Báo cáo tiểu luận intel xeon 6000

BÁO CÁO TIU LUN

K THUT VI X LÝ
GING VIÊN : HOÀNG XUÂN DU

Đề Tài:
TÌM HIU KIN TRÚC
DÒNG VI X LÝ
INTEL XENON 6000



Thành Viên :
Lê anh Tuấn
Nguyễn Đình Thịnh
Nguyễn Xuân Tiến
Vũ Thành Tuân
Vũ Văn Thuẫn


I.GIỚI THIỆU
c duy trì qua nhiu th h ca vi x lý x86 và
x86-64 , tên ca vi x lý này  c thêm vào phn sau tên ca
các vi s ng ( vi x lý dành cho  
hình gng có b nh Cache
u so vi các vi x lý khác và có kh multiprocessing capabilities
 lý ) .
Intel Xeon Processor 6000 c thit k cho các khi công vic b nh hn
ch . Intel Xeon Processor 6000 vi máy ch 64-bit là s la chn hp lý
nht .

m :
- Vi 8 core và 16 threads cho mi Socket và công ngh Intel ® Hyper-
Threading Technology . Intel Xeon u xut x lý vi vic
sn xut trên công ngh 45nm và h tr khong không cho các ng
di x ng .
- Vi vi kiy hiu xut ca b nh
cache trên nhiu ng dng i s dng . Cho phép
trin khai d liu vi m cao .
- B nh u qu truyn d liu cache  to
 core , t nh  x 
- Intel QuickPath Interconnect (Intel QPI) cung cp t n
25,6 GB/s), point  to  point kt ni gi vi x a các
b s lý và trung tâm I/O hub .

II.KIẾN TRÚC VI SỬ LÝ
1-  Khi
CPU Xeon 6000 da theo kin trúc nehalem.
 khi ca các khi thc thi:





 FPU : Floating - Point Unit. Khi này chu trách nhim cho vic thc thi
cácbiu thc toán hc floating- các ch lnh MMX và SSE.
t s kiu ch lnh (
FPmov, FPadd và Fpmul ) ch c th :
o Fpadd : Ch có FPU này mi có th x lý các ch lnh cng floating-
PS.
o FPmul: Ch có FPU này mi có th x lý các ch lnh nhân floating-


o FPmov:Các ch lnh cho vic np hoc copy m
 truyn ti d liu n thanh ghi SSE 128-bit
XMM). Kiu chlnh này có th c th
trên các FPU thhai và th ba nu các ch lnh Fpadd hay Fpmul
không có trongReservation Station.
 FP ADD: thc thi mt ch lnh SSE có tên gi PFADD (Packed FP Add) và
các ch lnh COMPARE, SUBTRACT, MIN/MAX và CONVERT. Khi này
c cung cp riêng, chính vì vy nó có th bu vic thc thi mt ch lnh
gii mã mi mi chu kì clock dù là nó không hoàn tc s thc thi ca ch
lc. Khi này có m tr 
gi chm 3 chu kì cloi vi mi ch lc x lí.
 AGU : nhng ln s n b nh c thc
hin  
 Store Data: Khi này x lý các ch lnh yêu cu d liu c ghi vào b nh
RAM.






2  m Phn Cng
m cache :
H tht mng
ln (18MB) và dùng chung cho tt c các nhân. Mi nhân còn s hu riêng hai
cache L1 ( tr th ng liên kt).
B nh m L3 trong vi x lí xeon 6000 hong vi tn s c lp và có h
thng cp ngun riêng bit v m b nh và gim xác sut
lm ca thit k cache L3 này là giúp vii d liu gia các nhân

hiu qu n thông qua các cache bên trong ca mi nhân. Tuy
n hong ca cache riêng trong mi nhân.
Mi dòng lnh trong cache L3 chu nhân nào có cha bn sao ca
dòng lng cache riêng ca mình. C th, khi mt nhân truy vn L3
u mang giá tr 0 thì s 
có bn sao dòng lc li, nu mang giá tr 1 thì có kh
n sao ca dòng la, giao thc truy
xut d liu trong cache c chuyn bin thành giao thc
MESIF (Modified, Exclusive, Shared, Invalid and Forward). S phi hp ca
nhng u và MESIF giúp gim bt tn sut truy cp cache ca các nhân
nên s gii phóng nhing d liu tht s cn thit trong
các cache.
B phu khin b nh và Bus ngoài
  giao tip vi RAM trong b c tích hp mu khin
b nhu khin này s ch h tr cho b nh hi
phép chc ch  b nh kênh ba (triple channel) thay vì ch ch
i b nh, tuyc
s d BXL giao tip vi chipset (gi có tên là Intel QuickPath
Interconnect - Intel QPI) s tr thành tuyc quyi
gia BXL và các thit b khác trong h thng. Intel QPI s gm hai tuyn truyn
nhn d liu hoàn toàn riêng bit vng rt cao. Tuy nhiên,
vic m rng tuy ng chân (pin) giao tip
c s dng socket LGA775 vi 775 chân không còn phù hp.
Vì vy, trên các bo mch ch h tr các BXL nc trang b
socket FCLGA1567.

