CPU - Bộ Vi Xử Lý (Tổng 6 sản phẩm)

CPU là gì?

CPU máy tính là gì? CPU là từ viết tắt của từ Central Processing Unit. Nó được gọi là bộ xử lý trung tâm hoặc bộ vi xử lý. Nó là các mạch điện tử trong máy tính thực hiện các phép toán số học, so sánh, logic và nhập/xuất dữ liệu cơ bản được chỉ định bởi mã lệnh để thực hiện các lệnh của chương trình máy tính.

Ta có thể hiểu một cách đơn giản rằng nó là bộ não quan trọng có nhiệm vụ điều khiển phần lớn các thành phần khác trong một hệ thống máy tính. CPU có chức năng gì? Chức năng của CPU là xử lý và phân tích bất kỳ dữ liệu nào được đưa vào nó. Ngoài ra, bộ xử lý trung tâm cũng xử lý bất kỳ yêu cầu tính toán nào từ người dùng máy tính.

Lịch sử hình thành của bộ vi xử lý

Đầu tiên, hãy bắt đầu bài đọc với lịch sử hình thành của bộ xử lý trung tâm CPU là gì nhé!

Bắt đầu từ năm 1823, khi Baron Jons Jakob Berzelius lần đầu tiên phát hiện ra nguyên tố Silic (Si). Đây là thành phần cấu tạo cơ bản của bộ vi xử lý hiện đại ngày nay.

Tiếp đến, nhà khoa học vĩ đại Nikola Tesla sau đó đã phát minh ra các mạch Logic điện được gọi là “cổng” hoặc “công tắc” vào năm 1903 và nó chính là nguyên tắc hoạt động nền tảng của bộ xử lý trung tâm CPU.

Bóng bán dẫn đầu tiên được phát minh vào năm 1948 và mạch tích hợp IC đầu tiên được phát triển vào năm 1958. Tuy nhiên, bóng bán dẫn chỉ được sản xuất hàng loạt vào những năm 1960 và thế giới kỷ chào mừng sự ra đời của hai hãng sản xuất CPU máy tính hàng đầu hiện nay là Intel và AMD, chắc hẳn bạn đã nghe qua tên của hai hãng sản xuất này.

Những năm 1970, Intel phát hành Intel 4004, bộ vi xử lý đầu tiên có 2300 bóng bán dẫn và có khả năng thực hiện 60.000 hoạt động mỗi giây (OPS). Bên cạnh đó, nó còn có thể xử lý 640 byte bộ nhớ và có mức giá 200 đô la.

Với Intel, họ đã giới thiệu Pentium, Celeron, Xeon, Core 2 Duo/Quad và dòng Intel Core i vẫn được sử dụng rộng rãi trong các máy tính hiện đại. Ngoài ra, dòng vi xử lý đầu tiên của AMD là K5, tiếp theo là Athlon, Opteron, Sempron, Phenom và Ryzen Threadripper.

Vai trò quan trọng của CPU là gì?

CPU là bộ xử lý trung tâm đóng vai trò là đầu não của máy tính. CPU dùng để làm gì? CPU là cơ quan tiếp nhận, xử lý dữ liệu và đưa ra chỉ thị cho các bộ phận khác, cũng giống như não bộ là cơ quan điều khiển các hoạt động ý thức của con người chúng ta. Các thành phần của máy tính cũng được thiết kế để hỗ trợ CPU hoạt động tối đa mọi lúc.

Mặc dù CPU máy tính không còn quan trọng đối với hiệu suất của hệ thống như trước đây nhưng nó vẫn đóng vai trò quyết định mức độ hoạt động của thiết bị một cách nhanh chóng và trơn tru. Bởi vì CPU chỉ có nhiệm vụ thực hiện các lệnh của chương trình, CPU máy tính của bạn càng mạnh thì các ứng dụng của bạn sẽ chạy càng nhanh.

