Đang tải... (xem toàn văn)
Silde bài báo cáo tìm hiểu kiến trúc pentium 4.
LỚP : BỘ MÔN: KĨ THUẬT VI XỬ LÝ GIÁO VIÊN:HOÀNG XUÂN DẬU HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM 4 BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM 4 ) ) LOGO NỘI DUNG BÁO CÁO I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4 II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN III.TẬP LỆNH. V.KẾT LUẬN. IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT LOGO I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4. Pentium 4 là một dòng chíp đơn lõi được giới thiệu bởi Intel vào 20 tháng 11 năm 2000 . Nó có một vi kiến trúc x86 thế hệ thứ 7 , được gọi là NetBurst, đó là thiết kế hoàn toàn mới đầu tiên của công ty kể từ khi giới thiệu vi kiến trúc P6 CPU Pentium Pro vào năm 1995. NetBurst khác kiến trúc P6 (Pentium III , II , ) bởi tính năng hướng dẫn đường ống rất sâu để đạt được tốc độ xung nhịp rất cao. Intel tuyên bố rằng NetBurst sẽ cho phép tốc độ đồng hồ lên đến 10 GHz, tuy nhiên, vấn đề nghiêm trọng với tản nhiệt (đặc biệt là với Prescott Pentium 4) hạn chế tốc độ đồng hồ CPU 3,8 GHz thấp hơn nhiều. LOGO II. SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 1. Vi kiến trúc NETBURST Công nghệ vi kiến trúc Netburst của intel được ứng dụng rộng rãi trong các dòng chip của Intel.Vi xử lý Pentium 4 dựa trên kiến trúc Netburst có thiết kế cải thiện hơn rất nhiều so với các bộ xử lý cũ(Pentium 2,Pentium 3 và Caleron sử dụng vi kiến trúc P6). Đặc điểm đáng kể nhất của vi kiến trúc Netburst là được áp dụng một số công nghệ nổi bật như: * Hyper Pipelined Technology(HPT):mở rộng số hàng lệnh xử lý. * Execution Trace Cache(ETC):tránh tình trạng lệnh bị chậm chễ khi chuyển từ bộ nhớ đến CPU * Rapid Execution Engine(REE):tăng tốc độ đồng xử lý toán học,bus hệ thống LOGO In-Order Front End Out-Of-Order Execution Engine Integer and Floating-Point Execution Units Memmory Subsystem II. SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 1. Vi kiến trúc NETBURST Vi kiến trúc Netbust được tạo thành từ 4 phần chính: Sơ đồ khối của vi kiến trúc Netburst LOGO II. SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 1. Vi kiến trúc NETBURST b. Out-Of-Order Execution Engine Là nơi các lệnh chuẩn bị thực hiện. khối logic Out-of-order có một số bộ đệm sắp xếp lại trật tự thực hiện các lệnh khi chúng được đưa vào ống lệnh và được lập lịch thực hiện.Khi 1 vi lệnh đang chờ được cấp phát tài nguyên hoặc dữ liệu ,các lệnh khác có thể chen vào thực thi miễn là các lệnh khác này không phụ thuộc vào lệnh đang chờ kia. a. In-Order Front End Có nhiệm vụ nạp và giải mã lệnh.Nó có khả năng dự đoán rẽ nhánh chính xác cao nhờ lưu trữ lịch sử thực hiện chương trình và suy đoán nhánh mà chương trình thực hiện tiếp. c. Integer and Floating-Point Execution Units Excution Units là nơi lệnh thực sự được thực hiện.Phần này bao gồm các register files lưu trữ các giá trị toán tử số nguyên và dấu phẩy động của các lệnh cần thực hiện. d. Memmory Subsystem Bao gồm cache L2 và system bus.Lưu trữ các lệnh và dữ liệu mà Execution Trace Cache và cache dữ liệu L1 không thể lưu trữ được.Bus hệ thống bên ngoài (external) kết nối với mặt sau của cache L2,để truy nhập bộ nhớ chính khi Cache L2 bị miss và truy nhập thiết bị vào ra Nhận xét: So với những thiết kế về sau như Core,K8 thì kiến trúc Netburst chạy kém và tiêu thụ nhiều điện năng hơn mặc dù những thiết kế Netburst về sau đã được cải thiện đôi chú. LOGO II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV Out-of-oder Eexcution Logic Out-of-oder Eexcution Logic Gồm 4 phần chính : Front End Front End Integer and Floating-Point Execution Units Integer and Floating-Point Execution Units Memory Subsystem Memory Subsystem LOGO II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV a .Out-of-oder Eexcution Logic Khối logic thực thi này có một số bộ đệm để sắp xếp lại trật tự thực hiện các lệnh khi chúng được đưa vào ống lệnh và được lập lịch thực hiện để có thể thực hiện chương trình nhanh hơn. Một thành phần quan trọng của Out- Of – Order Excution Engine là scheduling functions. Nó là trái tim của hệ thống out-of-order Pentium IV. Mục đính của Scheduler là giữ cho mọi execution unit trong CPU luôn luôn làm việc LOGO II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV b. Front End Trace cache Trace Cache là cache chính hay cache lệnh level 1(L1) đảm nhiệm vận chuyển 3 vi lệnh mỗi xung nhịp đồng hồ tới khối logic Out-Of-Order Execution. Trace Cache có khả năng nắm giữ tới 12 vi lệnh Trace Cache cũng có riêng 1 cơ chế dự đoán nhánh để chỉ dẫn vị trí tiếp theo trong Trace Cache cho các lệnh đang được nạp. [...]