Tài liệu BÀI 4: VI XỬ LÝ CPU pptx

www.themegallery.com MỤC TIÊU BÀI HỌC www.ispace.edu.vn Khoa Sơ Cấp Nghề Hiểu biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của vi xử lý Giải thích các thông số kỹ thuật và công nghệ của vi xử lýP

Trang 1

MÔN : PHẦN CỨNG MÁY TÍNH

BÀI 04

VI XỬ LÝ - CPU

Trang 2

www.themegallery.com

MỤC TIÊU BÀI HỌC

www.ispace.edu.vn Khoa Sơ Cấp Nghề

Hiểu biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của vi xử lý

Giải thích các thông số kỹ thuật và công nghệ của vi xử lýPhương pháp lắp đặt và giải pháp nâng cấp vi xử lý

Chẩn đoán và xử lý các lỗi của vi xử lý

Trang 4

CPU (Central Processing Unit) được gọi là microprocessor hay processor – là một đơn vị xử lý trung tâm, được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính

TỔNG QUAN VI XỬ LÝ

Trang 6

Phân loại theo mục đích sử dụng

 Dùng cho các máy tính di động (Laptop, PDA…): thiết kế nhỏ gọn, hoạt động ở mức điện áp và xung clock thấp

 Dùng cho máy tính để bàn (Desktop Computer): thiết kế lớn, tốc

độ xung clock cao, hệ thống tản nhiệt lớn.

 Dùng cho máy trạm và máy chủ (Workstation, Server): có yêu cầu kỹ thuật khắc khe do phải vận hành liên tục trong thời gian dài với cường độ lớn.

PHÂN LOẠI VI XỬ LÝ

Trang 7

Phân loại theo kiến trúc thiết kế

 Netburst: Willamette, Northwood, Prescott, Presscott-2M, Smithfield, Cedar Mill, Presler

 P6M/Banias: Banias, Dothan, Dothan533, Yonah

 Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfield

 Nehalem/ Westmere, Gesher

 Sandy Bridge

Trang 8

Phân loại theo công nghệ chế tạo

 Nhờ vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà vi xử lý ngày càng được cải tiến và thu nhỏ kích thước.

 Ví dụ: công nghệ 130nm/ 90nm/ 65nm/ 45nm/ 32nm/ 22nm…

Trang 10

VI XỬ LÝ INTEL

Trang 11

FAN - VI XỬ LÝ

Trang 12

AMD (Advanced Micro Devices)

Dòng Phenom™, Athlon™, Sempron, Sempron™ dùng cho máy để bàn

Dòng Turion™ 64 X2 Dual-Core Mobile Technology,

Athlon 64 X2, Mobile AMD Sempron dùng cho Laptop,

Trang 13

VI XỬ LÝ AMD

Trang 14

FAN VI XỬ LÝ AMD

Trang 16

Vi xử lý được cấu tạo từ nhiều thành phần với các chức năng chuyên biệt, phụ thuộc vào từng nhà sản xuất Tuy mỗi vi xử lý có thiết kế riêng nhưng tất cả đều có cùng chung một nguyên lý hoạt động.

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Trang 17

Control Unit (CU)

Arithmetic Logic Unit (ALU)

Floating Point Unit (FPU)

Trang 18

SƠ ĐỒ KHỐI NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Trang 19

Mỗi vi xử lý đều có những đặc trưng và các thông số kỹ thuật khác nhau Tuy nhiên khi đề cập đến vi xử lý chúng ta thường quan tâm đến một số yếu tố sau đây:

ĐẶC TRƯNG VI XỬ LÝ

Trang 20

Tốc độ, giá thành,

dung lượng

THÁP SO SÁNH TỐC ĐỘ CPU

Trang 21

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CPU

Trang 22

Để CPU có thể hoạt động được, ngoài việc phải cung cấp năng lượng thì CPU cần được cấp thêm một xung “clock”, được tạo từ một tinh thể thạch anh Tần số xung clock được tính bằng Megahezt (MHz) hoặc Gigahezt (GHz)

Tốc độ làm việc của CPU bằng với tốc độ của bus hệ thống (FSB) nhân với một hệ số (Frequency Multiple)

CLOCK FREQUENCY

Trang 23

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Trang 24

Có 2 loại: cache L1 (Level 1) và L2 (Level 2)

Cache L1 (bên trong CPU): Data và Instruction Có dung lượng 16KB-512KB.

