<< Chapter < Page Chapter >> Page >

Kiến trúc ia-64

Kiến trúc IA-64 là một kiến trúc mới được giới thiệu trong những năm gần đây. Kiến trúc này là sản phẩm của sự kết hợp nghiên cứu giữa hai công ty máy tính hàng đầu thế giới là Intel, HP (Hewlett Packard) và một số trường đại học. Kiến trúc mới dựa trên sự phát triển của công nghệ mạch tích hợp và kỹ thuật xử lý song song. Kiến trúc IA-64 giới thiệu một sự khởi đầu mới quan trọng của kỹ thuật siêu vô hướng - kỹ thuật xử lý lệnh song song (EPIC: Expicitly Parallel Intruction Computing) - kỹ thuật ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của bộ xử lý hiện nay. Sản phẩm đầu tiên thuộc kiến trúc này là bộ xử lý Itanium.

  1. Đặc trưng của kiến trúc IA-64:
  • Cơ chế xử lý song song là song song các lệnh mã máy (EPIC) thay vì các bộ xử lý song song như hệ thống đa bộ xử lý.
  • Các lệnh dài hay rất dài (LIW hay VLIW).
  • Các lệnh rẽ nhánh xác định (thay vì đoán các lệnh rẽ nhánh như các kiến trúc trước).
  • Nạp trước các lệnh (theo sự suy đoán).

Các đặc trưng của tổ chức của bộ xử lý theo kiến trúc IA-64:

  • Có nhiều thanh ghi: số lượng thanh ghi các bộ xử lý kiến trúc IA-64 là 256 thanh ghi. Trong đó, 128 thanh ghi tổng quát (GR) 64 bit cho các tính toán số nguyên, luận lý; 128 thanh ghi 82 bit (FR) cho các phép tính dấu chấm động và dữ liệu đồ hoạ; ngoài ra, còn có 64 thanh ghi thuộc tính (PR)1 bit để chỉ ra các thuộc tính lệnh đang thi hành.
  • Nhiều bộ thi hành lệnh: hiện nay, một máy tính có thể có tám hay nhiều hơn các bộ thi hành lệnh song song. Các bộ thi hành lệnh này được chia thành bốn kiểu:
    • Kiểu I (I-Unit): dùng xử lý các lệnh tính toán số nguyên, dịch, luận lý, so sánh, đa phương tiện.
    • Kiểu M (M-Unit): Nạp và lưu trữ giữa thanh ghi và bộ nhớ thêm vào một vài tác vụ ALU.
    • Kiểu B (B-Unit): Thực hiện các lệnh rẽ nhánh.
    • Kiểu F (F-Unit): Các lệnh tính toán số dấu chấm động
  • Định dạng lệnh trong kiến trúc IA-64

Hình III.12: Định dạng lệnh trong kiến trúc IA-64PR: Predicate registerGR: General hay Floating-point registerKiến trúc IA-64 định nghĩa một gói (buldle) 128 bit chứa ba lệnh (mỗi lệnh dài 41 bit) và một trường mẫu (template field) 5 bit. Bộ xử lý có thể lấy một hay nhiều gói lệnh thi hành cùng lúc. Trường mẫu (template field) này chứa các thông tin chỉ ra các lệnh có thể thực hiện song song (Bảng III.1). Các lệnh trong một bó có thể là các lệnh độc lập nhau. Bộ biên dịch sẽ sắp xếp lại các lệnh trong các gói lệnh kề nhau theo một thứ tự để các lệnh có thể được thực hiện song song

Hình III.12a chỉ ra định dạng lệnh trong kiến trúc IA-64. Hình III.12b mô tả dạng tổng quát của một lệnh trong gói lệnh. Trong một lệnh, mã lệnh chỉ có 4 bit chỉ ra 16 khả năng có thể để thi thi hành một lệnh và 6 bit chỉ ra thanh ghi thuộc tính được dùng với lệnh. Tuy nhiên, các mã tác vụ này còn tuỳ thuộc vào vị trí của lệnh bên trong gói lệnh, vì vậy khả năng thi hành của lệnh nhiều hơn số mã tác vụ được chỉ ra. Hình III.12c mô tả chi tiết các trường trong một lệnh (41 bit)

Trong bảng III.1 , các kiểu L-Unit, X-Unit là các kiểu mở rộng, có thể thực hiện lệnh bởi I-Unit hay B-Unit.

Template Slot 0 Slot 1 Slot 2
00 M-Unit I-Unit I-Unit
01 M-Unit I-Unit I-Unit
02 M-Unit I-Unit I-Unit
03 M-Unit I-Unit I-Unit
04 M-Unit L-Unit X-Unit
05 M-Unit L-Unit X-Unit
08 M-Unit M-Unit I-Unit
09 M-Unit M-Unit I-Unit
0A M-Unit M-Unit I-Unit
0B M-Unit M-Unit I-Unit
0C M-Unit F-Unit I-Unit
0D M-Unit F-Unit I-Unit
0E M-Unit M-Unit F-Unit
0F M-Unit M-Unit F-Unit
10 M-Unit I-Unit B-Unit
11 M-Unit I-Unit B-Unit
12 M-Unit B-Unit B-Unit
13 M-Unit B-Unit B-Unit
16 B-Unit B-Unit B-Unit
17 B-Unit B-Unit B-Unit
18 M-Unit M-Unit B-Unit
19 M-Unit M-Unit B-Unit
1C M-Unit F-Unit B-Unit
1D M-Unit F-Unit B-Unit

Bảng III.1: Bảng mã hoá tập hợp các ánh xạ trong trường mẫu.

*****

CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG III

*****

  1. Các thành phần và nhiệm vụ của đường đi dữ liệu?
  2. Mô tả đường đi dữ liệu ứng với các lệnh sau:
  • ADD R1,R2,R3
  • SUB R1, R2, (R3)
  • ADD R1, R5, #100
  • JMP R1 (Nhảy đến ô nhớ mà R1 trỏ tới)
  • BRA +5 (Nhảy bỏ 5 lệnh)
  • Thế nào là ngắt quãng? Các giai đoạn thực hiện ngắt quãng của CPU.
  • Vẽ hình để mô tả kỹ thuật ống dẫn. Kỹ thuật ống dẫn làm tăng tốc độ CPU lên bao nhiêu lần (theo lý thuyết)? Tại sao trên thực tế sự gia tăng này lại ít hơn?
  • Các điều kiện mà một CPU cần phải có để tối ưu hoá kỹ thuật ống dẫn. Giải thích từng điều kiện.
  • Các khó khăn trong kỹ thuật ống dẫn và cách giải quyết khó khăn này.
  • Thế nào là máy tính vectơ? Các kiểu của kiến trúc vectơ?
  • Cho ví dụ về máy tính một dòng lệnh, nhiều dòng số liệu (SIMD)
  • Các máy tính song song nhiều dòng lệnh, nhiều dòng số liệu (MIMD) dùng nhiều bộ xử lý, được phân thành 2 loại tuỳ theo tổ chức bộ nhớ của chúng là: máy tính đa xử lý có bộ nhớ tập trung chia sẻ và máy tính đa xử lý có bộ nhớ phân tán. Phân tích ưu - khuyết điểm của hai loại máy tính này.
  • Các loại hệ thống MIMD.
  • Các đặc trưng của kiến trúc IA-64? Định dạng lệnh trong kiến trúc IA-64?

Get Jobilize Job Search Mobile App in your pocket Now!

Get it on Google Play Download on the App Store Now




Source:  OpenStax, Giáo trình kiến trúc máy tính. OpenStax CNX. Jul 30, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10818/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Giáo trình kiến trúc máy tính' conversation and receive update notifications?

Ask