CPU là một bộ phận rất quan trọng của máy tính nhưng không phải ai cũng thực sự hiểu rõ. Hãy cùng tìm hiểu CPU là gì cũng như cấu tạo, chức năng và các thông tin liên quan trong bài viết sau đây nhé!
Tóm tắt
CPU là gì?
CPU là viết tắt của từ Central Processing Unit, có nghĩa là bộ xử lý trung tâm. Đúng như tên gọi, CPU được ví như não bộ của máy tính. Tại đây, mọi thông tin, thao tác, dữ liệu sẽ được tính toán cẩn thận và đưa ra lệnh điều khiển mọi hoạt động của máy tính.
Dưới đây là hình ảnh thực tế của CPU Intel (mặt trước và sau). Bộ vi xử lý máy tính được đặt và gia cố chắc chắn vào một đế cắm (socket) tương thích trên bo mạch chủ (main).
Chip CPU thường là hình vuông hoặc hình chữ nhật và có một góc nhỏ để đặt chip đúng vào đế cắm. Bên dưới con chip là hàng trăm chân nối tương ứng với các lỗ trong đế cắm.
Hiện nay, có hàng chục loại đế cắm khác nhau trên bo mạch chủ. Tuy nhiên, mỗi đế cắm chỉ hỗ trợ các loại bộ xử lý máy tính cụ thể với cách bố trí chân riêng. Hầu hết CPU hiện nay được hàn chết trên main nên nếu bạn muốn thay thế hoặc nâng cấp CPU thì phải thay luôn cả main mới.
Cấu tạo của CPU
Khối điều khiển (CU – Control Unit)
Đây là thành phần có chức năng thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý, thông qua sự điều tiết chính xác của xung nhịp đồng hồ hệ thống. Phần này được cấu tạo từ các mạch logic so sánh với các linh kiện bán dẫn như transistor và đóng vai trò cốt lõi trong một bộ xử lý.
Khối tính toán ALU (Arithmetic Logic Unit)
Bộ phần này có khả năng thực hiện các phép toán số học và logic, trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ.
Các thanh ghi (Registers)
Đây là các bộ nhớ nằm ngay trong CPU, có dung lượng nhỏ nhưng 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 lại có một chức năng cụ thể. Trong đó, thanh ghi quan trọng nhất là bộ đếm chương trình (PC – Program Counter) chỉ đến lệnh được thi hành tiếp theo.
Opcode
Phần bộ nhớ chứa mã máy của CPU (không bắt buộc) để tiến hành các lệnh trong file thực thi.
Chức năng của CPU
Tìm nạp
Quá trình tìm nạp liên quan đến việc nhận lệnh của máy tính. Lệnh được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các số từ RAM chuyển tới CPU. Mỗi lệnh chỉ là một phần nhỏ trong thao tác, do đó CPU cần biết đâu là lệnh tiếp theo.
Địa chỉ lệnh hiện tại được giữ trong bộ đếm chương trình (PC). PC và các lệnh tiếp theo lại được đặt trong một thanh ghi lệnh (IR). Độ dài của PC được tăng lên để tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.
Giải mã
Khi một lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong IR, bộ xử lý trung tâm CPU sẽ truyền lệnh tới một mạch gọi là bộ giải mã lệnh. Tại đây, lệnh được chuyển thành các tín hiệu và chuyển qua các phần khác của CPU để thực thi hành động.
Thực thi
Các lệnh đã giải mã sẽ được gửi đến các bộ phận liên quan của CPU để thực hiện. Kết quả thường được ghi vào một CPU register, tương tự như bộ nhớ trên máy tính, có thể được tham chiếu bằng các lệnh sau đó.
Tốc độ xử lý CPU thế nào là nhanh?
Tốc độ bộ xử lý trung tâm của máy tính hay tốc độ xung nhịp CPU được đo bằng Gigahertz (GHz). Đây là đơn vị biểu thị số chu kỳ xử lý mỗi giây của CPU.
Tốc độ xung nhịp cao hơn có nghĩa là CPU nhanh hơn. Tuy nhiên, tốc độ CPU cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Số nhân xử lý (2, 4, 10, 22…), càng nhiều nhân thì càng mạnh
- Công nghệ sản xuất (32nm, 22nm, 14nm…), càng nhỏ thì càng tiết kiệm điện và hiệu năng cao hơn
- Công nghệ tăng tốc độ xử lý của CPU (pipeline, turbo boost, siêu phân luồng…)
Các loại CPU
Hiện nay trên thế giới có 2 nhà sản xuất CPU lớn nhất là AMD và INTEL, mang đến cho người dùng thêm nhiều sự lựa chọn ổn định và đảm bảo.
CPU Intel
CPU Intel: Intel Core i3, i5, i7, i9 và Intel Xeon.
Các loại CPU được ưa chuộng nhất hiện nay của hãng là: CPU Intel Core i9 9900k, CPU Intel Core i7 8700k, CPU Intel Core i5 9400F.
CPU AMD
CPU AMD: AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7 và AMD Ryzen threadripper.
Các loại CPU được ưa chuộng nhất hiện nay là: AMD Ryzen 7 2700X, AMD Ryzen 7 2700, AMD Ryzen 7 3700X.
Các dòng sản phẩm như: AMD Opteron, Intel Itanium và Xeon được sử dụng trong các máy chủ và máy tính trạm cao cấp. Một số điện thoại thông minh và máy tính bảng sử dụng CPU ARM với kích thước nhỏ hơn, tiêu tốn ít điện năng hơn và ít sinh nhiệt hơn.
Máy tính có thể hoạt động khi không có CPU hay không?
Không giống như các thành phần của máy tính khác, CPU là thiết bị trung tâm, “bộ não” của máy tính. Nó chịu trách nhiệm thực thi các lệnh trong chương trình, giúp máy tính chạy nhanh hơn. Nếu không có CPU, máy tính sẽ không thể hoạt động bình thường.
Ngay cả GPU với khả năng xử lý dữ liệu và thực hiện nhiều công việc tương tự, cũng không thể thay thế CPU được. Vì GPU không thể tiến hành nhiều chức năng theo yêu cầu của phần mềm hay hệ điều hành như CPU.
Trên đây là tổng hợp kiến thức liên quan đến CPU. Nếu bạn muốn tìm hiểu về CPU chi tiết hơn, vui lòng comment câu hỏi và vấn đề thắc mắc ngay bên dưới bài viết này nhé!
