Kiến trúc máy tính- vũ huy

Kiến trúc máy tính

Hình 1: Một bo mạch chủ phổ biến Điều đầu tiên phải ghi nhớ là cấu trúc bo mạch chủ của AMD hay là các hãng khác đều không có một nền tảng riêng nào, mà tất cả đều phát triển từ nền tảng

là cấu trúc của Intel- ibm

Sự khác biệt khá căn bản có thể cho chip AMD một cái họ khác Đó là cách mainboard hỗ trợ AMD giao tiếp với CPU và các thiết bị phần cứng khác có đôi chút khác biệt với cách mà mainboard Intel giao tiếp với các thiêt bị phần cứng khác

Trước hết nói sơ qua về 2 loại chipset là chipset cầu bắc và chipset cầu nam

Hình 2: Bo mạch chủ của máy tính HP probook 4525s Notebook PC

a Chipset cầu bắc

HP probook 4525s Notebook PC sử dụng chipset cầu bắc AMD RS880M Dòng Chipset AMD 800 series là một tập hợp các chipset được phát triển bởi AMD, phát hành trong năm 2009 Loạt chipset được tiết lộ trong slide thuyết trình của mình trong ngày AMD Phân tích tài chính năm 2007 tổ chức vào ngày 13 tháng

12 năm 2007 Loạt chipset này cũng đánh dấu sự trở lại của AMD để thị trường

máy trạm / máy chủ sau khi hoàn thành việc mua lại ATI trong tháng 10 năm 2006 với chipset máy chủ đầu tiên

Loạt chipset được nhắm mục tiêu trong ba thị trường: thị trường máy trạm / máy chủ, thị trường máy tính để bàn và thị trường máy tính xách tay Hiện thông tin

về dòng chipset là rất khan hiếm, trong khi các thông tin chính thức công bố về hàng loạt các chipset máy chủ với hai phiên bản có sẵn, chipset AMD 890S và chipset AMD 870S, tất cả chúng kết hợp với chip cầu nam loại SB700S các chipset được hỗ trợ tên mã là "Montreal" bộ vi xử lý 45 nm, trong gói socket G3, hỗ trợ cả hai unbuffered hoặc đệm DDR3 (với socket G3MX), HyperTransport 3.0 và IOMMU, tất cả chúng tạo thành "Piranha" có tên mã là máy chủ nền tảng Tuy nhiên, như là kết quả của chiến lược chuyển, AMD đã từ bỏ kế hoạch cho Socket G3 và G3MX hoàn toàn và tập trung để cung cấp các nền tảng máy chủ mới Ngoài

ra cho nền tảng máy chủ xử lý đơn, sự kết hợp của SR5580 (Nguyên tên mã là

"RS780") và SP5100 hình thành các tên mã là "nền tảng" Catalunya

Hình 3: Sơ đồ kiến trúc của mainboard

b Chipset cầu nam

Liên kết với các khối cần băng thông chậm hơn so với RAM, bo mạch đồ hoạ Chipset cầu nam là linh kiện khá quan trọng và làm việc nặng nhọc, tuy nhiên nhiều hãng sản xuất đã không chú trọng tản nhiệt cho chúng, hầu như khi làm việc thì chipset này rất nóng (tất nhiên là mức độ nóng của nó chưa bằng chipset cầu bắc) Xu thế sau này của các bo mạch chủ là tích hợp toàn bộ chipset cầu bắc và cầu nam vào một chipset duy nhất (một vài hãng đã thực hiện điều này)

Máy tính chúng ta đang tìm hiểu sử dụng chipset cầu nam SB700S SB700 mới của AMD sẽ có những đặc tính mà Chipset trước kia của AMD hay của những nhà phát triển khác không có Nổi bật nhất trong số đó của SB700 là bộ phận điều khiển I/O được hỗ trợ cho cổng tia hồng ngoại , hỗ trợ chức Module TPM (Trust Platform Module ) cùng với công nghệ HyperFlash ( tương tự như công nghệ Intel NAND )

Hỗ trợ hồng ngoại sẽ trợ giúp những nền tảng mới của AMD , có tên mã là RS780 , trở nền thông dụng cho người tiêu dùng và những ứng dụng Multimedia , trong khi đó hỗ trợ TPM và HyperFlash cho những khách hàng là doanh nghiệp hoặc trong môi trường xí nghiệp

