TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Sự cần thiết của đề tài
Khi laptop hoạt động chậm chạp, việc nâng cấp lên ổ cứng SSD là giải pháp tối ưu nhờ vào tốc độ vượt trội và khả năng lưu trữ an toàn Ổ cứng SSD còn có khả năng tương thích cao, tiêu thụ điện năng thấp và giúp cải thiện nhiệt độ vận hành của thiết bị Chính vì vậy, ổ cứng SSD là lựa chọn vượt trội so với ổ cứng HDD để nâng cao hiệu suất máy tính.
Phương pháp nguyên cứu
Áp dụng các kiến thức được truyền đạt trên lớp với tiếp thu kiến thức qua các trang mạng như Google, Youtube, Wikipedia, bài báo, …
Phạm vi nghiên cứ
Khái niệm, cấu trúc, tốc độ và ưu điểm của SSD PCIe 4.0 NVMe M.2.Viết chương trình asembly bằng phần mềm Emu8086.
Cấu trúc đồ án
Báo cáo của chúng em bao gồm các chương sau :
Chương 2 : Tìm hiểu về công nghệ SSD PCIe 4.0 NVMe M.2
Chương 3 : Viết chương trình assembly nhập vào một số nguyên n kiểm tra xem n có phải là số nguyên tố hay không ?
TÌM HIỂU VỀ SSD PCIe 4.0 NVME M.2
Cổng giao tiếp PCIe là gì ?
PCIe là tiêu chuẩn kết nối phổ biến trên các Mainboard, cho phép các phần cứng như card đồ họa, card âm thanh, card WiFi hoặc SSD M.2 NVMe giao tiếp với hệ thống PCIe 4.0, phiên bản thế hệ thứ tư của chuẩn này, được giới thiệu vào giữa năm 2020, mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và hiệu năng cải thiện đáng kể cho các linh kiện mở rộng.
2017 Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà sản xuất phần cứng mới áp dụng tiêu chuẩn này trên Mainboard và chipset của mình.
Hình 2 1 Khe cắm PCIe trên bo mạch chủ
Hình 2 2 Khe cắm PCIe trên bo mạch chủ
Trên một bo mạch chủ thường có nhiều khe cắm PCIe với các kích cỡ x1, x4, x8 và x16, trong đó các con số này thể hiện số làn dữ liệu Việc có nhiều làn dữ liệu giúp truyền tải dữ liệu nhanh hơn, nâng cao hiệu suất hệ thống Các thiết bị giao tiếp qua cổng PCIe hoạt động tối ưu nhất trên cổng x16 nhờ tốc độ truyền dữ liệu cao nhất, chính vì vậy các card đồ họa thường được cắm vào khe x16 để đảm bảo hiệu năng tối đa.
Các thiết bị giao tiếp qua PCIe dạng M.2, như SSD, được thiết kế riêng với cổng M.2 sử dụng chuẩn PCIe x2 hoặc x4 (2 hoặc 4 làn) nhằm thay thế tiêu chuẩn cũ mSATA Điều này giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu và nâng cao hiệu suất cho các thiết bị lưu trữ Việc sử dụng chuẩn PCIe M.2 giúp tối ưu hóa không gian trong bo mạch chủ và mang lại khả năng mở rộng linh hoạt hơn cho các hệ thống máy tính.
Hình 2 3 Ổ cứng M2 PCIe, M2 SATA, mSATA
Các PCIe có chỉ số càng cao thì số chân cắm càng nhiều, do chúng được thiết kế với nhiều lane hơn Số lane càng lớn giúp PCIe xử lý dữ liệu với tốc độ cao hơn, nâng cao hiệu suất truyền tải thông tin Chính vì vậy, các card mở rộng hoặc thiết bị cần tốc độ cao thường yêu cầu các khe PCIe có chỉ số lớn để đảm bảo hoạt động tối ưu.
Khe cắm SSD M.2 PCIe NVMe thường xuất hiện trên các dòng laptop và mainboard cao cấp nhưng không phải dòng nào cũng được trang bị Nếu laptop không có khe M.2 PCIe, người dùng không thể nâng cấp SSD M.2 PCIe trực tiếp Đối với các mainboard từ đời H97 trở đi, khi không có khe M.2 PCIe, bạn có thể sử dụng card chuyển đổi từ M.2 PCIe sang PCIe x4 để nâng cấp, tuy nhiên cần cập nhật BIOS mới nhất để đảm bảo tương thích.
PCIe 4.0 là gì?
PCIe 4.0 là thế hệ thứ 4 của chuẩn PCIe với 16GT/s (khoảng 2GB/s trên một làn dữ liệu hoặc tổng cộng 64GB/s )
Hình 2 6 Thông số các thế hệ PCIe
Chuẩn PCIe có khả năng tương thích cao với các thiết bị cổng PCIe thế hệ cũ và mới, giúp các linh kiện hoạt động linh hoạt trên các bo mạch chủ khác nhau Thiết bị PCIe 3.0 có thể hoạt động trên bo mạch chủ hỗ trợ PCIe 4.0, còn các thiết bị PCIe 4.0 cũng tương thích với bo mạch chủ PCIe 3.0 nhưng sẽ bị giới hạn về hiệu năng của chuẩn cũ Điều này đảm bảo sự linh hoạt trong việc nâng cấp và sử dụng phần cứng, đồng thời tối ưu hóa khả năng mở rộng hệ thống máy tính của người dùng.
So sánh chuẩn SSD PCIe với SATA
Giao diện SSD cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn so với SATA, giúp cải thiện hiệu suất hệ thống Ổ cứng SSD kết nối qua giao diện PCIe 3.0 x16 đạt tốc độ liên kết lên đến 16Gb/s, mang lại trải nghiệm sử dụng mượt mà và hiệu quả cao hơn cho người dùng.
Chậm hơn PCIe Chuẩn SATA 3.0 chỉ cung cấp 6.0 Gb/s
Khả năng tương thích SSD PCIe có phần mới hơn và có thể không tương thích với tất cả các hệ thống.
SATA là một giao diện cũ hơn và có thể được sử dụng để kết nối ổ cứng và ổ đĩa quang ở nhiều độ tuổi khác nhau.
Kết nối Sử dụng nguồn điện từ chính khe PCIe nên không cần dây phụ cho ổ cứng
Cần dây phụ cho ổ cứng
Kích thước Chuẩn M.2 dạng que có kích thước nhỏ gọn chỉ
SATA có xu hướng phù hợp với vỏ vật lý 2,5 inch bằng RAM máy tính tương tự sẽ phù hợp với ổ cứng truyền thống.
Giá cả Đắt hơn Rẻ hơn
Bảng 1 So sánh PCIe với SATA
Mạch chủ điều khiển NVMe là gì?
NVM Express (NVMe) là giao diện cao cấp dành cho các ổ cứng SSD sử dụng kết nối PCIe, giúp cải thiện hiệu năng truy xuất dữ liệu nhờ vào khả năng điều khiển bộ nhớ không biến đổi cao tốc NVMe cho phép cắm và chạy các SSD PCIe trên mọi nền tảng máy tính, mang lại trải nghiệm sử dụng nhanh, ổn định và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống lưu trữ.
Hình 2 8 Cấu tạo NVMe Controller
NVMe tối ưu hóa khả năng khai thác song song của phần cứng và phần mềm máy chủ để đạt hiệu suất cao nhất từ các ổ SSD hiện đại, giảm chi phí I/O và nâng cao hiệu suất so với các giao diện trước đó Giao thức NVMe hỗ trợ nhiều hàng đợi lệnh và giảm độ trễ, giúp cải thiện tốc độ truyền dữ liệu đáng kể Trong khi đó, các giao diện cũ như AHCI được phát triển cho ổ cứng HDD chậm hơn nhiều, nơi độ trễ dài do hoạt động của CPU và vòng quay đĩa gây ra nên không còn phù hợp với nhu cầu tốc độ của các công nghệ lưu trữ mới.
So sánh NVMe và AHCI
NVMe AHCI Độ trễ Thấp
- Trực tiếp liên lạc với CPU, do đó, bỏ qua tất cả các liên lạc không cần thiết vốn gây chậm trễ.
Tác vụ đọc không lưu tạm thời (uncacheable) trên thanh ghi bộ nhớ sẽ mất khoảng 2.000 chu kỳ xử lý của CPU cho mỗi lượt truy cập Một lệnh đọc không thể lưu vào bộ nhớ đệm sẽ tiêu tốn đến 8.000 chu kỳ xử lý của CPU, tương đương khoảng 2,5 mili giây độ trễ cho mỗi lệnh Điều này cho thấy rằng các tác vụ đọc không cache có ảnh hưởng lớn đến hiệu năng hệ thống, gây ra độ trễ đáng kể trong quá trình xử lý dữ liệu.
Hệ thống có khả năng hỗ trợ lên đến 64K hàng đợi I/O để xử lý các lệnh xuất nhập dữ liệu, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động Mỗi hàng đợi I/O có thể chứa tới 64K lệnh, tận dụng tối đa khả năng đọc và ghi dữ liệu song song của công nghệ chip nhớ Flash NAND, nâng cao tốc độ và độ tin cậy trong quá trình xử lý dữ liệu.
- Chỉ hỗ trợ duy nhất một hàng đợi I/O với tối đa 32 lệnh một hàng đợi, dẫn đến mức hiệu suất thấp hơn nhiều so với NVMe.
Bảng 2 So sánh NVMe với AHCI
SSD PCIe Gen4 x4 – Máy tính nào hỗ trợ SSD PCIe Gen x4
SSD PCIe Gen4 x4 với chuẩn PCIe 4.0 mang lại hiệu năng ấn tượng, với tốc độ lý thuyết lên đến khoảng 7.8GB/s, vượt trội so với các dòng SSD trước đây Thực tế, ổ cứng SSD Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0 đạt tốc độ đọc lên đến 5GB/s và tốc độ ghi 4.3GB/s, cao hơn 35% so với các dòng SSD M.2 PCIe 3.0 x4, chứng minh sức mạnh vượt trội của chuẩn PCIe 4.0 trong ứng dụng thực tế.
Hiện tại, AMD đang dẫn đầu trong cuộc đua chuẩn PCIe 4.0 nhờ sự kết hợp của CPU Ryzen 3000 và chipset bo mạch chủ X570, đáp ứng sự mong đợi của người dùng toàn cầu Gigabyte đã phát hành các bản cập nhật BIOS mới hỗ trợ PCIe 4.0 trên các bo mạch chủ socket AM4, cho phép mở khóa tính năng PCIe 4.0 cho các dòng mainboard X300 và X400 của AMD khi sử dụng chip Ryzen 3000 Series.
Intel đã công bố lộ trình nâng cấp chuẩn PCIe 4.0 cho dòng CPU Rocket Lake-S và Chipset 500-Series vào cuối năm 2020, với Rocket Lake-S hỗ trợ tới 20 lane PCIe 4.0 Trong đó, 4 lane được dành cho SSD NVMe nhanh, còn 16 lane phục vụ slot PCIe của card đồ họa (GPU), giúp cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng hệ thống hiệu quả hơn. -Cập nhật hiệu suất siêu tốc với CPU Intel Rocket Lake-S chuẩn PCIe 4.0 – nâng tầm trải nghiệm SSD và GPU ngay hôm nay! [Learn more](https://pollinations.ai/redirect/242590)
Hình 2 9 SSD Corsair MP600 PCIe Gen4 có hiệu năng cao nhưng đi kèm với mức tiêu thụ năng lượng và nhiệt độ hoạt động lớn, khiến các nhà sản xuất cần trang bị tản nhiệt nhôm cho ổ cứng để đảm bảo hiệu suất ổn định Điều này làm cho các khe cắm M.2 trên laptop không thể đáp ứng đủ không gian và khả năng thoát nhiệt của SSD cao cấp Trong khi đó, đối với các mainboard dành cho máy PC, việc lắp đặt SSD PCIe Gen4 là một giải pháp nâng cấp giá trị, giúp hệ thống gaming trở nên mạnh mẽ và hầm hố hơn, phù hợp cho các máy tính hiệu năng cao.
