Computer >> Máy Tính >  >> Phần cứng >> Phần cứng

Bộ xử lý máy tính &Công dụng của nó – Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Máy tính là một máy điện tử có thể thực hiện nhiều phép toán số học và logic. Để thực hiện tất cả các chức năng nâng cao, máy tính cần sức mạnh của các đơn vị xử lý có thể xử lý tất cả các chức năng phức tạp do người dùng thực hiện. Vì vậy, nếu bạn chuẩn bị mua một hệ thống máy tính mới và đang băn khoăn không biết bộ xử lý trung tâm nào sẽ tốt cho thiết bị của mình, thì chúng tôi khuyên bạn nên đọc về CPU và công dụng của CPU.

CPU (Bộ xử lý trung tâm) là gì?

Còn được gọi luân phiên là bộ xử lý, bộ xử lý trung tâm hoặc bộ vi xử lý, CPU là bộ xử lý chính của máy tính. Trách nhiệm của CPU máy tính là chạy trơn tru các hướng dẫn giữa phần cứng và phần mềm để chúng có thể hoạt động mà không gặp bất kỳ sự cố nào. Nó còn được gọi là bộ não của hệ thống máy tính vì tất cả các chức năng quan trọng như thực hiện tính toán, chạy chương trình và xử lý nhiều hoạt động đều do CPU quản lý.

Bộ xử lý được đặt và cố định vào đế cắm CPU tương thích được lưu trữ trong bo mạch chủ. Nhiệt được tạo ra bởi bộ xử lý, đó là lý do tại sao chúng được bao phủ bởi bộ tản nhiệt để bảo vệ sự tỏa nhiệt. Chip CPU có hình chữ nhật để có thể dễ dàng cất giữ trong đế cắm. Ở mặt dưới của con chip là hàng trăm chân cắm cắm vào từng lỗ tương ứng trong ổ cắm.

Ngày nay, tất cả các CPU đều rất giống nhau về thiết kế và chức năng. Tuy nhiên, Intel và AMD có chip lớn hơn có thể được lưu trữ trên bo mạch chủ. Hơn nữa, có rất nhiều ổ cắm khác nhau có sẵn trên bo mạch chủ và mỗi ổ cắm có cách bố trí khác nhau và có một chức năng cụ thể để lưu trữ bộ xử lý.

Các thành phần của CPU

Bộ xử lý máy tính đầu tiên được giới thiệu bởi nhà thiết kế intel tên là Ted Hoff vào những năm 1970. Bộ xử lý đầu tiên được Intel gọi là 4004. Về cơ bản, bộ xử lý máy tính bao gồm các thành phần khác nhau sau đây –

  • Bộ nhớ hoặc Đơn vị lưu trữ
  • Bộ điều khiển
  • ALU(Đơn vị logic số học)

Bộ xử lý máy tính &Công dụng của nó – Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Đơn vị logic số học (ALU)

Đơn vị logic số học thực hiện các chức năng toán học, logic và trợ giúp trong quá trình ra quyết định. Đơn vị này bao gồm hai tiểu mục là,

  • Phần số học: Chức năng của phần số học là thực hiện các phép tính số học như cộng, trừ, nhân và chia. Tất cả các thao tác phức tạp được thực hiện bằng cách sử dụng lặp đi lặp lại các thao tác trên.
  • Phần logic: Chức năng của phần logic là thực hiện các thao tác logic như so sánh, chọn, đối sánh và hợp nhất dữ liệu.

Bộ điều khiển (CU)

Bộ điều khiển trích xuất các lệnh từ bộ nhớ, giải mã và thực thi chúng, gọi ALU khi cần thiết.

Các chức năng của đơn vị này là –

  • Nó chịu trách nhiệm kiểm soát việc truyền dữ liệu và hướng dẫn giữa các đơn vị khác của máy tính.
  • Nó quản lý và điều phối tất cả các đơn vị của máy tính.
  • Nó nhận các hướng dẫn từ bộ nhớ, diễn giải chúng và điều khiển hoạt động của máy tính.
  • Nó giao tiếp với các thiết bị Đầu vào/Đầu ra để truyền dữ liệu hoặc kết quả từ bộ lưu trữ.
  • Nó không xử lý hoặc lưu trữ dữ liệu.

