CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU
CPU là một thuật ngữ công nghệ không quá xa lạ với hầu hết mọi người. Mỗi thiết bị máy tính đều có một CPU. Tất cả các hoạt động xử lý dữ liệu và các chức năng quan trọng khác của máy tính đều do CPU thực hiện. Vậy CPU chính xác là gì? Vai trò của nó ra sao? Hãy cùng Bizfly Cloud khám phá trong bài viết dưới đây!
Tổng quan về CPU là gì?
CPU (viết tắt của Central Processing Unit), nó còn được gọi là processor, central processor, microprocessor hoặc bộ vi xử lý, bộ xử lý trung tâm. CPU là một trong những phần cứng quan trọng nhất trong bất kỳ hệ thống máy tính nào.
Bên trong một CPU có hàng nghìn transistor siêu nhỏ, là những công tắc nhỏ điều khiển dòng điện chạy qua các mạch tích hợp. CPU nằm trên bo mạch chủ của máy tính. Bo mạch chủ là bảng mạch chính bên trong máy tính, có nhiệm vụ kết nối tất cả các phần cứng với nhau.
CPU được coi là bộ não và trái tim của mỗi thiết bị máy tính, nó chịu trách nhiệm xử lý các phép toán và logic cũng như thực hiện tất cả các lệnh được đưa ra. Ngày nay, CPU không còn quan trọng đối với hiệu suất tổng thể của hệ thống như trước đây, nhưng nó vẫn đóng một vai trò quan trọng trong tốc độ của thiết bị máy tính.
CPU để làm gì?
Chức năng chính của CPU là lấy đầu vào từ thiết bị ngoại vi (bàn phím, chuột, máy in, ...) hoặc chương trình máy tính, phân tích, sau đó xuất thông tin ra màn hình hoặc thực hiện tác vụ được yêu cầu của thiết bị ngoại vi.
Lịch sử của CPU
CPU đầu tiên được phát triển tại Intel với sự giúp đỡ của Ted Hoff và những người khác vào đầu những năm 1970. Bộ vi xử lý đầu tiên do Intel phát hành là bộ vi xử lý 4004 như hình sau đây.
Các thành phần của CPU
Trong CPU, các thành phần chính là:
- ALU (Đơn vị logic số học): thực hiện các phép tính toán học, logic và quyết định.
- CU (Đơn vị điều khiển): chỉ đạo tất cả các hoạt động của bộ vi xử lý.
- Các thanh ghi (Registors): Tương tự như RAM, các thanh ghi này có dung lượng nhớ thấp nhưng tốc độ truy xuất cực cao. Được thiết kế nằm trong CPU dùng để lưu trữ tạm thời các kết quả từ bộ xử lý ALU.
Vì sử dụng vật liệu bán dẫn để chế tạo CPU nên trong quá trình sử dụng sẽ có một lượng nhiệt lớn sinh ra. Nếu không có biện pháp tản nhiệt hợp lý sẽ gây nóng máy tính. Hay thậm chí, có thể gây cháy nổ. Giải pháp hiện nay là sử dụng cách bôi keo tản nhiệt cho CPU. Ngoài ra còn có sử dụng hệ thống làm mát tinh vi như tản nhiệt khí, tản nhiệt nước…
Trong lịch sử của computer processors, tốc độ (clock speed) và khả năng của bộ vi xử lý đã được cải thiện đáng kể. Ví dụ, bộ vi xử lý đầu tiên là Intel 4004 được phát hành ngày 15 tháng 11 năm 1971 có 2.300 bóng bán dẫn và thực hiện 60.000 hoạt động mỗi giây. Bộ xử lý Intel Pentium có 3.300.000 bóng bán dẫn và thực hiện khoảng 188.000.000 lệnh mỗi giây.
Các thông số kỹ thuật của CPU
Tốc độ của CPU
Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa).
Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ công nghệ Core 2 Duo.Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn vị như MHz, GHz,...). Đối với các CPU cùng loại tần số này càng cao thì tốc độ xử lý càng tăng. Đối với CPU khác loại, thì điều này chưa chắc đã đúng; ví dụ CPU Core 2 Duo có tần số 2,6GHz có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn CPU 3,4GHz một nhân.
Tốc độ CPU còn phụ thuộc vào bộ nhớ đệm của nó, ví như Intel Core 2 Duo sử dụng chung cache L2 (shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống 2 nhân mới này nhanh hơn so với hệ thống 2 nhân thế hệ 1 (Intel Core Duo và Intel Pentium D) với mỗi core từng cache L2 riêng biệt. (Bộ nhớ đệm dùng để lưu các lệnh hay dùng, giúp cho việc nhập dữ liệu xử lý nhanh hơn).
FSB (Front Side Bus)
Là tốc độ truyền tải dữ liệu ra vào CPU hay là tốc độ dữ liệu chạy qua chân của CPU.Trong một hệ thống thì tốc độ Bus của CPU phải bằng với tốc độ Bus của Chipset bắc, tuy nhiên tốc độ Bus của CPU là duy nhất nhưng Chipset bắc có thể hỗ trợ từ hai đến ba tốc độ FSB: Ở dòng chip Pen2 và Pen3 thì FSB có các tốc độ 66MHz, 100MHz và 133MHz, Ở dòng chip Pen4 FSB có các tốc độ là 400MHz, 533MHz, 800MHz, 1066MHz, 1333MHz và 1600MHz
Cache
Vùng nhớ mà CPU dùng để lưu các phần của chương trình, các tài liệu sắp được sử dụng. Khi cần, CPU sẽ tìm thông tin trên cache trước khi tìm trên bộ nhớ chính.
