Phân tích kiến trúc và nguyên lý làm việc của bộ VLX 64bit của AMD

Bộ công thơng
Trờng đại học côngnghiệp hà nội
Khoa: công nghệ thông tin

BáO CáO BàI TậP LớN MÔN HọC
KIếN TRúC MáY TíNH
NHóM THực HIệN : Nhóm 3
LớP : KTPM2
Thành viên trong nhóm :

1 . Phạm Văn Cờng
2 . Vũ Mạnh Cờng
3 . Nguyễn Văn Công
4 . Đoàn Văn Chung
Giáo viên hớng dÉn : ngun tn tó

Hà nội: 2012


Phần A : Giới thiệu
I / đề tài
Phân tích kiến trúc & nguyên lý làm việc của bộ vi xử lý amd 64 bit .
II/ bè cơc
1. kiÕn tróc AMD 64 bit.
2.Nguyên lý làm việc AMD 64 bit.

2


Phần B: Nội dung
1. Kiến trúc AMD 64bit:

1. Giới thiệu

Trong phần này chúng ta sẽ xem qua cấu trúc bên trong của bộ vi xử lí
AMD64 được sử dụng trong Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX,
Opteron, Turion 64 và một vài kiểu Sempron .
Cấu trúc này có tên gọi như K8 hoặc Hammer , chúng ta sau khi xem cấu trúc
bên trong của nó và so sánh với cấu trúc bên trong của bịi vi xử lí Intel .
Sự khác nhau chính giữa cấu trúc AMD64 và những bộ vi xử lí được thiết kế
trước đó của AMD như AthlonXP và Athlon đầu tiên ở chỗ phần điều khiển bộ
nhớ được đi kèm bên trong CPU mà không thơng qua Chip North Bridge ( Chip
chính của Chipset trên Mainboard ) . Do đó Mainboard được sản xuất cho bộ vi
xử lí dựa trên cấu trúc AMD64 thì Chip “North Bridge” là cầu nối giữa CPU và
Bus đồ hoạ (AGP hoặc PCI Express) và Chip "South Bridge" . Từ khi
Chip “North Bridge” được sản xuất đơn giản hơn thì một vài nhà sản xuất chỉ
còn một Chipset trên Mainboard cho kiểu CPU của AMD64.
Từ khi phần điều khiển bộ nhớ được đi kèm bên trong CPU , dung lượng của bộ
nhớ - bao gồm kiểu bộ nhớ được hỗ trợ và hỗ trợ Dual Channel - phụ thuộc vào
CPU mà khơng cịn phụ thuộc vào North Bride ( khơng còn phụ thuộc vào
Mainboard ) như đã từng xảy ra với những Mainboard sử dụng CPU có cấu trúc
khác . Như vậy đối với Mainboard dùng CPU dựa trên cấu trúc AMD64 mà
khơng tích hợp Video on-board thì khơng có những tính năng khác của
Mainboard được quan tâm đến . đối với những Mainboard dùng CPU dựa trên
cấu trúc AMD64 có tích hợp Card màn hình on-board thì chỉ có tính năng của
phần Card màn hình là được quan tâm đến .
Hình dưới đây là cấu trúc được dùng dựa trên CPU khác
3


4

Hình dưới đây là cấu trúc được dùng dựa trên bộ vi xử lí AMD64

Chúng ta có thể nói rằng Chip "North Bridge" được gắn bên trong CPU . Trên
Mainboard chúng ta sẽ tìm thấy Chip " Bridge" mà sẽ phù hợp giao diện giữa
Bus "HyperTransport" ( có nghĩa là CPU ) với Bus của card đồ hoạ (AGP hoặc
PCI Express x16) và Chip "South Bridge" . Đôi khi nhà sản xuất Mainboard họ
đưa ra một Chip duy nhất gọi là “Single-chip Solution” bao gồm Chip " Bridge"
và Chip "South Bridge" .

Phần điều khiển bộ nhớ được đi kèm bên trong bộ vi xử lí AMD64 có thể điều
khiển tới 04 thanh nhớ / kênh . Do vậy hệ thống Dual - Channel có thể điều
khiển 08 thanh nhớ . Số của khe cắm được có sẵn trên Mainboard là giới hạn bởi
nhà sản xuất Mainboard .

5


2. Bus HyperTransport và Đa xử lí

Sự trao đổi thơng tin giữa CPU AMD64 và Chip " Bridge" được thực hiện bởi
Bus có tên là HyperTransport . Tốc độ HyperTransport phụ thuộc vào kiểu của
CPU . Giá trị thông thường là 3200MB/s hoặc 4000MB/s . Để hiểu kỹ hơn về
HyperTransport bạn có thể xem riêng bài này trong trang Web của chúng tơi .

Bộ vi xử lí AMD64 có thế có nhiều hơn một bus HyperTransport . Trong khi tất
cả CPU AMD64 của thị trường máy tính để bàn và máy tính xách tay Athlon 64,
Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Sempron và Turion 64 chỉ có 01 bus
HyperTransport , thì kiểu CPU dùng AMD64 cho náy chủ và máy trạm làm việc

- Opteron - có nhiềuhơn 01 bus HyperTransport .

Bộ vi xử lí Opteron có series 1xx khơng hỗ trợ Đa xử lí và chỉ có 01 bus
HyperTransport như hình trên ( ở phần 1) .
CPU Opteron 2xx hỗ trợ đa xử lí tới 02 CPU và có 02 Bus HyperTransport .
CPU Opteron 8xx hỗ trợ đa xử lí tới 08 CPU có 03 Bus HyperTransport . Những
Bus thêm vào để dùng kết nối bên trong những CPU với nhau , chúng ta có thể
xem hình dưới đây .

Cấu hình Opteron 2xx hoặc 8xx có Dual-CPU và Đa xử lí

6


Cấu hình Đa xử lí Opteron 8xx có 04 CPU

7


Cấu hình đa xử lí Opteron 8xx có 08 CPU

8


Quan điểm của AMD về vấn đề Đa xử lí cũng rất được đáng quan tâm .
Mỗi một CPU có phần điều khiển bộ nhớ của nó , mỗi CPU truy cập vào những
thanh nhớ riêng biệt .
Tải bản FULL (file word 22 trang): bit.ly/2Ywib4t
Ví dụ : trong hệ thống 04 Opterron có 4GB bộ nhớ thì mỗi một CPU có điều
khiển riêng 1GB nhớ . Trong hệ thống Opteron có 04 CPU 4GB được chia cho

tất cả CPU . Như thế mỗi một CPU có thể điều khiển tới 04 thanh nhớ / kênh và
9


04 CPU có thể điều khiển trực tiếp tới 32 thanh nhớ ( 08 thanh / CPU ) . Nhà sản
xuất Mainboard thiết kế số khe cắm RAM sẵn sàng trên Mainboard ( có nghĩa
là có thể nói rằng hệ thống Opteron 04 CPU có thể có tới 32 thanh nhớ mà
khơng thể nói rằng tất cả hệ thống Opteron 04 PCU có 32 khe cắm RAM ).

Trong hình trên chúng ta có thể thấy phần "I/O " . I/O này đại diện cho mỗi kiểu
của Bridge , thông thường là South Bridge , nó có thể là Bridge của Card đồ hoạ
AGP hoặc PCI Express x16 , nó cũng có thể là PCI-X hoặc PCI Express cho
mục đích Card Add-on ....

Bus HyperTransport được kết nối bên trong CPU theo hình dưới đây

Tải bản FULL (file word 22 trang): bit.ly/2Ywib4t
Bộ vi xử lí AMD64 có "Crossbar" , ở đó là đường nạp dữ liệu và những lệnh từ
và tới CPU , bộ nhớ và với Bus HyperTransport .
10


System Request Interface (SRI) cũng được gọi là System Request Queue (SRQ),
trong khi APIC là Advanced Programmable Interrupt Controller .

3. Socket của CPU

CPU AMD64 có vài kiểu Socket khác nhau . Chúng ta phải dùng Mainboard có
cùng kiểu Socket với CPU mà chúng ta có .
Những kiểu Socket khác nhau bởi vì những tính năng khác nhau của phần điều

khiển bộ nhớ .

•

•

•

•

Socket 754 : phần điều khiển bộ nhớ DDR và Single - Channel , có nghĩa
là điều khiển bộ nhớ truy cập bộ nhớ 64-bit . được sử dụng đầu tiên cho
kiểu Athlon64 , Turion64 và kiểu Sempron socket 754.
Socket 939 : điều khiển bộ nhớ DDR và Dual - Channel , điều khiển bộ
nhớ truy cập 128-bit . được sử dụng kiểu Athlon 64, Athlon 64 X2,
Athlon 64 FX và một vài dòng Opteron 1xx.
Socket 940 : điều khiển bộ nhớ DDR và Dual - Channel yêu cầu bộ nhớ
ECC . được dùng trong Opteron và những kiểu đầu tiên của Athlon 64
FX.
Socket AM2 : điều khiển bộ nhớ DDR2 và Dual - Channel . Được dùng
cho những sản phẩm sắp tới của Athlon 64, Athlon 64 X2 và Athlon 64
FX .

Hình dưới đây là Socket của CPU và trên Mainboard
Socket 754

11