1tinjauan microprocessor – litar bersepadu yg dibina di atas lapisan silikon kecil (cip silikon)...

1

TinjauanTinjauan Microprocessor

– Litar bersepadu yg dibina di atas lapisan silikon kecil (cip silikon) yg merupakan teras kpd microcomputer

– Mengandungi berjuta-juta transistor yg saling bersambungan melalui ‘superfine traces of aluminum’

– Transistor2 bekerja bersama utk menyimpan dan memanipulasi data agar microprocessor boleh melaksanakan pelbagai fungsi dgn meluas

– Konsep dalaman microprocessor telah bertukar tahun demi tahun Microprocessor digunakan utk dua sistem umum iaitu

– general purpose computing systems– embedded control applications

autos, ovens, phones, toys, . . . these are called microcontrollers

Apakah perbezaan ant mikrop dan mikroc?

2

MicrocontrollersMicrocontrollers

Microcontrollers menyepadukan semua komponen2 (control, memory, I/O) sistem komputer dlm satu litar bersepadu. Microcontrollers are intended to be single chip solutions for systems requiring low to moderate processing power.

Microcontroller

3

TinjauanTinjauan

Senibina mikrop– Struktur yg m’beritahu bgmn kerja dilakukan

dlm mikrop. Kebanyakkan mikro melakukan kerja hampir sama dgn cara yg berlainan menggunakan senibina yg berbeza.

Tiga perbezaan utama mikrop– Panjang data word– Saiz memori yg blh dialamatkan secara terus– Kelajuan perlaksanaan arahan

4

TinjauanTinjauan

Perbezaan yg lain..– Bil register yg sedia ada kpd pengaturcara– Jenis register yg sedia ada kpd pengaturcara– Jenis arahan yg sedia ada kpd pengaturcara– Jenis mod pengalamat yg sedia ada kpd pengaturcara– Jenis litar sokongan yg sedia ada kpd pereka sistem– Kesesuaian kpd perisian pembanguanan, sistem,

perkakasan, aplikasi, utiliti yg sedia ada– Kesesuaian dgn sistem pembangunan perkakasan.

5

SejarahSejarah Sejarah microprocessors pendek ttp memberangsangkan

–Dlm 1969, kompeni Jepun (Busicom) berbincang dgn Intel dan menyuruh mereka membina satu set cip custom utk hand-held calculator

–Intel mencadangkan single programmable chip (4004)–Ia dikeluarkan dlm tahun 1971 yg merupakan

microprocessor pertama didunia–Hy 4-bit mesin yg mengandungi 2300 transistor pd 16-

pin chip, 45 arahan–50 KIPs(kilo instruction per second) – slow drp

ENIAC (100KIPs) tp ringan

6

KemajuanKemajuan Dlm tahun 1973, Intel mengeluarkan 8-bit microprocessor

moden (slps 8008) yg pertama iaitu 8080–mengandungi 6000 transistor dan 64K memori yg boleh

dialamatkan–10 kali lebih pantas drp 8008 (8080=500KIPs atau 2us)–Selepas 6 bulan motorola pula memperkenalkan

MC68000 Digital Research mengeluarkan first general purpose

operating system utk microprocessor, CP/M (control program for microprocessor) dlm thn 1975

7

KemajuanKemajuan Dlm tahun 1978, Intel mengeluarkan 8086 iaitu 16-bit

microprocessor yg mengandungi 29,000 transistor 8088 setahun selepas 8086 8088/8086

–400ns atau 2.5 MIPs (millions instruction per second)–Addressed 1 M bytes of memory (1024KB or 1,048,576

bytes)–4 to 6 byte instruction cache that pre-fetched instruction

before executed–Include multiply and divide instruction set (missing on

earlier uP)–20,000 arahan – Dipanggil CISC–1981 digunakan dlm komputer peribadi IBM

8

PengenalanPengenalan 4004 - 4bit (1971) & 8008 – 8bit (1972)

– Xblh b’thn lama sbg mikrop kegunaan am kerana r/btk & prestasi yg terhad

8080 – 8bit (1973) & 8085– Bermulanya mikrop canggih – Mikrop lengkap

Kekangan dlm mikro 8bit– Kelajuan perkakasan yg rendah– Keblh’n pengalamatan memori yg rendah– Bil daftar utk kegunaan am yg rendah– Set arahan yg krg power

