Câu 2: Hãy nêu những đặc tính nâng cao tốc độ của bộ vi xử lý là gì? Định

nghĩa kiến trúc siêu hướng. Khuôn dạng dữ liệu.

Trả lời:

+ Xử lý song song : là 2 quá trình, tính toán cùng xảy ra đồng thời. Trong kiến trúc máy tính, sự kết hợp 2 bộ VXL trong khối xử lý trung tâm (CPU) tạo ra khả năng xử lý song song trong cùng 1 tg.

Kiến trúc này có thể tạo ra tốc độ xử lý dữ liệu lên gấp đôi so với kiến trúc chỉ dùng 1 bộ VXL.

Cũng có thể thực hiện song song ngay bên trong cấu trúc của bộ VXL, bằng cách thiết kế sao cho quá trình xử lý D.liệu bên trong chip VXL chia thành các phiên khác nhau và thực hiện song song nhờ sự phân chia khối logic điều khiển(CU) bên trong thành phần riêng.

+ Đồng xử lý : là bộ VXL riêng biệt kết nối với bộ VXL thông qua bus hệ thống. Bộ đồng xử lý chỉ thực hiện 1 số chức năng đặc biệt, ví dụ như các phép toán đòi hỏi sự chính xác sử dụng dấu phẩy động. Tốc độ xử lý của bộ đồng xử lý những phép tính này sẽ nhanh hơn rất nhiều so với bộ xử lý chính. Các bộ VXL công nghệ cao hiện nay đã cấy vào bên trong khối xử lý dấu phẩy động

FPU càng làm tăng tốc độ tính toán các phép tính nhanh và chính xác hơn nhiều.

+ Bộ nhớ lưu trữ (cache memory): BN cache là BN có tốc độ cao, nó có thể nằm ngay bên trong bộ VXL với dung lượng hạn chế hoặc nằm kế ngay bên cạnh bộ VXL và kết nối trực tiếp với chip xử lý với dung lượng đủ lớn, trong khi đó BN chính kết nối với bộ VXL thông qua bus hệ thống. Sự trao đổi dữ liệu giữa BN chính và bộ VXL bị hạn chế về tốc độ, vì vậy để tăng tốc độ xử lý,

phải tổ chức làm sao khi thực hiện chương trình, bộ VXL trước hết tìm kiếm lệnh ở BN dự trữ trước, nếu không có lệnh chứa trong BN dự trữ thì mới phải tìm tới BN chính. Điều này có nghĩa là nếu đa số lệnh không có trong BN dự trữ thì tốc độ xử lý chậm hơn gấp đôi so với truy cập thẳng vào BN chính. Vì vậy phải tổ chức làm sao đa số các lệnh của chương trình nằm hẳn trong

BN dự trữ, ví dụ các lệnh có tần suất xuất hiện trong chương trình cao thì có thể cất trong BN dự trữ. Dung lượng BN dự trữ phải đủ lớn để đảm bảo lưu trữ những chương trình ứng dụng lớn.

Ngày nay, dung lượng BN dự trữ bên trong các chip VXL chưa cao (32Kb :16Kb Dcache, 16Kb Icache). Với BN dự trữ bên ngoài có thể đạt tới dung lượng 2-4 MB.

+ Ký thuật đường ống : Mô phỏng dây chuyền lắp ráp máy móc, hệ thống đường dẫn, trong 1 số VXL hiện nay có chức năng thực hiện các lệnh máy liên tục thành 1 dây chuyền với 5 công đoạn : nhập D.Liệu của lệnh từ BN, giải mã lệnh, thực hiện các lệnh, ghi kết quả thực hiện lệnh vào BN. Khi lệnh thứ 1 bắt đầu bước vào thực hiện, ở giai đoạn 2 thì mã lệnh của lệnh tiếp theo được đọc từ BN ra để thực hiện bước 1 (giải mã lệnh). Cứ như vậy, các lệnh được thực hiện theo 1 dây chuyền liên tục như là dòng nước đi trong đường ống. Tốc độ xử lệnh vì thế được tăng lên rất cao.

+ Bus rộng : Kĩ thuật bus rộng áp dụng cho cả bên trong lẫn bên ngoài bộ VXL. Bên trong bộ VXL,

thanh ghi tổng (A) có độ dài gấp đôi bus, như vậy tốc độ tính toán sẽ nhanh hơn, bởi không phải

thực hiện các phép truy cập với BN để lưu trữ các kết quả trug gian của các phép tính.

* Kiến trúc siêu hướng : Kiến trúc của bộ VXL có các khối chức năng xử lý song song bên trong gọi là kiến trúc siêu hướng, nghĩa là cùng 1 lúc nhiều hướng xử lý khác nhau bên trong VXL. Kiến trúc siêu hướng là sự phát triển tiếp theo của kiến trúc RISC, nó không những nâng cao tốc độ xử lý mà còn nâng cao độ tin cậy của CPU, bởi vì khi có sự cố ở 1 chip VXL thì chip VXL còn lại vẫn đảm nhiệm chức năng được bình thường.

* Khuôn dạng d.liệu :

Khuôn dạng d.liệu của các loại VXL được phân biệt theo các số có dấu, không dấu, các kí tự mã ASCII, mã BCD (hệ 2 - 10) - không dấu và có dấu :

B - Byte (8 byte), H - nửa từ (16 bit), W từ (32 bit), D - từ kép (64 bit) (sự phân loại này cho các bộ VXL 32 bit) Bit đấu là bit cao nhất (MSB)

- các kí tự mã ASCII : mỗi kí tự được mã hóa bằng 8 bit.

- Dữ liệu ở mã BCD : dữ liệu được biểu diễn bằng các nhóm số 4 bit. Mỗi nhóm số 4 bit có giá trị không vượt quá 10 (1010). Phân biệt dữ liệu ở mã BCD đóng gói và không đóng gói. Trong BCD đóng gói, tất cả 64 bit được chia ra 8 nhóm (8 digit) và cả 8 digit được dùng để mã hóa. Hai BCD digit trong 1 byte. Trong BCD không đóng gói, chỉ dùng 4 bit thấp trong từng byte để làm digit mã BCD, 4 bit cao của từng byte không dùng tới và đều ghi giá trị 0. Các dấu phẩy động phân ra số chính xác đơn 32 bit và chính xác kép 64 bit theo chuẩn IEEE 754-1985. Cũng có thể mở rộng độ chính xác đến 80 bit ở 1 số bộ VXl. Số dấu phẩy động có bit lớn nhất (MSB) dùng làm dấu, dấu = 0, đó là số dương. Dấu = 1 là dấu âm.