Cache L2 (gần cache L1): chứa các lệnh và dữ liệu sẽ được thực thi tiếp theo Có dung lượng 256KB – 4MB.

BỘ NHỚ CACHE

Trang 25

Tập lệnh là các tập hợp những chức năng mà một CPU sẽ hỗ trợ Mỗi chương trình hoạt động trong CPU gồm rất nhiều lệnh trong các tập lệnh ghép lại, mỗi lệnh tương ứng với một hoạt động nhất định Vi xử lý có tích hợp nhiều tập lệnh sẽ

có khả năng tính toán tốt hơn

Các tập lệnh phổ biến: CISC, RISC, SIMD, MMX, MMX+, SSE, SSE5, 3Dnow

INSTRUCTIONS SET

Trang 26

Tập lệnh MMX: xử lý âm thanh và đồ họa

Tập lệnh SSE: bao gồm các lệnh MMX, được tăng cường thêm 70 lệnh hỗ trợ cho xử lý ảnh, video, âm thanh và

dữ liệu 3 chiều do Intel xây dựng

Tập lệnh 3Dnow!: được AMD phát triển dựa trên tập lệnh SIMD giúp thực hiện tốt những ứng dụng đồ họa 3 chiều, nén âm thanh và video

Tập lệnh SSE5 do AMD giới thiệu giúp CPU xử lý dữ liệu với tốc độ cực cao (dự kiến phát hành vào năm 2009) không liên quan đến tập lệnh SSE của Intel

INSTRUCTIONS SET

Trang 27

Các công nghệ tiêu biểu được tích hợp cho vi xử lý

Hyper Threading Technology Dual Core, Quad Core

Intel Extended Memory 64 Technology (EM64T) Intel Virtualization Technology

AMD HTT (Hyper TransportTM™ Technology) Enhanced Intel SpeedStep

Execute Disable Bit

…

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật tạo nên nhiều công nghệ mới giúp CPU tối ưu hóa mọi hoạt động và đạt được hiệu quả sử dụng cao nhất.

CÔNG NGHỆ VI XỬ LÝ

Trang 28

Công nghệ mô phỏng một CPU vật lý như hai CPU luận

lý, sử dụng tài nguyên vật lý được chia sẻ và có cấu trúc chung giống nhau Hệ điều hành và chương trình ứng dụng hoạt động trên cả hai CPU logic giúp tốc độ xử lý trung bình nhanh hơn so với một CPU vật lý

HYPER – THEARDING TECHNOLOGY

Trang 29

Công nghệ chế tạo vi xử lý có 2 lõi vật lý thực sự (nhân) hoạt động song song với nhau, mỗi nhân sẽ đảm nhận những công việc riêng biệt không liên quan đến nhân còn lại

MULTI - CORE

Trang 30

DUAL CORE

Trang 31

QUAD CORE

Trang 32

EM64T là công nghệ mã hoá địa chỉ có độ dài 64-bit (phiên bản nâng cấp trong cấu trúc IA-32), cho phép CPU truy cập bộ nhớ có dung lượng lớn (2^64 bit = 17179869184Gb hay 16ExaBytes)

Những CPU hỗ trợ công nghệ EM64T có 2 dạng: Compatibility mode và 64bit mode

Compatibility mode: dạng tương thích cho phép OS 64bit có thể chạy những ứng dụng 16bit hoặc 32bit Đối với chương trình 32bit thì CPU truy cập được 4GB, 16 bit là 1GB

64 bit mode: chỉ cho phép OS và các chương trình 64bit hoạt động.

EXTENDED MEMORY 64 TECHNOLOGY

Trang 33

Công nghệ ảo hóa cho phép nhiều OS khác nhau chạy trên cùng một nền tảng phần cứng mà không bị xung đột Giúp cải thiện khả năng quản lý, hạn chế thời gian không hoạt động và tận dụng tối đa hiệu suất của CPU.Những CPU có hỗ trợ công nghệ ảo hóa: Intel® vPro™, Intel® Xeon®, Intel® Itanium®

INTEL VIRTUALIZATION TECHNOLOGY

Trang 34

Công nghệ rút ngắn khoảng cách giữa CPU với chip cầu bắc và các thành phần khác trên mainboard Hyper Transport™ Technology cung cấp các kết nối có tốc độ cực nhanh và độ trễ nhỏ theo kiểu điểm đến điểm giữa CPU và các thành phần trên mainboard thông qua Hyper Transport bus

HYPER TRANSPORT TECHNOLOGY

Trang 35

Vi xử lý thế hệ thứ 1: đây là dòng sản phẩm đầu tiên do

Intel phát triển dùng cho các máy PC IBM chính là nhà sản xuất máy tính cá nhân đầu tiên sử dụng loại CPU này

Những CPU tiêu biểu là seri 8086 (sản xuất năm 1978) và seri 8088 (sản xuất năm 1979) có thể truy cập được 1MB

Trang 36

Vi xử lý thế hệ thứ 2: Được giới thiệu năm 1982, CPU

80286 của Intel một lần nữa đã khẳng định được vị thế của mình Nhờ tính tương thích với những CPU của thế

hệ trước nên những chương trình viết trước đó đều hoạt động bình thường trên CPU 80286

THẾ HỆ VI XỬ LÝ

Trang 37

Vi xử lý thế hệ thứ 3: Là bước tiến quan trọng trong

việc chuyển đổi cách xử lý các số liệu từ dạng 16bit thành dạng 32bit CPU 80386 ra đời năm 1985 được thiết

kế tối ưu cho các hoạt động tốc độ cao Sử dụng cho các

hệ điều hành cao cấp như Windows 3x và Windows NT với khả năng thực hiện nhiều tác vụ (multitasking) cùng lúc

Trang 38

Vi xử lý thế hệ thứ 4:

 Giảm thời gian thực thi 1 câu lệnh: để hoàn thành 1 câu lệnh đơn giản thì CPU 486 sử dụng trung bình khoảng 2 chu kì xung clock trong khi CPU 386 cần 4 chu kì xung clock.

 Thiết kế bộ nhớ đệm trong cấu trúc của CPU giúp nâng cao tốc độ xử lý.

 Bổ sung tính năng “Burst-mode memory cycles” giúp truy xuất

bộ nhớ nhanh hơn.

 Tích hợp bộ xử lý toán học nâng cao hoạt động, đồng thời với

bộ xử lý toán học có sẵn nhằm tăng cường khả năng tính toán cho CPU.

Trang 39

Các CPU Intel Pentium thế hệ này hoạt động với xung clock khá cao (từ 75MHz đến 266MHz) như Pentium I, Pentium II, Pentium MMX.

Trang 40

Vi xử lý thế hệ thứ 6: Được bổ sung nhiều chức năng

mới hoàn toàn như: Dynamic Execution, Dual Independent Bus Thế hệ thứ 6 được bắt đầu vào khoảng tháng 11-1995 (Pentium Pro) Kể từ đó, các sản phẩm tiếp theo đều có thiết kế căn bản tương tự như cấu trúc của Pentium Pro

Trang 41

Intel Celeron

Intel Pentium III: được giới thiệu vào tháng 2-1999, bổ sung thêm một số như: xử lý ảnh, đồ họa, xem phim, nghe nhạc, nhận dạng giọng nói

Trang 43

CPU Athlon có cache L2 dung lượng 512KB

CPU Athlon XP dùng tập lệnh 3Dnow! Professional (bao gồm tập lệnh 3DNow! và SSE) có cache L2 dung lượng 512KB

AMD Duron (tên gốc là Spitfire): được thiết kế cho những

hệ thống giá rẻ (tương tự như dòng CPU Celeron của Intel) có dung lượng cache L2 rất nhỏ

Trang 44

Là thế hệ của CPU Pentium 4 dùng kiến trúc NetBurst do Intel sản xuất

Dòng CPU Pentium kết thúc vào ngày 27 tháng 7 năm

2006 và được thay thể bởi dòng Intel Core (sử dụng nhân "Conroe")

Trang 45

Itanium là CPU đầu tiên của Intel có cấu trúc 64bit được giới thiệu vào ngày 21-5-2001.