9

PengenalanPengenalan

8086 – 16bit (1978)– Mnyelesai’n kekurangan yg ada pd mikro 8bit– Wujud krn permintaan pasaran utk penghitung

berkelajuan tinggi– Set arahan berkuasa tinggi– Kefleksibelan pengaturcaraan

10

PengenalanPengenalan

8085 & 8086– Cip2 pesisian 8085 bersesuaian utk 8086– Teknik pengalamat memori pelbagai– A/muka memori sama ttp sedikit penambahan

isyarat– Organisasinya sama ttp keperluan clocknya

berbeza

11

Intel 8086Intel 808619781978

• Awal 1980an

– IBM memilih cip Intel sebagai “otak” utk komputer peribadi pertamanya.

12

Mikrop 80186, 80188Mikrop 80186, 80188 Mikrop 186/188 mengandungi set inst yg sama dgn 86/88, kecuali

bbrp inst yg ditambah. 186/188 ialah versi 86/88 yg dipertingkatkan. Arahan baru yg dimasukkan ialah PUSHA, POPA, INS, OUTS,

BOUND, ENTER, LEAVE. Hw yang ditambah ke 186/188 ialah clock generator, programmable

interrupt controller, three programmable timers, programmable DMA controller, programmable chip selection logic unit, watchdog timer, dynamic RAM refresh logic circuit bbrp ciri tambahan.

Hy satu shj perbezaan timing diantara 186/188 dgn 86/88 iaitu ALE (Address latch enable - multiplexer output pin) akan muncul one-half denyutan jam lbh awal.

13

Mikrop 80286Mikrop 80286

286 ialah 86 yg dipertingkat dgn memasukkan memory management unit (MMU)

MMU allowed memory resources to be allocated and managed by operating system dgn itu ia blh mengalamat sebyk 16MB ruang memori fizikal (8086/8088 =>1MB)

286 set inst yg sama dgn 186/188 kecuali inst tambahan utk MMU (15MB extra)

Speed = 250 ns (4 MIPs) with original 8 Mhz version Dgn MMU juga ia blh mengalamat sebyk 1GB memori

maya.

14

Pemproses Pentium IA-32Pemproses Pentium IA-32

Merupakan pemproses yang mula diperkenalkan oleh Intel Corporation.

Sekarang pemproses keluaran Intel dikenali sebagai Pemproses Pentium

15

Evolusi Penciptaan Evolusi Penciptaan Pemproses PentiumPemproses Pentium

1985 - Pemproses IA-32 803861989 - Pemproses IA-32 804861993 - Pentium1995 - Pentium Pro1997 - Pentium II1999 - Pentium III2000 - Pentium 4

16

Pemproses IA-32Pemproses IA-32

31 0

R0

R1

R7

8 Daftar Tujuan Utama

Struktur Daftar IA-32

17


Lapan Daftar 32-bit yang ditandakan (R0 – R7) adalah daftar tujuan-umum

Digunakan untuk memegang data operand atau maklumat pengalamatan

Senibina berasaskan model ingatan Gabungan kawasan-kawasan yang berbeza dalam

ingatan yang dipanggil segment

18


Segmen Kod (CS)– Memegang arahan program

Segmen Timbunan (SS)– Mengandungi timbunan pemproses

4 Segmen Data (DS)– Disediakan untuk memegang data operand

19

Pemproses IA-32Pemproses IA-3216 0

CS

SS

DS

ES

FS

GS

6

Daftar Segment

Segmen Data

20


Pemproses menggunakan CS,SS, DS dan ES daftar segmen untuk mencapai kod, timbunan dan dua segmen data

21

Mikrop 80386Mikrop 80386 80386 merupakan processor pertama yang

mengimplementasikan senibina IA-32. 286 yg dipertingkatkan, MMU dgn memory paging, 32bit

extended register, 32bit bus alamat & data. Tiga version DX, SX & EX

Saiz fizikal memori 4GB (bersamaan 100,000 typewritten, double spaced pages of ASCII text)

Memori maya 64T. Memorinya berlebar 32bit & blh alamat byte, word & dword.

Bertalianpaip yakni blh hantar alamat inst berikut dan data memori ke memori sistem ketika perlaksanaan arahan semasa. Ini memblhkan sistem memori mula mengambil arahan berikut atau data sblm arahan semasa selesai.