AMD SB700 sẽ hỗ trợ 06 cổng SATA-300 với khả năng RAID , eSATA , PATA , hỗ trợ âm thanh chất lượng cao , 12 cổng USB 2.0 và 02 cổng USB 1.1 , giao diện PCI và còn nhiều hơn thế nữa

Theo kế hoạch SB700 sẽ được giới thiệu vào cuối năm 2007 hoặc đầu năm

2008 và Chipset mới nhất cho RS780 sẽ hỗ trợ DirectX 10

Hình 4: chipset SB700

c Bus

Máy tính chúng ta đang tìm hiểu 4525s, có hai Bus ngoài Một được dùng để trao đổi thông tin giữa CPU và bộ nhớ, và nó được gọi đơn giản là "Bus nhớ" Bus thứ hai được dùng để trao đổi thông tin giữa CPU và với những linh kiện PC khác qua Chipset của Motherboard và nó được gọi là HyperTransport (HT) - bản chất của

nó chính là Bus Vào/Ra (I/O)

• HyperTransport Bus

Bạn có thể thấy việc trao đổi thông tin giữa CPU AMD tới những linh kiện bên ngoài khác Chip với tên gọi là “Bridge” là Chipset trên Motherboard Phụ thuộc vào Chipset, bạn có thể có một hoặc hai Chip Với giải pháp dùng hai Chip thì tất cả những thiết bị ngoại vi (như ổ cứng, Card rời cắm thêm, Card âm thanh…) được nối tới Chip thứ hai (Chip này gọi là SouthBridge) mà không được thể hiện trong Hình 1 Trong khi với giải pháp một Chip thì mọi thứ sẽ được nối tới Chip duy nhất này

Bên cạnh việc cung cấp những CPU AMD64 với đường dữ liệu riêng biệt cho bộ nhớ và cho những thiết bị I/O, HyperTransport có một số thuận lợi khác như: nó cung cấp liên kết riêng biệt cho CPU với những hoạt động Vào và Ra, cho phép CPU truyền (“Ghi”) và nhận (“Đọc”) dữ liệu cùng một lúc (có nghĩa là cho phép hoạt động Đọc/Ghi song song với nhau)

Với cấu trúc truyền thống dùng một Bus ngoài khi đó không thể thực hiện việc Đọc/Ghi đồng thời

• Memory Bus

Bus bộ nhớ là tập hợp các "dây" được sử dụng để thực hiện các địa chỉ bộ nhớ và các dữ liệu từ RAM hệ thống Bus bộ nhớ trong hầu hết các máy tính cá nhân cũng được chia sẻ với xe buýt vi xử lý, kết nối bộ nhớ hệ thống để xử lý và chipset hệ thống Bus bộ nhớ là một phần của hệ thống phân cấp của máy tính của

xe buýt, đó là kênh truyền thông tốc độ cao được sử dụng trong máy tính để chuyển thông tin giữa các thành phần của nó Xem ở đây để biết thêm chi tiết trên xe buýt,

và ở đây cho một mô tả của bus bộ nhớ liên quan đến bộ vi xử lý, cũng như các chi tiết cụ thể xe buýt bộ nhớ cho các bộ xử lý khác nhau

Các bus bộ nhớ được tạo thành hai phần: dữ liệu bus và xe bus địa chỉ Khi mọi người chỉ cần thực hiện tham chiếu đến các bus bộ nhớ, họ thường đề cập đến bus dữ liệu, có thể mang theo dữ liệu bộ nhớ trong máy tính thực tế Các bus địa chỉ được sử dụng để chọn các địa chỉ bộ nhớ mà dữ liệu sẽ đến từ hoặc đi về đọc hoặc viết

Rộng hơn các phần dữ liệu của bus, thông tin có thể được truyền đồng thời Bus dữ liệu rộng lớn hơn thường có nghĩa là hiệu suất cao hơn Tốc độ của bus được quyết định bởi tốc độ đồng hồ hệ thống và các trình điều khiển chính của hoạt động bus Các băng thông của bus dữ liệu là bao nhiêu thông tin có thể lưu thông qua nó, và là một chức năng của chiều rộng bus (bit) và tốc độ của nó (MHz) Điều này được mô tả chi tiết hơn ở đây

