* CHƯƠNG III : TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ

A. ĐƯỜNG ĐI CỦA DỮ LIỆU :

_ Thành phần : Bộ làm tính và luận lý (ALU) + Mạch dịch + Thanh ghi + Đường nối kết.

_ PC (thanh ghi đếm chương trình). SR (thanh ghi trạng thái).  TEMP (thanh ghi đệm). MAR (địa chỉ bộ nhớ). MBR (thanh ghi số liệu). MUX (bộ đa hợp). Bus nguồn (S1+S2), Bus kết quả (Dest).

_ Nhiệm vụ chính :

+ Đọc các toán hạng từ các thanh ghi tổng quát.

+ Thực hiện các phép tính trên toán hạng (ALU).

+ Lưu trữ kết quả trong thanh ghi tổng quát.

B. BỘ ĐIỀU KHIỂN – DIỄN TIẾN THI HÀNH LỆNH – NGẮT QUÃNG

_ Nhiệm vụ bộ điều khiển: Điều khiển các tác vụ+ Di chuyển số liệu + Lệnh được thực hiện một cách trình tự

_Diễn tiến thi hành lệnh:

+ Đọc lệnh (IF)

+ Giải mã lệnh (ID)

+ Thi hành lệnh (EX)

+ Thâm nhập bộ nhớ trong hoặc nhảy (MEM)

+ Lưu trữ kết quả (RS)

_ Ngắt thực hiện các bước :

+ Thực hiện xong các lệnh đang làm

+ Lưu trữ trạng thái hiện tại

+ Nhảy đến chương trình phục vụ ngắt

+ Khôi phục trạng thái cũ + Tiếp tục thực hiện

C. KỸ THUẬT ỐNG DẪN :

_ Một số ràng buộc :

+ Cần phải có một mạch điện để thi hành mỗi giai đoạn

+ Phải có nhiều thanh ghi cho tác vụ đọc và viết

+ Phải giải mã các lệnh một cách đơn giản

+ Cần phải có các bộ làm tính ALU hữu hiệu

+ Nhiều thanh ghi để lưu giữ lệnh

+ Nhiều thanh ghi bộ đếm chương trình PC

_ Khó khăn :

+ Do kiến trúc : thiếu bộ phận chức năng —> Thêm các bộ phận chức năng cần thiết.

+ Do số liệu : —> Dùng phần cứng đưa kết quả ở ngã ra ALU

+ Do điều khiển : lệnh nhảy làm thay đổi tính tuần tự—> Đóng băng kĩ thuật ống dẫn (Có lợi về mặt hệ thống), thi hành lệnh sau lệnh nhảy.

D. MÁY TÍNH SONG SONG :

+ SISD : 1 dòng lệnh + 1 dòng số liệu (tương thích với máy 1 bộ xử lý)

+ SIMD : 1 dòng lệnh + nhiều dòng số liệu (Vectơ và mảng)

+ MISD : nhiều dòng lệnh + 1 dòng số liệu (SMP, Cluster, NUMA)

+ MIMD : nhiều dòng lệnh + nhiều dòng số liệu (bộ nhớ ko đủ khả năng đáp ứng yêu cầu thâm nhập của BXL)

E. KIẾN TRÚC IA-64

_ Đặc trưng : Cơ chế xử lý song song + Các lệnh dái hay rất dài + Các lệnh rẽ nhánh + Nạp trước lệnh

_ Số lượng thanh ghi của IA-64 là 256 thanh ghi

_ Sản phẩm đầu tiên : Itanium. Nhiều thanh ghi + nhiều bộ thi hành lệnh

_ Các kiểu thi hành :

+ I : tính toán số nguyên, dịch, luận lý, so sánh, đa phương tiện

+ M : nạp và lưu trữ giữa thanh ghi và bộ nhớ

+ B : Rẽ nhánh

+ F  Dấu chấm động

F. SIÊU VÔ HƯỚNG

_ Có thể thực hiện đồng thời n lệnh trong một chu kì xung nhịp Tc (Intel i860-IBM RS 6000)

_ Bộ xư lí có nhiều bộ thực hiện tác vụ độc lập với nhau có thể thực hiện song song nhiều lần

_ Máy tính có lệnh thật dài giải quyết khó khăn do số liệu

——————————————————————————————–

* CHƯƠNG IV : CÁC CẤP BỘ NHỚ

A. CÁC LOẠI BỘ NHỚ

_ Bộ nhớ chứa lệnh và số liệu

_ Bộ nhớ RAM (2-4-8 byte) : Đặc trưng : dung lượng-tổ chức, thời gian thâm nhập và chu kì

_ Tính toán : n chân –> 2^n vị trí (10 chân DL+8 chân ĐC –> 2^10×8=1024×8 =1Kb)

_ RAM tĩnh (SRAM) : CN ECL (CMOS + BiCMOS), 6 transistor MOS, đọc không hủy, tg=chu kì, nhanh và mắc.

_ RAM động (DRAM) : CN MOS, 1 transistor+1 tụ, đọc sẽ hủy, chu kì =2 lần tg, chậm và rẻ.

_ SDRAM (Đồng bộ) : 66-133MHz, 75-150ns. DDR SDRAM : 200-400MHz. RDRAM : 400-800MHz.

_ ROM : Bán dẫn, chứa CT khởi động, điều khiển

_ PROM : Cầu chì, ct viết bởi người sd, không thể xóa. EPROM : phân cực tĩnh điện, viết bằng điện, xóa bằng tia cực tím, có thể viết lại. EEPROM : bán dẫn, viết và xóa được.

B. CÁC CẤP BỘ NHỚ

C. XÁC SUẤT TRUY CẬP

_ Cache là bộ nhớ nhanh, chứa lệnh và dữ liệu thường dùng đến

_ 1 CT mất 90% tg thi hành lệnh của nó để thi hành 10% số lệnh của CT

_ Nguyên tắc thời gian : Thâm nhập ô nhớ thì chuyển ô nhớ đó đến cache

_ Nguyên tắc không gian : Chuyển một khối nhiều ô nhớ lân cận lên cache.

D. VẬN HÀNH CỦA CACHE

_ Vận hành trong suốt. Chứa một phần con của bộ nhớ trong. Cache cùng cấu trúc với bộ nhớ trong. Khối dữ liệu. Kích thước của khối rất quan trọng.

_ Thành công cache : tìm gặp. Thất bại cache : Không tìm gặp. Trừng phạt thất bại cache : thâm nhập+tg chuyển khối.

_ Khối nhớ đặt vào cache theo 3 cách : Tương ứng trực tiếp (K=i mod n. n số khối). Hoàn toàn phối hợp (vị trí bất kì). Phối hợp theo tập hợp (K=i mod s. s số lượng)

_ 4 chiến thuật chọn khối thay thế : Thay thế ngẫu nhiên. Khối xưa nhất. Vào trước ra trước. Tần số sd ít nhất.

_ Chiến thuật ghi : Ghi đồng thời, Ghi lại. Khi thất bại : Ghi có nạp và ghi không nạp.

E. HIỆU QUẢ – MỨC CACHE

_ TG thâm nhập trung bình = TGTN thành công + Tỉ lệ thất bại * Trừng phạt thất bại

_ Đơn vị : tg hoặc chu kì xung nhịp

_ Nguyên nhân thất bại : Khởi động, Khả năng, Tranh chấp.

_ Cache duy nhất chứa đồng thời lệnh và dữ liệu –> Tranh chấp

_ Cache riêng rẽ : phân biệt cache lệnh và cache dữ liệu –> Tối ưu

_ Cache mức 1 : cache trong. (on-chip). Cache mức 2 (off-chip). Cache mức 3 (Trung gian. PowerPC G4, IBM S/390 G4, Itanium)

_ Kích thước cache của một số hệ thống (P74).

F. BỘ NHỚ TRONG

_ Đệm vào ra, nơi chứa – xuất thông tin.

_ Kỹ thuật nới rộng dãi thông :

+ Chiều dài ô nhớ trong : 256

+ Bộ nhớ đan chéo đơn giản

+ Tổ chức thành dãi độc lập

+ Tránh xung đột : 128 dãi

_ Dải thông = Độ rộng*Tấn số /8 (MB/s)

G. BỘ NHỚ ẢO 

_ Nhiều tiến trình, không gian định vị riêng. Thành khối. Sự tái tạo địa chỉ.

_ Cache : Phần cứng. Không tùy thuộc không gian.

_ BNT : HĐH. Là không gian. Còn lưu trữ tập tin.

_ Khối được đặt ở đâu: bất kì vi trí nào. Cách tìm : định vị, ĐC đoạn + độ dời. Khối thay thế : khối ít dùng gần đây nhất. Ghi số liệu : ghi lại, chép vào đĩa từ, thay đổi thông tin

_

 

 

 

 

* Câu hỏi :

  1. Số lượng của thanh ghi tổng quát : 32.
  2. Trong các máy SISD tính song song thể hiện ở mức độ : song song của các giai đoạn khác nhau trên các lệnh khác nhau.
  3. Trong máy tính SIMD tính song song thể hiện ở mức độ : song song về mặt dữ liệu
  4. Trong thi hành lệnh, mã tác vụ thực hiện  hết 5 giai đoạn : Tác vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ vào thanh ghi.
  5. ………………………………………. không thực hiện gì cả trong 4 giai đoạn : tính toán số học và logic (ALU)
  6. Thành phần không phải của bộ phận đường đi dữ liệu : Thanh ghi lệnh (IR)
  7. Trong cách phân loại flynn, máy tính vector thuộc loại : SIMD
  8. Trong kỹ thuậ siêu vô hướng, khó khăn lớn nhất là : Khó khăn số liệu
  9. Tại sao bộ xử lí chỉ ngắt quảng sau khi thực hiện xong lệnh đang tìm : để thông số trạng thái cần lưu trữ là tối thiểu và đơn giản
  10. ……………………….một mạch điện để thi hành một giai đoạn của lệnh : Để các giai đoạn khác nhau của các lệnh khác nhau thi hành đồng thời
  11. Thanh ghi nào cần được lưu trữ trước khi nhảy đến chương trình phục vụ ngắt quảng : tg bộ đếm chương trình (PC)
  12. KTMT Cluster thuộc nhóm KT : Máy tính song song với bộ nhớ phân tán