So sánh SSD PCIe 4.0 và SSD PCIe 3.0
Ra mắt vào ngày 7/7, nền tảng vi xử lý Ryzen thế hệ thứ 3 của AMD nhanh chóng trở thành chủ đề nóng trong cộng đồng đam mê phần cứng Bộ xử lý Zen 2 Ryzen 3000 là CPU máy tính để bàn đầu tiên hỗ trợ giao diện PCI-Express 4.0, tăng gấp đôi băng thông so với PCIe 3.0, với tốc độ từng làn lane đạt 16 Gbit/s (2 GB/s) Nhờ đó, giới hạn tốc độ cho các SSD M.2 NVMe lên đến 4x lanes được nâng cao đáng kể, mang lại hiệu năng vượt trội cho hệ thống của người dùng.
Các ổ SSD M.2 NVMe mới hỗ trợ PCI-Express 4.0 đạt tốc độ truyền dữ liệu vượt 5.000 MB/giây, gấp đôi so với PCIe gen 3.0 x4, vốn chỉ giới hạn lý thuyết ở khoảng 4 GB/giây và thực tế khoảng 3,5 GB/giây Đây là bước tiến đáng kể giúp nâng cao hiệu năng lưu trữ và tốc độ truyền dữ liệu trên các hệ thống máy tính hiện đại.
Đã bắt đầu thử nghiệm SSD M.2 NVMe PCI-Express 4.0 mới nhất, cụ thể là SSD GIGABYTE AORUS NVMe, trên hệ thống Ryzen 3000 để đánh giá hiệu suất Ổ SSD này sử dụng bộ điều khiển Phison PS5015-E16 kết hợp với bộ nhớ flash Toshiba 3D TLC NAND và bộ nhớ cache DRAM, mang lại tốc độ đọc lên tới 5000 MB/s và ghi tối đa 4400 MB/s theo lý thuyết Điều đặc biệt là, đa số các ổ cứng PCIe 4.0 hiện nay đều dựa trên bộ điều khiển Phison PS5015-E16, cho thấy sự phổ biến của công nghệ này trong các sản phẩm SSD cao cấp.
Bảng điều khiển của PHISON được trình bày rõ nét trong Hình 2.11 SSD GIGABYTE AORUS NVMe Gen4 đã được thử nghiệm trên bo mạch chủ ASRock X570 Taichi, kết hợp cùng vi xử lý AMD Ryzen 7 3700X để đánh giá hiệu năng thực tế Các bài kiểm tra đã tiến hành trên các chuẩn giao tiếp PCIe 4.0, PCIe 3.0 và PCIe 2.0 nhằm so sánh tốc độ và khả năng mở rộng của từng phiên bản. -Tăng tốc hiệu năng máy tính của bạn với SSD GIGABYTE AORUS và bo mạch chủ ASRock X570 thử nghiệm PCIe 4.0, 3.0, 2.0 [Tìm hiểu thêm](https://pollinations.ai/redirect/242590)
Hình 2 12 So sánh SSD PCIe 4.0 với các thế hệ 3.0,2.0
Khi tìm kiếm các con số tổng hợp nhanh, có thể tham khảo hình ảnh so sánh ở trên để nhận thấy PCIe 4.0 hoạt động rất tốt và thể hiện tiềm năng vốn có của mình Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, yếu tố quan trọng không phải tốc độ đọc ghi tuần tự mà là hiệu suất đọc ghi ngẫu nhiên Các thử nghiệm tổng hợp tại trang 1 cho thấy, khả năng đọc ghi ngẫu nhiên 4K của các chế độ PCIe đều gần như giống nhau, ít nhất trên các ổ SSD dựa trên controller Phison.
