Slide tìm hiểu kiến trúc về vi xử lí Intel Pentium M

Slide tìm hiểu kiến trúc về vi xử lí Intel Pentium M

TÌM HIỂU VI XỬ LÝ

INTEL PENTIUM M

Năm học : 2013 – 2014

Bộ môn : Kỹ thuật Vi xử lý

11/7/13

Contents

Giới thiệu chung về vi xử lý

Intel Pentium M 1

Kiến trúc của vi xử lý Intel Pentium M 2

Các đặc tính công nghệ mới 3

Kết luận 4

I GIỚI THIỆU CHUNG:

1 Xuất xứ:

 Xây dựng trên kiến trúc thứ VI của Intel, được sản xuất từ 2003 - 2008

PM là phiên bản cuối cùng, hoàn hảo nhất của kiến trúc P6

Kết hợp giữa nhân P3 với đặc tính tiên tiến của P4

Tốc độ nhanh, yêu cầu năng lượng thấp

2 Ứng dụng:

 Ngành sản xuất mainboard như AOpen, DFI và MSI

đã thiết kế cho PM tương thích với các bản mạch, HTPC, máy trạm và máy chủ

 Thích hợp với các hệ thống nhúng vì tính tiết

kiệm năng lượng

 Cho phép thiết kế không cần quạt tản nhiệt và

thu nhỏ nhúng vào PC

 được dùng trong thế hệ đầu tiên của nền tảng

Centrino

3 Các dòng VXL của PM:

Thông số :

II KIẾN TRÚC CỦA VXL INTEL PENTIUM M

1 SĐK

2 Các thành phần chính và cách hoạt động

 Pipeline của Pentium M

Intel không tiết lộ cấu trúc pipeline của Pentium M,

song chúng ta có thể tìm hiểu thông qua cấu trúc của Pentium III, gồm 11 tầng, (hình vẽ) và một lệnh phải đi qua đầy đủ các tầng theo thứ

tự để có thể thưc hiện được

Bộ nhớ cache

 Cache L2:

 PM có một memory cache L2: là 1 MB trên các

mô hình 130 nm (lõi “Banias”) và 2 MB trên các

mô hình 90 nm (lõi “Dothan”)

 Lưu trữ dữ liệu chờ phần cứng xử lý, giúp tăng

tốc độ xử lý của chip

 Cache L1:

 Có hai memory cache L1, 32KB cho chỉ lệnh và

32KB cho dữ liệu

 Là cache chính Khi CPU xử lý, L1 cache sẽ truy

cập L2 cache trước khi vào bộ nhớ hệ thống

Khối tìm nạp

Có 3 tầng như hình vẽ

Sau khi IFU3 đánh dấu khối giải mã chỉ lệnh nào thì mỗi chỉ lệnh sẽ được gửi đi

Có 3 khối giải mã chỉ lệnh khác nhau:

-Giải mã chỉ lệnh và thay đổi tên cho thanh ghi

-Bộ đệm Reorder Buffer -Reservation Station và các khối thực thi

Giao diện bus

Bus hệ thống gồm FSB và BSB

- FSB là cầu nối quan trọng nối bộ xử lý với bộ nhớ chính

và tuyến bus ngoại vi

- BSB truyền tải dữ liệu giữa

bộ xử lý và bộ đệm thứ cấp

=>tăng hiệu năng xử lý

=>kiến trúc P6 đã cải thiện được tốc độ một cách đáng kể

3 kiến trúc tập lệnh:

- Sử dụng kiến trúc lệnh x86

- Hỗ trợ 3 tập lệnh : MMX, SSE và SSE2

Tập lệnh MMX : Gồm:

• Nhóm lệnh truyền dữ liệu

• Nhóm lệnh chuyển đổi: ví dụ: chuyển chuỗi ký

tự ANSI 8 bit về UNICODE bằng cách đặt 1 thanh ghi MMX về 0

• Các lệnh số học

• Các lệnh logic

• Các lệnh so sánh

• Các lệnh dịch

Tập lệnh SSE:

