CPU là gì? Cấu tạo và chức năng của CPU

Hãy cùng theo dõi bài viết sau đây để có thể hiểu được hết các vấn đề về CPU, CPU là gì? Cấu tạo và chức năng của CPU nhé!

CPU là gì? 

Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) là đơn vị thực hiện hầu hết các xử lý bên trong máy tính. Để kiểm soát các hướng dẫn và luồng dữ liệu đến và từ các bộ phận khác của máy tính, CPU phụ thuộc rất nhiều vào chipset, đó là một nhóm các vi mạch nằm trên bo mạch chủ.

CPU là trái tim và khối óc của máy tính. Nó nhận dữ liệu đầu vào, thực hiện các hướng dẫn và xử lý thông tin. Nó giao tiếp với các thiết bị đầu vào / đầu ra (I / O), gửi và nhận dữ liệu đến và từ CPU. Ngoài ra, CPU có một bus bên trong để liên lạc với bộ nhớ cache bên trong, được gọi là bus phía sau. Bus chính để truyền dữ liệu đến và từ CPU, bộ nhớ, chipset và ổ cắm AGP được gọi là bus phía trước.

CPU chứa các đơn vị bộ nhớ trong, được gọi là các thanh ghi. Các thanh ghi này chứa dữ liệu, hướng dẫn, bộ đếm và địa chỉ được sử dụng trong xử lý thông tin của ALU.

Một số máy tính sử dụng hai hoặc nhiều bộ xử lý. Chúng bao gồm các CPU vật lý riêng biệt nằm cạnh nhau trên cùng một bảng hoặc trên các bảng riêng biệt. Mỗi CPU có một giao diện độc lập, bộ đệm riêng và các đường dẫn riêng tới bus phía trước của hệ thống. Nhiều bộ xử lý là lý tưởng cho các tác vụ song song chuyên sâu đòi hỏi đa nhiệm. CPU đa lõi cũng rất phổ biến, trong đó một chip đơn chứa nhiều CPU.

Các thành phần của CPU 

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

Lịch sử CPU

CPU được phát triển đầu tiên tại Intel với sự giúp đỡ của Ted Hoff và những người khác vào đầu những năm 1970. Bộ xử lý đầu tiên được Intel phát hành là bộ xử lý 4004 , được hiển thị trong hình bên phải.

CPU trông như thế nào và nó nằm ở đâu?

Một CPU hiện đại thường nhỏ và vuông, với nhiều đầu nối kim loại ngắn, tròn, ở mặt dưới của nó. Một số CPU cũ có chân thay vì đầu nối kim loại.
CPU gắn trực tiếp vào "ổ cắm" CPU (hoặc đôi khi là "khe") trên bo mạch chủ . CPU được đưa vào bên trong ổ cắm, và một đòn bẩy nhỏ giúp bảo vệ bộ xử lý.
Sau khi chạy được một lúc, CPU hiện đại có thể rất nóng. Để giúp tản nhiệt, hầu như luôn luôn cần phải gắn tản nhiệt và quạt trực tiếp lên trên CPU. Thông thường, chúng đi kèm với mua CPU.

Các tùy chọn làm mát tiên tiến khác cũng có sẵn, bao gồm bộ dụng cụ làm mát nước và bộ phận thay đổi pha.

Như đã đề cập ở trên, không phải tất cả các CPU đều có chân ở phía dưới, nhưng trong những cái đó, chân dễ bị uốn cong. Hãy cẩn thận khi xử lý, đặc biệt là khi cài đặt lên bo mạch chủ.

CPU thực sự thực hiện chức năng gì? 

Tại cốt lõi của nó, CPU lấy các hướng dẫn từ một chương trình hoặc ứng dụng và thực hiện tính toán. Quá trình này có thể được chia thành ba giai đoạn chính: Tìm nạp, giải mã và thực thi. CPU lấy lệnh từ RAM của hệ thống, sau đó nó giải mã lệnh thực sự là gì, trước khi nó được thực thi bởi các phần có liên quan của CPU.

Lệnh được thực hiện hoặc tính toán có thể liên quan đến số học cơ bản, so sánh các số nhất định với nhau hoặc di chuyển chúng xung quanh trong bộ nhớ. Vì mọi thứ trong máy tính được thể hiện bằng các con số, những loại nhiệm vụ đơn giản đó tương đương với những gì CPU làm. Đó là những gì tạo điều kiện cho mọi thứ từ khởi động Windows, đến xem video YouTube.

Trong các hệ thống hiện đại, CPU không làm mọi thứ, nhưng nó vẫn phải cung cấp cho phần cứng chuyên dụng những con số chúng cần để thực hiện công việc của mình. Nó cần báo cho card đồ họa thể hiện vụ nổ đó vì bạn đã nhấp vào thùng nhiên liệu đó hoặc lấy nội dung của tài liệu Office của bạn từ bộ nhớ cục bộ

Tốc độ CPU là gì? 

Tốc độ CPU là gì? Đây là tần số tính toán và làm việc của nó được đo bằng đơn vị GHz hoặc MHz. Nếu cùng một dòng chip ví dụ như Core i3 thì xung nhịp cao hơn đồng nghĩa với tốc độ xử lý nhanh hơn, khả năng làm việc tốt hơn. Tuy nhiên, nếu giữa 2 dòng chip khác nhau như Core i3 hai nhân xung nhịp 2.2GHz và Intel Pentium Dual core 2.3GHz thì không thể so sánh ngay được bởi vì tốc độ xử lý của Laptop còn phụ thuộc rất nhiều vào bộ nhớ đệm và các bộ phận khác như RAM, chip đồ họa, ổ cứng, …

Hiện nay có hai nhà sản xuất CPU cho Laptop lớn nhất là Intel và AMD. Các hãng xuất Laptop khá phổ biến hiện nay như Acer, Asus, Lenovo, Dell, HP và Apple đều đưa ra rất nhiều mẫu Laptop sử dụng các loại CPU khác nhau có giá thành từ bình dân đến cao cấp.