B vi x lí Intel Xeon X6550 - AT80604001797AB:
 Microarchitecture: Nehalem
 Platform: Boxboro-EX
 Core Stepping D0 (SLBRB)

 CPUID 206E6 (SLBRB)
 Công ngh vi x lí 45nm
  liu 64 bit
 S nhân 8
 Cache mc 1
o 8 x 32 KB instruction caches
o 8 x 32 KB data caches
 Cache mc 2 8 x 256 KB
 Cache mc 3 18MB
  lí n 2 vi x lí
 
o MMX intruction set
o SSE
o SSE2
o SSE3
o Suppelemental SSE3
o SSE4.1
o SSE4.2
o EM64T technology
o Virtualization technology (VT-x and VT-d)
o Execute Disable bit (giúp chng li mt s c).
o RAS with machine check Architechture recovery (phát hin và báo li
phn cng )
o Hyper-Threading technology ( siêu phân lung)
o Turbo Boost Technology
 t kin Enhanced SpeedStep technology
 u khin thit b ngoi vi
o 2 b u khin b nh DDR3 SDRAM tích hp v rng
giao tip b nh trên mi b u khin
o Quick Path Interconnect (4 tuyn)

o Giao tip PCI Express 2.0
III.KIẾN TRÚC TẬP LỆNH
Tp lnh ca Intel Xeon 6000
-
-
-
-

-

sau:

- MOVE Copy d liu t ngu
- LOAD Np d liu t b nh n BXL
- STORE Ct d liu t b x n b nh
- CLEAR Chuyn các bit 0 và toán h
- SET Chuyn các bit 1 vào toán hh
- INPUT Copy d liu t mt c
- OUTPUT Copy d liu t ngun mt cnh

- ADD Cng hai toán hng
- SUBTRACT Tr hai toán hng
- MULTIPLY Nhân hai toán hng
- DIVIDE Chia hai toán hng
- ABSOLUTE Ly tr tuyi toán hng

- JUMP (BRANCH) Lnh nhu kin: np vào PC ma ch xác
nh
- JUMP CONDITIONAL Lnh nhu kiu kip vào PC
ma ch u kin sai không làm gì c

- CALL Lnh g
- RETURN Lnh tr v t 

- AND Thc hin phép AND hai toán hng
- OR Thc hin phép OR hai toán hng
- XOR Thc hin phép XOR hai toán hng
- NOT o bit ca toán hng (ly bù 1)

- HALT Dng thc hi
- WAIT Tm dng thc hip kiu kin
khi tho mãn thì tip tc thc hin
- NO OPERATION Không thc hin gì c
- LOCK Cm không cho xin chuyng bus
- UNLOCK Cho phép xin chuyng bus


- CMP So sánh 2 byte hay 2 t
- TEST Phép và 2 toán h to c
Xeon bu s nghip ca nó khi còn là lp con ca Pentium II. Ngày nay, Intel
p Xeon vào lp Pentium Ic thit k dành
cho server và các trm làm vic trung và cao cp.
Các tp ln ca VXL này là MMX, SSE(1,2,3,3S,4.1,4.2), EM64T, VT-x
p lc tích hp trong b vi x lý. Mi tp lnh s chu trách
nhim x lý nhng yu t chuyên bit. CPU nào h tr càng nhiu tp lnh thì tc
 x lý lnh càng nhanh ( tc là t x lý càng nhanh ).

SIMD (Single Instruction, Multiple Data). SIMD mô t bt k phn m rng b vi
x lý cho phép nó hong trên d liu song song. Mt s phn m rng SIMD
ph bin vmx). Có rt nhi
 bin nhc tìm thy trong máy tính thông



c gi là 3DNow Professional hoc 3DNow!
c gi là Katmai New instructions ho
c gi Willamette New instructions hoc ch c
gi là Prescott New instructions hoc ch n là PNI), và tp lnh SSE4 (còn
c gi là Tejas New instructions hon là TNI).
MMX (Multimedia Extensions)
 nn 8086, tp lnh bao gm 57 lnh multimedia do Intel phát
tri MMX bao gm 8 thanh ghi t n MM7, tích hp
4 kiu d liu kiu bye kiu word, kiu doubleword và quadword, và các tp lnh
MMX.

