HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ***************************** BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM MÔN : KỸ THUẬT VI XỬ LÝ MÔN : KỸ THUẬT VI XỬ LÝ ĐỀ BÀI : TÌM HIỂU VỀ VI XỬ LÝ INTEL – CORE 2 DUAL ĐỀ BÀI : TÌM HIỂU VỀ VI XỬ LÝ INTEL – CORE 2 DUAL Giảng viên : Hoàng Xuân Dậu Lớp : D09CNTT1 Nhóm 3: • Nguyễn Công Đức • Đỗ Thanh Duẩn • Lê Đại Dương • Nguyễn Văn Đường • Đặng Thanh Hà Mục lục 1. Giới thiệu xuất sứ của Core 2 Dual 2. Nội dung chính a. Sơ đồ kiến trúc Core b. Cấu tạo phần cứng Core 2 Dual c. Tập lênh của Core 2 Dual 3. Các đặc điểm công nghệ mới 4. Tài liệu tham khảo. 1 I . Giới thiệu xuất xứ của Core 2 Duo Nền vi xử lý thế hệ mới của Intel ( Core 2 Dual) chính thức được hãng này công bố toàn cầu hôm 28/7/2006 với 10 loại chip cho máy tính để bàn và xách tay. Tích hợp 291 triệu bóng bán dẫn, tiêu thụ điện năng ít hơn 40%, dòng chip được mong đợi từ lâu này có sự hỗ trợ của hơn 550 thiết kế hệ thống - lớn nhất trong lịch sử của Intel. Vào tháng 1 năm 2006 AMD chính thức tung ra thị trường thế hệ CPU K8 sử dụng socket AM2( socket AM2 có 940 chân).Thế hệ CPU K8 này hỗ trợ Ram DDR2 và có thêm một số tính năng và công nghệ mới như: công nghệ máy tính ảo AMD virtualiation, công nghệ “ Integrated Memory Controller ” giúp bảo đảm độ trễ ngắn trong quá trình CPU xử lý dữ liệu. Thời điểm đó vi sử lý K8 của AMD được xem là bộ xử lý với giải pháp tiến bộ nhất, hiển nhiên AMD hơn hẳn Intel về nhiều mặt : ít nhất là về mặt công nghệ Intel còn tỏ ra lạc hậu hơn so với AMD. Trước thời gian này Intel vẫn còn đang sử dụng kiến trúc NetBurst với thế hệ Pentium 4 chạy với tốc độ 1.5Ghz trên nền Socket 423 chân. Tuy nhiên không muốn AMD vượt mặt quá lâu Intel đã đưa ra một chiến lược công nghệ mới cho riêng mình: công nghệ Dual core ( công nghệ 2 nhân) có tích hợp thêm công nghệ Hyper Threarding ( Công nghệ Siêu phân luồng ) đã ra đời vào năm 2002.Tiêu biểu với sản phẩm Core Duo (được biết đến với tên mã là Yonah), Core Duo là một tên thương mại cho Pentium M processor có hai lõi xử lý và được sản xuất dưới công nghệ 90 nm . Với sự ra đời của công nghệ Dual Core vị thế của Intel đã được lấy lại nhanh chóng. Không chỉ dừng lại ở đó Intel đã cho ra đời thế hệ lõi kép thứ hai với sản phẩm tiêu biểu là Core 2 Duo. Core 2 Duo là tên thương mại cho bộ vi xử lý có tên mã là Merom (cho các máy laptop) hoặc Conroe (cho các máy desktop), sử dụng kiến trúc mới lõi siêu nhỏ. Ý tưởng và nền tảng cho Merom bắt đầu từ Banias, tên mã của chip Pentium M đầu tiên. Sau đó, Dothan được giới thiệu là phiên bản Banias 90 nm. Tháng 1 năm đó chip Yonah (Core Duo) 65 nm ra đời và đến tháng 3 thì được quảng bá rộng rãi như vi xử lý lõi đôi đầu tiên cho nền di động của Intel. Đội thiết kế tại Haifa (Israel) do Mooly Eden (hiện là Phó chủ tịch kiêm tổng giám đốc nền tảng di động của Intel) lãnh đạo là những người phát minh ra nền Banias và cũng là những người phát triển vi kiến trúc Core. 2 Thực ra đây là kiến trúc tương tự như kiến trúc siêu nhỏ được sử dụng trong Pentium M nhưng có thêm nhiều tính