:
CPU là một bộ phận quan trọng của máy tính, nhưng không phải ai cũng thực sự biết CPU là gì? Nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Cấu tạo của một chiếc CPU thì gồm những phần nào? Hãy cùng VPSTT theo dõi bài viết dưới đây để biết thêm thông tin thú vị về CPU nhé!
Nội dung
1. CPU là gì?
CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit, tạm dịch là bộ xử lý trung tâm, là các mạch điện tử trong một máy tính, 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 do mã lệnh chỉ ra.
2. Cấu tạo của CPU
– Khối điều khiển (CU – Control Unit)
Là thành phần của CPU 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. Phần này 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 tạo thành.
– Khối tính toán ALU (Arithmetic Logic Unit)
Chức năng thực hiện các phép toán số học và logic sau đó trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ.
– Các thanh ghi (Registers)
Là các bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng tốc độ truy cập rất cao, nằm ngay trong CPU, 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. Thanh ghi quan trọng nhất là bộ đếm chương trình (PC – Program Counter) chỉ đến lệnh sẽ thi hành tiếp theo.
– Opcode
Phần bộ nhớ chứa mã máy của CPU (không bắt buộc) để có thể thực thi các lệnh trong file thực thi.
– Phần điều khiển
Thực hiện việc điều khiển các khối và điều khiển tần số xung nhịp. Mạch xung nhịp hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi. Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp. Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp tính bằng triệu đơn vị mỗi giây (MHz).
3. Nguyên lý hoạt động của bộ vi xử lý CPU máy tính
Nguyên lý hoạt động của CPU máy tính sẽ hoạt động theo 3 bước cơ bản: Fetch, Decode và Execute. Mặc dù qua nhiều năm và trải qua nhiều cải tiến nhưng nguyên lý hoạt động vẫn được giữ nguyên.
Trong đó tìm nạp (Fetch) sẽ có chức năng nhận lệnh từ CPU được chuyển đến từ RAM. Qua đó PC và hướng dẫn được đưa vào IR. Độ dài của PC sau đó được tăng lên để tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.
Bước tiếp theo là giải mã (Decode). Ngay sau khi một lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong IR. Ngay lúc này chúng sẽ được truyền đến một mạch được gọi là bộ giải mã lệnh bởi CPU. Mục đích của việc này là nhằm đổi lệnh thành tín hiệu được chuyển đến các bộ phận khác của CPU để thực hiện.
Công đoạn cuối cùng chính là thực thi (Execute). Lúc này các lệnh được giải mã sẽ được gửi đến các bộ phận của CPU máy tính để tiến hành thực thi. Kết quả thường được ghi vào thanh ghi CPU, nơi chúng có thể được tham chiếu bằng các hướng dẫn sau này. Thanh đăng ký này hoạt động giống như RAM.
-> Nói chung, hiểu một cách đơn giản thì nguyên lý hoạt động của CPU máy tính là nhận lệnh từ các hành động và yêu cầu của người dùng. Sau đó nó sẽ tiến hành giải mã các lệnh đó thành ngôn ngữ máy. Tiếp đến sẽ lưu trữ các lệnh và truyền chúng đến các bộ phận khác của máy tính để thực hiện yêu cầu của người dùng.
4. Tốc độ xử lý CPU thế nào là nhanh?
Nguyên lý hoạt động của CPU máy tính sẽ hoạt động theo 3 bước cơ bản: Fetch, Decode và Execute. Mặc dù qua nhiều năm và trải qua nhiều cải tiến nhưng nguyên lý hoạt động vẫn được giữ nguyên.
Trong đó tìm nạp (Fetch) sẽ có chức năng nhận lệnh từ CPU được chuyển đến từ RAM. Qua đó PC và hướng dẫn được đưa vào IR. Độ dài của PC sau đó được tăng lên để tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.
Bước tiếp theo là giải mã (Decode). Ngay sau khi một lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong IR. Ngay lúc này chúng sẽ được truyền đến một mạch được gọi là bộ giải mã lệnh bởi CPU. Mục đích của việc này là nhằm đổi lệnh thành tín hiệu được chuyển đến các bộ phận khác của CPU để thực hiện.
Công đoạn cuối cùng chính là thực thi (Execute). Lúc này các lệnh được giải mã sẽ được gửi đến các bộ phận của CPU máy tính để tiến hành thực thi. Kết quả thường được ghi vào thanh ghi CPU, nơi chúng có thể được tham chiếu bằng các hướng dẫn sau này. Thanh đăng ký này hoạt động giống như RAM.
-> Nói chung, hiểu một cách đơn giản thì nguyên lý hoạt động của CPU máy tính là nhận lệnh từ các hành động và yêu cầu của người dùng. Sau đó nó sẽ tiến hành giải mã các lệnh đó thành ngôn ngữ máy. Tiếp đến sẽ lưu trữ các lệnh và truyền chúng đến các bộ phận khác của máy tính để thực hiện yêu cầu của người dùng.
5. Các loại CPU đang được sử dụng hiện nay
Hiện nay, có 2 nhà sản xuất CPU lớn nhất toàn cầu là AMD và Intel. Sự phát triển của 2 thương hiệu lớn này đã giúp cho người dùng có nhiều sự lựa chọn hơn và so sánh để chọn được sản phẩm tốt nhất.
– CPU Intel
- Intel Corporation là một trong những nhà sản xuất CPU lớn nhất và có uy tín nhất trên thế giới.
- Intel đã đưa ra nhiều dòng CPU phổ biến, bao gồm các dòng Core i3, i5, i7 và i9. Mỗi dòng có các mô hình khác nhau phù hợp với nhu cầu sử dụng từ thông thường đến hiệu suất cao.
- Kiến trúc x86 của Intel đã trở thành tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp máy tính cá nhân.
Intel cũng sản xuất các dòng CPU cho các lĩnh vực khác nhau như máy chủ, trung tâm dữ liệu và di động.
Ví dụ về các loại CPU được ưa chuộng như: CPU Intel Core i9 9900k, CPU Intel Core i7 8700k, CPU Intel Core i5 9400F.
– CPU AMD
- AMD là một đối thủ cạnh tranh của Intel, đã có sự tiến triển đáng kể trong vài năm gần đây.
- AMD cũng sản xuất nhiều dòng CPU, bao gồm Ryzen cho máy tính cá nhân và EPYC cho máy chủ.
- Dòng Ryzen của AMD thường được đánh giá cao về hiệu suất so với giá bán, cung cấp nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng với các mức giá khác nhau.
- AMD cũng nổi tiếng với kiến trúc Zen, một loạt các cải tiến kiến trúc CPU của họ, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất so với các thế hệ trước đó.
Ví dụ về các loại CPU được ưa chuộng như: AMD Ryzen 7 2700X, AMD Ryzen 7 2700, AMD Ryzen 7 3700X.
