Microprocessor and Interfacing261214
Introduction to Microprocessors II
http://mango.e-cpe.org
What is this?What is this?
Liquid NitrogenLiquid Nitrogen
Gigabyte 2009 Overclock Champion
3.3 GHz --> 5.3 GHz
2010 – When Overclocking goes beyond the CPU
What Makes a CPU Hot?Clock Frequency
Transistor Size
How does a CPU’s transistor look like ?
Regular Microscope
Scanning Electron Microscope
A Single Transistor
Pentium Hack
Done by former Motorola Engineers (makers of chips for MACs back in the day)
Processor Fabrication Technology
1997 2008 2011
Pentium 2 – Slot Footprint
Moore’s Law (1965)Moore’s Law (1965)
“The number of transistors on a chip will double about every two years.”
“The number of transistors on a chip will double about every two years.”
Moore’s Law True for 40 Years
The Next 20 YearsTransistor Count (Billion)
Year
Why more transistors?
Pentium Core i7
Transistor UsageLarger Cache
Core i7 has up to 12Mb L3 Cache (6 Core CPUs)
More CoresCore i7 has up to 6 CPU coresOther core types, such as GPUs
More Complex CPU FeaturesExtended SIMD Instruction Set (MMX, SSE,
etc)Advanced Optimizations (Branch Prediction,
OoOE, etc)
System Performance is More than CPU Speed
1. All CPUs are NOT Created Equal Pipeline Example: 10 Stages vs 20 Stages
10 Clock Cycle per 1 instruction
20 Clock Cycle per 1 instruction
2. The overall speed of a system is determined by the slowest component
How does the program data flow?
Printf(“Hello World”);
Hello.exe
Execution Data flow
Hello.exe
Chipset
RAM
HDD
CPU
GPU(Display)
6.4 GB/s
8.5 GB/s
What is a Bottleneck?
Hello.exe
Chipset
RAM
HDD
CPU
GPU(If Discrete)
GPU(If Integrated)
Component SpeedsRAM
DDR2 - 4.2 GB/sDDR3 (1066) - 8.4 GB/sDDR3 (1600) – 12.5 GB/s
Hard DriveSATA1 – 150 MB/sSATA2 – 300 MB/sSATA3 – 600 MB/s
Conclusions: วิ�ธี�ต่�างๆ ในการเพิ่��มประสิ�ทธี�ภาพิ่ของ CPU
เพิ่��มควิามเร�วิสิ�ญญาณนาฬิ�กาต่ องระวิ�งควิามร อนยิ่��งผลิ�ต่ขนาด CPU เลิ�กก�จะยิ่��งก�นไฟน อยิ่
เพิ่��มจ(านวิน transistor เพิ่)�อใสิ�ควิามาสิามารถใหม�ๆลิดคอขวิดในระบบโดยิ่การเพิ่��มควิามเร�วิสิ�วินประกอบ
ต่�างๆ ให ไม�ท�.งห�าง CPU จนเก�นไปใช้ Cache แลิะเทคน�คอ)�นๆ เพิ่)�อลิดการใช้ งาน สิ�วิน
ประกอบท��ช้ า