống máy tính. các ngành cơng nghệ thơng tin từ học „ Sinh viên cĩ khả năng đánh giá được hiệu kỳ 5. năng của các họ máy tính, khai thác và sử „ Điều kiện học phần: dụng hiệu quả các loại máy tínhvàcĩkhả năng tiếp cận để phát triển các hệ máy tính „ Học phần học trước: IT1010 (THĐC) nhúng phục vụ các mục đích chuyên dụng. „ Đánh giá: TN/BT/KT(0,3)- T(0,7) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 3 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 4 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 1
  2. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Tài liệu tham khảo chính Tài liệu tham khảo 1. William Stallings - Computer Organization and Architecture – Designing for Performance – 2003 (6th edition) 2. Behrooz Parhami - Computer Architecture: From Microprocessors to Supercomputers - 2005 3. David A. Patterson & John L. Hennessy - Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface – 2002 (third edition) 4. John L. Hennessy & David A. Patterson - Computer Architecture: A Quantitative Approach – 2003 (third edition) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 5 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 6 NKK-HUT NKK-HUT Tài liệu tham khảo Nội dung học phần „ Chương 1. Giới thiệu chung „ Chương 2. Cơ bản về logic số „ Chương 3. Tổng quan về hệ thống máy tính „ Chương 4. Kiến trúc tập lệnh „ Chương 5. Số học máy tính „ Chương 6. Bộ xử lý trung tâm „ Chương 7. Bộ nhớ máy tính „ Chương 8. Hệ thống vào-ra „ Chương 9. Máy tính song song 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 7 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 8 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 2
  3. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Kiến trúc máy tính Nội dung 1.1. Máy tính và phân loại máy tính Chương 1 1.2. Kiến trúc máy tính GIỚI THIỆU CHUNG 1.3. Sự phát triển của máy tính 1.4. Hiệu năng máy tính Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 9 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 10 NKK-HUT NKK-HUT 1.1. Máy tính và phân loại máy tính Máy tính 1. Máy tính „ Máy tính (Computer) là thiết bị điện tử thực hiện các cơng việc sau: „ Nhận thơng tin vào, „ Xử lý thơng tin theo dãy các lệnh được nhớ sẵn bên trong, „ Đưa thơng tin ra. „ Dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để yêu cầu máy tính thực hiện cơng việc cụ thể gọi là chương trình (program) Ỉ Máy tính hoạt động theo chương trình. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 11 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 12 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 3
  4. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT 2. Phân loại máy tính Phân loại máy tính hiện đại „ Phân loại truyền thống: „ Máy tính cá nhân (Personal Computers) „ Máy vi tính (Microcomputers) „ Máy chủ (Server Computers) „ Máy tính nhỏ (Minicomputers) „ Máy tính nhúng (Embedded Computers) „ Máy tính lớn (Mainframe Computers) „ Siêu máy tính (Supercomputers) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 13 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 14 NKK-HUT NKK-HUT Máy tính cá nhân PC Máy chủ (Server) „ Là loại máy tính phổ biến nhất „ Thực chất là máy phục vụ „ Các loại máy tính cá nhân: „ Dùng trong mạng theo mơ hình „ Máy tính để bàn (Desktop) Client/Server (Khách hàng/Người phục vụ) „ Máy tính xách tay (Laptop) „ Tốc độ và hiệu năng tính tốn cao „ 1981 Ỉ IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử „ Dung lượng bộ nhớ lớn dụng bộ xử lý Intel 8088 „ Độ tin cậy cao „ 1984 Ỉ Apple đưa ra Macintosh sử dụng bộ xử lý Motorola 68000 „ Giá thành: hàng nghìn đến hàng chục triệu USD. „ Giá thành: hàng trăm đến hàng nghìn USD 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 15 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 16 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 4
  5. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Máy tính nhúng (Embedded Computer) 1.2. Kiến trúc máy tính „ Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển „ Định nghĩa trước đây về kiến trúc máy thiết bị đĩlàm việc tính: „ Được thiết kế chuyên dụng „ Cách nhìn logic của máy tính từ người lập „ Ví dụ: trình (hardware/software interface) „ Điện thoại di động „ Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture „ Máy ảnh số – ISA) „ Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hồ nhiệt độ „ Là định nghĩahẹp „ Router – bộ định tuyến trên mạng „ Giá thành: vài USD đến hàng trăm nghìn USD. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 17 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 18 NKK-HUT NKK-HUT Định nghĩa của Hennessy/ Patterson Ví dụ „ Kiến trúc máy tính bao gồm: Các máy tính PC dùng các bộ xử lý „ Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture): nghiên cứu máy tính theo cách nhìn của người lập Pentium III và Pentium 4: trình (hardware/software interface). „ cùng chung kiến trúc tập lệnh (IA-32) „ Tổ chức máy tính (Computer Organization): nghiên „ cĩ tổ chức khác nhau cứu thiết kế máy tính ở mức cao,chẳng hạn như hệ thống nhớ, cấu trúc bus, thiết kế bên trong CPU. „ Phần cứng (Hardware): nghiên cứu thiết kế logic chi tiết và cơng nghệ đĩng gĩi của máy tính. „ Kiến trúc tập lệnh thay đổi chậm, tổ chức và phần cứng máy tính thay đổi rất nhanh. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 19 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 20 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 5
  6. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Kiến trúc tập lệnh Cấu trúc cơ bản của máy tính Kiến trúc tập lệnh của máy tính bao gồm: CPU Bé nhí chÝnh „ Tập lệnh: tập hợp các chuỗi số nhị phân mã hố cho các thao tác mà máy tính cĩ thể thực hiện Bus liªn kÕt hƯ thèng „ Các kiểu dữ liệu: các kiểu dữ liệu mà máy tính cĩ thể xử lý HƯ thèng vµo-ra 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 21 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 22 NKK-HUT NKK-HUT Các thành phần cơ bản của máy tính Mơ hình phân lớp của máy tính „ Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): Điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý dữ liệu. „ Bộ nhớ chính (Main Memory): Chứa các chương trình và dữ liệu đang được sử dụng. „ Hệ thống vào ra (Input/Output System): Trao đổi thơng tin giữa máy tính với bên ngồi. „ Bus liên kết hệ thống (System Interconnection Bus): Kết nối và vận chuyển thơng tin giữa „ Phần cứng (Hardware): hệ thống vật lý của máy tính. các thành phần với nhau. „ Phần mềm (Software): các chương trình và dữ liệu. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 23 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 24 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 6
  7. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT 1.3. Sự phát triển của của máy tính Máy tính dùng đèn điện tử 1. Các thế hệ máy tính „ Thế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn điện tử „ ENIAC- Máy tính điện tử đầu tiên chân khơng (1950s) „ Electronic Numerical Intergator And Computer „ Thế hệ thứ hai: Máy tính dùng transistor „ Dự án của Bộ Quốc phịng Mỹ (1960s) „ Do John Mauchly và John Presper Eckert ở „ Thế hệ thứ ba: Máy tính dùng vi mạch SSI, Đại học Pennsylvania thiết kế. MSI và LSI (1970s) „ Bắt đầu từ năm 1943, hồn thành năm „ Thế hệ thứ tư: Máy tính dùng vi mạch VLSI (1980s) 1946 „ Thế hệ thứ năm: Máy tính dùng vi mạch ULSI, SoC (1990s) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 25 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 26 NKK-HUT NKK-HUT ENIAC (tiếp) Đèn điện tử „ Nặng 30 tấn „ 18000 đèn điện tử và 1500 rơle „ 5000 phép cộng/giây „ Xử lý theo số thập phân „ Bộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu „ Lập trình bằng cách thiết lập vị trí của các chuyển mạch và các cáp nối. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 27 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 28 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 7
  8. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT ENIAC (tiếp) Máy tính von Neumann „ Đĩ là máy tính IAS: „ Princeton Institute for Advanced Studies „ Được bắt đầu từ 1947, hồn thành1952 „ Do John von Neumann thiết kế „ Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình được lưu trữ” (stored-program concept) của von Neumann/Turing (1945) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 29 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 30 NKK-HUT NKK-HUT Đặc điểm chính của máy tính IAS John von Neumann và máy tính IAS „ Bao gồm các thành phần: đơn vị điều khiển, đơn vị số học và logic (ALU), bộ nhớ chính và các thiết bị vào-ra. „ Bộ nhớ chính chứa chương trình và dữ liệu „ Bộ nhớ chính được đánh địa chỉ theo từng ngăn nhớ, khơng phụ thuộc vào nội dung của nĩ. „ ALU thực hiện các phép tốn với số nhị phân „ Đơn vị điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã và thực hiện lệnh một cách tuần tự. „ Đơn vị điều khiển điều khiển hoạt động của các thiết bị vào-ra „ 5 SeptemberTr 2009ở thành mơ hìnhBài giảng c Kiơến trúcbả máyn ctínhủa máy tính 31 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 32 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 8