Itanium 2 là CPU dành cho server được giới thiệu vào tháng 6-2002

Trang 46

AMD Athlon 64 & AMD Athlon 64 FX: là CPU 64bit

dành cho máy tính cá nhân thông thường với bộ điều khiển bộ nhớ được tích hợp trong CPU giúp truy xuất dữ

liệu trực tiếp vào bộ nhớ với thời gian nhanh nhất

Điểm khác biệt giữa Athlon 64 và Athlon 64 FX là dung lượng cache và độ rộng của bus bộ nhớ

Trang 47

Nguyên nhân chủ yếu là do nhiệt

độ của CPU quá cao hoặc nguồn cung cấp không ổn định.

Kiểm tra bộ phận tản nhiệt, keo tản nhiệt, nguồn điện.

Sau khi lắp CPU,

Nâng cấp BIOS.

Nếu nhấn F1 mà máy vẫn báo lỗi thì do mainboard không có s/p

Thay CPU khác mà mainboard có hỗ trợ

CHẨN ĐOÁN & KHẮC PHỤC SỰ CỐ

Trang 48

Kiểm tra lại CPU, xem thêm User Guide để biết thêm thông tin về CPU mà mainboard hỗ trợ.

Vào CMOS để hiệu chỉnh lại cho phù hợp.

CHẨN ĐOÁN & KHẮC PHỤC SỰ CỐ

Trang 49

CPU AMD K6 là sản phẩm của nhà sản xuất?

FSB là từ viết tắt của cụm từ?

Tập lệnh 3D Now & SSE5 được xây dựng bởi hãng?

Bộ nhớ đệm trong vi xử lý được gọi là?

Itanium 2 là thế vi xử lý dùng cho loại máy tính?

FPU là đơn vị xử lý?

Sự khác biệt cơ bản giữa dòng Celeron và Pentium là?

BÀI TẬP KIỂM TRA

Trang 50

Giải thích ý nghĩa các thông số được ghi trên CPU?

Intel Celeron® D, 2.80GHZ/256/533 SL7C7 MALAY.

Intel Pentium® DUAL-CORE SL3AJ MALAY 1.60GHZ/1M/800/06 Q705A785

Liệt kê các dạng đế cắm vi xử lý của Intel & AMD?

Hãy cho biết những dòng chipset nào hỗ trợ công nghệ Hyper Threading?

Hãy cho biết ưu và nhược điểm của công nghệ Prescott?

Kể tên các thế hệ vi xử lý thuộc dòng Intel Core Family Processor?

So sánh vi xử lý thuộc thế hệ Pentium D và Pentium Extreme Edition?

So sánh vi xử lý thuộc thế hệ Core Duo và Core 2 Duo?

Nêu các đặc điểm nổi bật của vi kiến trúc Core?

Liệt kê các dòng chipset hỗ trợ công nghệ Dual Core, Quad Core?

Công nghệ Intel ViiV và Intel vPro là gì?

BÀI TẬP NÂNG CAO

Trang 51

Hai nhà sản xuất vi xử lý nổi tiếng hiện nay là Intel và AMD.

Sức mạnh của vi xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

CPU có nhiều thế hệ với những cấu trúc & tính năng khác nhau.

5 dòng vi xử lý mà Intel công bố trên Website đó là: Intel Core, Pentium, Celeron, Xeon và Itanium.

Khi lắp ráp hoặc nâng cấp CPU cần quan tâm đến tính tương thích với mainboard.

Bộ phận tản nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của CPU.

TỖNG KẾT BÀI HỌC

Trang 52

LEANING BY DOING

HỎI VÀ ĐÁP

Tiêu đề	Vi Xử Lý - CPU
Trường học	Trường Cao Đẳng Nghề
Chuyên ngành	Phần Cứng Máy Tính
Thể loại	Bài học

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	4,33 MB