22

Mikrop 80386Mikrop 80386

Cache memori Struktur IO sama 286 kecuali ketika protected

mod yg mn protection bit map disimpan dgn TSS Set arahan dipertingkat kerana ada arahan

beralamat 32bit. Sampukan dipertingkat dgn predefined interrupt

dlm interrupt vector table diguna bersama MMS. MS ada tiga descriptor table iaitu GDT (global),

LDT(local), IDT (interrupt)

23

Mikrop 80486Mikrop 80486 Incorporated with 80386 like uP, 80387 numeric co-processor

and 8kB cache memory system into one integrated package

80486 mengandungi unit pemprosesan integer dan titik apungan

Sokongan memori 80486 adalah sama dengan 80386

½ instructions executed in one clock instead of two Ada bbrp arahan baru spt XADD, CMPXCHG dan BSWAP Ada BIST (built in self test) Ada test register utk test cache spt cache data, status dan control. 80486 membenarkan parallelism dan pipelining

24

PentiumPentium

Asal dilabel P5 atau 80586 – sukar utk dpt hakcipta bagi nombor

Sama macam 386/486 Cuma bezanya ia ada dual cache dan dual integer unit.

60 Mhz & 66Mhz beroperasi pada 110 MIPs 100 Mhz & 1½ clock beroperasi pada 150 MIPs 8kB instruction cache + 8kB data cache (=16kB cache) Pemproses fp dan dua unit pemproses integer U dan V Mode baru SMM Tambahan 5 arahan baru Versi terpantas 233Mhz Pentium dengan versi 3½ clock

25

Pentium Pro (P6)Pentium Pro (P6) Pentium yg dipertingkatkan Kapasiti dual cache dipertingkatkan, 3 integer unit & Floating point unit 16K L1 cache, 256K L2 cache 3 execution engine (3 instruction at a time, which can conflict

and still execute in parallel. Pentium – 2 instruction as long as don’t conflict)

Tambahan dua arahan baru Perbezaan perkakasan hylah 2M paging dan 4 talian alamat

tambahan yg memblh ruang alamat memori 64GB (boleh mengalamat samada 4GB atau 64GB)

Error detection code.

26

Pemproses Pentium II dan IIIPemproses Pentium II dan III Pemproses Pentium II menambah arahan MMX Arahan MMX menyediakan pemprosesan secara selari

dalam operasi multimedia terhadap piksel yang menerangkan data grafik

L2 cache speed at 133Mhz & store 512kB information Pemproses Pentium III memperkenalkan arahan vektor

(SIMD). Merupakan arahan untuk memproses operasi vektor pada

data titik apungan Menggunakan socket versi 370 dinamakan flip-chip yg

mempunyai kos rendah

27

Intel Pentium IIIIntel Pentium III

Pentium III Processor• 600 MHz, 9.5 M transistors• 0.25u 5M process, 2.0V, 34.5W• Dynamic Execution Superscalar pipeline• 16/16 KB onchip I/D cache + 512KB offchip 2

nd -level cache• Up to 4GB of addressable memory space• Dual Independent Bus (DIB) architecture

28

Pemproses Pentium 4Pemproses Pentium 4

Mempunyai kadar jam antara 1.3 hingga 1.5 GHz

Set arahan IA-32 disokong sepenuhnya, termasuk arahan MMX dan SSE

Arahan cache untuk memegang segmen laluan perlaksanaan arahan decoded, dikenali sebagai trace

29

Pemproses Pentium 4Pemproses Pentium 4

Trace boleh melebihi satu cabang dalam program asal Jika laluan ini diulang, perlaksanaan akan menjadi lebih

cepat Pemeriksaan akan dibuat untuk memastikan cabang yang

sama diambil apabila trace berulang RAMBUS memory technology instead of SDRAM Shift from aluminum to copper interconnection (better

conductor – increase clock frequencies)

30

SejarahSejarah

1994– Intel (world’s largest chip manufacturer) dan

Hewlett-Packard mengumumkan utk membuat R&D bersaman dlm senibina microprocessor 64-bit

– Codename: MERCED1996

– Microsoft promises to have a 64-bit version of Windows available for Merced

31

SejarahSejarah

1997– Intel dpt paten ukt teknologi EPIC– Intel and HP talk publicly about Merced for the first time