Hình 2 13 Tản nhiệt SSD PCIe 4.0
Khi sử dụng các ổ cứng SSD PCIe 4.0, người dùng cần đặc biệt lưu ý đến vấn đề nhiệt độ vì chúng hoạt động rất nóng và ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ đọc ghi Nếu không có hệ thống tản nhiệt phù hợp, ổ đĩa có thể đạt nhiệt độ 100°C chỉ trong vòng 30 giây, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của ổ cứng Trong khoảng thời gian ngắn đó, ổ vẫn còn hoạt động bình thường, ghi khoảng 120 GB dữ liệu, nhưng sau đó tốc độ sẽ chậm dần và giảm xuống còn khoảng 300 MB/s Do đó, việc lắp đặt hệ thống tản nhiệt hiệu quả là rất cần thiết để duy trì hiệu suất ổ cứng ổn định và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Hình 2 14 Tản nhiệt SSD PCIe 4.0
Với tản nhiệt Gigabyte được lắp sẵn và ổ cứng đạt tốc độ tối đa, nhiệt độ đạt tới
80 ° C mà không có bất kỳ sự sụt giảm tốc độ nào, rất ấn tượng
Giá SSD PCLe 4.0 hiện tại khá cao; ví dụ như ổ Gigabyte 2 TB được thử nghiệm trong bài viết đang có giá 460$ và phiên bản 1 TB có giá 260$.
PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH ASSEMBLY
Giới thiệu về chương trình
Chương trình tìm kiểm tra số nguyên tố dùng ngôn ngữ Assembly Chương trình được viết và chạy trên phần mềm emu8086.
Phân tích chương trình
- Khai báo model small, stack = 100h, và data gồm: chuỗi các thông báo; biến num chứa số nguyên tố nhập vào từ bàn phím;
- Hiển thị thông báo ‘Nhap so nguyen to’
- Gọi hàm input, nhập số cho đến khi gặp ký tự enter thì chuyển đến hàm check, số vừa nhập được lưu vào biến num.
Trong quá trình kiểm tra số nguyên tố, ta chuyển giá trị num vào thanh ghi ax, sau đó kiểm tra ax để xác định xem đó có phải là số nguyên tố hay không Nếu ax nhỏ hơn 2, hệ thống sẽ chuyển đến hàm notprime; nếu ax bằng 2, chuyển đến hàm prime Trong vòng lặp kiểm tra chia hết, nếu ax chia hết cho cx, số đó không phải là số nguyên tố và chuyển đến hàm notprime; nếu không, tăng cx lên 1 và so sánh bình phương của cx với num Quá trình này tiếp tục cho đến khi cx bình phương lớn hơn num, lúc đó xác định số đó là số nguyên tố và chuyển đến hàm prime.
- Hàm notprime: in ra màn hình thông báo ‘Khong phai la so nguyen to’
- Hàm prime: in ra màn hình thông báo ‘La so nguyen to’
- Kết thúc chương trình bằng lệnh mov ah,4ch int 21h
CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH ASSEMBLY
.data msg1 db 'Nhap so nguyen duong:$' msg2 db 10,13,'Khong la so nguyen to$' msg3 db 10,13,'La so nguyen to$' num dw 0
This article presents an assembly language program that prompts the user to input a number and then determines whether the number is prime or not The program starts by displaying an initial message and waits for user input, processing each character to build the number It converts the input characters into an integer value, repeating the process until the Enter key is pressed The program then checks if the number is less than 2, automatically classifying it as non-prime For numbers 2 and above, it performs divisibility tests from 2 up to the square root of the number to identify if the number is prime If it finds a divisor, it confirms the number is not prime; otherwise, it declares the number as prime The results are displayed to the user, indicating whether the input number is prime or not This implementation demonstrates fundamental assembly language techniques for input processing, numerical calculations, and condition-based output, making it a useful reference for learning low-level programming and number theory algorithms.
Kết quả khi chạy chương trình:
Hình 3 2 Kết quả chương trình Assembly
