Bài giảng Lắp ráp cài đặt máy tính - Chương 3: Bộ vi xử lý - CPU

Nội dung text: Bài giảng Lắp ráp cài đặt máy tính - Chương 3: Bộ vi xử lý - CPU

1. 12/09/2012 Tng quan v vi x lý Cu t o, nguyên lý ho t ng c tr ưng c a vi x lý Công ngh vi x lý Các dòng và th h vi x lý Ch n oán và x lý s c ơ CPU là thành ph n quan tr ng nh t trong máy tính, là trung tâm x lý và iu khi n mi ho t ng ca h th ng, là mt mch tích hp ư c to thành t nhi u bóng bán dn (transistor). Chip vi x lý u tiên là chip 4004 ca hãng Intel (n m 1971). 1
2. 12/09/2012 iu khi n tt c mi ho t ng ca máy tính t các công vi c nh ư: tính toán, x lý d li u n các quá trình truy xu t, trao i thông tin vi các thành ph n khác trong h th ng theo nh ng ch ươ ng trình ư c thi t lp sn. u Intel Dòng Intel® Core™, Intel® Pentium® , Intel® Celeron® dùng cho máy để bàn, Laptop và Notebook. Dòng Intel® Xeon™, Intel® Itanium™, dùng cho các máy ch ủ, máy tr ạm. AMD (Advanced Micro Devices) Dòng Phenom™ , Athlon™ , Sempron™ dùng cho máy để bàn. Dòng Turion™ 64 X2 Dual-Core Mobile Technology , Athlon 64 X2, Mobile AMD Sempron dùng cho Laptop, Notebook. Dòng Athlon MP , Opteron™ dùng cho máy ch ủ, máy tr ạm. Một số hãng khác: IBM, Motorola, VIA 2
3. 12/09/2012 Socket 775 Socket 478 Socket 1366 3
4. 12/09/2012 a Cu t o
   CPU đượ c tạo thành từ nhi ều bộ ph ận khác nhau với nh ững ch ức năng chuyên bi ệt. Control Unit (CU): iu khi n các ho t ng bên trong CPU. ơ n v x lý logic (Arithmetic Logic Unit - ALU): Dùng tính toán s nguyên và các phép toán logic (And, Or, Not, X-or). ơ n v x lý s hc (Floating Point Unit - FPU): Dùng tính toán s l (s th c). B gi i mã lnh (Instruction Decode Unit): Chuy n i các lnh ca ch ươ ng trình thành các yêu cu c th . B nh m (Cache): Lưu tr d li u tm th i trong quá trình x lý ca CPU. Thanh ghi (Register): Ch a thông tin tr ư c và sau khi x lý. Các bus vào - ra (I/O Bus): H th ng ư ng dn tín hi u kt ni các thành ph n ca CPU vi nhau và vi bo mch ch . 4
5. 12/09/2012 Nguyên lý ho t ng: Quá trình x lý d li u ư c th c hi n qua các giai on: • c lnh (Instruction Fecth). • Gi i mã (Instruction Decode). • Thi hành (Execute). • Thâm nh p b nh ho c chuy n h ư ng. •Lưu tr (Result Storing). Tc làm vi c BUS (FSB) B nh m (Cache)
   Cache L1, L2
   L3 Tp lnh (Intructions Set) rng Bus in áp ho t ng Socket/ slot 5
6. 12/09/2012 ee
   Xung Clock: là mt tín hi u tu n hoàn vi mt chu k xác nh giúp CPU ho t ng ng b vi các b ph n khác.
   Tn s xung clock ư c tính bng Mega Hezt (MHz) ho c Giga Hezt (GHz).