Tuy nhiên, khi tìm hiểu CPU là gì, hãy nhớ rằng có một bộ vi xử lý nhanh không phải là tất cả. Bộ xử lý trung tâm, cho dù mạnh mẽ đến đâu cũng không thể kết xuất các trò chơi đồ họa 3D thế hệ mới nhất và cũng sẽ thiếu bộ nhớ đệm để lưu trữ tất cả thông tin. Đây là lúc các thành phần máy tính khác, chẳng hạn như RAM hay card đồ họa phát huy tác dụng.

CPU có cấu tạo như thế nào?

Thông qua việc tìm hiểu cấu tạo của CPU là gì, chúng ta sẽ có cái nhìn khái quát hơn về các thành phần của CPU. Bộ xử lý trung tâm CPU gồm 5 thành phần chính là khối điều khiển, khối tính toán, các thanh ghi, Opcode và thanh điều khiển. Vậy những thành phần này sẽ thực hiện những công việc gì, cùng khám phá nào.

Khối điều khiển (CU – Control Unit)

Là thành phần của bộ vi xử lý với nhiệm vụ phiên dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý, được điều tiết chuẩn xác bởi xung nhịp của đồng hồ hệ thống. Phần này là phần mấu chốt của 1 bộ xử lý được cấu tạo từ các mạch logic so sánh với các linh kiện bán dẫn như transistor tạo thành.

Khối tính toán (ALU – Arithmetic Logic Unit)

Các phép toán số học và logic được thực hiện và kết quả được trả về thanh ghi hoặc bộ nhớ nhờ khối tính toán của CPU.

Các thanh ghi (Registers)

Chắc hẳn thuật ngữ “Registers” là một thuật ngữ còn khá xa lạ với những người không chuyên về máy tính. Để biết công dụng của Registers trong CPU là gì, trước hết ta hãy xem nó là gì nhé.

Registers hay còn gọi là các thanh ghi, là những bộ nhớ có dung lượng nhỏ với tốc độ truy cập cao nằm trực tiếp trong CPU và được sử dụng để lưu trữ tạm thời các toán hạng, địa chỉ ô nhớ, kết quả tính toán hoặc thông tin điều khiển. Mỗi thanh ghi phục vụ một mục đích cụ thể. Bộ đếm chương trình (PC), chỉ đến lệnh tiếp theo sẽ được thực hiện là thanh ghi quan trọng nhất.

Opcode

Tìm hiểu về cấu tạo của CPU là gì, bạn sẽ biết Opcode là phần bộ nhớ chứa mã máy của bộ vi xử lý (không nhất thiết bắt buộc) để thực thi các lệnh trong file thực thi.

Phần điều khiển

Có nhiệm vụ điều khiển tần số xung nhịp và khối. Mạch xung nhịp của hệ thống có tác dụng đồng bộ hóa các hoạt động xử lý bên trong và bên ngoài CPU máy tính theo những khoảng thời gian không đổi. Chu kỳ xung nhịp là khoảng thời gian chờ giữa hai xung. Tốc độ xung nhịp tính bằng triệu đơn vị trên mỗi giây là tốc độ mà xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian.

Nguyên lý hoạt động của CPU

Chắc hẳn bây giờ nhiều bạn vẫn không biết nguyên lý hoạt động của CPU là gì? Tuy nhiên, đừng quá băn khoăn vì bạn hoàn toàn có thể tìm được câu trả lời trong phần này. Về cơ bản, dù cải tiến bao nhiêu thế hệ, CPU vẫn giữ nguyên các chức năng cơ bản và hoạt động theo ba bước.

Tìm nạp

Nhận lệnh là một phần của quá trình tìm nạp. Lệnh này được hiểu là một chuỗi số và được gửi từ RAM đến CPU. Mỗi lệnh là một phần nhỏ của hoạt động và bộ xử lý trung tâm phải biết lệnh nào sẽ được thực hiện tiếp theo. Địa chỉ lệnh hiện tại sẽ được lưu trữ trong bộ đếm chương trình. Các lệnh và PC và sẽ được chuyển vào Instruction Register (được gọi là thanh ghi lệnh). Độ dài của địa chỉ lệnh sau đó được tăng lên gấp hai và lệnh được tham chiếu đến địa chỉ tiếp theo.

