Báo cáo thực tập Các thế hệ CPU của intel

Mục Lục

 

Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1 Lời nói đầu 4

1.2 Lý do chọn đề tài 5

1.3 Phân công nhiệm vụ trong nhóm 5

Phần 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH PC 6

2.1 Sơ đồ khối máy tính IBM-PC 6

2.2 Các thiết bị ngoại vi (Peripherals) 11

Phần 3: CPU 8086 VÀ 8088 15

3.1 Giới thiệu chung 15

a/ VXL 8086 15

b/ VXL 8088 15

c/ Điểm khác nhau giữa 8086 và 8088 16

3.2 Cấu tạo 16

a/ Khối thực hiện (Executive Unit) 17

b/ Khối giao tiếp (Bus Interface Unit) 24

c/ Bus địa chỉ 26

d/ Bus dữ liệu 26

e/ Bus điều khiển 27

3.3 Chức năng của 8086 27

a/ Sơ đồ chân của 8086 27

b/ Chức năng của các chân 28

c/ Giản đồ thời gian của chu kỳ bus 33

3.4 Các hoạt động chính của VXL 8086 33

a/ Lấy lệnh 33

b/ Đọc bộ nhớ 34

c/ Ghi bộ nhớ 35

d/ Nhập 36

e/ Xuất 36

f/ Đáp ứng ngắt quãng 37

Phần 4: CÁC THẾ HỆ CPU CỦA INTEL TỪ 80286 ĐẾN NAY 39

4.1 BXL 16 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ hai P2 (286) 39

4.2 BXL 32 bit: Những VXL không thuộc họ X86 39

a/ iAPX 432 39

b/ i960 aka 80960 39

c/ i860 aka 80860 40

d/ Xscale 40

4.3 BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 3 (386) 40

a/ 80386DX 40

b/ 80386SX 41

c/ 80386SL 41

4.4 BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 4 (486) 41

a/ 80486DX 42

b/ 80486SX 42

c/ 80486SL 42

d/ 80486DX2 và 80486DX4 42

4.5 BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 5 (586) 43

4.6 BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 6 / Vi kiến trúc Pentium M 45

a/ Pentium Pro 47

b/ Pentium MMX 48

c/ Pentium II 49

d/ Celeron (Nền tảng Pentium II) 51

e/ Pentium III 53

f/ Pentium II and III Xeon 55

4.7 BXL 32 bit: Vi kiến trúc NetBurst (NetBurst microarchitecture) 55

a/ Pentium 4 (tên mã Willamette) 56

b/ Pentium 4 Northwood. 57

c/ P4 Prescott 57

d/ Celeron (nền tảng Pentium 4) 58

e/ Pentium 4 Xeon 58

f/ Pentium 4 Extreme Edition 58

4.8 BXL 64 bit: Vi kiến trúc NetBurst 59

a/ P4 Prescott 59

b/ Pentium D 59

c/ Pentium Extreme Edition 60

d/ Xeon 60

4.9 BXL 64 bit: Kiến trúc Core 61

a/ Intel Core 2 65

b/ Pentium Dual Core 67

c/ Core i7 69

Phần 5: MỘT SỐ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN TỚI CPU 71

Phần 6: KẾT LUẬN 78

Phần 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

 

 

