1 / 39

CPU

CPU. CPU :Central Processing Unit. CPU หรือ โปรเซสเซอร์ (Processor) คือวงจรประมวลผลหลักที่เป็นตัวประมวลผลตามชุดคำสั่ง หรือโปรแกรม. I/O Interface. Memory. Control Unit. Registers. ALU. CPU. ส่วนประกอบหลักของคอมพิวเตอร์.

victor-key
Download Presentation

CPU

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. CPU

  2. CPU :Central Processing Unit • CPU หรือ โปรเซสเซอร์ (Processor) คือวงจรประมวลผลหลักที่เป็นตัวประมวลผลตามชุดคำสั่ง หรือโปรแกรม

  3. I/O Interface Memory Control Unit Registers ALU CPU ส่วนประกอบหลักของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ถูกออกแบบตามหลักการของ John Von Neumann ซึ่งจะมี 3 องค์ประกอบหลักได้แก่ • CPU • Memory • I/O Control bus Data bus Address bus

  4. การทำงานภายใน CPU CPU ประกอบด้วยหน่วยการทำงานหลัก 2 หน่วย คือ • หน่วยควบคุม(Control Unit)ทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากหน่วยความจำหลักมาไว้ใน register และทำการแปลงระหัส (Decoding) เรียกว่าจังหวะคำสั่ง (Instructional Cycle) แล้วจึงส่งเข้าสู่จังหวะปฏิบัติการคือ( Execution Cycle)ในหน่วยคำนวณตรรกะ • หน่วยตรรกะ (ALU :Arithmetic and Logical Unit) ทำการคำนวณผลหรือเปรียบเทียบแล้วจึงส่งผลลัพธ์เก็บไว้ใน Register ซึ่งทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลคำสั่งที่ถูกนำมา

  5. CPU Architecture และ Clock กับการทำงาน สิ่งที่มีผลต่อความเร็วในการทำงานของ CPU ได้แก่ • Architecture ของ CPU ได้แก่โครงสร้างการทำงานภายใน, ระบบบัส, วงจรการทำงานของชุดคำสั่งต่าง ๆ (Instruction Set) • Clock Speed ถ้าเป็น CPU ที่ตัววงจรภายในเหมือนกัน ตัวที่มี Clock Speed สูงกว่า จะทำงานได้เร็วกว่า

  6. การพัฒนา CPU CPU รุ่นใหม่ ๆ มีความเร็วในการทำงานที่สูงขึ้นได้ ต้องมีการพัฒนาปรับปรุงในหลาย ๆ ส่วน ได้แก่ • การเพิ่ม Clock Speed ในปัจจุบัน4 GHz • เพิ่มจำนวนวงจร และลดขนาดของวงจรในการผลิต เช่นจาก 0.32 ไมครอน เหลือ 0.13 ไมครอนในปัจจุบัน • ลดแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้ความร้อนไม่สูงเกินไปนัก • เพิ่ม Cache Memory เพื่อลด Wait State ของ CPU • พัฒนา สถาปัตยกรรม และเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในตัว CPU

  7. เทคโนโลยีสำหรับ CPU รุ่นใหม่ • Superscalar : คือการ execute มากกว่า 1 operation ต่อ 1 clock เช่น การคำนวณ integer 4 operation และ 2 floating pointoperation พร้อมกัน • Pipeline เป็นการแบ่งงานออกเป็นส่วนย่อย ๆ ที่ต้องทำต่อเนื่องกันไป ทำให้สามารถเพิ่ม throughput ของระบบได้ • เช่นมี 2 งานใหญ่ ซึ่งใช้เวลาเท่ากัน ซึ่งถ้าจะทำงานที่ 2 ได้ ก็ต่อเมื่องานที่ 1 ทำเสร็จก่อน ถ้าแบ่งแต่ละงานออกเป็น 5 ส่วนย่อย เมื่อทำส่วนย่อยที่ 1 ของงานที่ 1 เสร็จ ก็สามารถเริ่มทำส่วนย่อยที่ 1 ของงานที่ 2 ได้เลย เมื่อทำงานที่ 1 เสร็จสิ้น ในเวลา 1/5ของเวลาทำแต่ละงานใหญ่ต่อมา งานที่ 2 ก็จะเสร็จตามด้วย

  8. เทคโนโลยีสำหรับ CPU • พัฒนาระบบจัดการ Cache memory เช่น Branch Prediction ใน Cache memory เพื่อให้เฉพาะคำสั่งที่เหมาะสมเท่านั้น ที่จะถูกนำมาเก็บใน cache memory สำหรับให้ CPU นำไปประมวลผลได้โดยไม่มีการสะดุด • เพิ่มชุดคำสั่งพิเศษ เช่นชุดคำสั่งสำหรับการจัดการเกี่ยวกับ multimedia,Graphic , SSE ฯลฯ

  9. รูปร่างของ CPU CPU แต่ละรุ่นและแต่ละผู้ผลิตจะมีรูปร่างลักษณะและโครงสร้างเช่นขนาด หรือจำนวนขา ไม่เหมือนกัน ซึ่ง CPU สำหรับ PC ในปัจจุบันแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบใหญ่ ๆ ได้แก่ • แบบ Cartridge จะมีรูปร่างเป็นตลับแบน ๆ หุ้มด้วยกล่องพลาสติก สำหรับเสียบในช่องเสียบแบบ slot • Slot 1 พัฒนาโดย Intel สำหรับ Pentium III รุ่นเก่า , Pentium II, Celeron รุ่นเก่า มีขาสัญญาณ 242 ขา • Slot 2 ของ Intel สำหรับ Pentium II Xeon, Pentium III Xeon ขาสัญญาณ 330 ขา • Slot A ใช้กับ CPU AMD Athlon รุ่นเก่า มีขาสัญญาณ 242 ขา

  10. รูปร่างของ CPU • แบบ PGA (Pin Grid Array) จะมีลักษณะเป็นชิปแบน ๆ มีขาจำนวนมากอยู่ใต้ตัว CPU สำหรับเสียบลงใน Socket สามารถแบ่งย่อยได้หลายแบบเช่น • Socket 7 ใช้กับ Pentium MMX, AMD K5, K6, K6-2, K6-III มีขาสัญญาณ 321 ขา • Socket 370 ใช้กับ Pentium III, Celeron รุ่นใหม่ มีขาสัญญาณ 370 ขา • Socket 423 ใช้สำหรับ Pentium 4 • Socket A ใช้กับ AMD Athlon และ Duron มีขาสัญญาณ 462ขา

  11. CPU จากค่ายต่าง ๆ ปัจจุบัน ผู้นำตลาด CPU สำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ได้แก่ Intel Corp. ซึ่งผลิต CPU ในตระกูล X86 ซึ่งนอกจาก Intel แล้ว ยังมีผู้ผลิตอีกหลายราย ที่ผลิต CPU ที่ compatible กับ CPU Intel ได้แก่ • AMD Advance Micro Device • VIA/Cyrix • IBM • Transmeta

  12. ทำไม CPU รุ่นใหม่ Compatible กับรุ่นเดิม ???อะไรคือการ Compatible ???

  13. ทำไม CPU รุ่นใหม่ Compatible กับรุ่นเดิม การ Compatible กันคือ CPU รุ่นใหม่ สามารถทำงานกับโปรแกรมที่ทำงานบน CPU รุ่นเก่าได้ • มีชุด Registers ที่เหมือนกัน • รหัสคำสั่งเหมือนกัน แม้ว่าโครงสร้างการทำงานภายในของแต่ละคำสั่งอาจแตกต่างกัน • ถ้าไม่ได้ปรับปรุง Compiler ให้มีสามารถรองรับชุดคำสั่งใหม่ ๆ อาจทำให้ไม่สามารถใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพ

  14. CPU ตระกูลต่าง ๆ ของ Intel • ตระกูล 80x86 มีพัฒนาการมาตั้งแต่ 8086 –Pentium IV ในปัจจุบัน • CPU ของ Intel ในระยะแรกจะใช้เลขรหัสแทนรุ่น แต่เนื่องจากปัญหาลิขสิทธิ์ จึงเปลี่ยนมาใช้เป็นชื่อแทน • ตระกูลที่ใช้ชุดคำสั่ง IA-64 ได้แก่ Itanium และ Itanium-2 ซึ่งจะไม่ compatible กับ x86

  15. ตลาด CPU ของ Intel • สำหรับคอมพิวเตอร์ระดับ Server หรือ Workstation นั้น Intel แบ่งเกรดตลาดออก CPU ออกเป็น 3 ระดับ • High-End ได้แก่ CPU Itanium-2 • Midrange ได้แก่ CPU XEON • Entry-level ได้แก่ CPU Pentium IV • สำหรับเครื่อง Desktop หรือ Notebookจะใช้ CPU Pentium IV หรือ Celeron

  16. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Intel 80486 • 32-bit microprocessor, 32-bit data bus ,32-bit address bus. • 4GB main memory. • 20,50 ,66 , 100MHz • 80387 Math Coprocessor Build in ,Cache Memory 8 KB • About half of the instructions executed in 1 clock instead of 2 on the 386. • Variations: SX, DX2, DX4. • DX2: Double clocked version: • 66MHz clock cycle time with memory transfers at 33MHz.

  17. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Pentium: (1993) • 32-bit microprocessor, 64-bit data bus and 32-bit address bus. • 4GB main memory. • 60, 66, 90MHz. • Double clocked 120 and 133MHz versions. • Fastest version is the 233MHz (3-and-1/2 clocked version). • 16KB L1 cache (split instruction/data: 8KB each). • Memory transfers at 66MHz (instead of 33MHz). • Dual integer processors.

  18. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Pentium Pro: (1995) • 32-bit microprocessor, 64-bit data bus and 36-bit address bus. • 64GB main memory. • Starts at 150MHz. • 16KB L1 cache (split instruction/data: 8KB each). • 256KB L2 cache. • Memory transfers at 66MHz. • 3 integer processors.

  19. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Pentium II: (1997) • 32-bit microprocessor, 64-bit data bus and 36-bit address bus. • 64GB main memory. • Starts at 266MHz. • 32KBsplit instruction/data L1 caches (16KB each). • Module integrated 512KB L2 cache (133MHz). • Memory transfers at 66MHz to 100MHz (1998).

  20. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Pentium III: (1999) • 32-bit microprocessor, 64-bit data bus and 36-bit address bus. • 64GB main memory. • Up to 1 GHz. • 32KB split instruction/data L1 caches (16KB each). • On-chip 256KB L2 cache (at-speed). • Memory transfers 100MHz to 133MHz. • Dual Independent Bus (simultaneous L2 and system memory access).

  21. CPU รุ่นต่าง ๆ ของ Intel Pentium IV: (2001) • 32-bit microprocessor, 64-bit data bus and 36-bit address bus. • 64GB main memory. • Up to 4 GHz. • Hyper Pipeline Technology 20 pipeline stages • 16KB Level 1 Execution Trace Cache. An execution Trace Cache that stores up to 12K decoded micro-ops in the order of program execution. • On-chip 256KB L2 cache (at-speed). • SSE2 Technology • Memory transfers 400MHz to 533MHz with RDRAM. http://www.rjross.com/intp4.html

  22. โครงสร้างภายใน CPU Intel

  23. CPU ของ AMD • สำหรับตลาดของ Server และ Workstation จะเป็น CPUOpteron • สำหรับตลาด Desktop และ Notebook จะเป็น Athlon และ Duron

  24. Opteron • สำหรับตลาดของ Server และ Workstation • Base on x86 architecture โดยใช้ชุดคำสั่ง x86-64 http://www.amd.com/us-en/Processors/ProductInformation/0,,30_118_8826_8832,00.html

  25. CPU ของ AMD AthlonXP • ออกแบบสำหรับตลาดระดับบนของเครื่อง Desktop • L1 cache 128 KB full speed • L2 cache 512 KB full speed • Support ชุดคำสั่ง 3DNow! และ SSE technology • Frontside bus 400MHz, 333MHz, 266MHz • 3.2 + GHz (2003)

  26. CPU ของ AMD Duron • ออกแบบสำหรับตลาดล่าง • ใช้คุณสมบัติพื้นฐานของ Athlon • ลดขนาด cache ในระดับ 2 ลง • ปัจจุบัน ความเร็ว 1.3GHz and 1.2GHz

  27. CPU ตระกูลอื่น ๆ ตระกูล TSM 9900 จาก Texas Instruments(1976) • มีการจัดการ Interrupt ที่ดี และการออกแบบ instruction set ที่ดีมาก • ข้อเสียคืออ้าง address space ได้น้อย(16 บิต) และต้องใช้งานร่วมกับหน่วยความจำความเร็วสูง • TSM9995 • TSM99000 • TSM99110 • TSM99610

  28. CPU ตระกูลอื่น ๆ ตระกูล Motorola 680x0 • เป็น RISC CPU • อาจมีชื่อเรียกว่า Coldfire • ถูกเลือกไปใช้งานในเครื่อง Macintosh และในเครื่อง workstation อื่น ๆ • 68040 (1991) • 68060 (1994)

  29. CPU ตระกูลอื่น ๆ ตระกูล IBM RS/6000 Power chips (1990) • เป็น RISC CPU • ใช้กับเครื่อง workstation ของ IBM • นิยมเรียกว่า powerPC หรือ POWER:Performance Optimization With Enhanced RISC ซึ่งจะมีบาง feature ที่แตกต่างกัน • powerPC601 (1993) • powerPC604 (1995) • ล่าสุด IBM powerPC 970 (2003)

  30. CPU ตระกูลอื่น ๆ • Zilog Z-8000 • National Semiconductor 320xx • Philips Trimedia - A Media processor (1996) • SPARC :Scalable (originally Sun) Processor ARChitecture จาก Sun Microsystems ใช้กับ workstation ของ Sun • Base on 68000 • Transmeta Crusoe • ฯลฯ

  31. อ่านเพิ่มเติม • เทคโนโลยีการผลิต CPU http://www.ruencom.com/hardware/cpu/cputech3.htm • CPU Architecture http://webster.cs.ucr.edu/Page_AoALinux/HTML/CPUArchitecture.html • The History of Intel CPU's: 586 to 786 Architecture http://www.teccollege.com/yaple/microhardware/intelcpu.htm • สถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์ http://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204323/ • CPU History http://www.pcmech.com/show/processors/35/

  32. อ่านเพิ่มเติม • แนะนำประวัติ และพัฒนาการของ CPU ที่น่าสนใจhttp://www3.sk.sympatico.ca/jbayko/cpu.html • แนะนำโครงสร้าง และข้อมูลของ Pentium IV http://www.arstechnica.com/cpu/01q2/p4andg4e/p4andg4e-1.html • Basic instruction 8086 ftp://ftp.comlab.ox.ac.uk/pub/Cards/txt/8086.txt • Microprocessor instruction set card http://vmoc.museophile.com/cards/ • Instruction set ของ CPU 68000 http://www.arspentia.org/evilinc/instruction_set_68k

  33. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ Socket

  34. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ Socket (ต่อ)

  35. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ Socket (ต่อ)

  36. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ Socket (ต่อ)

  37. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ SLOT

  38. วิธีการติดตั้ง CPU แบบ SLOT (ต่อ)

  39. กิจกรรมท้ายบท • จงหาตัวอย่าง CPU ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ทั้ง เครื่อง PC ทั่วไป และเครื่อง Notebook มีรุ่นและความถี่ (Clock) อะไรบ้าง พร้อมทั้งบอกคุณสมบัติของแต่ละรุ่น 2. ซีพียูปลอม (Remarked CPU) คืออะไร จงบอกวิธีการตรวจสอบ ทั้งCPUของ Intel และ AMD

More Related