  9. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUTCấu trúc chi tiết Cấu trúc của máy tính von Neumann của IAS 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 33 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 34 NKK-HUT NKK-HUT Các máy tính thương mại ra đời UNIVAC I „ 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation „ UNIVAC I (Universal Automatic Computer) „ 1950s - UNIVAC II „ Nhanh hơn „ Bộ nhớ lớn hơn 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 35 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 36 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 9
  10. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT UNIVAC II Hãng IBM „ IBM - International Business Machine „ 1953 - IBM 701 „ Máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên của IBM „ Sử dụng cho tính tốn khoa học „ 1955 – IBM 702 „ Các ứng dụng thương mại 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 37 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 38 NKK-HUT NKK-HUT IBM 701 Máy tính dùng transistor „ Máy tính PDP-1 của DEC (Digital Equipment Corporation) máy tính mini đầu tiên „ IBM 7000 „ Hàng trăm nghìn phép cộng trong một giây. „ Các ngơn ngữ lập trình bậc cao ra đời. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 39 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 40 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 10
  11. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Máy tính DEC PDP-1 (1960) IBM 7030 (1961) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 41 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 42 NKK-HUT NKK-HUT Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI và LSI Luật Moore „ Vi mạch (Integrated Circuit - IC): nhiều transistor và các phần tử khác được tích hợp trên một „ Gordon Moore – người đồng sáng lập Intel chip bán dẫn. „ Số transistors trên chip sẽ gấp đơi sau 18 tháng „ SSI (Small Scale Integration) „ „ MSI (Medium Scale Integration) Giá thành của chip hầu như khơng thay đổi „ LSI (Large Scale Integration) „ Mật độ cao hơn, do vậy đường dẫn ngắn hơn „ VLSI (Very Large Scale Integration) (thế hệ thứ tư) „ Kích thước nhỏ hơn dẫn tới độ phức tạp tăng lên „ ULSI (Ultra Large Scale Integration) (thế hệ thứ năm) „ SoC (System on Chip) „ Điện năng tiêu thụ ít hơn „ Siêu máy tính xuất hiện: CRAY-1, VAX „ Hệ thống cĩ ít các chip liên kết với nhau, do đĩ „ Bộ vi xử lý (microprocessor) ra đời tăng độ tin cậy „ Bộ vi xử lý đầu tiên Ỉ Intel 4004 (1971). 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 43 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 44 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 11
  12. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Tăng trưởng số transistor trong chip CPU IBM 360 Family 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 45 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 46 NKK-HUT NKK-HUT PDP-11 (1973) VAX-11 (1981) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 47 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 48 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 12
  13. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Micro VAX Siêu máy tính CRAY-1 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 49 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 50 NKK-HUT NKK-HUT Máy tính dùng vi mạch VLSI/ULSI Ví dụ máy chủ HP Các sản phẩm chính của cơng nghệ VLSI/ULSI: „ Bộ vi xử lý (Microprocessor): CPU được chế tạo trên một chip. „ Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset): một hoặc một vài vi mạch thực hiện được nhiều chức năng điều khiển và nối ghép. „ Bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor Memory): ROM, RAM „ Các bộ vi điều khiển (Microcontroller): máy tính chuyên dụng được chế tạo trên 1 chip. 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 51 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 52 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 13
  14. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Ví dụ máy chủ Sun 2. Sự phát triển của bộ vi xử lý „ 1971: bộ vi xử lý 4-bit Intel 4004 SunFire15K „ 1972-1977: các bộ xử lý 8-bit „ 1978-1984: các bộ xử lý 16-bit SunFire V40z „ Khoảng từ 1985: các bộ xử lý 32-bit „ Khoảng từ 2000: các bộ xử lý 64-bit „ Các bộ xử lý đa lõi (multicores) „ Các bộ vi điều khiển (microcontroller) SunFire V880 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 53 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 54 NKK-HUT NKK-HUT Sự phát triển của Intel x86 Sự phát triển của Intel x86 (tiếp) „ 80386 „ 4004 „ 32-bit „ Bộ vi xử lý đầu tiên „ Hỗ trợ đa nhiệm „ 4-bit „ 80486 „ 8080 „ Tăng cường bộ nhớ cache trên chip „ Bộ vi xử lý đa năng đầu tiên „ Đường ống lệnh „ 8-bit „ Cĩ bộ đồng xử lý tốn trên chip „ Sử dụng trong PC đầu tiên – Altair „ Pentium „ Siêu vơ hướng „ 8086 „ Bus dữ liệu 64-bit „ 5MHz – 29,000 transistors „ Đa lệnh được thực hiện song song „ 16-bit „ Pentium Pro „ 8088 (bus dữ liệu bên ngồi 8-bit) sử dụng trong IBM PC đầu tiên „ Tăng cường tổ chức siêu vơ hướng „ Dự đốn rẽ nhánh „ 80286 „ Phân tích luồng dữ liệu „ Đánh địa chỉ bộ nhớ được16 Mbyte „ Suy đốn đơng 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 55 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 56 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 14
  15. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Sự phát triển của Intel x86 (tiếp) Intel 4004 - bộ vi xử lý 4-bit „ Pentium II „ Cơng nghệ MMX „ Xử lý đồ họa, video & audio „ Pentium III „ Thêm các lệnh xử lý dấu phẩy động cho đồ họa 3D „ Pentium 4 „ Tăng cường xử lý số dấu phẩy động và multimedia „ Duo Core: 2 bộ xử lý trên chip „ Core 2: Kiến trúc 64-bit „ Core 2 Quad – 3GHz – 820 triệu transistors „ 4 bộ xử lý trong 1chip 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 57 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 58 NKK-HUT NKK-HUT Intel 8080 - bộ vi xử lý 8-bit Intel 80286 - bộ vi xử lý 16-bit 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 59 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 60 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 15
  16. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT 80386 - bộ vi xử lý 32-bit đầu tiên của Intel Intel Pentium (32-bit) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 61 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 62 NKK-HUT NKK-HUT Pentium III và Pentium 4 (32-bit) Multicores Pentium III Pentium 4 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 63 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 64 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 16
  17. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT 3. Sự phát triển của thiết bị ngoại vi 4. Phần mềm máy tính „ Giao tiếp „ Phần mềm ứng dụng „ người-máy „ Phần mềm hệ thống „ máy-máy „ Hệ điều hành „ Đa dạng „ Quản lý: nhiệm vụ, bộ nhớ, files, vào-ra „ Lập lịch „ Truyền thơng „ . „ Tốc độ „ Cơng cụ lập trình và chương trình dịch „ Các trình điều khiển thiết bị „ . 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 65 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 66 NKK-HUT NKK-HUT Ngơn ngữ lập trình 1.4. Hiệu năng máy tính (performance) 1 temp = v[k]; Performance ＝ High Level Language v[k] = v[k+1]; Execution time Program v[k+1] = temp; Compiler lw $15, 0($2) 1 Assembly Language lw $16, 4($2) Performance ＝ Program sw $16, 0($2) CPU execution time sw $15, 4($2) Assembler CPU execution time = Instructions × (Cycles 0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 1000 Machine Language 1010 1111 0101 1000 0000 1001 1100 0110 Per Instruction) × (Secs per cycle) Program 1100 0110 1010 1111 0101 1000 0000 1001 0101 1000 0000 1001 1100 0110 1010 1111 = Instructions × CPI / (Clock rate) 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 68 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 17
  18. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT CPI (Cycles Per Instruction) MIPS (Million Instruction Per Second) Số chu ky cần thiết để thực hiện lệnh Số triệu lệnh được thực hiện trong 1 second executed instructions × CPI execution time ＝ clock rate executed instructions MIPS ＝ 6 execution time×10 execution time × clock rate CPI ＝ executed instructions 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 69 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 70 NKK-HUT NKK-HUT Quan hệ giữa MIPS và CPI MFLOPS Với CPI = 4 million of floating point operations per second executed floating point operations MFLOPS ＝ exec time of 1 inst. exec time of 1 inst. execution time×106 n inst. executed program execution time（T) GFLOPS（109 ） １ n T＝n・CPI・ MIPS＝ 12 clock rate T・106 TFLOPS（10 ） clock rate clock rate MIPS＝ CPI = 106 ・CPI 106 ・MIPS 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 71 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 72 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 18
  19. Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT NKK-HUT Ví dụ 1 Ví dụ 2 Tính MIPS của bộ xử lý với: Tính CPI của bộ xử lý với: clock rate = 2GHz và CPI = 4 clock rate = 1GHz và 400 MIPS? 0.5ns 1ns 2ns 4x108 lệnh thực hiện trong 1s -9 8 1 chu kỳ = 1/(2x10 ) = 0,5ns Ỉ 1 lệnh thực hiện trong 1/(4x10 )s = 2,5ns CPI = 4 Ỉ 1 lệnh = 4x0,5ns = 2ns Ỉ CPI = 2,5 Vậy bộ xử lý thực hiện được 500MIPS 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 73 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 74 NKK-HUT Hết chương 1 5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 75 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 19