Bộ nhớ hoặc Đơn vị lưu trữ

Đơn vị này có thể lưu trữ hướng dẫn, dữ liệu và kết quả trung gian. Đơn vị này cung cấp thông tin cho các đơn vị khác của máy tính khi cần thiết. Nó còn được gọi là bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ chính hoặc bộ lưu trữ chính hoặc Bộ nhớ Truy cập Ngẫu nhiên (RAM).

Kích thước của nó ảnh hưởng đến tốc độ, sức mạnh và khả năng. Bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ là hai loại bộ nhớ trong máy tính. Các chức năng của đơn vị bộ nhớ là –

  • Nó lưu trữ tất cả dữ liệu và hướng dẫn cần thiết để xử lý.
  • Nó lưu trữ các kết quả xử lý trung gian.
  • Nó lưu trữ kết quả xử lý cuối cùng trước khi các kết quả này được đưa ra thiết bị đầu ra.
  • Tất cả đầu vào và đầu ra được truyền qua bộ nhớ chính.

Lịch sử của CPU

Theo dòng lịch sử, tốc độ và hiệu suất của bộ xử lý trung tâm đã phát triển vượt bậc. CPU đầu tiên được giới thiệu bởi Intel 4004 được phát hành vào ngày 15 tháng 11 năm 1971, có 2.300 bóng bán dẫn và thực hiện 60.000 phép tính mỗi giây. Và, bạch kim mới nhất của Intel ngày nay cung cấp 3.300.000 bóng bán dẫn và thực hiện khoảng 188.000.000 lệnh mỗi giây. Bạn có thể dễ dàng so sánh sự khác biệt giữa hiệu suất và tốc độ của cả hai đơn vị CPU.

Ai là người sáng lập ra CPU?

CPU đầu tiên là Intel 4004 được Intel phát hành vào năm 1971. Federico Faggin là nhà thiết kế chính của CPU thương mại đầu tiên . Anh ấy là một trong những người được ghi nhận chính là người đã phát minh ra CPU.

Source:Computerhope

What Are the Main Functions of a CPU?

There is no doubt that the performance of the CPU has improved dramatically in the past few years, but the basic functionality of the CPU remains the same. The uses of the CPU revolve around the same three functions for which they have been earlier created. The basic functions of the CPU are –

Fetching

It is clear to understand that the main use of the central processing unit is to receive instructions. The instructions are received in the series of numbers that are transferred from CPUs to the RAMs. Each part of the information is divided into small units, that’s why the CPU needs to know which information is coming next. The instructions are located at the program counter. But, as the instructions move, then they are replaced in an Instruction Register (IR) so that the program counter can store the next set of instructions.

Decode

Once the instructions are stored in the instruction register, the CPU transfer instructions to the circuit called instructor decode. In this circuit, instructions are converted into signals which can be easily understood by the other part of the computer. This is a very important use of the CPU because if other parts of the computer don’t understand the instructions given to them, then they won’t be able to perform the functions for which they are designed. It is similar to the function of the brain when the brain provides a signal to other body parts to perform their duty.

Execute

Now, the last important use of the CPU is to execute the instructions which are earlier fetch and decoded by the processor. This will instruct other computer parts to perform their designated functions. The results are usually written to a CPU register, where they can be referenced by later instructions. Think of it as the memory function on your calculator. This means that the executed instructions are later stored in the memory of the central processing unit so that the next instruction can work according to the previous instruction as we already have discussed that instructions are divided into a small number of series.

Store

The CPU must give feedback after executing an instruction, and the output data is written to the memory.

The uses of the CPU are very clear and simple to understand, it is the responsibility of the CPU to fetch instructions from the user, decode the instructions into the signals which can be understood by other parts of the computer and make sure that the function is executed in the right manner. CPU also must make sure that the next instructions are relevant to the instruction which are already under the process.

What are the different types of CPU?

