Central Processing Unit  hay CPU là bộ não của máy tính, chứa tất cả các mạch điện cần thiết để xử lý đầu vào, lưu trữ dữ liệu và kết quả xuất ra.

CPU liên tục tuân theo các hướng dẫn của các chương trình máy tính cho nó biết dữ liệu nào cần xử lý và xử lý như thế nào. Nếu không có CPU, chúng tôi không thể chạy các chương trình trên máy tính.

Ví dụ, một chương trình máy tính đơn giản có thể hướng dẫn CPU lấy hai số, 2 và 2, cộng chúng và gửi lại kết quả.

An illustration of a CPU. The CPU is shown as a tall rectangle with silver pins coming out of the left and right sides. An arrow flows from the left with binary numbers and arrow flows to the right with more binary.

CPU có thể xử lý các lệnh đó một cách dễ dàng nhờ một bộ phận điều khiển biết cách diễn giải các lệnh chương trình và Bộ phận logic số học (ALU) biết cách thêm số. Với bộ điều khiển và ALU kết hợp, CPU có thể xử lý các chương trình phức tạp hơn nhiều so với một máy tính đơn giản.

  • ALU (đơn vị logic số học) – thực hiện các phép toán, logic và quyết định.
  • CU (đơn vị điều khiển) – chỉ đạo tất cả các hoạt động của bộ vi xử lý.

Trong lịch sử của bộ vi xử lý máy tính, tốc độ (tốc độ đồng hồ) 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 vào 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.

Bên trong CPU

Ở cấp độ phần cứng, CPU là một mạch tích hợp, còn được gọi là chip. Một mạch tích hợp “tích hợp” hàng triệu hoặc hàng tỷ bộ phận điện nhỏ, sắp xếp chúng thành mạch và lắp tất cả vào một hộp nhỏ gọn.

Chip CPU Intel 80486DX2. Nguồn: Matt Gibbs
Chip CPU Intel 80486DX2. Nguồn: Matt Gibbs

Chúng ta có thể hình dung các lớp của chip CPU:

Four labeled illustrations of computer parts, stacked from top to bottom. At the top is a chip, then a logic circuit, then a logic gate, and then a transistor and wire.

Một số lớp đó là các thiết bị vật lý, như chip và bóng bán dẫn, và một số lớp đó là trừu tượng, như mạch logic và cổng.

Thật ấn tượng khi chúng ta có thể kết hợp các thiết bị tưởng như đơn giản như cổng logic để tạo ra CPU cung cấp năng lượng cho các thiết bị phức tạp như điện thoại, máy tính và thậm chí cả ô tô tự lái.

Điều gì làm cho một CPU trở thành một CPU?

CPU là thành phần cốt lõi xác định một thiết bị tính toán và mặc dù nó rất quan trọng, nhưng CPU chỉ có thể hoạt động cùng với phần cứng khác. Chip silicon nằm trong một ổ cắm đặc biệt nằm trên bảng mạch chính (bo mạch chủ hoặc bo mạch chủ) bên trong thiết bị. Nó tách biệt với bộ nhớ, nơi thông tin được lưu trữ tạm thời. Nó cũng tách biệt với cạc đồ họa hoặc chip đồ họa, những thứ này sẽ hiển thị video và đồ họa 3D được hiển thị trên màn hình của bạn.

CPU được chế tạo bằng cách đặt hàng tỷ bóng bán dẫn siêu nhỏ vào một chip máy tính duy nhất. Những bóng bán dẫn đó cho phép nó thực hiện các phép tính cần thiết để chạy các chương trình được lưu trữ trên bộ nhớ hệ thống của bạn. Chúng là những cổng phút bật hoặc tắt một cách hiệu quả, do đó chuyển tải những cái hoặc số không có thể chuyển thành mọi thứ bạn làm với thiết bị, có thể là xem video hoặc viết email.

Một trong những tiến bộ phổ biến nhất của công nghệ CPU là làm cho những bóng bán dẫn ngày càng nhỏ hơn. Điều đó dẫn đến việc cải thiện tốc độ CPU trong nhiều thập kỷ, thường được gọi là Định luật Moore.

Trong bối cảnh các thiết bị hiện đại, một máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay có một CPU chuyên dụng thực hiện nhiều chức năng xử lý cho hệ thống. Thay vào đó, các thiết bị di động và một số máy tính bảng sử dụng Hệ thống trên chip (SoC) là chip đóng gói CPU cùng với các thành phần khác. Cả Intel và AMD đều cung cấp các CPU có chip đồ họa và bộ nhớ được lưu trữ trên chúng, có nghĩa là chúng có thể thực hiện nhiều chức năng hơn chỉ là các chức năng tiêu chuẩn của CPU.