Giải mã

Nếu bạn đã đọc qua và hiểu nguyên lý hoạt động của CPU là gì, bạn sẽ hiểu khi một lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong thanh ghi lệnh, CPU máy tính sẽ gửi nó đến một bộ phận mạch được gọi là bộ giải mã lệnh. Bộ giải mã lệnh sẽ xử lý lệnh và chuyển nó thành các tín hiệu sẽ được gửi đến các bộ phận khác của CPU để giai đoạn hành động có thể bắt đầu.

Thực thi

Trong bước này, các lệnh được giải mã hoàn toàn và tín hiệu được gửi đến các bộ phận liên quan của bộ xử lý trung tâm. Thông thường, kết quả hành động được ghi vào CPU Register. Bây giờ chúng có thể được tham chiếu bằng các lệnh tiếp theo.

Các thông số kỹ thuật của bộ xử vi xử lý

Socket (Đế cắm)

Là thành phần kết nối bộ xử lý với bo mạch chủ về mặt cơ học và điện học. Tham số này xác định loại khe cắm của CPU và cho biết khả năng tương thích của bộ vi xử lý với bo mạch chủ. Lưu ý, bộ vi xử lý chỉ tương thích với các bo mạch chủ sử dụng cùng loại ổ cắm.

Cache (Bộ nhớ đệm)

Bộ nhớ đệm CPU là vùng bộ nhớ nhanh trên bộ xử lý có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu và chờ lệnh để phần cứng máy tính xử lý. Thông qua việc tìm hiểu bộ nhớ đệm của CPU là gì, ta sẽ thấy nó cũng góp phần hỗ trợ trong việc tăng tốc độ xử lý của bộ vi xử lý. Giá trị của thông số này càng lớn thì CPU chạy càng nhanh và mượt.

Lithograph (Thuật in)

Đơn vị nanomet chính là kích thước của các thành phần trên chip và nó cho biết công nghệ sản xuất chip. Con số này càng thấp thì sẽ càng có nhiều transistor có thể được tích hợp trên một miếng bán dẫn, tăng tốc độ CPU máy tính trong khi giảm tiêu thụ điện năng và phát sinh nhiệt.

Cores (Số nhân/lõi)

Là số lượng lõi xử lý được cài đặt trong CPU máy tính. Rõ ràng là CPU máy tính càng có nhiều lõi, thì CPU đó càng có thể tính toán được nhiều hơn, đồng thời máy tính càng mạnh và nhanh hơn. Đó là lý do khi người ta cân nhắc các thông số kỹ thuật của CPU là gì trước khi mua CPU, người ta thường chú ý đến Cores.

Threads (Số luồng)

Là thông số sẽ cho chúng ta biết có bao nhiêu dòng (luồng) dữ liệu được gửi đến bộ vi xử lý để xử lý. Khi có nhiều luồng hơn, dữ liệu có thể được lưu thông dễ dàng hơn và kết quả là CPU rõ ràng sẽ xử lý nhanh hơn rất nhiều. Một CPU máy tính có nhiều luồng sẽ hỗ trợ người dùng tiết kiệm thời gian, tối ưu tài nguyên thiết bị, tăng hiệu quả công việc.

Base Clock (Xung cơ bản)

Base Clock trong CPU là gì? Xung nhịp của bộ xử lý cho biết bộ xử lý đó có thể thực hiện bao nhiêu phép tính trong một giây. Một GHz tương ứng với một tỷ phép tính trong mỗi giây.

Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ của CPU

Trước khi đi vào tìm hiểu các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ CPU là gì, ta hãy đi đến khái niệm về tốc độ của bộ vi xử lý. Tốc độ xử lý của bộ vi xử lý là tần số tính toán và làm việc của bộ xử lý trung tâm được đo bằng GHz hoặc MHz.

Thông thường, tốc độ xử lý của máy tính chủ yếu do tốc độ của CPU quyết định, ngoài ra nó còn bị ảnh hưởng bởi các thành phần khác như RAM, card đồ họa, ổ cứng,…Hơn nữa, tốc độ CPU cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố dưới đây:

Số nhân xử lý

Có chức năng xử lý dữ liệu riêng biệt. Đối với công việc đòi hỏi khả năng đa nhiệm, tất cả các nhân sẽ hoạt động kết hợp với nhau. Do đó, những người muốn mua máy tính có nhu cầu xử lý cao nên tìm kiếm các mẫu máy có nhiều nhân rồi ưu tiên lựa chọn chúng vì chúng sẽ mang lại hiệu năng mạnh mẽ và tốc độ hoạt động vượt trội.

Xung nhịp

Chỉ tốc độ đóng và mở cổng của bóng bán dẫn. Bạn có biết đơn vị đo lường xung nhịp của CPU là gì không? Đó là GHz. Nếu GHz càng cao thì bộ xử lý trung tâm sẽ càng mạnh, nhưng nó cũng sẽ tiêu thụ nhiều điện năng hơn và sinh ra nhiều nhiệt hơn.

IPC

Nếu tìm hiểu CPU là gì, bạn nên biết IPC là thông số sẽ cho chúng ta biết khối lượng công việc mà CPU có thể xử lý khi chạy ở cùng tốc độ xung nhịp. Có thể nói IPC càng cao thì CPU máy tính càng mạnh.

Tiến trình bóng bán dẫn của CPU

Nó càng nhỏ thì càng tiết kiệm được nhiều điện năng bằng cách giảm thời gian cần thiết để các electron di chuyển qua transistor và có thể nhồi được nhiều transistor hiệu suất cao hơn.

Bộ nhớ đệm

Bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh/dữ liệu thường dùng hoặc dữ liệu có khả năng được sử dụng trong tương lai gần, do đó giúp giảm thời gian chờ của CPU. Khi biết bộ nhớ đệm của CPU là gì cũng như công dụng của nó, bạn có thể đã hiểu được lý do nó lại ảnh hưởng đến tốc độ của bộ vi xử lý.

TDP

Lượng nhiệt do bộ xử lý tỏa ra mà hệ thống làm mát phải tản ra. Yếu tố này thường cho chúng ta biết mức tiêu thụ điện năng của chip. Con số này càng cao, nó càng cần nhiều điện năng và càng làm mát thấp hơn (tùy thuộc vào thế hệ bộ xử lý trung tâm CPU). Các lõi silicon CPU khi ở nhiệt độ cao có thể hoạt động kém hiệu quả.

Ngoài các yếu tố trên, nếu ta tìm hiểu kỹ CPU là gì, ta thấy còn có một số yếu tố như công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU và đồ họa tích hợp cũng sẽ ảnh hưởng đến tốc độ của CPU máy tính.

Một số loại bộ vi xử lý phổ biến nhất hiện nay

Một số loại cpu phổ biến nhất

AMD và INTEL hiện là hai hãng công nghệ sản xuất CPU lớn nhất trên thế giới. Sự cạnh tranh gay gắt từ hai thương hiệu lớn này mang đến cho người dùng nhiều lựa chọn hơn. Cho nên, tùy vào nhu cầu sử dụng CPU là gì, bạn hãy cân nhắc kỹ để đưa ra lựa chọn đúng đắn nhé.

Các loại CPU phổ biến:

Hiện nay, nhiều khách hàng ưa chuộng các dòng CPU Intel phổ biến nhất như Intel Core i3, i5, i7, i9 và Intel Xeon. Bên cạnh đó AMD cũng không kém cạnh khi các dòng CPU như AMD Ryzen Threadripper, AMD Ryzen 7, AMD Ryzen 5 cũng được rất nhiều người dùng săn đón.