There are two primary manufacturers of computer microprocessors. Intel and Advanced Micro Devices (AMD) lead the market in terms of speed and quality. Intel’s desktop CPUs include Celeron, Pentium and Core.  AMD’s desktop processors include Sempron, Athlon and Phenom. Read Which processor is best Intel’s Core i7 vs AMD’s Ryzen? (choose the Right processor for Desktop/Laptop)

So, CPU is indeed one of the main processors of the computer as the functioning of the other processor depends upon it.

Also read:

  • Which Intel processor is Best for You? Intel Core i5, i7 or i9 explained
  • Difference Between CPU (Central Processing Unit) and RAM (Random Access Memory) 
  • What is the Difference Between 32-Bit and 64-Bit Windows 10 and Processor (CPU)
  • SSD vs HDD Speed and Performance Comparison
  • Integrated vs Dedicated Graphics Card Which to Use and Why?
  • Complete Laptop Buying Guide 2020 – Specifications of a Good Laptop

Năm  Đã giới thiệu bộ xử lý máy tính
1823 Nam tước Jons Jackob Berzelius khám phá ra silicon (Si), ngày nay là thành phần cơ bản của bộ xử lý.
1903 Nikola Tesla đã cấp bằng sáng chế cho các mạch logic điện được gọi là “cổng” hoặc “công tắc” vào năm 1903.
1947 John Bardeen, Walter Brattain, and William Shockley invent the first transistor at the Bell Laboratories on December 23, 1947.
1948 John Bardeen, Walter Brattain, and William Shockley patent the first transistor in 1948.
1956 John Bardeen, Walter Brattain, and William Shockley were awarded the Nobel Prize in physics for their work on the transistor.
1958 The first integrated circuit was first developed by Robert Noyce of Fairchild Semiconductor and Jack Kilby of Texas Instruments. The first IC was demonstrated on September 12, 1958.
1960 IBM developed the first automatic mass-production facility for transistors in New York in 1960.
1968 Intel Corporation was founded by Robert Noyce and Gordon Moore in 1968.
1969 AMD (Advanced Micro Devices) was founded on May 1, 1969.
1971 Intel with the help of Ted Hoff introduced the first microprocessor, the Intel 4004 on November 15, 1971. The 4004 had 2,300 transistors, performed 60,000 OPS (operations per second), addressed 640 bytes of memory, and cost $200.00.
1972 Intel introduced the 8008 processor on April 1, 1972.
1974 Intel’s improved microprocessor chip was introduced on April 1, 1974; the 8080 became a standard in the computer industry.
1976 Intel introduced the 8085 processor in March 1976.
1976 The Intel 8086 was introduced on June 8, 1976.
1979 The Intel 8088 was released on June 1, 1979.
1979 The Motorola 68000, a 16/32-bit processor was released and was later chosen as the processor for the Apple Macintosh and Amiga computers.
1982 The Intel 80286 was introduced on February 1, 1982.
1985 Intel introduced the first 80386 in October 1985.
1987 The SPARC processor was first introduced by Sun.
1988 Intel 80386SX was introduced in 1988.
1991 AMD introduced the AM386 microprocessor family in March 1991.
1991 Intel introduced the Intel 486SX chip in April in efforts to help bring a lower-cost processor to the PC market selling for $258.00.
1992 Intel released the 486DX2 chip on March 2, 1992, with a clock doubling ability that generates higher operating speeds.
1993 Intel released the Pentium processor on March 22, 1993. The processor was a 60 MHz processor, incorporates 3.1 million transistors and sells for $878.00.
1994 Intel released the second generation of Intel Pentium processors on March 7, 1994.
1995 Intel introduced the Intel Pentium Pro in November 1995.
1996 Intel announced the availability of the Pentium 150 MHz with 60 MHz bus and 166 MHz with 66 MHz bus on January 4, 1996.