>> Tham khảo thêm: Cache (bộ nhớ đệm) là gì? Vai trò và phân loại cache
Cache L1: Integrated cache (cache tích hợp) - cache được hợp nhất ngay trên CPU. Cache tích hợp tăng tốc độ CPU do thông tin truyền đến và truyền đi từ cache nhanh hơn là phải chạy qua bus hệ thống. Các nhà chế tạo thường gọi cache này là on-die cache. Cache L1 - cache chính của CPU. CPU trước hết tìm thông tin cần thiết ở cache này.
Cache L2: Cache thứ cấp. Thông tin tiếp tục được tìm trên cache L2 nếu không tìm thấy trên cache L1. Cache L2 có tốc độ thấp hơn cache L1 và cao hơn tốc độ của các chip nhớ (memory chip). Trong một số trường hợp (như Pentium Pro), cache L2 cũng là cache tích hợp
Cache L3: L3 cache là bộ nhớ cache đặc biệt được CPU sử dụng & được tích hợp trên mainboard. Nó làm việc cùng với bộ nhớ cache L1 & L2 để tăng hiệu năng bằng cách chống lại hiện tượng nút cổ chai xảy ra trong quá trình thực thi các câu lệnh & tải dữ liệu. L3 cache cung cấp thông tin cho L2 cache sau đó chuyển thông tin cho L1. Thông thường L3 cache có tốc độ truy xuất thấp hơn so với L2 cache & tất nhiên thấp hơn nhiều so với L1 nhưng nó vẫn nhanh hơn tốc độ truy xuất vào RAM.
Các loại CPU
Trong quá khứ, computer processors đã sử dụng các con số để xác định processor và giúp định vị bộ vi xử lý nhanh hơn. Ví dụ, bộ vi xử lý Intel 80486 (486) nhanh hơn bộ xử lý 80386 (386). Sau khi giới thiệu bộ vi xử lý Intel Pentium (mà về mặt kỹ thuật là 80586), tất cả các bộ xử lý máy tính đều bắt đầu sử dụng các tên như Athlon, Duron, Pentium và Celeron.
Ngày nay, ngoài sự khác nhau về tên gọi của bộ vi xử lý máy tính, còn có các sự khác nhau về kiến trúc (32 bit và 64 bit), tốc độ và khả năng. Dưới đây là danh sách các loại CPU phổ biến cho máy tính gia đình hoặc doanh nghiệp.
Lưu ý: Có nhiều phiên bản cho một số loại CPU này.
AMD Opteron, Intel Itanium và Xeon là các CPU được sử dụng trong các máy chủ và máy tính high-end workstation.
Một số thiết bị di động, như điện thoại thông minh và máy tính bảng, sử dụng CPU ARM. Các CPU này có kích thước nhỏ hơn, đòi hỏi ít điện năng hơn và tạo ra ít nhiệt hơn.
CPU chuyển dữ liệu nhanh như thế nào?
Như với bất kỳ thiết bị nào sử dụng tín hiệu điện, dữ liệu di chuyển với tốc độ xấp xỉ tốc độ của ánh sáng, tại 299.792,458 m/s. Tốc độ di chuyển của dữ liệu phụ thuộc vào môi trường (loại kim loại trong dây). Hầu hết các tín hiệu điện đều di chuyển với tốc độ bằng 75 đến 90% tốc độ ánh sáng.
GPU có thể được sử dụng thay cho CPU không?
Mặc dù GPU có thể xử lý dữ liệu và thực hiện nhiều việc giống như một CPU, nhưng nó thiếu khả năng thực hiện nhiều chức năng được yêu cầu bởi các hệ điều hành và phần mềm phổ biến.
Máy tính có thể hoạt động mà không có CPU không?
Không. Tất cả các máy tính đều yêu cầu một số loại CPU nhất định.
Một số loại CPU phổ biến hiện nay
AMD và Intel là 2 nhà sản xuất CPU lớn nhất trên thế giới. Cả hai nhà sản xuất này đều có các dòng CPU dựa trên hiệu suất, giá thành đem đến sự lựa chọn phong phú cho người dùng.
- CPU Intel: Một số CPU được ưa chuộng như Intel Core i3, i5, i7, i9 và Intel Xeon
Chiếc flagship mới nhất của Intel là Core i9-12900K. Đây là một con quái vật CPU, là CPU nhanh nhất đi kèm 16 lõi và xung nhịp tăng tối đa 5,2 GHz. Nó đánh bại Ryzen 9 5950X của AMD với cùng phần khúc giá thành.
- CPU AMD: Một số CPU được ưa chuộng như AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7 và AMD Ryzen threadripper.
Ryzen 7 5800X3D là CPU chơi game tốt nhất của AMD. Có thể nói đây là CPU đầu tiên được chế tạo đặc biệt để chơi game với công nghệ gây tò mò được gọi là 3D V-Cache.
Theo Bizfly Cloud chia sẻ
>> Có thể bạn quan tâm: Hard Disk Drive - HDD là gì? Các tác vụ phổ biến trên ổ đĩa cứng