Bạn có thể nghĩ rằng bus dữ liệu như một đường cao tốc, chiều rộng của nó

là số làn đường và tốc độ của nó nhanh như thế nào những chiếc xe đang đi du lịch Băng thông sau đó là số tiền của giao thông đường cao tốc có thể mang theo trong một đơn vị thời gian, mà là một chức năng của nhiều làn đường và những chiếc xe

có thể lái xe nhanh như thế nào Xem thêm băng thông có nghĩa là hiệu suất tốt hơn

Chiều rộng của bus địa chỉ kiểm soát các định địa chỉ của bộ nhớ hệ thống,

mà là có bao nhiêu bộ nhớ hệ thống xử lý có thể đọc hoặc viết Tiếp tục tương tự đường cao tốc, bus địa chỉ mang thông tin về những con số xuất cảnh khác nhau

trên đường cao tốc Rộng hơn các bus địa chỉ, các chữ số hơn số xuất cảnh có thể

có, và lối thoát hiểm có thể được hỗ trợ trên đường cao tốc Hầu hết các hệ thống có thể giải quyết hơn rất nhiều bộ nhớ hơn là họ sẽ sử dụng Xem phần này cho thấy

độ rộng bus địa chỉ và định địa chỉ cho các bộ xử lý khác nhau

Máy tính HP Probook 4525s NoteBook PC sử dụng CPU Athlon II P340 Các bộ xử lý Athlon II P340 là một bộ xử lý lõi kép đã được công bố gần đây của AMD Nó có tốc độ xung nhịp 2,2 GHz với tổng số 1MB L2 cache chia sẻ bình đẳng với cả cốt lõi của bộ vi xử lý Bộ vi xử lý dành cho máy tính xách tay tính toán hàng ngày Một số ví dụ trong bộ xử lý AMD Athlon P340 đã được cài đặt HP G62-355DX, Dell Inspiron IM5030-2836B3D Hãy để chúng tôi thảo luận về chi tiết kỹ thuật và các khía cạnh khác Athlon II P340 là một bộ xử lý lõi kép dựa trên nền tảng Danube và tên mã là Champlain Nó có tích hợp một đơn vị điểm nổi hoặc FPU là 64 bit Bộ xử lý được xây dựng trên một silicon 45nm trên công nghệ cách điện Các tập lệnh của bộ vi xử lý là 64 bit Nó có 256 KB bộ nhớ cache L1 Bộ xử

lý sở hữu một ổ cắm S1

Nó hỗ trợ chỉ có 8GB bộ nhớ DDR3 Nó được kết nối với bộ nhớ thông qua một kênh bộ nhớ tích hợp kép Mỗi kênh hoạt động ở tốc độ 533MHz.Tổng số tốc

độ truyền dữ liệu là 1066MT / s Hyper 16bit vận chuyển 3,0 liên kết chuyển giao

dữ liệu giữa các chipset hoạt động ở tốc độ 1600MHz TDP Thiết kế điện nhiệt của sản phẩm này AMD là 25watt Các tính năng điện năng thấp được hỗ trợ bởi công nghệ PowerNow Công nghệ PowerNow cung cấp nhu cầu cung cấp điện năng và tối ưu hóa tuổi thọ pin Athlon P340 công nghệ kết hợp MMX, 3D công nghệ để cung cấp tốt nhất đa phương tiện experiences.AMD Athlon bộ vi xử lý đi kèm với công nghệ AMD64 giúp để chạy 32 bit cũng như 64 bit ứng dụng

Cốt lõi của máy tính xách tay Dell cập nhật là Athlon II ở trên thảo luận giữa quyền lực thứ hai của Athlon II CPU cho nền tảng Danube Bộ xử lý tích hợp một

bộ điều khiển bộ nhớ kênh đôi DDR3, 1,8 GHz HyperTransport liên kết, và hai lõi, tốc độ 2,2 GHz Tần số lõi của P340 chỉ là 100 MHz nhanh hơn so với tần số của cựu người mẫu hàng đầu, Athlon II P320, do đó sự khác biệt hiệu suất giữa hai bộ

xử lý này dự kiến sẽ được nhỏ hơn 5% P340 chi tiết kỹ thuật khác là bộ nhớ cache L2 512 KB cho mỗi lõi, hỗ trợ cho các ứng dụng 64-bit và hệ điều hành, công nghệ

ảo hóa, và 25 Watt phong bì nhiệt Bộ vi xử lý sử dụng S1g4 biến thể của S1 ổ cắm,

và không tương thích với Tigris và nền tảng Puma (tương ứng với các socket S1g3

và S1g2 tương ứng)

P340 chi tiết kỹ thuật là đặc biệt so với Turion II và Phenom II dòng CPUđiện thoại di động, và nó không ngạc nhiên khi thấy bộ xử lý này cho hầu hết các phần trong máy tính xách tay ngân sách Ngoài ra Dell M5030 máy tính xách tay Inspiron và HP máy tính xách tay đã được đề cập trước đây, cómột máy tính xách tay sẽ kết hợp các mô hình mới AMD Athlon II P340 sẽđược vận chuyển trong một máy tính xách tay Dell, Inspiron M501R(M5010D-328TW) Tiêu chuẩn tính năng của máy tính xách tay này là 15,6 "LED hiển thị, ATI Mobility Radeon (TM) HD 550v đồ họa với bộ nhớ video1GB, 2 GB RAM, và ổ cứng 250 GB Hiện nay, máy tính xách tay này được cung cấp trong khu vực châu Á-Thái Bình Dương Hewlett-Packard sẽ bánAthlon II Dual-Core P340 CPU trong ProBook 4525s Lenovo có kế hoạchđể di chuyển dòng bán chạy hàng đầu của họ cạnh máy tính xách tayThinkPad từ Athlon II P320 đến P340 mô hình

Nó sẽ là hợp lý, đủ để xem xét xử lý lõi kép này thực hiện khá tốt trên thị trường với tất cả tính linh hoạt của nó và có thể được so sánh với bộ vi xử lýAMD lõi ba

Hình 5: Một số thông số chính của CPU

Kiến trúc chế tạo: AMD K10

Đế cắm CPU: Socket S1(638), đóng gói loại 638 chân

Công nghệ chế tạo: loại 45nm

Điện thế : 1.112V

Tốc độ Core : 2.2 GHz

Cache L2 : 1MB

Tốc độ truyền thông giữa CPU và chipset cầu Bắc : 1597.53 MHz

Số nhân : 2

Công nghệ mới : MMX, 3Dnow, SSE…

CPU P340 là một cpu thuộc dòng Dual- Core , bản thân nó là cpu có 2 nhân CPU 2 lõi ( Dual-Core ) là loại đầu tiên ra mắt thị trường với dòng chip Athlon 64 X2 của AMD, và Pentium Processor Extreme Edition 840 của Intel Và phát triển mạnh nhất là Core 2 Duo là CPU 2 nhân phổ biến nhất của Intel, còn dòng X2 của AMD thì vẫn phát triển tốt Việc đưa 2-lõi lên một PC cũng chẳng có gì mới, mặc

dù trước đây chúng chủ yếu dành cho máy tính doanh nghiệp Tuy nhiên nếu bạn đang chạy các phần mềm tận dụng được nhiều bộ xử lý thì bạn sẽ thấy sự ưu việt rõ rệt của CPU 2 nhân

1 Kiến trúc AMD K10

K10 là tên của một kiến trúc mới mà các bộ vi xử lý mới của AMD sử dụng như Phenom và Opteron được xây dựng trên lõi “Barcelona” Trong thực tế, rất nhiều người nhiều nhầm kiến trúc K10 với “Barcelona”, trong khi đó Barcelona chỉ

là một trong những CPU sẽ sử dụng kiến trúc mới này Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu tất cả các sản phẩm sẽ được xây dựng trên kiến trúc K10 này với dự định lâu dài

Kiến trúc K10 mới được dựa trên kiến trúc K8 (AMD64) với một số nâng cao Chính vì vậy nếu bạn đã hiểu về kiến trúc AMD64 thì đó là một lợi thế để các bạn hiểu dễ dàng hơn kiến trúc mới này Tuy với tên K8 và K10 nhưng AMD chưa từng phát hành kiến trúc nào có tên gọi K9, mà chỉ từ K8 nhảy lên K10