CPU quan trọng như thế nào?

Mặc dù CPU không quan trọng đối với hiệu năng hệ thống như trước đây, nhưng nó vẫn đóng vai trò chính trong việc làm cho thiết bị chạy nhanh. Vì nó chỉ chịu trách nhiệm thực thi các lệnh trong các chương trình, CPU của bạn càng nhanh, nhiều ứng dụng sẽ chạy càng nhanh.

Điều đó nói rằng, CPU nhanh không phải là tất cả. Bộ xử lý, dù mạnh đến đâu, không thể dễ dàng kết xuất các trò chơi 3D mới nhất cũng như không thể lưu trữ thông tin. Đó là nơi các thành phần khác, như card đồ họa và bộ nhớ, phát huy tác dụng.

Nói tóm lại, CPU không phải là tất cả, nhưng nó rất quan trọng. Nói chung, CPU nhanh hơn có nghĩa là hệ thống hoặc thiết bị của bạn sẽ chạy nhanh hơn. Ít nhất nó sẽ không phải là một nút cổ chai theo đúng nghĩa của nó. Nhiều lõi và chủ đề có thể giúp bạn làm nhiều việc cùng một lúc.

CPU chuyển 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. Mức độ gần với tốc độ ánh sáng mà tín hiệu có thể nhận được phụ thuộc vào môi trường (loại kim loại trong dây) mà tín hiệu truyền qua. Hầu hết các tín hiệu điện đang truyền đi với tốc độ khoảng 75 đến 90% ánh sáng.

GPU có thể được sử dụng thay cho CPU không?

Không. Mặc dù GPU có thể xử lý dữ liệu và thực hiện nhiều thao tác giống như CPU, nhưng nó thiếu khả năng thực hiện nhiều chức năng theo yêu cầu của các hệ điều hành và phần mềm thông thường .

Một máy tính có thể làm việc mà không có CPU? Không. Tất cả các máy tính yêu cầu một số loại CPU.

CPU Cores

Một số thiết bị có bộ xử lý lõi đơn trong khi các thiết bị khác có thể có bộ xử lý lõi kép (hoặc lõi tứ, v.v.). Như có thể đã rõ ràng, có hai bộ xử lý hoạt động cạnh nhau có nghĩa là CPU có thể đồng thời quản lý hai lần các lệnh mỗi giây, cải thiện đáng kể hiệu năng.

Một số CPU có thể ảo hóa hai lõi cho mỗi lõi vật lý có sẵn, được gọi là Siêu phân luồng . Ảo hóa có nghĩa là một CPU chỉ có bốn lõi có thể hoạt động như thể nó có tám lõi, với các lõi CPU ảo bổ sung được gọi là các luồng riêng biệt . Các lõi vật lý , mặc dù, hoạt động tốt hơn so với các lõi ảo .

Cho phép CPU, một số ứng dụng có thể sử dụng cái gọi là đa luồng . Nếu một luồng được hiểu là một phần của một quy trình máy tính, thì việc sử dụng nhiều luồng trong một lõi CPU có nghĩa là có thể hiểu và xử lý nhiều lệnh hơn cùng một lúc. Một số phần mềm có thể tận dụng tính năng này trên nhiều lõi CPU, điều đó có nghĩa là thậm chí nhiều hướng dẫn có thể được xử lý đồng thời.

Ví dụ: Intel Core i3 so với i5 so với i7
Để biết ví dụ cụ thể hơn về cách một số CPU nhanh hơn các CPU khác, hãy xem cách Intel đã phát triển bộ xử lý của mình.

Giống như bạn có thể nghi ngờ từ cách đặt tên của mình, chip Intel Core i7 hoạt động tốt hơn chip i5, hoạt động tốt hơn chip i3. Tại sao một người thực hiện tốt hơn hoặc tồi tệ hơn những người khác phức tạp hơn một chút nhưng vẫn khá dễ hiểu.

Bộ xử lý Intel Core i3 là bộ xử lý lõi kép, trong khi chip i5 và i7 là lõi tứ.

Turbo Boost là một tính năng trong chip i5 và i7 cho phép bộ xử lý tăng tốc độ xung nhịp vượt quá tốc độ cơ bản, như từ 3.0 GHz đến 3.5 GHz, bất cứ khi nào cần. Chip Intel Core i3 không có khả năng này. Các mô hình bộ xử lý kết thúc bằng "K" có thể được ép xung , có nghĩa là tốc độ xung nhịp bổ sung này có thể bị ép buộc và sử dụng mọi lúc.

Siêu phân luồng, như đã đề cập trước đó, cho phép hai luồng được xử lý trên mỗi lõi CPU. Điều này có nghĩa là bộ xử lý i3 có Hyper-Threading chỉ hỗ trợ bốn luồng đồng thời (vì chúng là bộ xử lý lõi kép). Bộ xử lý Intel Core i5 không hỗ trợ Hyper-Threading, có nghĩa là chúng cũng có thể hoạt động với bốn luồng cùng một lúc. Tuy nhiên, bộ xử lý i7 hỗ trợ công nghệ này và do đó (là lõi tứ) có thể xử lý 8 luồng cùng lúc.

Do các hạn chế về năng lượng vốn có trong các thiết bị không có nguồn cung cấp năng lượng liên tục (các sản phẩm chạy bằng pin như điện thoại thông minh, máy tính bảng, v.v.), bộ xử lý của họ, bất kể chúng là i3, i5 hay i7. CPU trong đó họ phải tìm sự cân bằng giữa hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng.