Kiến Thức
CPU là gì? Tìm hiểu về các loại CPU được sử dụng hiện nay
Th9
Bạn có biết CPU là gì không? CPU là viết tắt của Central Processing Unit, hay còn gọi là bộ xử lý trung tâm. Đây là một bộ phận quan trọng nhất của máy tính, vì nó chịu trách nhiệm xử lý tất cả các dữ liệu và lệnh mà bạn nhập vào. CPU có cấu tạo như thế nào? Nguyên lý hoạt động của nó là gì? Và làm thế nào để chọn CPU phù hợp với nhu cầu sử dụng của bạn? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này!
CPU là gì?
CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit, tạm dịch là Bộ xử lý trung tâm, là mạch điện tử thực hiện các câu lệnh của chương trình máy tính bằng cách thực hiện các phép tính số học, logic, so sánh và các hoạt động nhập/xuất dữ liệu cơ bản từ mã lệnh được định sẵn trong một máy tính.
CPU có vai trò xử lý mọi chương trình vi tính, dữ liệu đầu vào và tất cả các lệnh được chuyển đến CPU thông qua phần mềm hay phần cứng đang chạy trên máy tính.
Cấu tạo của CPU
Khối điều khiển (Control Unit – CU)
Khối điều khiển (Control Unit – CU) có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý, được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống. Bộ điều khiển là phần cốt lõi của một bộ xử lý, được cấu tạo từ các mạch logic so sánh với các linh kiện bán dẫn như transistor.
Khối tính toán (Arithmetic Logic Unit – ALU)
Có chức năng thực hiện các phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia) và phép toán logic (AND, OR, NOT) sau đó trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ.
Các thanh ghi (Registers)
Các thanh ghi là các bộ nhớ nhỏ, nằm trong CPU, có tốc độ truy cập rất cao. Chúng được dùng để lưu trữ tạm thời các toán hạng, kết quả tính toán, địa chỉ các ô nhớ, hoặc thông tin điều khiển. Mỗi thanh ghi có một chức năng cụ thể như thanh ghi tích lũy dùng cho các phép toán số học, hay thanh ghi địa chỉ dùng để truy cập bộ nhớ. Thanh ghi quan trọng nhất là bộ đếm chương trình (PC – Program Counter), chỉ đến lệnh sẽ thi hành tiếp theo.
Bộ nhớ cache
Cache là bộ nhớ đệm của CPU, được dùng để lưu trữ tạm thời các dữ liệu hay được sử dụng, để giảm thiểu thời gian truy cập khi cần. Khối nhớ cache giúp tăng tốc độ xử lý, nhận và lưu dữ liệu, và chuyển đổi địa chỉ bộ nhớ.
Khối điều khiển bộ nhớ (Memory Management Unit – MMU)
Khối điều khiển bộ nhớ (MMU) là một thiết bị phần cứng, có nhiệm vụ xử lý các hoạt động bộ nhớ ảo và bộ nhớ đệm. MMU có thể nằm trong CPU, hoặc là một chip riêng biệt. MMU giúp ánh xạ từ địa chỉ bộ nhớ ảo ra địa chỉ bộ nhớ vật lý, để tăng hiệu suất và bảo mật của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của CPU
CPU (Central Processing Unit) là bộ phận xử lý dữ liệu và lệnh của máy tính, giống như trái tim và bộ não của con người. CPU hoạt động theo bốn bước cơ bản: Fetch(lấy lệnh) -> Decode(giải mã) -> Execute(thực thi lệnh) -> Write Back(Ghi kết quả).
- Fetch(lấy lệnh): CPU sẽ sử dụng thanh ghi lệnh để lưu trữ lệnh hiện tại đang được xử lý. Khi CPU nhận lệnh từ bộ nhớ chính, nó sẽ lưu lệnh đó vào thanh ghi lệnh.
- Decode(giải mã): Khối điều khiển sẽ giải mã lệnh thành các tín hiệu điều khiển. Các tín hiệu điều khiển sẽ điều khiển hoạt động của các thành phần khác trong CPU.
- Execute(thực thi lệnh): Các thành phần khác trong CPU sẽ thực thi lệnh theo các tín hiệu điều khiển. Các lệnh có thể bao gồm các phép tính số học, logic, so sánh, hoặc các lệnh nhập/xuất dữ liệu.
- Write Back (Ghi kết quả): Dữ liệu sau khi tính toán xong sẽ được lưu vào RAM để tính tiếp hoặc lưu vào SSD/ HDD.
Tốc độ xử lý CPU
Tốc độ xử lý CPU, còn gọi là tốc độ xung nhịp, là số chu kỳ xử lý mà CPU thực hiện trong một giây, được đo bằng Gigahertz hay GHz. Mỗi chu kỳ là một vòng lặp hoàn chỉnh của các hoạt động xử lý.
Ví dụ: một CPU có tốc độ xung nhịp 3.4 GHz có nghĩa là CPU có thể thực hiện 3,4 tỷ chu kỳ mỗi giây.
Tốc độ xử lý càng cao thì CPU càng nhanh, máy tính có thể thực hiện các tác vụ nhanh hơn. Tuy nhiên, tốc độ xung nhịp không phải là yếu tố duy nhất quyết định hiệu năng của CPU. Các yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu năng của CPU, chẳng hạn như:
- Số lượng lõi(Core): CPU có nhiều lõi(2, 4, 6, 8, …) thì có thể thực hiện nhiều tác vụ cùng một lúc.
- Kích thước bộ nhớ đệm(Cache): CPU có bộ nhớ đệm lớn hơn có thể truy cập dữ liệu nhanh hơn, do đó có hiệu năng cao hơn.
- Kiến trúc CPU: Kiến trúc CPU là cách CPU được thiết kế và xây dựng. Kiến trúc CPU khác nhau có thể có hiệu năng khác nhau.
Trong thực tế, tốc độ xử lý của CPU chỉ là một phần của hiệu năng tổng thể của máy tính. Các yếu tố khác, chẳng hạn như tốc độ của bộ nhớ chính, tốc độ của ổ cứng, và card đồ họa cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu năng của máy tính.
Các loại CPU phổ biến hiện nay
Hiện nay, có hai nhà sản xuất CPU lớn nhất trên thế giới là Intel và AMD. Mỗi hãng đều có các dòng CPU phổ biến khác nhau, phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng đối tượng người dùng.
CPU Intel
Các dòng CPU Intel bao gồm:
CPU dành cho máy chủ: Intel Xeon, Intel Pentium, Intel Celeron
CPU dành cho PC và laptop: Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Core i9
CPU AMD
Các dòng CPU của AMD bao gồm:
- CPU dành cho PC và laptop: AMD Ryzen 3, AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7, AMD Ryzen 9
- CPU dành cho máy chủ: AMD Threadripper
Ngoài ra, còn có một số dòng CPU khác của các hãng sản xuất khác như VIA, ARM, Apple,… Tuy nhiên, các dòng CPU này không phổ biến bằng Intel và AMD.
Lưu ý khi chọn mua CPU
CPU là bộ phận quan trọng nhất của máy tính, quyết định khả năng vận hành của máy. Do đó, khi mua CPU, người dùng cần lưu ý một số yếu tố sau để lựa chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu và ngân sách của mình.
Xác định nhu cầu sử dụng
Trước khi mua CPU, người dùng cần xác định rõ nhu cầu sử dụng của mình. Nếu chỉ sử dụng máy tính cho các tác vụ cơ bản như soạn thảo văn bản, lướt web, xem phim, nghe nhạc thì bạn có thể chọn CPU phổ thông như Intel Core i3 hoặc AMD Ryzen 3. Nếu sử dụng máy tính để chơi game, đồ họa, chỉnh sửa video thì bạn nên chọn CPU tầm trung hoặc cao cấp như Intel Core i5, i7 hoặc AMD Ryzen 5, 7.
Tìm hiểu thông số kỹ thuật
Sau khi xác định nhu cầu sử dụng, người dùng cần tìm hiểu thông số kỹ thuật của CPU để lựa chọn sản phẩm phù hợp. Một số thông số kỹ thuật cần lưu ý khi mua CPU bao gồm:
- Kiến trúc CPU: Kiến trúc CPU là cách thức tổ chức các thành phần bên trong CPU. Kiến trúc CPU có thể ảnh hưởng đến hiệu năng, khả năng tiết kiệm điện của CPU.
- Số lượng lõi: CPU có thể có từ 1 đến 16 lõi. Số lượng lõi càng nhiều thì CPU càng có thể xử lý nhiều tác vụ cùng lúc, giúp máy tính chạy nhanh hơn.
- Tần số xung nhịp: Tần số xung nhịp là tốc độ hoạt động của CPU, được đo bằng đơn vị GHz. Tần số xung nhịp càng cao thì CPU càng nhanh.
- Bộ nhớ cache: Bộ nhớ cache là bộ nhớ đệm của CPU, giúp CPU truy cập dữ liệu nhanh hơn. CPU có bộ nhớ cache càng lớn thì hiệu năng càng cao.
- Công nghệ siêu phân luồng: Công nghệ siêu phân luồng là công nghệ cho phép mỗi lõi thực hiện hai luồng xử lý cùng lúc. Công nghệ siêu phân luồng giúp CPU xử lý nhiều tác vụ cùng lúc hiệu quả hơn.
Hy vọng sau khi đọc bài viết này, bạn đã hiểu CPU là gì? CPU có cấu tạo như thế nào? Nguyên lý hoạt động của nó là gì? Và làm thế nào để chọn CPU phù hợp với nhu cầu sử dụng của bạn?. Nếu bạn có thắc mắc hay góp ý gì về bài viết này, hãy để lại bình luận bên dưới bài viết để được hỗ trợ nhanh chóng.
