Đặc điểm cấu trúc của bộ vi xử lý

1. Đặc điểm cấu trúc của bộ vi xử lý 
Bộ vi xử lý được viết tắt là BVXL (công suất, độ dài từ, khả năng đánh địa chỉ, tốc độ). Cho Bộ VXL có tần số làm việc 750Mhz, theo kiến trúc NeuManm, bên trong được thiết kế 4 ALU và để thực hiện 1 lệnh VXL cần 5 vi lệnh với hệ số thời gian truy cập bộ nhớ là 100 ns. Xác định tốc độ thực hiện lệnh của bộ VXL.
Trả lời:

1.1 Những đặc điểm cấu trúc của bộ VXL:
+ Công suất của bộ VXL: là khả năng xử lý dữ liệu
Đặc điểm:
• Độ dài từ của bộ VXL(data word length), tính bằng số byte.
• Tốc độ xử lý lệnh của Bộ VXL (instruction execute speed)
• Dung lượng nhớ VL có thể đánh địa chỉ (addressing capacity).
* Công suất máy tính
Tốc độ x.lý thông tin, khả năng lưu trữ thông tin, khả năng kết nối nhiều loại thiết bị ngoại vi, … phụ thuộc vào công suất của bộ VXL trong CPU.
* Độ dài từ:
Mỗi bộ VXL có thể xử lý dữ liệu với độ dài từ cố định. Phụ thuộc vào từng thế hệ VXL và mức độ phát triển của công nghệ VXL, độ dài từ có thế là 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Tập lệnh của bộ VXL thường có các lệnh thực hiện theo từ và theo byte. Nếu 1 từ là 2 byte thì cũng phân biệt byte cao và byte thấp. Byte thấp chiếm các bit từ 0 đến 7, Byte cao chiếm các bit từ 8 đến 15. Độ rộng từ có độ dài bao nhiêu bit thì cũng có bấy nhiêu bit đối với các thanh ghi, ALU và bus dữ liệu bên trong bộ VXL. Bus dữ liệu bên ngoài cũng thường có chừng đó độ dài nhưng cũng có thể chỉ 1 byte trong khi độ dài xử lý bên trong của bộ VXL là 6 bit. Độ dài từ càng lớn càng tạo ra nhiều khả năng tính toán của bộ VXL, khoảng biểu diễn số rộng hơn, tốc độ tính toán nhanh hơn.
* Khả năng đánh địa chỉ:
Các từ dữ liệu và lệnh máy cắt trong BN tại các ngăn nhớ khác nhau. Mỗi ngăn nhớ phải có địa chỉ nhận biết. Dải đánh địa chỉ càng lớn thì dung lượng BN càng nhiều. Để đánh địa chỉ, bộ VXL thường có thanh ghi địa chỉ. Độ rộng của thanh ghi địa chỉ quyết định giải địa chỉ của vùng nhớ vật lý mà bộ VXL thỏa mãn. VD: độ rộng của thanh ghi là 6 bit có thể đánh được địa chỉ khoảng nhớ vật lý là 216 = 26 . 210 = 64 KB = 65536 từ 8 bit.
Với số mũ ở hệ cơ số 2 ta có thể đánh giá ngay được độ rộng của thanh ghi địa chỉ hay bus địa chỉ. VD: để đánh được địa chỉ đến 32Gb, cần phải có 35 đường dây địa chỉ (A0-A34). Khả năng đánh địa chỉ càng lớn thì càng cho phép tạo ra 1 hệ thống máy tính có cấu hình mạnh với nhiều loại thiết bị ngoại vi, bộ nhớ chính có dung lượng lớn (đến vài trăm MB) và khả năng xử lý nhanh.
* Tốc độ thực hiện lệnh:
Tốc độ thực hiện lệnh của bộ VXL có thể đo bằng tốc độ thực hiện các lệnh dấu phẩy động FLOPS hoặc tính bằng triệu lệnh/giây (MIPS). Công thức tính MIPS theo kiến trúc NeuMan là: MIPS = (f*N)/(M+T)
Trong đó:
f : tần số làm việc của Bộ VXL
N: số lượng các đơn vị xử lý số học và logic (ALU) không phụ thuộc vào nhau bên trong bộ VXL
M: số lượng vi lệnh trung bình của 1 lệnh trong bộ VXL
T : hệ số tg truy cập BN (chu trình chờ đợi trong khi truy cập BN)
Theo CT này, tốc độ thực hiện lệnh của bộ VXL có thể thay đổi nhờ 4 yếu tố. Để nâng cao tốc độ VXL kiên trúc song song , đường ống, đồng xử lý, BN dự trữ. Và bus rộng đã được áp dụng cho cac chip VXL công nghệ cao hiện nay.
MIPS phụ thuộc vào tần số nhịp đồng hồ của bộ VXL. Tần số nhịp càng lớn thì tốc độ thực hiện lệnh càng cao. Các bộ VXL khi s/x thường có kí hiệu chữ cái hay số cụ thể để phân biệt tần số nhịp đồng hồ. Tần số nhịp đồng hồ của bộ VXL phụ thuộc vào công nghệ chế tạo bộ VXL. Phần lớn các bộ VXL được chế tạo theo 2 công nghệ bán dẫn: NMOS và CMOS
1.2 Tốc độ thực hiện lệnh của bộ VXL:
f = 750MHz
N=4
M=5
T=100
MIPS=(f*N)/(M+T)=(750*4)/(5+100)=...

Đặc điểm cấu trúc của bộ vi xử lý 

Đăng nhận xét