-


Ma MMX là nâng cao hiu qu x lý các lnh lp v âm thanh,
hình  hu này phn nào do mt dòng l
x ng thi mt s mc d liu.
c thit k sn trong các dòng CPU Intel . Tp lnh MMX cho phép các
tác v c thc hing thi trên nhi d liu khác nhau. i th
cnh ca Intel (  n các b x 
thích MMX ca h (MMX-compliant chips) vi các b lnh riêng chuyên x lý các
tác v tính tóan hình hc và du chng cn thit khi di chuyn các hình nh 3D
( 3 Dimension - 3 chiu ) trên màn hình .







MMX h tr kh hc mc gi là ch  bão hòa s hc. Có
t qu ct trong mt phm vi gii hn gia giá tr ti
 ti thiu. Ví d vi mt phép tính khi kt qu tr v t quá giá tr
kiu nó s c mnh v 127 vi giá tr l7 hoc
-128 vi kt qu nh  tính toán nó có v c phù hp cho
lm tuy vy nó li có ng dng quan trng x lí lân cn ví d x lí nh tính toán
báo hòa làm mt vt gi nguyên màu sc trng hoo
c.
SSE (Streaming SIMD Extension)

Không gi , m không gian gi
 sung thêm mt không gian riêng bi
b vi x lý. Bu này, SSE ch có th c s dng trên h u hành h tr
nó. May mn thay, hu ht các h u hành g
t c các phiên bn ca Windows k t Windows98 h tr t
nhân Linux t
Mt nhóm gm 70 lc thit k thêm trên B x lý Pentium III nh
ng chng thc thi các tác v  ha 3 chiu (3D graphics).
Nó h tr kh c hin tính toán du chng và hình hc - 
cn thi hin th và di chuyn hình nh 3 chip hp
các lng th 2 ca Intel nhm ci tin kh  ha ca các b vi x
lý (tp hc gi là KNI ( Katmai New
Instruction) do tên 
--



-


SSE 2
Là tp lnh h tr  ha m rc thit k cho Pentium 4. Vi kin trúc
 rng kh  lý theo kiu cu
trúc SIMD mà các công ngh ng cách thêm vào 144 lnh
mi. Các lnh này bao gm các tác v s Nguyên SIMD 128-bit (128-bit SIMD
integer arithmetic operations) và các tác v du chng v chính xác gp
-bit (128-bit SIMD double-precision floating-point operations). Các
lnh mi này làm t c hên các ng d
lý âm thanh - hình nh, mã hóa, tài chính, thit k và nghiên cu khoa hc, kt ni
mng trc tuyn.

Là mô hình vi kin trúc (micro architecture) ca Intel. Nó cung cp mt s
 mi rt cao c siêu ng (hyper-pipelined
technology), kênh truyn h thng 400Mhz và 533 Mhz (400Mhz - 533Mhz system
bus), B nh ni cho phép truy cp lnh th
ch thc thi lnh nhanh chóng (Rapid Execution Engine). Mt s công ngh và tính
 B nh ni truy cp nhanh cao cp (Advanced Transfer
 x lý du chng và truyc ci tin
(enhanced floating point and multimedia unit) và B lnh h tr  ha và truyn
n cp 2 (Streaming SIMD SSE 2).
Kh p mt s công ngh mng trên
a vào các tin b mi nht cc thit k mch, x lý vic
tiêu th ng và các công c tính toán không th thc hic  các mô
hình vi kin trúc  các th h c.
->SSE2 m rng tp l hong trên thanh ghi XMM, cho phép
i s dng hoàn toàn tránh khi vic các thanh ghi MMX 64-bit b chng trong
các thanh ghi stack du chng chính thc IA-u này cho phép trn phn
nguyên SIMD vm nng mà không có ch  chuyi gia
u này là over-shadowed giá tr ca vic có th thc
hin các hong MMX trên các thanh ghi SSE l

Nhng s b sung khác trong SSE2 bao gm mt b các lu khin b nh
cache nhm m y gim thiu cache pollution khi x lý dòng thông
tin vô hnh, và mt s b sung phc tp ca các lnh chuynh dng s.
SSE 3

-


Opcode list


SSE 4
Các b x lý Intel th h mi h tr tp lnh SSE4.1 bao gm 47 tp lnh mi. Tuy
nhiên, dù s hu mng khá ln các tp lnh mi, hu ht trong s này không
kt hp thành mt ti b sung cho các tp lnh SIMD
có sn. Các tp lnh mng s gúp ci thin hiu sut hong ca các
b x lý mi khi làm vic vi các d  ha 3D, truy
trong các ng dng tính toán khoa hc phc tp.