docx80 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 14/01/2014 | Lượt xem: 5686 | Lượt tải: 41download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Báo cáo thực tập Các thế hệ CPU của intel, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
iện thông qua số ngắt của từng ngắt quãng. Mỗi ngắt quãng có một số ngắt riêng. Số ngắt là một số 1 byte nên vi xử lý 86 chỉ có thể phục vụ cho tối đa 256 ngắt quãng. Vi xử lý 86 sử dụng phương pháp vector ngắt để chuyển điều khiển đến các chương trình phục vụ ngắt quãng. Vector ngắt là các biến bộ nhớ dài 4 bytes mà có khả năng chứa được một địa chỉ luận lý đầy đủ gồm 2 byte segment và 2 byte offset. Người ta dùng vector ngắt để chứa địa chỉ bắt đầu của chương trình phục vụ ngắt quãng. Các vector ngắt được xếp nối tiếp nhau kể từ đầu của vùng bộ nhớ tạo thành bảng vector ngắt. Chiều dài của bảng vector ngắt là 256 4=1024 hay 400h. Như vậy bảng vector ngắt sẽ nằm trong vùng bộ nhớ có địa chỉ vật lý từ 00000h đến 003FFh. Số thứ tự của các vector ngắt được qui định chính là số ngắt tương ứng nên vị trí của vector ngắt được xác định theo cách sau : địa chỉ vật lý của vector ngắt = số ngắt × 4 Sau khi xác định được vị trí của vector ngắt rồi, CPU sẽ lấy địa chỉ chương trình phục vụ ngắt trong vector ngắt ra và chuyển điều khiển đến đó. Tức là nó sẽ thực hiện một lệnh gọi đến chương trình phục vụ ngắt quãng. Ví dụ để phục vụ cho ngắt quãng số 8 theo hình sau, CPU sẽ chạy chương trình con có địa chỉ trong vector ngắt 8 (ở địa chỉ vật lý 8 4=32=20h) mà cụ thể là địa chỉ luận lý 3000:2A76. Hoạt động đáp ứng ngắt quãng của vi xử lý 86 chỉ dùng cho ngắt cứng. Vi xử lý 86 dùng hoạt động này để đọc số ngắt tương ứng từ khối xuất nhập. Hoạt động đáp ứng ngắt quãng được thực hiện bằng chu kỳ máy đáp ứng ngắt quãng kéo dài trong 4T. Tuyến địa chỉ không được dùng trong chu kỳ đáp ứng ngắt quãng. Các tín hiệu điều khiển gồm có : DEN = 0 DT/R =0 INTA = 0 Tín hiệu INTA là tín hiệu đặc trưng cho chu kỳ máy đáp ứng ngắt quãng. Tín hiệu yêu cầu ngắt quãng INTR được kiểm tra ở cuối mỗi chu kỳ lệnh nghĩa là CPU phải thi hành xong lệnh hiện tại rồi mới chuyển sang hoạt động đáp ứng ngắt quãng. Khi đó nó phát ra 2 chu kỳ máy đáp ứng ngắt quãng liên tiếp mà còn gọi là chu kỳ INTA. Sau chu kỳ INTA thứ 2, sự thi hành lệnh được chuyển sang chương trình con phục vụ ngắt quãng. Giản đồ xung chu kỳ máy đáp ứng ngắt quãng như sau Phần 4: CÁC THẾ HỆ CPU CỦA INTEL TỪ 80286 ĐẾN NAY BXL 16 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ hai P2 (286) 80286 Còn gọi là 286, được hãng Intel đưa ra giới thiệu vào ngày 01 tháng 2 năm 1982, đây là bộ xử lý đầu tiên của Intel có thể chạy được tất cả ứng dụng viết cho các BXL trước đó, được dùng trong PC của IBM và các PC tương thích từ năm 1984. Bộ 80286 có các thanh ghi 16 bit, truyền thông tin mỗi lần 16 bit trên dữ liệu, và dùng 24 bit để định địa chỉ cho các vị trí bộ nhớ và có khả năng địa chỉ hóa đến 16 MB bộ nhớ Ram. Bộ vi xử lý này đã tăng cường sức mạnh cho các máy tính IBM personal Computer hiệu suất cao 286 có 2 chế độ hoạt động: chế độ thực (real mode) với chương trình DOS theo chế độ mô phỏng 8086 và không thể sử dụng quá 1 MB RAM; chế độ bảo vệ (protect mode) gia tăng tính năng của bộ vi xử lý, có thể truy xuất đến 16 MB bộ nhớ. 286 sử dụng công nghệ 1,5 µm với 134.000 transistor, bộ nhớ mở rộng tới 16 MB. Các phiên bản của 286 gồm: 6 MHz với 0.9 MIPS 8 MHz, 10 MHz với 1.5 MIPS 12.5 MHz với 2.66 MIPS 16 MHz, 20 MHz and 25 MHz BXL 32 bit: Những VXL không thuộc họ X86 iAPX 432 Ra mắt vào ngày 01 tháng 01 năm 1981 và đây là bộ vi xử lý 