งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

บทที่ 3 CPU. CPU หัวใจของเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงาน (Operation) 1. บวก ลบ คูณ หาร AND, OR 2. คัดลอกข้อมูลจาก RAM Registers 3. การตรวจสอบเงื่อนไข (IF,ELSE,JUMP,LOOP)

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "บทที่ 3 CPU. CPU หัวใจของเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงาน (Operation) 1. บวก ลบ คูณ หาร AND, OR 2. คัดลอกข้อมูลจาก RAM Registers 3. การตรวจสอบเงื่อนไข (IF,ELSE,JUMP,LOOP)"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 บทที่ 3 CPU

2 CPU หัวใจของเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงาน (Operation) 1. บวก ลบ คูณ หาร AND, OR 2. คัดลอกข้อมูลจาก RAM Registers 3. การตรวจสอบเงื่อนไข (IF,ELSE,JUMP,LOOP) เวลาทำงานจะร้อน ยิ่งทำงานมาก (% การ utilization) ยิ่งร้อน ภายใน CPU มี registers, ALU, Control Unit, Decoder, BUS, Cache กำหนดการทำงานโดย Clock ( ยิ่งมากยิ่ง ทำงานเร็ว )

3 การทำงานของ CPU ข้อมูลวิ่งไปทำงานที่ CPU CPU จะทำงานร่วมกับ RAM ตลอดเวลา และการติดต่อกับอุปกรณ์ต่างๆจะทำผ่าน RAM เช่นกัน

4 เบอร์ต่างๆ Microprocessor ตัวแรก 4004 ( อยู่ในเครื่องคิด เลข ) 4 บิท PC เครื่องแรกคือ IBM PC 8080 ( ไม่ค่อยนิยม เท่าไร ) แต่ PC ที่เป็นที่นิยมคือ IBM PC 8088 จากนั้นเป็น บิท บิท (Pentium) 32 บิท Pentium

5 specification NameDateTransistorsMicronsClock speedData widthMIPS ,00062 MHz8 bits ,00035 MHz 16 bits 8-bit bus , MHz16 bits , MHz32 bits ,200, MHz32 bits20 Pentium19933,100, MHz 32 bits 64-bit bus 100 Pentium II19977,500, MHz 32 bits 64-bit bus ~300 Pentium III19999,500, MHz 32 bits 64-bit bus ~510 Pentium ,000, GHz 32 bits 64-bit bus ~1,700

6 ความหมาย Transistor จำนวนของทรานซิสเตอร์ที่อยู่ใน CPU Micron ขนาดของสายไฟที่เล็กที่สุดใน CPU ( เส้นผมคนขนาด 100 ไมครอน ) Clock Speed ความเร็วสูงสุดที่ CPU จะทำงาน ได้ Data Width ขนาดความกว้างของข้อมูล ที่ สามารถส่งได้ในแต่ละครั้ง MIPS หน่วยของความเร็วของการทำงาน ( กี่ ล้านคำสั่งต่อ 1 วินาที )

7 แผนผังการทำงานของ CPU

8 การทำงาน ALU (Arithmetic & Logic Unit) เป็นหน่วยที่ใช้ใน การคำนวณ +,-,*,/,AND,OR Instruction Decode ทำหน้าที่รับคำสั่ง (Instruction) แล้วสั่งงาน CPU อีกทีหนึ่ง ( ถอดรหัส คำสั่ง ) Register A,B,C จะใช้ประกอบในการทำงาน Instruction Register ใช้เก็บคำสั่งก่อนป้อนให้ Decoder Program Counter เก็บแอดเดรสของคำสั่งที่จะ ทำงาน ( ใน RAM) BUS เส้นทางเดินของข้อมูล, latch การค้างข้อมูล Tri-state ข้อมูล 3 สถานะ ->0,1,high impedance

9 BUS Address Bus เป็นเส้นทางของการส่งแอดเดรส ใช้เพื่อการอ่าน / เขียนข้อมูลกับ RAM มีขนาด 8,16,32 บิท ( ขึ้นอยู่กับ CPU) Data Bus เป็นเส้นทางของการส่งข้อมูล ( อ่าน / เขียน ) ระหว่าง RAM กับ CPU (registers) RD,WR เป็นสัญญาณบอกกับ RAM ว่าจะอ่าน หรือเขียนข้อมูลกับ RAM Clock เป็นสัญญาณกำหนดจังหวะการทำงาน ของ CPU Reset เป็นสัญญาณ set ค่าใน Program Counter ให้เป็น

10 ขั้นตอนการทำงาน ข้อมูลจาก register ต่างๆ (A->C) นำมาค้าง (latch) ไว้ที่ Data Bus ส่งข้อมูลไป latch ไว้ที่ Address Bus ส่งสัญญาณ RW,RD ไปที่ RAM ( แล้วแต่การ ทำงาน ) หากเป็นการอ่าน จะอ่านมาเก็บไว้ใน Instruction Register แล้วสั่งงานให้ Decoder และ ALU ทำงานตามคำสั่ง หากเป็นการเขียนก็ไม่ต้องทำอะไร

11 การทำงานของ Decoder คำสั่งที่สั่ง CPU เรียกว่า Instruction หรือ opcode ก็ได้ Opcode เหล่านี้จะต้องนำมาสั่งการการทำงาน ของอุปกรณ์ต่างๆภายในตัว CPU ( เช่น ALU, BUS, Registers) แต่ละคำสั่งต้องการ Clock Cycle ไม่เท่ากัน เราสามารถใช้ภาษา Assembly ในการสร้าง Opcode ได้ LOADA mem - Load register A from memory address LOADB mem - Load register B from memory address CONB con - Load a constant value into register B SAVEB mem - Save register B to memory address SAVEC mem - Save register C to memory address ADD - Add A and B and store the result in C SUB - Subtract A and B and store the result in C

12 การพัฒนาของ CPU Pipelining -> หลายๆคำสั่ง ทำงานได้พร้อมๆกัน ตัวช่วยประมวลผล Floating Point MMX -> ลดจำนวนคำสั่ง, มีรีจิสเตอร์ 64 บิท 8 ตัว, เพิ่ม L1 cache เป็น 32 KB ( เดิม 16 KB) CPU แบบ 64 บิท ( ใส่ RAM ได้หลายล้านๆไบท์ ) (32 บิท ใส่ RAM ได้มากสุด 4GB) Quantum CPU ใช้อะตอม, โมเลกุลของสสารเป็น RAM,CPU BIO CPU (DNA)

13 การทำงานของ Pipeline คำสั่งวิ่งผ่านท่อ หลายท่อ สามารถทำงานที่จังหวะ clock เดียวกันได้

14 ตัวช่วยประมวลผล Floating Point CPUFPU DXBuilt in 80486SXNone Pentium and thereafterBuilt in ช่วยเพิ่มความเร็วในการ ทำงานด้านกราฟิกของ CPU บางครั้งเรียก Math Co- processer สมัยก่อนต้องซื้อ Chip เพิ่ม เช่น 80287, ตอนนี้จะ built-in ใน CPU เลย MMX ยิ่งเพิ่มความเร็ว อีก

15 เส้นทางเดินของ CPU

16 Cache เป็น RAM ความเร็วสูง ขนาดเล็ก เป็นตัวเชื่อมระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ เช่น CPU กับ RAM, H/D กับ RAM,etc. ใน CPU จะมี Cache อยู่ภายใน เรียกว่า L1 cache ส่วนที่บนเมนบอร์ดก็อาจจะมี cache ระหว่าง RAM กับ CPU อีก เรียกว่า L2 cache ( ความเร็วน้อยกว่า L1) ใน Controller ของอุปกรณ์บางตัวก็มี cache (H/D,RAM)

17 การทำงานของ cache เหมือนกับการทำงานของ บรรณารักษ์ใน ห้องสมุด สมมติว่าเราเข้าไปยืมหนังสือ หากมีหนังสืออยู่ที่โต๊ะยืม ก็หยิบให้เลย (L1 cache) หากไม่มีก็ลองดูที่โต๊ะด้านหลัง หากมีก็หยิบ (L2 cache) หากไม่มีอีก ก็ต้องเข้าไปที่ห้องสมุดจริงๆ (RAM) ในการใช้งาน Internet ก็มี cache ( ไฟล์บน ฮาร์ดดิสก์ของเรา และ Proxy Server)

18 ภาพอธิบายการทำงานของ cache CPUCache size in the CPU 80486DX and DX28 KB L DX416 KB L1 Pentium16 KB L1 Pentium Pro16 KB L KB L2 (some 512 KB L2) Pentium MMX32 KB L1 AMD K6 and K6-264 KB L1 Pentium II and III32 KB L1 Celeron32 KB L KB L2 Pentium III Cumine32 KB L KB L2 AMD K6-364 KB L KB L2 AMD K7 Athlon128 KB L1 AMD Duron128 KB L KB L2 AMD Athlon Thunderbird128 KB L KB L2

19 Pentium กับ 486 Pentium สามารถรันได้ 2 instruction หรือ มากกว่า ( แต่ปกติคือ 2) ใน 1 clock cycle ดังนั้น จะทำงานเร็วเป็น 2 เท่า

20 Coolant พัดลมและ Heat Sink สำคัญมากต่อ CPU ค่าอุณหภูมิที่ Mainboard ตรวจสอบได้ การเป่าลมที่ใบพัด CPU

21 การ Overclock เพิ่มความเร็ว clock ให้กับ CPU โดยการ เซ็ทค่า Jumper ต่างๆ ความร้อนมากขึ้น Bus freq uen cies Clock doublin g factors Examples of resulting CPU frequencies 60 MHz 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 117 MHz 133 MHz 153 MHz 1½, 3½, 4, 4½, 5, 5½, 6 6½, 7 7½, MHz, 266 MHz, 333 MHz 333 MHz, 366 MHz, 400 MHz, 433 MHz, 466 MHz, 500 MHz, 300 MHz, 338 MHz, 375 MHz, 375 MHz, 416 MHz, 458 MHz, 468 MHz, 527 MHz, 585 MHz 533 MHz, 600 MHz, 667 MHz, 612 MHz, 688 MHz, 765 MHz ใช้พัดลม 2 ตัวใช้การ Compressor ( แบบแอร์ )

22 สรุป การพัฒนาด้าน CPU ไม่มีหยุดยั้ง อนาคตจะเล็กลงในระดับนาโน หากเข้าสู่ quantum CPU จะยิ่งเร็วกว่านี้หลาย เท่า, ขนาดเล็ก, ไม่ต้องใช้ไฟฟ้า, ซ่อมตนเอง ได้ด้วย สิ่งสำคัญต่อ CPU ก็คือ อุณหภูมิ, แรงดันไฟฟ้า ( คงที่ ), ความเร็ว clock


ดาวน์โหลด ppt บทที่ 3 CPU. CPU หัวใจของเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงาน (Operation) 1. บวก ลบ คูณ หาร AND, OR 2. คัดลอกข้อมูลจาก RAM Registers 3. การตรวจสอบเงื่อนไข (IF,ELSE,JUMP,LOOP)

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google