LỚP :
BỘ MÔN: KĨ THUẬT VI XỬ LÝ
GIÁO VIÊN:HOÀNG XUÂN DẬU
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM
4
BÁO CÁO : TÌM HIỂU VI KIẾN TRÚC PENTIUM
4
)
)
LOGO
NỘI DUNG BÁO CÁO
I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
III.TẬP LỆNH.
V.KẾT LUẬN.
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT
LOGO
I.GIỚI THIỆU VỀ PETIUM 4.
Pentium 4 là một dòng chíp đơn lõi được giới thiệu bởi Intel vào 20 tháng 11 năm
2000 . Nó có một vi kiến trúc x86 thế hệ thứ 7 , được gọi là NetBurst, đó là thiết kế
hoàn toàn mới đầu tiên của công ty kể từ khi giới thiệu vi kiến trúc
P6 CPU Pentium Pro vào năm 1995. NetBurst khác kiến trúc P6 (Pentium III , II ,
) bởi tính năng hướng dẫn đường ống rất sâu để đạt được tốc độ xung nhịp rất
cao. Intel tuyên bố rằng NetBurst sẽ cho phép tốc độ đồng hồ lên đến 10 GHz, tuy
nhiên, vấn đề nghiêm trọng với tản nhiệt (đặc biệt là với Prescott Pentium 4) hạn
chế tốc độ đồng hồ CPU 3,8 GHz thấp hơn nhiều.
LOGO
II. SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
1. Vi kiến trúc NETBURST
Công nghệ vi kiến trúc Netburst của intel được ứng dụng rộng rãi trong các dòng chip của Intel.Vi xử lý Pentium 4 dựa trên kiến trúc Netburst có thiết kế


Nhận xét: So với những thiết kế về sau như Core,K8 thì kiến trúc Netburst chạy kém và tiêu thụ nhiều điện năng hơn mặc dù những thiết kế
Netburst về sau đã được cải thiện đôi chú.
LOGO
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV
Out-of-oder Eexcution Logic
Out-of-oder Eexcution Logic
Gồm 4 phần chính :
Front End
Front End
Integer and Floating-Point Execution Units
Integer and Floating-Point Execution Units
Memory Subsystem
Memory Subsystem
LOGO
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV
a .Out-of-oder Eexcution Logic

Khối logic thực thi này có một số bộ đệm để sắp xếp lại trật tự thực hiện các lệnh khi chúng được đưa vào ống lệnh và được lập lịch thực hiện để có thể
thực hiện chương trình nhanh hơn.

Một thành phần quan trọng của Out- Of – Order Excution Engine là scheduling functions. Nó là trái tim của hệ thống out-of-order Pentium IV. Mục đính của
Scheduler là giữ cho mọi execution unit trong CPU luôn luôn làm việc
LOGO
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV
b. Front End


IA-32 Instruction Decoder.
The Istruction Decoder nhận các byte lệnh 32 bit từ Cache L2 64 bit,và giải mã chúng thành các vi lệnh mà máy có thể hiểu và thực hiện được.Một bộ
giải mã đơn instruction decoder chỉ có thể giải mã được tối đa là 1 lệnh IA 32 trong 1 chu kì đồng hồ mà thôi.Một số lệnh IA 32,mỗi lệnh có thể
chuyển đổi được thành 1 vi lệnh đơn,nhưng cũng có nhiều lệnh thì lại mỗi lệnh chuyển đổi được thành nhiều hơn 1 vi lệnh .Trong trường hợp cần
nhiều hơn 4 vi lệnh để hoàn thành giải mã 1 lệnh IA 32 thì lúc này bộ giải mã sẽ gửi tín hiệu vào trong microcode ROM để lấy các vi lệnh tương ứng.

Execution Unit
Execution Unit là nơi mà các lệnh thực sự được thực hiên.Nó được thiết kế ra để tối ưu hoá hiệu suất tổng thể bằng cách xử lí các trường hợp phổ biến nhất
càng nhanh càng tốt.
LOGO
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV
c. Integer and Floating-Point Execution Units

L1 cache
Cache dữ liệu Level 1(L1) là một loại cache 8K-byte sử dụng cho cả các
lệnh load,store số nguyên ,dấu phẩy động/SSE.Nó được tổ chức thành 4
đường tập kết hợp với 64 byte cho mỗi dòng cache (cache line).Nó là cache
kiểu write-through,nghĩa là cái gì mà được ghi vào nó thì sẽ luôn luôn được
copy vào L2.Nó có thể thực hiện được 1 lênh load và 1 lệnh store trong mỗi
chu kì đồng hồ.
LOGO
II.SƠ ĐỒ KHỐI,CẤU TRÚC,CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
2. Sơ đồ khối bộ vi xử lí pentium IV
d.Memory Subsystem
Vi xử lí Pentium 4 có một memory subsystem với khả năng nổi bật cho phép ứng dụng mới, các ứng dụng luồng định hướng bang thong cao như 3D, video, và
content creation. Memory subsystem bao gồm bộ nhớ cache mức 2 và bus hệ thống. Cache level 2 lưu trữ các dữ liệu không lưu trữ được trong cache L1.
Bus hệ thống ngoài được sử dụng để truy cập main memory khi xảy ra miss ở cache mức 2 hay cũng để truy cập hệ thống thiết bị I/O.

Bus hệ thống

SSE2 có 144 lệnh mới. Các lệnh này bao gồm các tác vụ số Nguyên SIMD 128-bit và các tác vụ dấu chấm động với độ chính xác kép SIMD 128-bit.

SSE3 instructions

Được phát triển từ thành công của công nghệ MMX .

SSE3 với 13 lệnh mới sẽ mở rộng các khả năng của SSE2, cải thiện hoạt động của công nghệ siêu phân luồng HT cho hiệu quả hơn, tăng cường các
chức năng multimedia và Internet cho hệ thống.
LOGO
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT.
1.Hyper Threading (siêu phân luồng)
Hyper threading là công nghệ cho phép một CPU vật lý hoạt động trên hệ điều hành như là hai CPU logic hoạt động song song. Dựa trên nguyên tắc vào
một thời điểm của một tiến trình chỉ có một phần tài nguyên của CPU được sử dụng để
thực thi lệnh, phần chưa được sử dụng thì được dùng để thực thi các tiến trình khác.
LOGO
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT.
2.Execution TraceCache

Là bộ nhớ đệm cấp 1 (Level 1 Execution Trace Cache). Bên cạnh 8KB
bộ nhớ đệm dùng để chứa dữ liệu (data cache), Pentium 4 có khả năng lưu trữ đến 12K vi lệnh đã được giải mã (decoded micro-
ops) nhằm giúp tăng
cường tốc độ thực thi lệnh của CPU.
LOGO
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT.
3. Out-Of-Order Execution

Nhân hỗ trợ Out-of-Order Execution có thể sắp xếp lại các vi lệnh, cho phép lệnh
(cùng với đầu vào và các tài nguyên hệ thống cần thiết) để thực thi ngay khi có thể và
tránh lãng phí thời gian. Khi một vi lệnh đang chờ được cấp phát tài nguyên hoặc dữ
liệu, các lệnh khác (thường là trong buffer) có thể chen vào thực thi. Nhờ thực thi các

400MHz 3.2GB/s
133MHz
533MHz 4.2GB/s
200MHz
800MHz 6.4GB/s
266MHz
1,066MHz 8.5GB/s
LOGO
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT.
7.Enhanced Floating Point & Multimedia Unit

Bộ xử lý Pentium 4 mở rộng các thanh ghi dấu chấm động (floatingpoint register)
lên tới 128 bit và tạo thêm một thanh ghi mở rộng nhằm phục vụ việc di chuyển dữ
liệu. Do vậy, khả năng xử lý các ứng dụng dấu chấm động (tính toán kết cấu, số
liệu tài chính, số liệu khoa học…) và truyền thông đa phương tiện (dựng và xử lý
phim video, xử lý hình ảnh đồ họa…) được tăng cường rất nhiều.
LOGO
IV.CÔNG NGHỆ MỚI VÀ TÍNH NĂNG NỔI BẬT.
8.Streaming SIMD Extension 2 (SSE2) Instructions

Là tập lệnh hỗ trợ đồ họa mở rộng được thiết kế cho Pentium 4. Vi kiến trúc
Netburst(Netburst™ Microarchitecture) mở rộng khả năng xử lý theo kiểu cấu trúc SIMD của
các công nghệ Intel® MMX™ và SSE bằng cách thêm vào 144 lệnh mới.