Trang chủ Kiến thức cơ bản

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU

Tổng quan về CPU là gì?

CPU còn được gọi với những tên như processor, central processor, hoặc microprocessor, là Bộ xử lý trung tâm của máy tính. CPU của máy tính xử lý tất cả các chỉ thị mà nó nhận được từ phần cứng và phần mềm đang chạy trên máy tính.

Sau đây là một ví dụ về phần trên và dưới của Pentium processor. Bộ vi xử lý được đặt và được bảo vệ trong CPU socket tương thích trên bo mạch chủ. Trong quá trình hoạt động, bộ vi xử lý sẽ tạo ra nhiệt, vì vậy chúng được bao bọc bởi một bộ tản nhiệt để giúp chúng hạ nhiệt và chạy trơn tru hơn.

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU - Ảnh 1.

Như bạn có thể thấy, chip CPU thường có dạng hình vuông hoặc chữ nhật, có một góc chữ để giúp đặt chip đúng cách vào CPU socket. Ở dưới cùng là hàng trăm chân cắm nối vào từng lỗ tương ứng trong ổ cắm. Ngày nay, hầu hết CPU đều có cấu tạo giống với hình ảnh được hiển thị ở trên. Tuy nhiên, Intel và AMD cũng đã thử nghiệm với các bộ xử lý khe cắm lớn hơn và trượt vào một khe trên bo mạch chủ. Ngoài ra, trong những năm qua, đã có hàng chục loại ổ cắm khác nhau trên bo mạch chủ. Mỗi socket chỉ hỗ trợ các loại bộ xử lý cụ thể với pin layout khác nhau.

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.

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU - Ảnh 2.

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…

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU - Ảnh 3.

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.

>> Xem thêm: Ổ cứng SSD là gì?

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

Bộ nhớ Cache

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.

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU - Ảnh 4.

CPU là gì? Các thông số kỹ thuật của CPU - Ảnh 5.

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.

Nguồn: Tech.vccloud.vn

>> Có thể bạn quan tâm: Hard Disk Drive - HDD là gì? Các tác vụ phổ biến trên ổ đĩa cứng