Thể hiện trong hình 6 là những nâng cao chính của kiến trúc K10 so với K8 trước đây

Hình 6: Những nâng cao chính của kiến trúc K10 so với K8

Những điểm chính được nâng cao ở đây là:

• Khối tìm nạp nạp 32byte dữ liệu trên mỗi một chu kỳ clock từ L1 instruction cache – đây là CPU kép được xây dựng dựa trên kiến trúc K8 có thể tìm nạp trên mỗi chu kỳ Trong các CPU của Intel được xây dựng trên kiến trúc lõi (Core), như Core 2 Duo, cũng có thao tác nạp 32byte trên mỗi

• Sử dụng đường dữ liệu bên trong 128bit Trên các CPU trước được xây dựng trên kiến trúc K8 thì các đường dữ liệu bên trong chỉ là 64bit Điều này

là một vấn đề đối với các chỉ lệnh SSE, vì các thanh ghi SSE, được gọi là XMM có chiều dài 128bit Chính vì vậy, khi thực thi một chỉ lệnh nào đó đã được xử lý dữ liệu 128bit thì hoạt động này phải được chia ra thành hai hoạt động 64bit Đường dữ liệu mới 128bit đã khắc phục được điểm yếu này, làm cho việc xử lý các chỉ lệnh SSE nhanh hơn với xử lý dữ liệu 128bit so với K8 Các bộ vi xử lý của Intel được xây dựng trên kiến trúc Core (ví dụ như Core 2 Duo) cũng có các đường dữ liệu bên trong 128bit, còn các bộ vi xử lý của Intel được xây dựng trên kiến trúc Netburst (Pentium 4 và Pentium D) lại chỉ có các đường dữ liệu bên trong 64bit AMD gọi tính năng mới này là

“AMD Wide Floating Point Accelerator”

Cache :

• L1 cache được chia làm 2 loại và cache dữ liệu và cache lệnh, L1 với tốc độ cao và chia làm 2 đường , đóng vai trò giao thức trực tiếp với bộ vi xử lý

• L2 cache với dung lượng lớn hơn nhiều 512KB cho mỗi core, chia làm nhiều đường hơn – 16 đường

• Tuy được chế tạo theo kiến trúc K10 song CPU P340 không được trang bị L3 cache, điều này cũng là hợp lý vì tính năng của máy không cần thiết phải

sử dụng đến cache L3

• Một điều cần nói nữa là CPU với lõi kép và mọi cache đều được chia làm 2

và giống nhau với cả 2 core

Dưới đây ta sẽ so sánh 3 cách bố trí L2 Cache

Hình 7: So sánh các kiến trúc L2 Cache

Tính năng tiết kiệm năng lượng của AMD K10

Đa số các tính năng mới có trong kiến trúc K10 đều nhằm cho mục đích tiết kiệm năng lượng – và như vậy làm cho CPU giảm được nhiều nhiệt lượng

Đây là một số tính năng mới đó:

• Independent Dynamic Core Technology cho phép mỗi một lõi CPU có thể chạy với tốc

độ clock khác nhau Mặc dù vậy điện áp của các lõi được chia sẻ và nó sẽ là điện áp được yêu cầu bởi lõi đang chạy ở tốc độ clock cao hơn

dụng Các bộ vi xử lý được xây dựng trên kiến trúc Core cũng có tính năng tương tự này (“Advanced Power Gating”)

2.Sơ đồ khối của mainboard dùng CPU AMD

Về cơ bản, cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng AMD giống như cấu trúc của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel AMD cũng như nhiều hãng khác đều chưa đưa ra định hướng riêng của mình mà phải theo cấu trúc của Intel bởi

sự phát triển của máy tính cá nhân ngay từ thời điểm sơ khai đã phát triển theo cấu trúc nền tảng của các hãng IBM - Intel Phần này chỉ nói ra những sự khác biệt nhỏ trong cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của AMD so với bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel: về một số cấu trúc bo mạch chủ cho bộ xử lý AMD có thể cho phép CPU giao tiếp trực tiếp với RAM mà điều này cải thiện đáng kể sự "thắt cổ chai" thường thấy ở cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel