1 / 30

Intel Pentium 4 1.4GHz & 1.5GHz

Intel Pentium 4 1.4GHz & 1.5GHz. เกียรติกุล อูทอง ประกาย นาดี. หัวข้อในการนำเสนอ. NetBurst Architecture ของ Pentium 4 Hyper Pipelined Technology Rapid Execution Engine Cache ของ Pentium 4 SSE2 The Interface การสร้างชิพ ชิพเซ็ตและบัส การทดสอบประสิทธิ์ภาพ. NetBurst Architecture.

jud
Télécharger la présentation

Intel Pentium 4 1.4GHz & 1.5GHz

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Intel Pentium 41.4GHz & 1.5GHz เกียรติกุลอูทอง ประกายนาดี

  2. หัวข้อในการนำเสนอ • NetBurst Architecture ของ Pentium 4 • Hyper Pipelined Technology • Rapid Execution Engine • Cache ของ Pentium 4 • SSE2 • The Interface • การสร้างชิพ • ชิพเซ็ตและบัส • การทดสอบประสิทธิ์ภาพ

  3. NetBurst Architecture • ปัจจุบัน NetBurst Architecture มีใช้อยู่ใน ซีพียู ของ Intel 2 รุ่น คือ Pentium 4 1.4GHz และ 1.5GHz • องค์ประกอบของ NetBurst Architecture ประกอบไปด้วย • Hyper Pipelined Technology • Rapid Execution Engine • Execution Trace Cache • System Bus 400MHz

  4. NetBurst Architecture • นอกจากนั้น ยังปรับปรุง P6 micro – architecture ที่ใช้ใน ซีพียู รุ่นก่อนให้มีความสามารถเพิ่มขึ้น • Advance Dynamic Execution • Advance Transfer Cache • Enhanced Floating Point & Multimedia Unit • Streaming SIMD Extension 2

  5. Hyper Pipeline Technology • การเพิ่มความเร็วในการทำงานของ ซีพียู วิธีการหนึ่งก็คือ เพิ่มความเร็วของสัญญาณนาฬิกา • การที่จะทำให้ ซีพียู ทำงานได้ในสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น วิธีการหนึ่งก็คือ ทำการลดขนาดของ Die ลง • การลดขนาดของ Die จะต้องพัฒนาในส่วนของกระบวนการผลิต แต่ต้องใช้ค่าใช้จ่ายสูง ในการพัฒนา

  6. Hyper Pipeline Technology • อีกวิธีการหนึ่ง ในการเพิ่มความเร็วในการทำงาน คือ สร้าง ซีพียูให้ทำงานน้อยลงในหนึ่งรอบสัญญาณ ทำให้สามารถทำงานได้กับสัญญาณนาฬิกาที่เร็วขึ้น • การลดการทำงานให้น้อยลงต่อสัญญาณนาฬิกานั้นสามารถกระทำได้โดยการเพิ่มจำนวนของ stage ที่อยู่ใน pipeline ของ Processor • Pentium Pro มี 5 State, Pentium II/III มี 10State และ Pentium 4มี 20 State

  7. Hyper Pipelined Technology • Pipeline ที่มีความลึก 20-stage ทาง Intel เรียกมันว่า Hyper Pipelined Technology

  8. Hyper Pipelined Technology • เมื่อ Pipeline มีความลึกมากขึ้น จะต้องทำการพัฒนาในส่วนของ Branch Tree Prediction ให้มีความสามารถมากขึ้น • เมื่อมีการทำนายผิดพลาด จะต้องกลับไปเริ่มทำงานใน State แรกเสมอ • Processor ที่มีจำนวน Pipeline 10 State จะเสียเวลากลับไปเริ่มทำงานน้อยกว่า Processor ที่มีจำนวน Pipeline 20 State

  9. Rapid Execution Engine • ความเร็วในการทำงานของ Arithmetic Logic Unit ของ Pentium 4 จะมีความเร็วเป็น 2 เท่าของ สัญญาณนาฬิกา • Pentium 4 ความเร็ว 1.5GHz, Arithmetic Logic Unit จะทำงานที่ความเร็ว 3GHz • หลักการนี้เรียกว่า Double pump

  10. Rapid Execution Engine

  11. Rapid Execution Engine • การจัดการกับตัวเลขจำนวนเต็ม ไม่เหมาะสำหรับการทำงานแบบ Branch Prediction เพราะจะเกิดการผิดพลาดได้ง่าย • Pentium 4 จะเกิดผลกระทบสูง เพราะมี Pipeline ถึง 20 State เมื่อเทียบกับ Pentium III • Pentium 4 จึงออกแบบส่วนประมวลผงตัวเลขจำนวนเต็มให้มีประสิทธิ์ภาพสูงเข้าไว้

  12. Rapid Execution Engine • ในอนาคต เมื่อมีการพัฒนาส่วนต่าง ๆ ของ Pentium ให้ทำงานแบบ double pumped เพื่อต่อร่วมเข้ากับ double pumped ALUs • ทำให้บางส่วนของ ซีพียู มีช่วงเวลาในการรอคอยลดลง (Low latency)

  13. Cache ของ Pentium 4 • Branch target buffer คือส่วนที่พักกิ่งคำสั่งเป้าหมาย ใน Pentium 4 มีขนาดเป็น 8 เท่าของ Pentium III • ทำให้ Branch predictor มีอัตราการทำนายที่ถูกต้องสูงขึ้น • Cache L1 ของ Pentium 4 มีขนานเล็กเพียง 8 KB ทำให้มี ช่วงเวลาในการรอคอยที่น้อยกว่า (Low latency) • Cache L1 ของ Pentium III มีขนาด 16 KB

  14. Cache ของ Pentium 4 • ความกว้างของช่องทางส่งข้อมูล ระหว่าง Cache L1 และ Cache L2 ของ Pentium 4 มีความกว้าง 512 bits สามารถส่งข้อมูลได้ถึง 48GB/s • Pentium III มีความกว้าง 256 bits สามารถส่งข้อมูลได้ 24GB/s • Athlon มีความกว้าง 64 bits สามารถส่งข้อมูลได้ 6GB/s

  15. Cache ของ Pentium 4 • Execution Trace Cache ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างขั้นตอนในการถอดรหัสและขั้นตอนในการประมวลผลคำสั่ง • เมื่อมีการประมวลผลครั้งใหม่ Pentium 4 จะตรงเข้าไปยัง Trace Cache และรับเอา decoded micro-ops มาเริ่มทำการประมวลผลคำสั่ง • ลักษณะของ Trace Cache ของ Pentium 4 เป็นแบบ 8-way set association • สามารถเก็บคำสั่ง micro-ops ได้ถึง 12 K

  16. SSE2 • SSE (Streaming SIMD Extension) คือความสามารถในการใช้คำสั่งหนึ่งกับข้อมูลที่มีความแตกต่างกับหลาย ๆ ชุด เช่นการแปลงโพลิกอนให้อยู่ในปริภูมิแบบ 3 มิติ (3D space) • SIMD เริ่มใช้ใน Intel ครั้งแรกใน ชุดคำสั่ง MMX • SMID-FP ของ Intel เรียกว่า SSE • Pentium 4 เพิ่มชุดคำสั่งเข้าไปอีก 144 คำสั่ง โดยเรียกว่า SSE2

  17. SSE2 • SSE2 มีการจัดการกับ SIMD-Int ขนาด 64 bits และ SIMD-FP เป็นแบบ double precision 64 bits • การใช้ SSE2 ให้เกิดประโยชน์จะต้องมี Software ที่สนับสนุน SSE2 ปัจจุบันยังไม่มีมากนัก