năng mới được bổ sung, như hỗ trợ SIMD instructions, công nghệ Virtualization Technology cho phép chạy cùng lúc nhiều HĐH, tăng cường bảo vệ hệ thống trước sự tấn công của virus (Execute Disable Bit), tối ưu tốc độ VXL nhằm tiết kiệm điện năng (Enhanced Intel SpeedStep Technology), quản lý máy tính từ xa (Intel Active Management Technology). Các chip mới có 291 triệu bóng bán dẫn, 2 lõi dùng bộ nhớ đệm L2 cache (4 MB cho Core 2 Duo E6000 và T7000; 2 MB cho T5000 và phiên bản E4000). Trong tổ hợp "Core": Woodcrest (Xeon 5100) và 2 chip Core 2 Duo Merom và Conroe thì Merom cung cấp nền tảng công nghệ cho Conroe và Woodcrest. Core 2 Duo được phát hành dưới dạng các sản phẩm E6000 (trước đây mang tên mã Conroe) dành cho máy tính để bàn và dòng T5000/T7000 (tên mã trước đây là "Merom") dành cho máy xách tay. Chữ "E" biểu thị mức tiêu thụ năng lượng 50 watt và cao hơn (dòng chip chủ đạo E6000 thuộc nhóm tiêu thụ 65 watt); chữ "T" được dùng cho các chip tiêu thụ từ 25 đến 49 watt. Core 2 Duo với tên mã Conroe có 291 triệu transistor, bộ nhớ đệm L2 4 MB, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775LGA. Một số BXL thuộc dòng này:E6600 (2,4 GHz), E6700 (2,66 GHz). Core 2 Duo với tên mã Allendale (hay Conroe-L) E6300 (1,86 GHz), E6400 (2,13 GHz) có 167 triệu transistor, bộ nhớ đệm L2 2MB, bus hệ thống 1066 MHz, socket 775LGA. Riêng E4300 (1,8 GHz) xuất hiện năm 2007 có bộ nhớ đệm L2 2 MB, bus 800 MHz, không hỗ trợ Virtualization Technology. Core 2 Duo tên mã Merom dành cho MTXT có công suất tiêu thụ chuẩn TDP là 35W và gây ấn tượng sâu sắc với công suất 5W khi chạy kiểu ULV (Ultra Low Voltage) . Intel tuyên bố bộ vi xử lí mới Core 2 của họ chạy nhanh hơn 20% khi cùng với mức tiêu thụ điện năng so với bộ vi xử lí Core Duo. 3 *Một số thông số của Merom: - Công nghệ sản xuất: 65 nm - Kích thước nhân: 143 mm2 - Transistors: 291 triệu - Tốc độ xung nhịp: 1.06 GHz – 2.4 GHz - FSB: 533 MHz – 800 MHz - Bộ nhớ Cache L1: 32 KB + 32 KB - Bộ nhớ Cache L2: 2 MB – 4 MB Shared - Số tầng Pipeline: 14 - Số bộ Decoder: 1 Complex + 3 Simple - Tốc độ giải mã nhanh nhất: 4 + 1 Các thông số chính Intel® Core™2 Duo Processor - Kiểu chân: Soket LGA775 - Sản xuất dựa trên xử lí 65 nm. - Tốc độ xử lý từ 1,8GHz đến >= 3,16GHz - Tốc độ FSB: 800MHz, 1066MHz và 1333MHz - Bộ nhớ Cache L1 cho lệnh 32 KB và dữ liệu 32KB cho mỗi lõi. - Cache L2 từ 2MB đến 6MB dùng chung cho cả 2 nhân - Tương thích với Memory là DDR2 - Chipset hỗ trợ là Intel 945GC, 945GT, 946PL, 946GZ, Q963, Q965, P965,G965 - Tập lệnh MMX, SSE, SSE2, SSE3. - Hỗ trợ công nghệ Intel Virtualization (trừ Core 2 Duo E4300) - Hỗ trợ côngnghệ Intel EM64T . - Hỗ trợ Execute Disable Bit. - Khả năng quản lí nguồn thông minh - Intelligent Power Capability. - Hỗ trợ công nghệ Enhanced SpeedStep II. Nội dung chính 4 A.Sơ đồ kiến trúc core Để hiểu về các vi cấu trúc core chúng ta trở về lịch sử các dòng core của intel ,dòng core 2 nhân đầu tiên của Intel là Dual core(ở đây chúng tôi chỉ đê cập đến dòng 2 nhân trở lên). Nó có 2 CPU thật, hoàn chỉnh bên trong 1 con chip. Core Duo