32 bit đầu tiên của Intel. Tuy nhiên dự án iAPX đã thất bại do một số tính năng khi thiết kế đã làm chậm tốc độ của nó. Các phiên bản của iAPX 432 gồm: 5 MHz, 7 MHz và 8 MHz. i960 aka 80960 i960 ra mắt vào ngày 05 tháng 04 năm 1988 dưới sự hợp tác của Intel và Siemens. Các i960 được thiết kế như là một khởi đầu để phản ứng lại sự thất bại của Intel iAPX 432. i960 xây dựng trên công nghệ RISC với kiến trúc 32 bit. i960 gồm các biến thể: 80960Kx, 80960Cx, 80960Jx, 80960VH. i860 aka 80860 i860 được giới thiệu vào ngày 27 tháng 02 năm 1989 i860 có tốc độ từ 25 MHz tới 50 MHz Xscale Xcale được giới thiệu ngày 23 tháng 08 năm 2000 BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 3 (386) Intel 386 là BXL 32 bit đầu tiên Intel giới thiệu vào năm 1985, được dùng trong các PC của IBM và PC tương thích. Intel 386 là một bước nhảy vọt so với các BXL trước đó. Đặc điểm bộ xử lý 386: Đây là BXL 32 bit có khả năng xử lý đa nhiệm, nó có thể chạy nhiều chương trình khác nhau cùng một thời điểm. 386 sử dụng các thanh ghi 32 bit, có thể truyền 32 bit dữ liệu cùng lúc trên bus dữ liệu và dùng 32 bit để xác định địa chỉ. Bộ xử 386 làm việc với bộ đồng sử lý toán học 80387. Cũng như BXL 80286, 80386 hoạt động ở 2 chế độ: real mode và protect mode. Có nhiều biến thể của bộ xử lý 386 với hiệu năng nhỏ hơn hoặc tốn ít năng lượng hơn như: 386 DX, 386 SX, 386 SL. Bộ xử lý 386 được hàn trên bo mạch chủ. 80386DX 386DX được giới thiệu vào ngày 17 tháng 10 năm 1985 386DX sử dụng công nghệ 1,5 µm, 275.000 transistor, bộ nhớ mở rộng tới 4GB. Các phiên bản của 386DX gồm : 16 MHz với 5 đến 6 MIPS 20 MHz với 6 đến 7 MIPS, ra mắt ngày 16 tháng 2 năm 1987. 25 MHz với 8.5 MIPS, ra mắt ngày 04 tháng 4 năm 1988. 33 MHz với 11.4 MIPS (sử dụng công nghệ 1µm), ra mắt ngày 10 tháng 4 năm 1989. 80386SX 386SX được giới thiệu ngày 16 tháng 1 năm 1988 386SX sử dụng công nghệ 1,5 µm với 275.000 transistor Kiến trúc 386SX là 32 bit bên trong, 16 bit bus dữ liệu ngoài, 24 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng 16 MB, bộ nhớ ảo 32MB. Các phiên bản của 386 SX: 16 MHz với 2.5 MIPS 20 MHz với 2.5 MIPS, được giới thiệu ngày 25 tháng 01 năm 1989 25 MHz với 2.7 MIPS, được giới thiệu ngày 25 tháng 01 năm 1989 33 MHz với 2.9 MIPS, được giới thiệu ngày 26 tháng 10 năm 1989 80386SL Được thiết kế cho thiết bị di động, sử dụng công nghệ 1 µm, 855.000 transistor, bộ nhớ mở rộng 4GB; gồm các phiên bản 16, 20, 25 MHz BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 4 (486) Với thế hệ thứ tư, các bộ xử lý không có những thiết kế lại hoàn toàn mà chủ yếu cải tiến cho hoàn thiện các bộ xử lý trước. Chíp có thanh ghi trong, bus dữ liệu và bus địa chỉ đều 32 bit.Tăng cường cải thiện về tốc độ xử lý, nhờ tăng tốc độ mà nó đã tạo nên sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp phần mềm. Chip 486 chạy nhanh gấp đôi so với chip386. Các chip 486 được cung cấp với nhiều tốc độ khác nhau, từ 16 đến 120 MHz. Thêm vào đó các chíp 486 cũng giống như 386 nó có nhiều biến thể, giữa các chíp 486 cũng có sự khác nhau về cấu hình chân (số lượng chân) nhưng đều cắm trên đế cắm Zip. Bộ xử lý DX, DX2, SX có cấu hình chân chuẩn giống nhau là 168 chân Chip OverDrive có 2 loại 168 và 169 chân (loại 169 chân gọi là 487SX) Bên cạnh đó bộ xử lý 486DX4 còn sử dụng điện áp 3.3V 9 do được chế tạo với công nghệ CMOS) thay vì điện áp chuẩn 5V của các chíp 486 khác. Trong chíp chứ 1.2 triệu tranzito trong một khuân silic nhỏ. Bo mạch chính sử dụng cho các chíp thế hệ thứ tư này có bus hệ thống từ 16-33MHz. Do vậy tuỳ theo CPU được lắp vào loại bo mạch, mà tốc độ xử lý xẽ phụ thuộc vào bo mạch đó, thường CPU xẽ làm việc ở tốc độ thấp hơn tốc độ định trước. 