   Tc làm vi c ca CPU ư c tính bng tc ca bus h th ng (FSB) nhân vi mt h s (Frequency Multiple: h s nhân). ae  Là lo i b nh có dung lư ng rt nh , có tc xp x bng tc làm vi c ca CPU.  Ch c nng: làm gi m th i gian ch ca h th ng vì b nh RAM có tc rt th p so vi CPU.  Có 2 lo i: cache L1 (Level 1) và L2 (Level 2) • Cache L1: ư c tích hp vào lõi ca CPU. Tc truy xu t ca cache L1 tươ ng ươ ng vi tc ca CPU nh ưng dung lư ng khá nh lưu tr d li u và mã lnh. • Cache L2: Thi t k trong CPU nh ưng không nm trong lõi, ư c gi là external cache hay cache ph . Hi n ti dung lư ng cache L2 thay i t 128KB n 12MB. Ch c nng chính ca cache L2 là da vào các lnh mà CPU sp thi hành ly d li u cn thi t t RAM, CPU s dùng d li u cache L2 tng tc x lý. 6
7. 12/09/2012
   rng Bus d li u: s bit d li u có th truy n ng th i, th hi n kh nng tính toán ca CPU.
   rng Bus a ch : s bit dùng xác nh a ch , th hi n kh nng qu n lý b nh . • CPU 32 bit 80386/80486 – Bus d ữ li ệu: 32 bit. – Bus đị a ch ỉ: 32 bit. • CPU 64 bit: Intel, AMD: – Bus d ữ li ệu: 64 bit. – Bus đị a ch ỉ: 32 bit. THÁP SO SÁNH T ỐC ĐỘ CPU Tc , Kích giá thành, th ư c CPU dung ư l ng Cache B nh RAM a c ng (Hard Disk Drive ) 7
8. 12/09/2012 S phát tri n ca khoa hc k thu t to nên nhi u công ngh mi giúp CPU ti ưu hóa mi ho t ng và t ư c hi u qu s dng cao nh t. u u o Enhanced Intel SpeedStep Execute Disable Bit Centrino Intel: Hyper Threading Technology: Công ngh siêu phân lu ng cho phép gi lp thêm 1 CPU lu n lý trong cùng 1 CPU vt lý, giúp CPU có th x lý ư c nhi u thông tin hơn. 8
9. 12/09/2012 Intel:
   Multi Core: Công ngh ch to vi x lý có 2 (ho c nhi u) lõi x lý vt lý th c s ho t ng song song vi nhau, mi nhân s m nh n nh ng công vi c riêng bi t không liên quan n nhân còn li. ae 9
10. 12/09/2012 aeeea e a Intel:
    Extended Memory 64 Technology (EM64T): công ngh mã hoá a ch có dài 64-bit (phiên bn nâng cp trong cu trúc IA-32), cho phép CPU truy cp b nh có dung lư ng ln (264 bit = 17179869184Gb hay 16ExaBytes).
    Nh ng CPU h tr công ngh EM64T có 2 dng: Compatibility mode và 64bit mode. o Compatibility mode: dng tươ ng thích cho phép OS 64bit có th ch y nh ng ng dng 16bit ho c 32bit. i vi ch ươ ng trình 32bit thì CPU truy cp ư c 4GB, 16 bit là 1GB. o 64 bit mode: ch cho phép OS và các ch ươ ng trình 64bit ho t ng. 10
11. 12/09/2012 a Intel:
    Intel Virtualization Technology: Công ngh o hóa cho phép nhi u OS khác nhau ch y trên cùng mt nn tng ph n cng mà không b xung t.
    Công ngh o hóa khác vi ch multi-boot ca h th ng. o Multi boot: ch cho phép 1 OS ho t ng ti 1 th i im. o Công ngh o hóa: cho phép ch y nhi u OS cùng mt lúc.
    Nh ng CPU có h tr công ngh o hóa: Intel® vPro™, Intel® Xeon®, Intel® Itanium®. a AMD:
    AMD HTT (Hyper Transport Technology ): công ngh rút ng n kho ng cách gi a CPU vi chip cu bc và các thành ph n khác trên mainboard. 11
12. 12/09/2012 ư a ư a a Vi xử lý th ế hệ th ứ 1: ây là dòng sn ph m u tiên do Intel phát tri n dùng cho các máy PC. IBM chính là nhà sn xu t máy tính cá nhân u tiên s dng lo i CPU này. Vi xử lý th ế hệ th ứ 2: ư c gi i thi u nm 1982, CPU 80286 ca Intel mt ln na ã kh ng nh ư c v th ca mình. Nh tính tươ ng thích vi nh ng CPU ca th h tr ư c nên nh ng ch ươ ng trình vi t tr ư c ó u ho t ng bình th ư ng trên CPU 80286. Vi xử lý th ế hệ th ứ 3: Là bư c ti n quan tr ng trong vi c chuy n i cách x lý các s li u t dng 16bit thành dng 32bit. CPU 80386 ra i nm 1985 ư c thi t k ti ưu cho các ho t ng tc cao. S dng cho các h iu hành cao cp nh ư Windows 3x và Windows NT vi kh nng th c hi n nhi u tác v (multitasking) cùng lúc. Vi xử lý th ế hệ th ứ 4:
    Gi m th i gian th c thi 1 câu lnh: hoàn thành 1 câu lnh ơ n gi n thì CPU 486 s dng trung bình kho ng 2 chu kì xung clock trong khi CPU 386 cn 4 chu kì xung clock.
    Thi t k b nh m trong cu trúc ca CPU giúp nâng cao tc x lý.
    B sung tính nng “Burst-mode memory cycles” giúp truy xu t b nh nhanh hơn.
    Tích hp b x lý toán hc nâng cao ho t ng, ng th i vi b x lý toán hc có sn nh m tng cư ng kh nng tính toán cho CPU. 12
13. 12/09/2012 Vi xử lý th ế hệ th ứ 5: ư c thi t k vi nh ng cu trúc và tính nng mi, in hình là dòng sn ph m Pentium ca Intel và K5 ca AMD. Intel Pentium Processor ư c gi i thi u vào ngày 19-10-1992, CPU Pentium tươ ng thích hoàn toàn vi các CPU ca Intel tr ư c ó. CPU Pentium có 32bit bus và 64bit data giúp cho CPU di chuy n lư ng d li u gp ôi so vi các CPU th h tr ư c trong cùng mt chu kì. Các CPU Intel Pentium th h này ho t ng vi xung clock khá cao (t 75MHz n 266MHz) nh ư Pentium I, Pentium II, Pentium MMX. Vi xử lý th ế hệ th ứ 6: ư c b sung nhi u ch c nng mi hoàn toàn nh ư: Dynamic Execution, Dual Independent Bus. Th h th 6 ư c bt u vào kho ng tháng 11-1995 (Pentium Pro). K t ó, các sn ph m ti p theo u có thi t k cn bn tươ ng t nh ư cu trúc ca Pentium Pro. 13
14. 12/09/2012 CPU th ế hệ th ứ bảy: Là th h ca CPU Pentium 4 dùng ki n trúc NetBurst do Intel sn xu t. Dòng CPU Pentium kt thúc vào ngày 27 tháng 7 nm 2006 và ư c thay th bi dòng Intel Core (s dng nhân "Conroe"). CPU th ế hệ th ứ tám: c tr ưng ca vi x lý th h này là CPU có kh nng x lý d li u 64bit. Intel Itanium and Itanium 2: ư c thi t k vi công ngh 90nm dùng cho các máy ch ho c tr m cn hi u nng cao. Itanium là CPU u tiên ca Intel có cu trúc 64bit ư c gi i thi u vào ngày 21-5-2001. Itanium 2 là CPU dành cho server ư c gi i thi u vào tháng 6- 2002. 14
15. 12/09/2012 CH ẨN ĐOÁN & KH ẮC PH ỤC S Ự C Ố a a a a ư aa a ư ưa a a aa aa a CH ẨN ĐOÁN & KH ẮC PH ỤC S Ự C Ố a a aa aa a a a a ơ 15