được sản xuất bằng công nghệ 65nm (tên mã là Yonah). Core Duo dùng kiến trúc lõi siêu nhỏ gần giống với Pentium nhưng được bổ sung thêm nhiều tính năng mới. Bộ nhớ đệm cấp 2 (Cache L2) của Core Duo được chia đều cho mỗi nhân. Nghĩa là nếu Cache L2 là 2 MB thì nhân 1 và nhân 2 được sử dụng tối đa là 1 MB dù dư dù thiếu ,chính vì điều này giải thích vì sao dòng dual core hao tốn điện năng và tốc độ . Cấu trúc Dual Core Khắc phục nhược điểm của dòng dual core intel cho ra đòi dòng Core 2 duo .Core 2 duo ngoài những tính năng mới thì cải tiến tiêu biểu nhất là việc Share dung lượng Cache L2 của 2 nhân. Nghĩa là nếu Cache L2 là 2 MB thì nhân 1 không phải dùng cố định 1 MB nữa mà nếu có thiếu thì lấy phần dung lượng dư của nhân 2 dùng tiếp (điều này đối với Core Duo là không thể) nên việc xử lý sẽ nhanh hơn (vì khi Core Duo xài hết 1 MB L2 Cache mà vẫn còn thiếu thì sẽ truy xuất vào RAM để lấy dữ liệu, mà RAM thì có tốc độ truy xuất chậm hơn Cache L2). Các bộ vi xử lý Core 2 Duo từ E7200 trở về sau đã được sản xuất theo công nghệ 45nm . 5 Cấu trúc Core 2 duo Như vậy vi cấu trúc core đươc hiểu theo cách nôm na là sư cải tiến về mặt số lượng nhân và cache. Kiến trúc Core có 5 cổng gửi đi nhưng ba trong số chúng được sử dụng cho việc gửi các chỉ lệnh nối micro-ops đến các khối thựcthi. Điều đó có nghĩa rằng các CPU đang sử dụng kiến trúc Core đó có thể gửi ba địa chỉ lệnh micro-ops đến khối thực thi trên một chu kỳ clock. Kiến trúc Core cung cấp một FPU mở rộng và một IEU mở rộng (ALU) khi chúngta mang ra so với kiến trúc Pentium M. Điều này có nghĩa rằng kiến trúcCore có thể xử lý đến ba chỉ lệnh số nguyên trên một chu kỳ clock,trong khi Pentium M chỉ có hai. Sơ đồ khối chính của các khối thực thi trong kiến trúc Core. 6 • IEU: Instruction ExecutionUnit là nơi các chỉ lệnh được thực thi. Khối này cũng được biết đến là khối ALU (Arithmetic and Logic Unit). Các chỉ lệnh thông thường cũng được biết là các chỉ lệnh số nguyên. • JEU: Jump Execution Unit xử lý rẽ nhánh và cũng được biết đến với tên Branch Unit. • FPU:Floating-Point Unit. Khối này chịu trách nhiệm cho việc thực thi các biểu thức toán học floating-point và cũng cả các chỉ lệnh MMX và SSE.Trong CPU này, các FPU không “hoàn thiện” vì một số kiểu chỉ lệnh(FPmov, FPadd và FPmul) chỉ được thực thi trên các FPU nào đó: o FPadd: Chỉ có FPU này mới có thể xử lý các chỉ lệnh cộng floating-point như ADDPS. o FPmul: Chỉ có FPU này mới có thể xử lý các chỉ lệnh nhân floating-point như MULPS o FPmov:Các chỉ lệnh cho việc nạp hoặc copy một thanh ghi FPU, như MOVAPS (đượcdùng để truyền tải dữ liệu đến thanh ghi SSE 128-bit XMM). Kiểu chỉlệnh này có thể được thực thi trên các FPU, nhưng chỉ trên các FPU thứhai và thứ ba nếu các chỉ lệnh Fpadd hay Fpmul không có trongReservation Station. • Load: khối này dùng để xử lý các chỉ lệnh yêu cầu dữ liệu được đọc từ bộ nhớ RAM. • Store Data: Khối này xử lý các chỉ lệnh yêu cầu dữ liệu được ghi vào bộ nhớ RAM. 7 8 B.Cấu tạo phần cứng CPU( Core 2 Dual) Nhìn một cách tổng thể hệ thống trên chúng ta có thế thấy rằng vi sử lý core 2 duo bao gồm ba thành phần chính đó là: + CPU là bộ sử lý trung tâm của hệ thống và nằm ở vị trí trên cùng.Các thành phần chính của CPU gồm khối tính toán ALU , bộ sử lý trung tâm CU và các BUS hệ thống có băng thông lớn . Chức năng chính của CPU là tiến hành các thao tác tính toán xử lý, đưa ra các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển nhằm thực hiện một nhiệm vụ nào đó do người lập trình đưa ra thông qua các lệnh. + Chip Cầu Bắc(North Bridge) là IC quan trọng nhất trên Mainboard, nó quyết định độ mạnh và giá thành của Main. Chip Cầu Bắc điều khiển trực tiếp các thành phần như : 9 o Điều khiển CPU o Điều khiển bộ nhớ RAM o Điều khiển Video Card o Và trao đổi dữ liệu với Chip Cầu Nam. Các thành phần do Chip Cầu Bắc thực hiện (CPU, RAM, Video Card) phải đồng bộ với nhau và thuộc phạm vi của Chip Cầu Bắc hỗ trợ thì chúng mới doạt động được. Trong thực tế, mỗi loại Chip Cầu Bắc chỉ hỗ trợ khoảng 2 loại CPU, 2 loại RAM và 2 loại Video Card, nếu bạn sử dụng CPU hay RAM hay Video Card mà Chip Cầu Bắc không hỗ trợ thì nó sẽ không hoạt động được. + Chíp Cầu Nam(South Bridge) còn gọi là I/O Controller Hud (ICH), là một chip đảm nhiệm những việc có tốc độ chậm của Mainboard trong Chipset. Khác với Chip Cầu Bắc, Chip Cầu Nam không được kết nối trực tiếp với CPU, chính xác hơn Chíp Cầu Nam kết nối với CPU thông qua Chíp Cầu Bắc. Vì Chíp Cầu Nam được đặt xa CPU hơn, nó được giao trách nhiệm liên lạc với các 10 [...]... cho mỗi core một cache L2 riêng Một điểm mạnh khác khi chia sẽ bộ nhớ Cache L2 là giảm tải cho bộ nhớ và bus hệ thống Giả sử tại một thời điểm nào đó, cả 2 core đều làm việc trên cùng một data Với thiết kế dual core có cache L2 riêng cho từng core thì sau 1 quá trình truy xuất sẽ có 2 bản sao của data này trên cache L2 của từng core Trước khi mỗi core truy xuất bản sao của data trên Cache L2 của mình,... nhớ Quản lý điện năng thông minh - Intel Intelligent Power Capability: 35 Mục tiêu ra đời cấu trúc Core của Intel chủ yếu để cạnh tranh với K8 của AMD (được xem là bộ xử lý với giải pháp tiến bộ nhất vào thời điểm đó) Chúng ta hãy cùng xem xét kỹ trên phương diện lý thuyết giữa bộ xử lý vi cấu trúc Core mới của Intel và nền của AMD K8: Dựa vào bảng so sánh trên ta có thể thấy rằng các bộ xử lý với vi... Pentium D 800, 900 có cache L2 riêng cho từng core, CPU dựa trên Core Microarchitecture sẽ có Cache L2 chia sẽ cho cả 2 core, cho phép điều chỉnh tự động dung lượng cache L2 cho từng core tùy vào tần suất truy xuất Cache L2 của từng core Đặc biệt, nếu cả 2 core cùng làm việc một cách đồng bộ trên cùng một dữ liệu thì dữ liệu này sẽ được lưu một lần tại một nơi trên Cache L2 Thiết kế này đem lại hiệu... toán 128 bit Các CPU đời trước của Intel với bộ nhớ 64bit cho mỗi chu trình nên để thực hiện một khối lệnh SSE phải cần đến 2 chu trình (một khối lệnh SSE 128 bit) Kiến trúc mới Core Microarchitecture có khả năng xử lý SSE 128 bit chỉ trong một chu trình Việc này sẽ giúp tăng tốc các ứng dụng dùng nhiều khối lệnh SSE Bộ nhớ đệm thông minh - Intel Advanced Smart Cache: 32 Không như các CPU dual core. .. Nam” bắt nguồn từ việc vẽ một kiến trúc trên sơ đồ.Nhiệm vụ chính của Chip cầu Nam là kết nối : o Với Chip cầu bắc o Cổng USB 2. 