1998– Intel buys the 64-bit Alpha chip from Digital

This is one of the few competitors in the 64-bit chip field

1999– Intel delays shipment of Merced until mid-2000

32

Ciri2 dan SpesifikasiCiri2 dan Spesifikasi

General Purpose 64-bit microprocessor

Produced on 0.18 micron process technology– reduce power usage– raise operating frequency– enlarge scale integration

All current 64-bit microprocessors use either 0.35 or 0.25 micron technology

33


IA-64 (Intel 64-bit Architecture)– Implements EPIC (Explicitly Parallel Instruction

Computing) Fundamental Architecture Technology

– similar to RISC and CISC The compiler, not the processor, performs the paralleling of the

instruction stream– simpler architecture of the processor– more registers in EPIC processor– does not waste time on analysis of command stream

– New 64-bit instruction set– Fully compatible with IA-32 (Intel’s x86 family)

34


Registers

– 128 64-bit registers

– 128 80-bit floating registers

– 64 1-bit predicate registers

35


GPR=General Purpose Register

36


Predication

– used to handle conditional branches

37


Speculative Loading

– reduces processor idle times

38

PrestasiPrestasi

Pengoptimuman utk high-end workstations dan servers

Bukan utk desktop atau laptop PC’sDirekabentuk utk 64-bit operating systems

dan software applicationsBoleh juga utk 32-bit software

39

AplikasiAplikasi

Enterprise operating systems3-D graphics, large dataset modelingData warehousingHigh-end decision support systemsElectronic commerce applicationsElectronic design automation

40

PersainganPersaingan

Merced repeatedly delayedCurrently projected for mid-2000 releaseSilicon Graphics releasing RISC-based chip

every 6–9 months through 2002, the expected release date of Intel’s “Deerfield” chip, the final IA-64 implementation

HP moving up release of PA-RISC 8600

41

Masa Depan MERCEDMasa Depan MERCED

Milestones– Deliver Merced based systems to ISVs

(Independent Software Vendors) this month– Deliver Merced systems to a wider audience of

OEMs (Other Equipment manufacturers) in a few months

– Planned mid-2000 release to general public

42


8 Operating Systems to run on Merced– 64-bit version of Windows– Solaris– HP-UX– IRIX– Novell’s Modesto– SCO/IBM OS (codename: Monterey)– Tru64 (Compaq’s Unix)– Compaq Linux

43


Only 2 have not yet passed boot test– Tru64 (Compaq’s Unix)

Should boot by end of April

– Compaq Linux

Estimated retail price at release: $5000

44

Masa Depan IA-64Masa Depan IA-64

Three generations of IA-64 after Merced are currently being developed– McKinley (Late 2000 release)– Madison (2002)– Deerfield (2003)

All software written for each generation will be forward compatible to future generations

45


McKinley– IA-64s first GHz machine– Twice the performance of Merced– Will contain super-fast I/O subsystem– Large memory

Will fit almost all databases within it Allows for high speed queries and other database

executions

46


Madison – Takes IA-64 from high-powered workstation to the

desktop PC

47


Madison– Uses .13 micron technology

0.13 micron is the smallest possible size of a component on a chip

Opposed to previous .18 micron technology Smaller and faster chip than its predecessor Uses less power than .18 micron technolgy .18 micron technology allows tens of millions of

transistors per chip, .13 micron technolgy hundreds of millions

48


Deerfield– Scaled down version of Madison– Targeted to be first low cost IA-64 machine

will begin the elimination of IA-32

49

Pengkomputeran Masa DepanPengkomputeran Masa Depan

Ia dikenali sbg UltraScale Computing antaranya:

–Swarm Computing – using cellular automata–NeuroComputing – building human brain like

structures–Quantum Computing – individual bits are

represented by single electrons–DNA Computing – using biological processes

to perform computing tasks

50

ResultResult We live in exciting times – the pace of change is

accelerating to the point that it is difficult to predict even 5 years ahead

This class is your ticket into this changing world of computers

–You will learn how computers are designed and how they operate today

–So, you can begin to appreciate how they will be designed and how they will operate tomorrow

1tinjauan microprocessor – litar bersepadu yg dibina di atas lapisan silikon kecil (cip silikon)...

Documents