  18. The Interface • ขณะนี้ Pentium 4 ใช้ Socket-423 และอีกไม่นานจะเปลี่ยนมาใช้ Socket-478

  19. การสร้างชิพ • Pentium 4 ใช้กระบวนการผลิตที่ 0.18 ไมครอน ใช้การเชื่อมต่อด้วย อะลูมิเนียม (Aluminum Interconnects) • ในอนาคตจะถูกพัฒนาโดยใช้ กระบวนการผลิตที่ 0.13 ไมครอน ใช้การเชื่อมต่อด้วย ทองแดง (Copper Interconnects)

  20. การสร้างชิพ • Pentium 4 มีการออกแบบที่ซับซ้อนในส่วนของ Hyper Pipeline Technology ทำให้ประกอบไปด้วย ทรานซิสเตอร์ 42 ล้านตัว ในขณะที่ Athlon ประกอบไปด้วย ทรานซิสเตอร์ 37 ล้านตัว • Pentium 4 มี die size เท่ากับ 271 ตารางมิลลิเมตร ส่วน Athlon มี die size เท่ากับ 120ตารางมิลลิเมตร

  21. การสร้างชิพ • ซิพ Pentium 4 ที่ความถี่ 1.5GHz ผลิตความร้อนออกมา ประมาณ 52W • เมื่อเทียบกับ Athlon ที่ 1GHz ผลิตความร้อนออกมา 54 W และ Athlon ที่ 1GHz ผลิตความร้อนออกมา 64 W

  22. ชิพเซ็ตและบัส • ชิพเซ็ตบนแพลตฟอร์ม Pentium 4 คือ i850 (Tehama) • ประกอบด้วยการสนับสนุน AGP 4x ,รองรับ Ultra ATA/100 และรองรับการทำงานแบบ Multi processor • บัสของ Pentium 4 จะใช้ quad pumped 100MHz ทำให้เสมือนกับทำงานที่ความถี่ 400MHz • i850 จะใช้คอนโทรเลอร์ สำหรับหน่วยความจำ dual channel RDRAM ทำให้แบนวิดธ์ สำหรับหน่วยความจำ เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

  23. ชิพเซ็ตและบัส • เนื่องจากมีการสนับสนุน RDRAM ทำราคาของ i850 มีราคาแพงเกือบ 2 เท่าเมื่อเทียบกับ AMD760 • แหล่งจ่ายไฟนั้น จะใช้รุ่นใหม่โดย ATX 2.03 Specification นั้นจะเรียก Power Supply รุ่นใหม่นี้ว่า ATX12V ซี่งจะสนับสนุนช่องเสียบจ่ายไฟเพิ่มเติมที่อยู่บนบอร์ด i850 • มีสายต่อสำหรับจ่ายไฟ +12V ที่เพิ่มเข้ามานี้จะจ่ายไปสู่แผงวงจรหลักรอบๆซีพียู ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ต่าง ๆ ภายหลัง

  24. การทดสอบประสิทธิ์ภาพ

  25. การทดสอบประสิทธิ์ภาพ • เนื่องจาก Athlon มี L1 Cache ขนาดใหญ่ ขนาด 64 KB ทำให้สามารถใช้งานกับ ขนาดข้อมูลน้อย ๆ ได้ดีกว่า • เมื่อขนาดของข้อมูลใหญ่ขึ้นทำให้ ประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับ ความเร็วของสัญญาณนาฬิกา และประสิทธิภาพ ของหน่วยความจำ

  26. สรุป • ใช้กระบวนการผลิต 0.18 ไมครอน และจะพัฒนาให้ทำงานที่ความที่ 2GHz ประมาณไตรมาศที่ 3 ของปีหน้า • ค่า latency ต่ำ เนื่องจาก hit rate ของ Cache L1 สูง และแบนวิดธ์ของ L2 ที่สูง • SSE2 เพื่อรองรับการพัฒนาเพื่อให้ Application สามารถใช้ประโยชน์ ของ Pentium 4 ให้มากยิ่งขึ้น • Branch Predictor ที่เหมาะสำหรับการประมวลผล ตัวเลขทศนิยม ที่มีความซับซ้อน

  27. Question?

More Related