• Nhóm lệnh xử lý toán hạng dấu phảy động

• Nhóm lệnh quản lý MXSCR

• Nhóm lệnh toán hạng số nguyên 64-bit trên thanh ghi

MMX

• Nhóm lệnh điều khiển Cacheability, prefetch, và điều

khiển thứ tự lệnh

 Tập lệnh SSE2:

• Nhóm lệnh xử lý dấu phảy động: độ chính xác kép

• Nhóm lệnh chuyển đổi dấu phảy động: độ chính xác

đơn

• Nhóm lệnh số nguyên 128-bit

• Nhóm lệnh điều khiển Cacheability và thứ tự lệnh

III CÁC ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ MỚI:

1 Các đặc trưng chủ yếu của Intel Pentium M

• Hỗ trợ kiến trúc Intel® Dynamic Execution

• Cache lệnh chính 32KB và cache dữ liệu 32KB

• 1MB cache L2

• Dự đoán rẽ nhánh tiên tiến giảm đáng kể miss

• SSE2 thực thi các ứng dụng đa phương tiện

• 400 MHz, đồng bộ tài nguyên bus hệ thống, cải thiện hiệu năng truyền tải dữ liệu

• Hợp nhất vi lệnh và quản lý stack tiên tiến giảm thiểu số lệnh mà bộ xử lý phải xử lý

2 Công nghệ SpeedStep nâng cao:

• Tăng tuổi thọ của pin

• Cho phép vi xử lý chuyển giữa nhiều tần số và

điện áp =>tối ưu hóa việc tiết kiệm năng lượng

• chuyển đổi giữa các trạng thái do phần mềm

điều khiển

Đặc tính:

• Đa tần số/điện áp cung cấp khả năng tối ưu hóa

hiệu năng tại mức năng lượng thấp nhất

• Không phụ thuộc vào chipset

2 Công nghệ SpeedStep nâng cao (tiếp)

• Mỗi mô hình của PM có một bảng điện áp/clock của

riêng nó Khi không cần tốn nhiều năng lượng đối với laptop thì nó giảm tốc độ clock và điện áp

=>giúp giảm tiêu tốn pin máy

• SpeedStep kiểm tra các thanh ghi model cụ thể

MSR của CPU, còn gọi là Performance Counter Nếu tăng yêu cầu sử dụng CPU thì nó sẽ tăng clock/điện

áp và ngược lại

III KẾT LUẬN:

1 So sánh đánh giá

- Nhân PM(kernel): tập trung vào tiết kiệm năng

lượng

- Việc giải mã lệnh bị giới hạn: tối đa chỉ sinh ra 6

vi lệnh trong mỗi chu kỳ clock

- Các đơn vị thực thi bó gọn trong 5 cổng, một

thiết kế khá giống với P4

- PM sinh ra ít vi lệnh hơn kiến trúc P4 - PM không hỗ trợ các tập lệnh 64 bit

2 Các thay đổi của Intel:

• Mở rộng cửa sổ lệnh

=>bộ xử lý theo dõi nhiều lệnh hơn

=>tăng kích thước của ROB và RS

Intel cam kết việc hợp các vi lệnh giúp tăng 5% hiệu năng trong các mã số

nguyên,9% trong các mã dấu phảy động.

3 Kết luận chung:

- PM đạt sức mạnh tương đương với Pentium

4-M có xung nhịp đồng hồ cao hơn 400MHz

- Ngoài ra PM đã có những cải tiến đột phá:

tương tự Pentium 4 nhưng tốc độ xung nhịp thấp hơn, mức độ tiêu tốn năng lượng được giảm thiểu rất nhiều

- PM tối ưu hóa hiệu quả việc quản lý năng

lượng,giúp kéo dài thời gian sử dụng pin của laptop

THE END.

************************

Thank you for watching!