Tuy vy, chúng ta s sm cm nhc tác dng tích cc ca vic h tr các tp
lnh SSE4 mi khi nó tr nên ph bin rng rãi trong phn mm máy tính. Cho ti
gi, ch có hai ng dng s dn tp l gii mã video: DivX
6.7 và TMPEG Xpress 4.4.
a các tp lnh SSE4 bao gm các tính toán nhân s nguyên
32-bit vector hóa; các tính toán ci/cc tiu 8-bit không du; cùng các phiên
bn 16-bit và 32-bit có du và không di thin kh a
trình biên dch trong vic vector hóa s nguyên và mã dng single-precision hiu
qu c mã hóa phim; tính toán tích vô
m trôi và các tp lnh truyn ti s dc thù ca kin trúc b nh

m trong b x lý.




EM64T ( Extended Memory 64 Technology )
 ng công ngh  cnh tranh vi công ngh 64 bit ca
AMD . Công ngh này gc
s dtrêb Celeron

B vi x lí s dng công ngh EM64T có mt kiu hong mi gi là IA32E mà
i có hai kiu :
Ki u hành 64bit chy nhng
phn mm 32 bit và 16 bit . H u hành 64 bit có th ch
trình ng dng 32 bit , 16 bit cùng mi v
truy cy 16 bit s ch truy cc 1MB
RAM.
Kiu 64 bit ( 64-bit mode ) : cho phép h thng ho
ngh này có th a ch .
Công ngh EM64T có th s dng h 
dùng h  chy kiu IA32 thông
ng và truy ca ch - 4GB RAM .
Nhm ca kiu 64-bit
64-a ch ng dng có th s dng 16EB ( Exabytes ) b nh (2^64)
 vi x lí Celeron D , Pentium 4 và Xeon h tr EM64T ch có 36
a ch à ch có th s dc 65GB RAM ( 2^36) . Xeon DP h
tr EM64T ch a ch tc là có th truy cp b nh 1TB ( 2^40) . Gii
hn này s  phát hành
b vi x lí có th truy cp b nh ti 16EB .
Thêm 8 thanh ghi : trong kiu 64 bit , CPU có tt c 16 thanh ghi 64 bit . Nhng

thanh ghi mi này có tên là R8 tc hii
n có th xem thanh ghi 64 bit
Thêm 8 thanh ghi s dng cho tp lnh SIMD ( MMX, SSE, SSE2, SSE3 ) . Trong
kiu EM64T b vi x lí có tt c 
dài 128 bit , s ca thành ghi XMM t 8 lên 16 thanh ghi . Nhng thanh ghi XMM
c s dng trong nhng phép tính du phng SSE.
Tt c  rng 64 bit . Thanh ghi trong
 rng 80 bit .
Tt c c chia thành nhng thanh ghi nh 
 -
S dng k thut Fast interrupt-priorization .
Có Instruction Pointer mi liên quan ti EM64T ga ch RIP-relative .
VT-x


-

Intel® VT cho phép mt h th có th hong nu h
thi vi các doanh nghip, Intel® VT cung cp kh i
tin công tác qun lý, hn ch thi gian chng
bng cách chia tách các hong riêng bit thành nhng khu vc
lp.
Kt Lun
ng ti h u hành 64 bit , lúc này nu mun bn mua Celeron D
64bit , hoc Pentium 4 64 bit . Nu bn có Celeron D 64 bit hoc Pentium 4 64 bit ,
n mm 32 bit s chy t chy
kiu n s thy b vi x 
Nu bn s d có nhi
4GB RAM sn có thì v ca bc gii quyt . Mu bn nên nh
ra ch ngoài ca b vi x lí EM64T không pha

Intel s dng công ngh này không th truy cn
Tng s ng b nh RAM mà CPU có th truy cc là ph thuc
vào CPU . Celeron D 64 bit , Pentium 4 64 bit và Xeon có th truy cc b nh
c b nh ng 1TB . Mt
u bn cn nh là kiu 32 bit hoc kiu 64bit b vi x lí ch có th truy cc
nhiu nht là 4GB thm trí c trong CPU 64bit.

IV.CÁC ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ MỚI
B vi x lý mi c ch to vi công ngh 45nm, b nh m 18MB L2,
và có kh  h tr tn s khác nhau, t 1,8 GHz n ln GHz. . Vi tính
 Hyper-Threading ni bt có kh  ng và mt s ác
 :
-x)




1. HyperThreading

Internet 
 
   -
Intel 
 ph 

 logic ) 

   
 
 -

Threading ( - ).



 

 . Công n
 
 
 , cô
 
 



-

  

 ) 
 
,Compaq, Dell, SuperMicro,



   

 .




GHz).





 -Threading (Smt)



ISMT

-




tro
























 




 


 
      









l






1+1
10+1
Store Previous Result





-