CPU là gì ? Số Nhân, Số luồng, Tốc độ CPU, Turbo Boost, Bộ nhớ đệm ?

CPU thực sự làm gì?

Về cốt lõi của nó, một CPU nhận các lệnh từ một chương trình hoặc ứng dụng và thực hiện một phép tính. Quá trình này chia thành ba giai đoạn chính: Tìm nạp, giải mã và thực thi. CPU tìm nạp lệnh từ RAM, giải mã lệnh thực sự là gì, sau đó thực thi lệnh bằng các bộ phận có liên quan của CPU.

Lệnh được thực thi hoặc phép tính có thể liên quan đến số học cơ bản, so sánh các số, thực hiện một hàm hoặc di chuyển các số trong bộ nhớ. Vì mọi thứ trong một thiết bị máy tính đều được biểu thị bằng các con số, bạn có thể coi CPU như một máy tính chạy cực kỳ nhanh. Khối lượng công việc kết quả có thể khởi động Windows, hiển thị video YouTube hoặc tính lãi kép trong bảng tính.

Trong các hệ thống hiện đại, CPU hoạt động giống như người quản lý chuông tại rạp xiếc bằng cách cung cấp dữ liệu cho phần cứng chuyên dụng khi nó được yêu cầu. Ví dụ: CPU cần thông báo cho cạc đồ họa hiển thị tiếng nổ do bạn bắn trống nhiên liệu hoặc yêu cầu ổ đĩa thể rắn chuyển tài liệu Office vào RAM của hệ thống để truy cập nhanh hơn.

Các loại CPU

Trong quá khứ, bộ vi xử lý máy tính sử dụng số để xác định bộ xử lý và giúp xác định bộ xử lý nhanh hơn. Ví dụ: bộ xử lý Intel 80486 (486) nhanh hơn bộ xử lý 80386 (386). Sau khi giới thiệu bộ xử lý Intel Pentium (về mặt kỹ thuật là 80586), tất cả các bộ xử lý máy tính bắt đầu sử dụng các tên như Athlon, Duron, Pentium và Celeron.

Ngày nay, ngoài các tên gọi khác nhau của bộ vi xử lý máy tính, còn có các kiến ​​trúc khác nhau (32-bit và 64-bit), tốc độ và khả năng. Dưới đây là danh sách các loại CPU phổ biến hơn cho máy tính gia đình hoặc doanh nghiệp.

AMD processors

K6-2
K6-III
Athlon
Duron
Athlon XP
Sempron
Athlon 64
Mobile Athlon 64
Athlon XP-M
Athlon 64 FX
Turion 64
Athlon 64 X2
Turion 64 X2
Phenom FX
Phenom X4
Phenom X3
Athlon 6-series
Athlon 4-series
Athlon X2
Phenom II
Athlon II
E2 series
A4 series
A6 series
A8 series
A10 series

Intel processors

4004
8080
8086
8087
8088
80286 (286)
80386 (386)
80486 (486)
Pentium
Pentium w/ MMX
Pentium Pro
Pentium II
Celeron
Pentium III
Pentium M
Celeron M
Pentium 4
Mobile Pentium 4-M
Pentium D
Pentium Extreme Edition
Core Duo
Core 2 Duo
Core i3
Core i5
Core i7
Core i9

Dòng AMD Opteron và dòng Intel Itanium và Xeon là những CPU được sử dụng trong máy chủ và máy tính trạm cao cấp.

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, yêu cầu ít năng lượng hơn và tỏa nhiệt ít hơn.

Số nhân, Số luồng

Ban đầu, CPU có một lõi xử lý duy nhất. CPU hiện đại ngày nay bao gồm nhiều lõi cho phép nó thực hiện nhiều lệnh cùng một lúc, nhồi nhét một cách hiệu quả nhiều CPU trên một chip. Hầu hết các CPU được bán hiện nay đều có hai hoặc bốn lõi. Sáu lõi được coi là chủ đạo, trong khi những con chip đắt tiền hơn có từ tám đến 64 lõi.

Nhiều bộ xử lý cũng sử dụng một công nghệ gọi là đa luồng. Hãy tưởng tượng một lõi CPU vật lý duy nhất có thể thực hiện hai dòng thực thi (luồng) cùng một lúc, do đó xuất hiện dưới dạng hai lõi “logic” trên phần cuối của hệ điều hành. Các lõi ảo này không mạnh bằng lõi vật lý vì chúng chia sẻ cùng tài nguyên, nhưng nhìn chung, chúng có thể giúp cải thiện hiệu suất đa nhiệm của CPU khi chạy phần mềm tương thích.