80486DX 486DX được Intel giới thiệu vào ngày 10 tháng 4 năm 1989, các hệ thống sử dụng nó xuất hiện vào năm 1990. Những bộ xử lý 486DX đầu tiên có tốc độ 25 MHz, các phiên bản sau có tốc độ 33 MHz với 168 chân và sử dụng điện áp 5V dạng PGA. Các phiên bản sau 196 chân PQFP (Platic Quad Flat Pack) với điện áp 3.3V, 208 chân SQFP (small Quad Flat Pack). 486DX tích hợp các chức năng như bộ đồng xử lý toán học, mạch điều khiển Cache và cả bộ nhớ Cache bên trong. Khi 486, 486DX trở thành chuẩn thương mại mới. Các hệ 486DX dự tính chạy được tất cả các hệ điều hành và hệ ứng dụng của một vài năm sau. 80486SX Được giới thiệu tháng 4 năm 1991. Chip này giống hệt như các chip 486DX khác nhưng không tích hợp bộ đồng xử lý toán học nên giá rẻ hơn. Máy dùng loại chip này rất lý tưởng để chạy các ứng dụng Windows 3.1 và DOS. Nếu không cần đến bộ đồng xử lý toán học. Chip 486SX đúng là một thủ thuật kinh doanh chứ không phải một công nghệ mới. 80486SL Máy xách tay dùng bộ xử lý này đắt hơn máy 386 đây là loại chip siêu nhanh, có tính năng tiết kiệm điện nhưng giá cao và chỉ hiệu quả đối với các nhà chuyên nghiệp lớn, ví dụ để làm công việc chế bản, CAD, đồ hoạ và tính toán phức tạp. Bộ xử lý này có thời gian tồn tại ngắn, không phổ dụng. 80486DX2 và 80486DX4 Ngày 3 tháng 3 năm 1992, Intel giới thiệu bộ xử lý gấp đôi tốc độ (DX2), ngày 26 tháng 5 năm 1992 phiên bản khác của DX2 là OVERDRIVE ra đời với 169 chân và ngày 14 tháng 9 năm 1992 phiên bản khác của OVERDRIVE ra đời với 198 chân. Các bộ xử lý này chạy với tốc độ gấp 2 tốc độ hệ thống chủ (nếu bo mạch chủ thiết kế 25 MHz thì 486DX2/OVERDRIVE chạy với tốc độ 50MHz. 486DX2/OVERDRIVE sản xuất dựa trên công nghệ mạch 0.8 micro với 1.1 triệu tranzito và nó có ba phiên bản với 3 tốc độ khác nhau: 40 MHz cho hệ thống 16 hoặc 20 MHz 50 MHz cho hệ thống 25 MHz 66 MHz cho hệ thống 33 MHz Tiếp sau 486DX2/OVERDRIVE, Intel cho ra đời bộ xử lý 486DX4 với hệ số nhân ở 2X, 2.5X và 3X tuỳ theo cách cắm Jump trên bo mạch chủ. Sau đó bộ xử lý 486DX4/OVERDRIVE được giới thiệu và chỉ chạy ở hệ số 3X với điện áp làm việc điều chỉnh được 3V hoặc 5V. BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 5 (586) Ngày 19 tháng 10 năm 1992, Intel công bố thế hệ thứ năm của bộ xử lý (tên mã là P5) được đặt tên là Pentium chứ không phải là 586 như chúng ta thường gọi. Gọi 586 thường người sử dụng quen hơn nhưng Intel đã phát hiện ra cách đặt tên theo số này không được coi là một thương hiệu của và công ty muốn ngăn chặn các nhà sản xuất khác dùng cùng một tên gọi đó cho các loại chip nhái. Chip Pentium được bán ra thị trường ngày 22 tháng 3 năm 1993. Cũng như các loại chip ra đời trước, Pentium có tính tương thích với mọi sản phẩm cho các bộ xử lý ra dời trước. Trong bộ xử lý này được tích hợp 3,1triệu trasistor, sử dụng một đường dữ liệu 64 bit, một đường địa chỉ 32 bit, và bộ nhớ cache L1 là 16KB; và nó có tốc độ từ 60MHz đến 200MHz. Điểm đặc biệt là cùng với việc giới thiệu chip Pentium có 2 đường dữ liệu, công nghệ xử lý lệnh theo ống kép (dual pipelining), còn được gọi là kiến trúc siêu hướng (superscalar architecture) được sử dụng cho phép chip có thể xử lý được 2 lệnh đồng thời tại một thời điểm nên Pentium ngay khi ra đời đã được đón nhận nồng nhiệt. Đây là CPU thế hệ thứ 5 của Intel đã được đưa ra sử dụng. Nó có chi tiết kỹ thuật của Socket 7 với điện áp chuẩn là 3.3V (một số sử dụng 5V). Nó cũng có một bộ nhớ Cache L1 cài sẵn là 16K.Chip Pentium giống như chứa hai chip 486 ở bên trong. Nó có độ rộng bus địa chỉ 32 bit, nhưng bus dữ liệu đạt tới 64 bit, có khả năng ghi địa chỉ bộ nhớ tới 4 GB. Chip Pentium có thể chuyển lượng dữ liệu ra vào CPU gấp 2 lần chip 486. Chip Pentium có hai Cache trong riêng biệt mỗi Cache đơn 8KB. Mạch điều khiển và bộ nhớ Cache được tích hợp trong chip. Bộ xử lý Pentium được sản xuất trên công nghệ BiCMOS (Bipolar-CMOS), làm tăng độ phức tạp của thiết kế lên 10% nhưng bù lại hiệu năng tăng thêm từ 30-35% mà kích thước và điện năng tiêu thụ không tăng. Tất cả các chip Pentium đều được cải tiến SL, nghĩa là chúng có chế độ quản lý điện năng. Điện áp tiêu chuẩn sử dụng là 3.3V STD (standard- chế độ chuẩn), có loại Pentium 100MHz đặc biệt sử dụng điện áp 3.465V được gọi là VRE (Voltage reduced Extended). Bên cạnh đó còn có loại với chế độ 3.3V đặc biệt gọi là VR (Voltage reduced) khoảng điện áp từ 3.3V đến 3.465V với danh nghĩa là 3.38V. Để giảm điện năng tiêu thụ, Intel còn giới thiệu bộ xử lý Pentium đặc biệt với công nghệ giảm điện áp (Voltage Reduction Techlogy) cho họ chip từ 75 đến 266 MHz dành cho máy tính sách tay. Các loại chip này khong đóng gói như cách thông thường và nó rất m ỏng, được hàn đặc biệt lên bo mạch chủ. Pentium có ba thiết kế cơ bản mỗi thiết kế có một số tốc độ Pentium thế hệ thứ nhất Sử dụng dạng chân PGA 273 chân (sử dụng đế cắm loại 4 – Socket 4) chạy với điện áp +5V (không thông dụng). Chúng hoạt động ở tần số 60MHz hoặc 66MHz. Pentium thế hệ thứ hai (Without MMX-P54C) Có 296 chân, kiểu đóng gói lfa PGA (Socket 5 hoặc Socket 7), với điện áp chuẩn STD trong và điện áp bên ngoài là 3.3V (một số sử dụng 5V). Chúng hoạt động ở tần số từ 75MHz đến 200MHz. Nó cũng có một bộ nhớ Cache L1 cài sẵn là 16K. Pentium thế hệ thứ ba (With MMX- P55C) Thế hệ Pentium thứ ba (còn gọi là thế hệ MMX) được đưa ra thị trường vào năm 1997, có tích hợp phần mở rộng về multimedia để hỗ trợ bộ vi xử lý làm việc với các trò chơi đòi hỏi phần đồ họa mạnh. Chúng sử dụng Socket 7, điện thế +2,8V, và chạy với tốc độ từ 166MHz đến 233MHz. Mặc dù điện thế khác nhau giữa loại Pentium MMX với những bộ vi xử lý dùng Socket 7 khác, nhưng CPU MMX không cần bản mạch chính phải được thiết kế dành riêng cho CPU này hoặc không cần thiết bị VRM, mà nó có thể tự hạ điện thế xuống mức nó hoạt động. CPU này có các phiên bản 66/166, 66/200 và 66/233 MHz và một phiên bản riêng cho máy tính sách tay 66/266 MHz. Pentium MMX với đế cắm Socket 7 được thiết kế với điện áp bên trong CPU là 2.80V, điện áp bên ngoài là 3.3V và bộ nhớ Cache L2 bên trong là 32K. Nó còn hỗ trợ MMX Instruction Set đặc biệt dùng để xử lý dữ liệu đa phương tiện truyền thông. Đây là loại CPU được xử dụng rộng dãi trong sau những năm 1997. Bộ xử lý Pentium MMX Các đặc tả của bộ xử lý Pentium Ngày giới thiệu 22/7/1993 thế hệ thứ nhất 07/3/1994 thế hệ thứ hai Tốc độ tối đa 60,66,75,90,100,133,150,166,200 Hệ số nhân đồng hồ 1x (thế hệ thứ nhất) 1.5x và 3x thế hệ thứ hai Kích thước thanh ghi 32 bit Bus dữ liệu ngoài 64 bit Bus địa chỉ bộ nhớ 64 bit Kích thước Cache 8KB mã lệnh, 8KB dữ liệu Kiểu Cache Tập hai chiều kết hợp, dữ liệu đệm ghi được Chế độ truyền khối Có Số lượng tranzito 3.1 triệu Kích thước mạch 0.8 micro (60/66MHz), 0.6 micro (75-100MHz) và 0.35 micro Dạng đóng gói 273 chân PGA, 269 chân SPGA dạng hộp Bộ đồng xử lý toán học Cài sẵn FPU Quản lý điện năng SMM (chế độ quản lý hệ thống), cải tiến ở thế hệ thứ hai Điện áp làm việc 5V (thế hệ thứ nhất), 3.465V, 3.3V, 3.1V, 2.9V (thế hệ thứ hai) BXL 32 bit: Các bộ xử lý thế hệ thứ 6 / Vi kiến trúc Pentium M Các bộ xử lý P6 đại diện cho một thế hệ bộ xử lý mới với các tính năng chưa từng có trong các thế hệ trước đó. Bộ xử lý đầu tiên trong họ P6 là bộ xử lý pentium Pro được bán ra vào tháng 11 năm 1995, khoảng thời gian chuyển tiếp thế hệ Pentium thế hệ thứ hai sang thế hệ MMX. Về mặt vật lý, Pentium Pro được đóng gói theo dạng PGA, chip hình chữ nhật với 387 chân, sử dụng đế cắm Socket 8, điện thế +3V. Nó được thiết kế chủ yếu cho dòng máy chủ (server) và tối ưu với hệ điều hành 32 bit. Do trong môi trường hệ điều hành 16 bit như Windows 3.1, bộ vi xử lý này hoạt động chậm hơn so với thế hệ Pentium, nên nó không được nhiều người sử dụng. Bộ xử lý Pentium Pro tích hợp công nghệ quad pipelining, cho phép nó thực hiện được 4 chỉ lệnh cùng một lúc. Nó cũng là bộ xử lý đầu tiên tích hợp bộ nhớ cache L2. Một ưu điểm của Pentium Pro là xử lý động, cho phép nó thực thi các chỉ lệnh không theo thứ tự các chỉ lệnh đưa vào bất cứ khi nào nó đợi một điều gì đó xảy ra. Sau đó nhiều phiên bản khác của P6 được intel giới thiệu và đưa ra thị trường, chúng có chung bộ xử lý lõi cơ bản là Pentium Pro. Pentium Pro Bộ xử lý P6 đầu tiên có 256, 512KB hay 1MB Cache L2 tốc độ bằng bộ xử lý Pentium II P6 có 512KB Cache L2 tốc độ bằng một nửa bộ xử lý Pentium II Xeron P6 có 512KB,1MB hay 2MB Cache L2 tốc độ bằng bộ xử lý Celeron P6 Không có Cache L2 Pentium Pro-A P6 có 128KB Cache L2 tốc độ bằng bộ xử lý Pentium III P6 có SSE (MMX2), 512KB Cache L2 tốc độ bằng một nửa bộ xử lý Pentium II PE P6 có 256KB Cache L2 tốc độ bằng bộ xử lý Pentium III Xeron P6 có SSE (MMX2), 512KB, 1 hay 2MB Cache L2 tốc độ bằng bộ xử lý Đặc điểm nổi bật ở bộ xử lý P6 là kiến trúc thực thi năng động (Dynamic Execution) là Kiến trúc DIB (Dual Independent Bus) cải thiện đáng kể thiết kế siêu hướng Dự đoán đa nhánh (Multiple Branch Predition) Dự đoán luồng chương trình theo một số nhánh. Phân tích luồng dữ liệu (Dataflow analysis) sắp xếp thực hiện các lệnh đã sẵn sàng một cách độc lập với trật tự trong chương trình nguồn. Thực hiện suy đoán (Speculative excution) tăng tốc độ nhờ việc xem xét chương trình và thực hiện các lệnh có khả năng thực hiện sau đó. Pentium Pro Pentium Pro được giới thiệu năm 1995 gồm 5.5 triệu transistor trong lõi và 15.5 triệu transitor trên bộ nhớ cache L2. Nó là CPU được thiết kế cho server và thị trường PC cao cấp. Pentium pro là CPU superscalar có đặc trưng cao và tối ưu hoá cho các ứng dụng 32 bit. Pentium pro không dùng socket 7 mà dùng socket 8 gồm 242 chân và mainboard có thiết kế mới. Pentium pro khác với Pentium ở chỗ cache L2 on chip (dung lượng từ 256KB đến 1MB) hoạt động với đồng hồ bên trong (đồng hồ CPU). Việc đặt Cache L2 trên chip cho phép tín hiệu chuyển giữa 2 đường bus rộng 64 bit. Điều này làm tăng đặc trưng. Intel tuyên bố (claims) rằng 256KB on chip tương đương với 2MB trên mainboard. Một đặc điểm đáng chú ý nữa của Pentium pro là công nghệ thực thi động (dynamic execution). Kỹ thuật này bao gồm dự đoán rẽ nhánh và thực thi theo suy đoán (speculative execution). Sự kết hợp này cho phép bộ xử lý dùng các chu kỳ đồng hồ rỗi để dự đoán về dòng chương trình nhằm thi hành lệnh nhanh hơn. Pentium pro cũng là CPU đầu tiên dùng kỹ thuật super pipelining, ống dẫn của nó gồm 14 tầng, chia thành 3 bộ phận: In order front-end (8 tầng): giải mã và cấp phát các lệnh để thi hành Out of order core (3 tầng): thực thi lệnh In order retire: (3 tầng): trả lại lệnh như ban đầu Một khác biệt quan trọng của pentium pro là cách thức nó thi hành lệnh. Pentium pro lấy một lệnh CISC và biến đổi thành các vi lệnh dạng RISC. Biến đổi này nhằm tránh sự mất đồng bộ khi thi hành tập lệnh x86 đối với các thao tác số học thanh ghi-bộ nhớ. Tuy nhiên cách làm này cũng có nhược điểm, chẳng hạn, sự biến đổi từ CISC sang RISC mất thời gian (dù là ns), một nhược điểm nữa là thiết kế out of order ảnh hưởng đáng kể đến các ứng dụng 16 bit, đôi khi làm treo đường ống. Bảng dưới đây cho thấy các biến thể của Pentium pro. Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (MHz) 1995 P6 5,500,000 256/512KB 0.50 150 1995 P6 5,500,000 256/512KB 0.35 160/180/200 1997 P6 5,500,000 1MB 0.35 200 Pentium MMX CPU MMX P55C của Intel với sự mở rộng đa phương tiện được giới thiệu vào đầu năm 1997. Nó biểu thị cho những thay đổi đáng kể nhất trong cấu trúc của bộ xử lý trong vòng 1 thập niên qua với 3 cải tiến chính: Cache L1 tăng đến 32KB Có 57 lệnh mới dùng cho xử lý video, audio và các dữ liệu đồ hoạ. Tiến trình SIMD (Single Intruction Multiple Data) cũng đã được phát triển cho phép một lệnh xử lý nhiều dữ liệu đồng thời. Cache L1 nhiều hơn có nghĩa là CPU có nhiều dữ liệu hơn và làm giảm thời gian phải lấy dữ liệu từ cache L2. Các lệnh mới dùng với SIMD và 8 thanh ghi 64 bit cải tiến cho phép chuyển 8 byte dữ liệu vào CPU chỉ trong 1 chu kỳ đồng hồ. Đây là một ưu điểm lớn cho các ứng dụng đồ họa và đa phương tiện, chẳng hạn mã hoá và giải mã video, audio. Intel tuyên bố rằng điều này làm tăng 10-20% tốc độ khi dùng các phần mềm không hỗ trợ MMX và có thể tăng đến 60% khi dùng với các ứng dụng hỗ trợ MMX. Bảng dưới đây cho thấy các biến thể của Pentium MMX cho đến trước Pentium II. Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1997 P55 4,500,000 0.28 166/200/233 1998 P55 4,500,000 0.25 266 Pentium II Giới thiệu vào tháng 5 năm 1997, Pentium II có những thay đổi chính sau: Bộ xử lý và cache L2 được nối với nhau bằng bus mà nó có thể phục vụ như là bus bộ xử lý hay bus hệ thống. Toàn bộ Bộ xử lý, cache L2 và cơ cấu giải nhiệt được lắp trên một board mạch nhỏ kiểu SEC cartrigde và có thể cắm vào khe cắm trên mainboard (slot 1). Pentium II dùng bus độc lập kép DIB (Dual Independent Bus) như là một sự kết hợp cấu trúc của Pentium pro và Pentium MMX. Cấu trúc DIB lần đầu tiên thực hiện trên Pentium Pro là để hỗ trợ băng thông của bộ xử lý. Có 2 đường bus độc lập cho phép bộ xử lý Pentium II truy xuất dữ liệu đồng thời và song song thay vì dùng cách truy xuất lần lượt trên các hệ thống một bus đơn. CPU truy xuất tới Cache L2 bằng một đường bus tốc độ cao, gọi là backside bus. Một bus khác nối CPU với bộ nhớ chính gọi là frontside bus (trước đây gọi là system bus). Cấu trúc DIB cho phép bộ xử lý dùng 2 bus này đồng thời và do đó tăng đặc trưng. Backside bus chạy ở tốc độ thấp hơn trong Pentium pro (chỉ ½ tốc độ của bộ xử lý) nhưng đây là một ưu điểm và nó không phụ thuộc tốc độ của frontside bus. Mặt khác frontsdie bus đường ống hoá cho phép thực hiện nhiều giao dịch đồng thời và làm gia tốc dòng thông tin và cuối cùng nâng cao đặc trưng tổng thể của hệ thống. Pentium II hoạt động tại điện áp 2.8V cho phép chạy với clock cao hơn các bộ xử lý trước đó mà không yêu cầu tăng công suất nguồn điện. Giống như Pentium pro, Pentium II sử dụng công nghệ thực thi động mà nó cho phép thi hành lệnh nhanh hơn và hiệu quả hơn. Pentium II cũng sử dụng Logic nhận chuyển kiểu ống bơm GTL (gunning transceiver logic) và bus chủ nhằm hỗ trợ 2 bộ xử lý. Bản thân CPU không hỗ trợ 2 bộ xử lý nhưng chip set sẽ hỗ trợ điều này (chẳng hạn chip set 450NX) có khả năng hỗ trợ 1 đến 4 bộ xử lý). Pentium II cũng giải quyết được các vấn đề 16 bit trong Pentium Pro bằng cách dùng bộ mô tả đoạn (Segment Descriptor). Giống như Pentium Pro, Pentium II thực hiện nhanh các phép toán số học dấu chấm động. Bộ gia tốc cổng đồ họa AGP (Accelerator Graphics Port) cũng làm cho Pentium II là một giải pháp mạnh cho đồ họa 3 chiều. Deschuter là hiện thân (incarnation) của Pentium II với tốc độ 333MHz lần đầu tiên được giới thiệu vào đầu năm 1998. Cái tên Deschuter thực sự muốn nói tới 2 CPU riêng rẻ. Phiên bản slot1 không có gì khác so với Pentium II. Cấu trúc và thiết kế vật lý là giống nhau chỉ có một điều khác biệt là Slot1 của Deschuter có công nghệ 0.25mm thay vì 0.35mm. Dùng công nghệ 0.25mm nghĩa là cho phép các transistor gần nhau hơn và vì vậy có thể hoạt động ở tần số cao hơn. Bảng sau đây cho thấy các hiện thân của Pentium II từ khi ra đời năm 1997 cho đến khi giới thiệu Pentium Xeon. Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1997 Klamath 7,500,000 0.28 233/266/300 1998 Deschutes 4,500,000 0.25 333/350/400 Bộ xử lý Pentium II Các đặc tả của bộ xử lý Pentium II Ngày giới thiệu Tháng 5 năm 1997 Bus hệ thống 66 hoặc 100 MHz Tốc độ CPU 233,266,300,333,350,400,450 MHz Hệ số nhân đồng hồ 3.5x, 4x, 4.5x, 5x Kích thước thanh ghi 32 bit Bus dữ liệu ngoài 64 bit system bus w/ECC, 64 bit cache bus w/optional ECC Bus địa chỉ bộ nhớ 36 bit Bộ nhớ có thể định địa chỉ 64GB Bộ nhớ ảo 64TB Kiểu Cache Ram liên kết với Cache 512 MB với MMX (350,400,450 MHz) tới 4GB Socket/Slot Slot 1 với MMX (350,400,450 MHz) Slot 2 Kích thước hộp chíp 6.25 cm x 6.76 cm Số lượng tranzito 27.4 triệu tới 38.5 triệu Kích thước mạch Công nghệ 0.25 micro Bộ đồng xử lý toán học Cài sẵn FPU Quản lý điện năng SMM (chế độ quản lý hệ thống) Điện áp làm việc 1.6 hoặc 2V Celeron (Nền tảng Pentium II) Trong những nỗ lực nhằm giảm giá thành của PC và cũng để cạnh tranh với các hãng AMD và Cyrix (đến lúc này- hitherto- vẫn dùng socket 7), Intel cho ra đời bộ xử lý Celeron vào tháng 4 năm 1998. Dựa trên cấu trúc P6 như Pentium II, dùng công nghệ 0.25mm, Celeron là một gói hoàn chỉnh các công nghệ sau chót như hỗ trợ AGP, hỗ trợ đĩa cứng ATA-33, SDRAM và ACPI. Celeron nguyên thuỷ làm việc với mọi chip set của Pentium II hỗ trợ bus hệ thống 66MHz, bao gồm 440LX,440BX và 440EX. Khác với Pentium II, Celeron không được đóng gói như SEC mà đóng gói kiểu SEPP (Single Edgde Processor Packet). Nó vẫn tương thích với slot1 cho phép sử dụng các mainboard đang có trên thị trường nhưng phải có một cơ cấu giữ vững SEPP. Celeron ban đầu (266MHz và 300 MHz) không có cache L2. Thị trường tỏ ra hờ hững với phiên bản này của Celeron. Vào tháng 8 năm 1998, Intel tung ra thị trường các phiên bản Celeron với 128KB cache L2 on chip, chạy với tốc độ của bộ xử lý và bus ngoại 66MHz. Các Celeron từ 300 đến 466MHz có 2 phiên bản: định dạng SEPP và PPGA. Định dạng SEPP dùng slot 1. Trong khi đó định dạng PPGA dùng socket 370 chứ không phải socket 7 hay slot 1. Việc sử dụng socket thay cho slot là một thuận lợi lớn khi thiết kế mainboard. Do đó các nhà máy chế tạo thiết bị đã có được lợi thế lớn khi chế tạo các hệ thống giá thành thấp. Cho đến Celeron 500 MHz chỉ còn lại định dạng PPGA. Bảng dưới dây cho thấy các phiên bản của Pentium II Celeron cho đến trước khi có Pentium III vào năm 2000. Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1998 Covington 7,500,000 0.25 266/300 1998 Mendocino 19,000,000 0.25 300A/333 1999 Mendocino 19,000,000 0.25 366 to 500 2000 Mendocino 19,000,000 0.25 533 Với sự cải tiến mới của Celeron, chẳng hạn như bộ nhớ Cache L2 128 KB dành cho Celeron 300A, nó thực hiện hầu như tốt bằng Pentium III. Sự khác nhau giữa chúng là Pentium III hoạt động với tốc độ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxCac the he CPU cua Intel.docx