0 o Ổ đĩa cứng o Và các cổng giao tiếp 11 C.Tập lệnh của core 2 duo 1 TỔ CHỨC LỆNH CỦA VI XỬ LÝ Core 2 Duo a Dạng lệnh : - Một lệnh của vi xử lý Core 2 Duo có dạng tổng quát như sau : , - Mã gợi nhớ giúp cho người sử dụng biết hoạt... hồ) Tính năng macrofusion giúp tăng tốc độ hoạt động bằng cách kết hợp 2 lệnh vào làm 1 trong quá trình giải mã, nhờ đó chip có thể xử lý giải mã 2 lệnh cùng lúc 30 Hình trên cho thấy 2 lệnh jne targ và cmp eax, [mem2] được ghép lại thành một microinstruction là cmpjne eax, [mem2], targ Công nghệ tăng cường khả năng xử lý media - Intel Advanced Digital Media Boost: 31 Các software hiện tại như image,... số tính năng mới: Công nghệ xử lý lệnh kiểu mới - Intel Wide Dynamic Excution : 29 Bằng cách thêm vào một khối giải mã lệnh (decoder) và khối thực thi lệnh (excution) vào mỗi core, công nghệ Wide Dynamic Excution cho phép Core Microarchitecture hoàn tất 4 lệnh cùng lúc trong 1 chu kỳ đồng hồ (nhanh hơn bất kỳ dòng CPU hiện tại nào của Intel và AMD vốn chỉ có khả năng xử lý tối đa 3 lệnh trong 1 chu... cờ định hướng DF DF=0 xử lý tăng địa chỉ DF=1 xử lý giảm địa chỉ  Lệnh STOS : - Dạng lệnh : STOSB STOSW - Cất byte trong thanh ghi AL hay word trong thanh ghi AX vào chuỗi đích Cặp thanh ghi ES:DI giữ địa chỉ chuỗi đích Địa chỉ chuỗi đích được tự động tăng hay giảm sau mỗi lần cất Chiều tăng giảm địa chỉ tùy thuộc cờ định hướng DF DF=0 xử lý tăng địa chỉ DF=1 xử lý giảm địa chỉ 23 d Chuyển điều khiển... thích : không làm gì cả - Không làm gì cả Dùng để tạo ra các khoảng làm trễ ngắn 27 * Lệnh CLD : - Dạng lệnh : CLD - Giải thích : DF ← 0 - Xóa cờ định hướng về 0 Xử lý tăng địa chỉ trong các lệnh xử lý chuỗi * Lệnh STD : - Dạng lệnh : STD - Giải thích : DF ← 1 - Lập cờ định hướng lên 1 Xử lý giảm địa chỉ trong các lệnh xử lý chuỗi * Lệnh CLI : - Dạng lệnh : CLI - Giải thích : IF ← 0 - Xóa cờ ngắt quãng... cập nhật bởi core còn lại), do đó sẽ có một quá trình update bản sao này diễn ra và quá trình này phải thông qua bộ nhớ và bus hệ thống Với thiết kế Cache L2 chia sẻ thì không cần phải update vì data được lưu một lần tại một nơi trên Cache L2 chia sẻ giữa 2 core Khi một core truy xuất data trên Cache L2 chia sẻ thì 33 data đó là mới nhất tại thời điểm đó Công nghệ nạp dữ liệu thông minh - Intel Smart . THÔNG ***************************** BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM MÔN : KỸ THUẬT VI XỬ LÝ MÔN : KỸ THUẬT VI XỬ LÝ ĐỀ BÀI : TÌM HIỂU VỀ VI XỬ LÝ INTEL – CORE 2 DUAL ĐỀ BÀI : TÌM HIỂU VỀ VI XỬ LÝ INTEL – CORE 2 DUAL . Thanh Hà Mục lục 1. Giới thiệu xuất sứ của Core 2 Dual 2. Nội dung chính a. Sơ đồ kiến trúc Core b. Cấu tạo phần cứng Core 2 Dual c. Tập lênh của Core 2 Dual 3. Các đặc điểm công nghệ mới 4. Tài. xứ của Core 2 Duo Nền vi xử lý thế hệ mới của Intel ( Core 2 Dual) chính thức được hãng này công bố toàn cầu hôm 28 /7 /20 06 với 10 loại chip cho máy tính để bàn và xách tay. Tích hợp 29 1 triệu