Kiến trúc máy tính Chương 1: Giới thiệu chung Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Tổng quan • • • • Khái niệm kiến trúc máy tính Xu cơng nghệ Hiệu Ngun lý thiết kế định lượng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Định nghĩa Kiến trúc máy tính nghệ thuật thiết kế máy tính dựa nguyên lý kỹ thuật đánh giá hiệu định lượng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Ví dụ • Lắp máy tính chơi game – Mainboard Intel MSI B150M MORTAR → Số cho Game thủ! CPU CPU Intel Core i3 6100 3.7 GHz Socket 1151 VGA Card Zotac GTX 960 AMP edition 2GB DDR5 128bit RAM G.SKILL RIPJAW V 8GB(2*4GB) DDR4 2133MHz HDD Western 1TB SATA 7200rmp cache 64M Chính hãng (Blue) PSU - Nguồn Cougar STX 450 A.PFC Case Knight Wind ( tặng kèm fan led ) Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Ví dụ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Các thành phần KTMT • Kiến trúc tập lệnh: đánh địa nhớ, tập lệnh, mã hóa lệnh • Tổ chức: cách kết nối nhớ, cách kết nối vi xử lý, cách phối hợp vi xử lý, đường ống, đệm (vi kiến trúc) • Phần cứng: giá trị xung nhịp đồng hồ, hệ thống nhớ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Mục đích KTMT Thiết kế: kiến trúc tập lệnh, tổ chức, phần cứng nhằm đáp ứng tiêu chí định lượng: •Các u cầu chức (ứng dụng máy chủ, học tập, chơi game ) •Giá •Mức tiêu thụ lượng •Hiệu •Tính sẵn sàng •Tính tin cậy Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Xu cơng nghệ • Năng lực xử lý (số transitor chíp) tăng gấp đơi sau 18 tháng (luật Moore) • Kích thước nhớ tăng gấp đơi sau 18 tháng • Dung lượng đĩa cứng tăng gấp đơi sau 18 tháng • Tốc độ truy cập đĩa cứng tăng gấp đôi sau 10 năm • Tốc độ truy cập RAM đĩa cứng tăng vài % năm Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Khoảng cách hiệu CPU-RAM Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Song song hóa • Song song hóa mức câu lệnh : song song hóa liệu sử dụng kỹ thuật đường ống • Các kiến trúc vector xử lý đồ họa: song song hóa liệu sử dụng lệnh cho tập liệu • Song song hóa mức luồng : song song hóa liệu luồng sử dụng mơ hình phần cứng gắn kết chặt cho phép liên lạc luồng • Song song hóa mức u cầu : Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 10 Giới thiệu hiệu Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 11 Số đo hiệu • • • • • Chương trình ứng dụng : số trả lời/1 tháng Ngơn ngữ lập trình: số thao tác / giây Tập lệnh: MIPS, MFLOPS Đường truyền liệu: MB/ giây Transitor: số chu trình/ giây Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 12 Các phần mềm đánh giá hiệu • Các phần mềm thực tế: Tex, spice, • Các hạt nhân: vịng lặp Livermore • Các chương trình đơn giản: xếp, tạo số ngẫu nhiên • Các phần mềm chuẩn nhân tạo Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 13 Cách tổng hợp hiệu Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14 Nguyên lý thiết kế định lượng • Sử dụng song song hóa để tăng hiệu • Ngun lý địa phương: phần mềm thường sử dụng liệu mã lệnh vừa sử dụng gần • Tập trung vào trường hợp thường xảy ra: lệnh nạp giải mã dùng nhiều lệnh nhân, cộng-> Ta tập trung vào chúng • Luật Amdahl • Cơng thức tinh hiệu CPU Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15 Luật Amdahl Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16 Hiệu CPU Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17 CPI trung bình Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18 Ví dụ tính CPI trung bình Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 19