Tốc độ xung nhịp được quảng cáo nổi bật khi bạn nhìn vào CPU. Đây là con số “gigahertz” (GHz) biểu thị hiệu quả số lượng lệnh mà CPU có thể xử lý mỗi giây, nhưng đó không phải là toàn bộ bức tranh về hiệu suất. Tốc độ xung nhịp chủ yếu phát huy tác dụng khi so sánh các CPU từ cùng một dòng sản phẩm hoặc thế hệ. Khi tất cả những thứ khác đều giống nhau, tốc độ xung nhịp nhanh hơn có nghĩa là bộ xử lý nhanh hơn. Tuy nhiên, bộ xử lý 3GHz từ năm 2010 sẽ cung cấp ít công việc hơn bộ xử lý 2 GHz từ năm 2020.

Vì vậy, bạn nên trả bao nhiêu cho một CPU? Chúng tôi có một số hướng dẫn để cung cấp cho bạn một số gợi ý về các CPU tốt nhất mà bạn có thể mua. Tuy nhiên, đối với một phác thảo chung, trừ khi bạn là một game thủ chuyên nghiệp hoặc ai đó muốn chỉnh sửa video, bạn không cần phải chi nhiều hơn 250 đô la. Bạn có thể giúp giảm chi phí bằng cách tránh phần cứng mới nhất và thay vào đó gắn bó với thế hệ CPU gần đây.

Đối với CPU Intel, điều đó có nghĩa là chip thế hệ thứ 8, 9 hoặc 10. Bạn có thể xác định thế hệ của chúng bằng tên sản phẩm. Ví dụ: Core i7-6820HK là chip thế hệ thứ 6 cũ hơn, trong khi Core i5-10210U là chip thế hệ thứ 10 mới hơn.

AMD cũng làm điều tương tự với các CPU Ryzen của mình: Ryzen 5 2500X là chip thế hệ thứ 2 dựa trên thiết kế lõi “Zen +” mới của nó, trong khi Ryzen 9 3950X là CPU thế hệ thứ 3. Ryzen 4000 được phát hành dưới dạng dòng chip dành cho máy tính xách tay và ở dạng APU với tính khả dụng rất hạn chế trên máy tính để bàn thông qua các nhà xây dựng hệ thống. Với suy nghĩ đó, có thể tranh luận rằng Ryzen 5000 là thế hệ thứ tư hay thứ năm của CPU AMD Ryzen, nhưng đây là thế hệ mới nhất và gần đây nhất, AMD đã hợp nhất các nền tảng máy tính xách tay, APU và máy tính để bàn dưới biểu ngữ Ryzen 5000.

CPU truyền dữ liệu nhanh như thế nào?

Như với bất kỳ thiết bị nào sử dụng tín hiệu điện, dữ liệu truyền đi rất gần tốc độ ánh sáng, là 299.792.458 m / s. Tín hiệu có thể nhận được gần với tốc độ ánh sáng như thế nào phụ thuộc vào môi trường (kim loại trong dây) mà tín hiệu truyền qua. Hầu hết các tín hiệu điện truyền đi với tốc độ khoảng 75 đến 90% tốc độ ánh sáng.

CPU quan trọng như thế nào?

Ngày nay, CPU của bạn 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 phản hồi và tốc độ của thiết bị máy tính của bạn. Các game thủ thường sẽ tìm thấy lợi ích từ tốc độ xung nhịp cao hơn, trong khi các công việc nghiêm túc hơn như CAD và chỉnh sửa video sẽ thấy sự cải thiện từ số lượng lõi CPU cao hơn.

Bạn nên nhớ rằng CPU của bạn là một phần của hệ thống, vì vậy bạn muốn đảm bảo rằng mình có đủ RAM và dung lượng lưu trữ nhanh có thể cung cấp dữ liệu cho CPU của bạn. Có lẽ dấu hỏi lớn nhất sẽ đặt ra trên card đồ họa của bạn vì bạn thường yêu cầu một số cân bằng trong PC của mình, cả về hiệu suất và cả chi phí.

Bây giờ bạn đã hiểu vai trò của CPU, bạn đang ở vị trí tốt hơn để đưa ra lựa chọn có học về phần cứng máy tính của mình. Sử dụng hướng dẫn này để tìm hiểu thêm về các chip tốt nhất của AMD và Intel.

Bài viết liên quan

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Tìm cửa hàng
Gọi trực tiếp
Chat ngay
Chat trên Zalo