Introduction to Microprocessors II

งานนำเสนอเรื่อง: "Introduction to Microprocessors II"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Introduction to Microprocessors II http://mango.e-cpe.org

2 What is this?

3 Liquid Nitrogen

4

5 Gigabyte 2009 Overclock Champion 3.3 GHz --> 5.3 GHz

6 2010 – When Overclocking goes beyond the CPU

7 The Winner

8 What Makes a CPU Hot? Clock Frequency Transistor Size

9 How does a CPU’s transistor look like ?

10 Regular Microscope

11 Scanning Electron Microscope

12 A Single Transistor

13 Pentium Hack Done by former Motorola Engineers (makers of chips for MACs back in the day)

14 Processor Fabrication Technology 199720082011

15 Pentium 2 – Slot Footprint

16 Moore’s Law (1965) “The number of transistors on a chip will double about every two years.”

17 Moore’s Law True for 40 Years Source: Wikipedia

18 The Next 20 Years Transistor Count (Billion) Year The number of neurons in a human brain

19 Why more transistors? PentiumCore i7

20 Transistor Usage Larger Cache Core i7 has up to 12Mb L3 Cache (6 Core CPUs) More Cores Core i7 has up to 6 CPU cores Other core types, such as GPUs More components GPU, Memory Controllers, etc More Complex CPU Features Extended SIMD Instruction Set (MMX, SSE, etc) Advanced Optimizations (Branch Prediction, OoOE, etc)

21

22 1. All CPUs are NOT Created Equal Pipeline Example: 10 Stages vs 20 Stages 10 Clock Cycle per 1 instruction 20 Clock Cycle per 1 instruction

23 2. The overall speed of a system is determined by the slowest component

24 How does the program data flow? Printf(“Hello World”); Hello.exe

25 Execution Data flow Hello.exe Chipset RAM HDD CPU GPU(Display)

26 6.4 GB/s 8.5 GB/s

27 Execution Data flow Hello.exe Chipset RAM HDD CPU GPU(Display) 6.4 GB/s 150 MB/s 8.5 GB/s 8 GB/s

28 What is a Bottleneck?

29 25.6 GB/s Compared to an i7 architecture

30 Hello.exe Chipset RAM HDD CPU GPU(If Discrete) GPU(If Integrated) 25.6 GB/s 17 GB/s x3 Lanes (DDR3 2133MHz) 1.6 GB/s 16 GB/s

31 Component Speeds RAM DDR2 - 4.2 GB/s DDR3 (1066) - 8.4 GB/s DDR3 (1600) – 12.5 GB/s DDR3 (2133) – 17 GB/s Hard Drive SATA1 – 150 MB/s SATA2 – 300 MB/s SATA3 – 600 MB/s SATA3.2 – 1600 MB/s

32 Conclusions: วิธีต่างๆ ในการเพิ่มประสิทธิภาพของ CPU เพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกา ต้องระวังความร้อน ยิ่งผลิตขนาด CPU เล็กก็จะยิ่งกินไฟน้อย เพิ่มจำนวน transistor เพื่อใส่ความาสามารถใหม่ๆ ลดคอขวดในระบบโดยการเพิ่มความเร็วส่วนประกอบ ต่างๆ ให้ไม่ทิ้งห่าง CPU จนเกินไป ใช้ Cache และเทคนิคอื่นๆ เพื่อลดการใช้งาน ส่วนประกอบที่ช้า