... lệnh hỗ trợ đồ họa mở rộng được thiết kế cho Pentium 4 Vi kiến trúc Netburst(Netburst™ Microarchitecture) mở rộng khả năng xử lý theo kiểu cấu trúc SIMD của các công nghệ Intel® MMX™ và SSE bằng cách thêm vào 144 lệnh mới LOGO IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT 9.Hyper-Pipelined Technology - Công nghệ Siêu ống Là công nghệ mới được giới thiệu trong Vi kiến trúc Netburst™ của Intel Nó tăng gấp đôi... MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT LOGO 4. Rapid Execution Engine - Cơ chế thực thi (lệnh) nhanh chóng Điều này được thực hiện nhờ trên 2 đơn vị luân lý số học(Arithmetic Logical Unit LU) được thiết kế bên trong Pentium 4. Nó cho phép Pentium 4 thực hiện các lệnh số học(cộng,trừ,nhân,chia…) và luận lý(And,Not…) với tần số gấp 2 lần tần số xử lý cơ bản của bộ vi xử lý Trong Pentium 4, có 2 ALU(Arithmetic Logic... sâu" của "ống" xử lý lệnh của CPU khi so sánh với mô hình Vi kiến Trúc P6 được sử dụng ở các thế hệ CPU Pentium III LOGO IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT 10 Advanced Transfer Cache (ATC) Là bộ nhớ ngoại cấp 2 (L2 Cache) được thiết kế bên trong Pentium 4 ATC có hai loại: 512 KB L2 ATC với các tốc độ CPU 2.8Ghz - 2.53Ghz - 2 .40 Ghz - 2 .40 (B)Ghz 2.26Ghz - 2.20Ghz - 2.0(A)Ghz và 1.6(A)Ghz; 256 KB... Performance Transfer Rate 100 MHz 40 0 MHz 3.2GB/s 133 MHz 533 MHz 4. 2GB/s 200 MHz 800 MHz 6.4GB/s 266 MHz 1, 066 MHz 8.5GB/s xung clok.Công nghệ này là Quad Pumped hay còn gọi là Quad Data Rate (QDR).QDR khiến cho xung nhịp hiệu dụng tăng lên gấp 4 lần so với xung thực IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT 7.Enhanced Floating Point & Multimedia Unit Bộ xử lý Pentium 4 mở rộng các thanh ghi dấu chấm... thiết bị I/O Bus hệ thống Bộ vi xử lí Pentium IV có bus hệ thống với băng thông 3,2 Gbytes mỗi giây.Băng thông cao là một tạo khả năng quan trọng cho các ứng dụng dòng dữ liệu từ bộ nhớ.Băng thông này đạt được như vậy là nhờ một bus rộng 64 bit có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ 40 0MHz II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 2 Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV d.Memory Subsystem Cache... của chúng để tiết kiệm thời gian tính toán cho ra các mục tiêu này II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN LOGO 2 Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV b Front End IA-32 Instruction Decoder The Istruction Decoder nhận các byte lệnh 32 bit từ Cache L2 64 bit,và giải mã chúng thành các vi lệnh mà máy có thể hiểu và thực hiện được.Một bộ giải mã đơn instruction decoder chỉ có thể giải mã được... đường liên kết với 128 bytes trên một dòng cache Những đường cache 128-byte bao gồm 2 phần 64- byte sectors LOGO LOGO III.TẬP LỆNH Có 9 nhóm lệnh cơ bản : LOGO III.TẬP LỆNH SSE instructions Là mở rộng của kiến trúc đơn dòng lệnh đa dữ liệu(SIMD) với công nghệ MMX, SSE chỉ có thể thực thi trên các VXL Intel 64 và IA-32 mà hỗ trợ các mở rộng SSE Thêm 70 lệnh mới giúp cải thiện hình ảnh, âm thanh và... ghi vào nó thì sẽ luôn luôn được copy vào L2.Nó có thể thực hiện được 1 lênh load và 1 lệnh store trong mỗi chu kì đồng hồ LOGO II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN LOGO 2 Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV d.Memory Subsystem Vi xử lí Pentium 4 có một memory subsystem với khả năng nổi bật cho phép ứng dụng mới, các ứng dụng luồng định hướng bang thong cao như 3D, video, và content creation... xử lý đa phương tiện tốt hơn Số hàng lệnh xử lí làm tăng mức xung nhịp hệ thống Pentium 4 là nhà vô địch megahez NHƯỢC ĐIỂM Nó đặt ra một tập mới của tối ưu hóa mã quy tắc Tiêu thụ điện năng và sinh ra nhiệt nhiều hơn Tuy nhiên, trong các ứng dụng kế thừa với nhiều phân nhánh hoặc x87 floating-point hướng dẫn, Pentium 4 sẽ chỉ phù hợp hoặc thậm chí bị rơi phía sau người tiền nhiệm của nó NHÓM 2-D10CN2-PTIT... nhanh càng tốt II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 2 Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV c Integer and Floating-Point Execution Units L1 cache Cache dữ liệu Level 1(L1) là một loại cache 8K-byte sử dụng cho cả các lệnh load,store số nguyên ,dấu phẩy động/SSE.Nó được tổ chức thành 4 đường tập kết hợp với 64 byte cho mỗi dòng cache (cache line).Nó là cache kiểu write-through,nghĩa là cái gì . : BỘ MÔN: KĨ THUẬT VI XỬ LÝ GIÁO VI N:HOÀNG XU N DẬU HỌC VI N CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VI N THÔNG BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM 4 BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM 4 ) ) LOGO NỘI DUNG. TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN 1. Vi kiến trúc NETBURST Công nghệ vi kiến trúc Netburst của intel được ứng dụng rộng rãi trong các dòng chip của Intel .Vi xử lý Pentium 4 dựa trên kiến trúc Netburst. CÁO I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4 II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN III.TẬP LỆNH. V.KẾT LUẬN. IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT LOGO I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4. Pentium 4 là một dòng chíp