1996 AMD introduced the K5 processor on March 27, 1996, with speeds of 75 MHz to 133 MHz and bus speeds of 50 MHz, 60 MHz, or 66 MHz. The K5 was the first processor developed completely in-house by AMD.
1997 AMD released their K6 processor line in April 1997, with speeds of 166 MHz to 300 MHz and a 66 MHz bus speed.
1997 Intel Pentium II was introduced on May 7, 1997.
1998 AMD introduced their new K6-2 processor line on May 28, 1998, with speeds of 266 MHz to 550 MHz and bus speeds of 66 MHz to 100 MHz. The K6-2 processor was an enhanced version of AMD’s K6 processor.
1998 Intel released the first Xeon processor, the Pentium II Xeon 400 (512 K or 1 M cache, 400 MHz, 100 MHz FSB) in June 1998.
1999 Intel released the Celeron 366 MHz and 400 MHz processors on January 4, 1999.
1999 AMD released its K6-III processors on February 22, 1999, with speeds of 400 MHz or 450 MHz and bus speeds of 66 MHz to 100 MHz. It also featured an on-die L2 cache.
1999 The Intel Pentium III 500 MHz was released on February 26, 1999.
1999 The Intel Pentium III 550 MHz was released on May 17, 1999.
1999 AMD introduced the Athlon processor series on June 23, 1999. The Athlon would be produced for the next six years in speeds ranging from 500 MHz up to 2.33 GHz.
1999 The Intel Pentium III 600 MHz was released on August 2, 1999.
1999 The Intel Pentium III 533B and 600B MHz was released on September 27, 1999.
1999 The Intel Pentium III Coppermine series was first introduced on October 25, 1999.
2000 On January 5, 2000, AMD released the 800 MHz Athlon processor.
2000 Intel released the Celeron 533 MHz with a 66 MHz bus processor on January 4, 2000.
2000 AMD first released the Duron processor on June 19, 2000, with speeds of 600 MHz to 1.8 GHz and bus speeds of 200 MHz to 266 MHz. The Duron was built on the same K7 architecture as the Athlon processor.
2000 Intel announces on August 28th that it will recall its 1.3 GHz Pentium III processors due to a glitch. Users with these processors should contact their vendors for additional information about the recall.
2001 On January 3, 2001, Intel released the 800 MHz Celeron processor with a 100 MHz bus.
2001 On January 3, 2001, Intel released the 1.3 GHz Pentium 4 processor.
2001 AMD announced a new branding scheme on October 9, 2001. Instead of identifying processors by their clock speed, the AMD Athlon XP processors will bear monikers of 1500+, 1600+, 1700+, 1800+, 1900+, 2000+, etc. Each higher model number will represent a higher clock speed.
2002 Intel released the Celeron 1.3 GHz with a 100 MHz bus and 256 kB of level 2 cache.
2003 Intel Pentium M was introduced in March 2003.
2003 AMD released the first single-core Opteron processors, with speeds of 1.4 GHz to 2.4 GHz and 1024 KB L2 cache, on April 22, 2003.
2003 AMD released the first Athlon 64 processors, the 3200+, and the first Athlon 64 FX processor, the FX-51, on September 23, 2003.
2004 AMD released the first Sempron processor on July 28, 2004, with a 1.5 GHz to 2.0 GHz clock speed and 166 MHz bus speed.
2005 AMD released their first dual-core processor, the Athlon 64 X2 3800+ (2.0 GHz, 512 KB L2 cache per core), on April 21, 2005.
2006 Intel released the Core 2 Duo processor E6320 (4 M cache, 1.86 GHz, 1066 MHz FSB) on April 22, 2006.
2006 Intel introduced the Intel Core 2 Duo processors with the Core 2 Duo processor E6300 (2 M cache, 1.86 GHz, 1066 MHz FSB) on July 27, 2006.
2006 Intel introduced the Intel Core 2 Duo processor for the laptop computer with the Core 2 Duo processor T5500, as well as other Core 2 Duo T series processors, in August 2006.
2007 Intel released the Core 2 Quad processor Q6600 (8 M cache, 2.40 GHz, 1066 MHz FSB) in January 2007.
2007 Intel released the Core 2 Duo processor E4300 (2 M cache, 1.80 GHz, 800 MHz FSB) on January 21, 2007.
2007 Intel released the Core 2 Quad processor Q6700 (8 M cache, 2.67 GHz, 1066 MHz FSB) in April 2007.
2007 Intel released the Core 2 Duo processor E4400 (2 M cache, 2.00 GHz, 800 MHz FSB) on April 22, 2007.
2007 AMD renamed the Athlon 64 X2 processor line to Athlon X2 and released the first in that line, the Brisbane series (1.9 to 2.6 GHz, 512 KB L2 cache) on June 1, 2007.
2007 Intel released the Core 2 Duo processor E4500 (2 M cache, 2.20 GHz, 800 MHz FSB) on July 22, 2007.
2007 Intel released the Core 2 Duo processor E4600 (2 M cache, 2.40 GHz, 800 MHz FSB) on October 21, 2007.
2007 AMD released the first Phenom X4 processors (2 M cache, 1.8 GHz to 2.6 GHz, 1066 MHz FSB) on November 19, 2007.
2008 Intel released the Core 2 Quad processor Q9300 and the Core 2 Quad processor Q9450 in March 2008.
2008 Intel released the Core 2 Duo processor E4700 (2 M cache, 2.60 GHz, 800 MHz FSB) on March 2, 2008.
2008 AMD released the first Phenom X3 processors (2 M cache, 2.1 GHz to 2.5 GHz, 1066 MHz FSB) on March 27, 2008.
2008 Intel released the first of the Intel Atom series of processors, the Z5xx series, in April 2008. They are single-core  processors with a 200 MHz GPU.
2008 Intel released the Core 2 Duo processor E7200 (3 M cache, 2.53 GHz, 1066 MHz FSB) on April 20, 2008.
2008 Intel released the Core 2 Duo processor E7300 (3 M cache, 2.66 GHz, 1066 MHz FSB) on August 10, 2008.
2008 Intel released several Core 2 Quad processors in August 2008:the Q8200, the Q9400, and the Q9650.
2008 Intel released the Core 2 Duo processor E7400 (3 M cache, 2.80 GHz, 1066 MHz FSB) on October 19, 2008.
2008 Intel released the first Core i7 desktop processors in November 2008:the i7-920, the i7-940, and the i7-965 Extreme Edition.
2009 AMD released the first Phenom II X4 (quad-core) processors (6 M cache, 2.5 to 3.7 GHz, 1066 MHz or 1333 MHz FSB) on January 8, 2009.
2009 Intel released the Core 2 Duo processor E7500 (3 M cache, 2.93 GHz, 1066 MHz FSB) on January 18, 2009.
2009 AMD released the first Phenom II X3 (triple core) processors (6 M cache, 2.5 to 3.0 GHz, 1066 MHz or 1333 MHz FSB) on February 9, 2009.
2009 Intel released the Core 2 Quad processor Q8400 (4 M cache, 2.67 GHz, 1333 MHz FSB) in April 2009.
2009 Intel released the Core 2 Duo processor E7600 (3 M cache, 3.06 GHz, 1066 MHz FSB) on May 31, 2009.
2009 AMD released the first Athlon II X2 (dual-core) processors (1024KB L2 cache, 1.6 to 3.5 GHz, 1066 MHz or 1333 MHz FSB) in June 2009.
2009 AMD released the first Phenom II X2 (dual-core) processors (6 M cache, 3.0 to 3.5 GHz, 1066 MHz or 1333 MHz FSB) on June 1, 2009.
2009 AMD released the first Athlon II X4 (quad-core) processors (512 KB L2 cache, 2.2 to 3.1 GHz, 1066 MHz or 1333 MHz FSB) in September 2009.
2009 Intel released the first Core i7 mobile processor, the i7-720QM, in September 2009. It uses the Socket G1 socket type, runs at 1.6 GHZ, and features 6 MB L3 cache.
2009 Intel released the first Core i5 desktop processor with four cores, the i5-750 (8 M cache, 2.67 GHz, 1333 MHz FSB), on September 8, 2009.
2009 AMD released the first Athlon II X3 (triple-core) processors in October 2009.
2010 Intel released the Core 2 Quad processor Q9500 (6 M cache, 2.83 GHz, 1333 MHz FSB) in January 2010.
2010 Intel released the first Core i5 mobile processors, the i5-430M and the i5-520E in January 2010.
2010 Intel released the first Core i5 desktop processor over 3.0 GHz, the i5-650 in January 2010.
2010 Intel released the first Core i3 desktop processors, the i3-530, and i3-540 on January 7, 2010.
2010 Intel released the first Core i3 mobile processors, the i3-330M (3 M cache, 2.13 GHz, 1066 MHz FSB) and the i3-350M, on January 7, 2010.
2010 AMD released the first Phenom II X6 (hex/six core) processors on April 27, 2010.
2010 Intel released the first Core i7 desktop processor with six cores, the i3-970, in July 2010. It runs at 3.2 GHz and features 12 MB L3 cache.
2011 Intel released seven new Core i5 processors with four cores, the i5-2xxx series in January 2011.
2011 AMD released the first mobile processors in their A4 line, the A4-3300M and the A4-3310MX on June 14, 2011.
2011 AMD released the first mobile processors in their A6 line, the A6-3400M and the A6-3410MX on June 14, 2011.
2011 AMD released the first mobile processors in their A8 line, the A8-3500M,the A8-3510MX, and the A8-3530MX on June 14, 2011.
2011 AMD released the first desktop processor in their A6 line, the A6-3650 (4 M L2 cache, 2.6 GHz, 1866 MHz FSB) on June 30, 2011.
2011 AMD released the first desktop processor in their A8 line, the A8-3850 (4 M L2 cache, 2.9 GHz, 1866 MHz FSB) on June 30, 2011.
2011 AMD released the first desktop processors in their A4 line, the A4-3300 and the A4-3400 on September 7, 2011.
2012 AMD released the first desktop processors in their A10 line, the A10-5700 and the A10-5800K on October 1, 2012.
2013 AMD released one of their fastest desktop processors to date, the Athlon II X2 280, on January 28, 2013. It has two cores and runs at 3.6 GHz.
2013 Intel released their first processor to utilize the BGA-1364 socket and feature an Iris Pro Graphics 5200 GPU. Released in June 2013, it runs at 3.2 GHz and has 6 MB of L3 cache.
2014 AMD introduced the socket AM1 architecture and compatible processors, like the Sempron 2650, in April 2014.
2014 AMD released their first Pro A series APU processors, the A6 Pro-7050B, A8 Pro-7150B, and A10 Pro-7350B, in June 2014. They feature on or two cores and run at 1.9 GHz to 2.2 GHz.
2017 AMD released their first Ryzen 7 processors, 1700, 1700X, and 1800X models, on March 2, 2017. They have eight cores, run at 3.0 to 3.6 GHz, and feature 16 MB L3 cache.
2017 AMD released their first Ryzen 5 processors, 1400, 1500X, 1600, and 1600X models, on April 11, 2017. They have four to six cores, run at 3.2 to 3.6 GHz, and feature 8 to 16 MB L3 cache.
2017 Intel released the first Core i9 desktop processor, the i9-7900X, in June 2017. It uses the LGA 2066 socket, runs at 3.3 GHZ, has 10 cores, and features 13.75 MB L3 cache.
2017 AMD released their first Ryzen 3 processors, the Pro 1200 and Pro 1300 models, on June 29, 2017. They have four cores, run at 3.1 to 3.5 GHz, and feature 8 MB L3 cache.
2017 Intel released the first desktop processor with 12 cores, the Core i9-7920X, in August 2017. It runs at 2.9 GHZ and features 16.50 MB L3 cache.
2017 AMD released their first processor with 16 cores, the Ryzen Threadripper 1950X, on August 10, 2017. It runs at 3.4 GHz and features 32 MB L3 cache.
2017 Intel released the first desktop processor with 14 cores, the Core i9-7940X, in September 2017. It runs at 3.1 GHZ and features 19.25 MB L3 cache.
2017 Intel released the first desktop processor with 16 cores, the Core i9-7960X, in September 2017. It runs at 2.8 GHZ and features 22 MB L3 cache.
2017 Intel released the first desktop processor with 18 cores, the Core i9-7980X, in September 2017. It runs at 2.6 GHZ and features 24.75 MB L3 cache.
2018 Intel released the first Core i9 mobile processor, the i9-8950HK, in April 2018. It uses the BGA 1440 socket, runs at 2.9 GHZ, has six cores, and features 12 MB L3 cache.