CPU là gì? (Bộ xử lý trung tâm)

Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) là thành phần máy tính chịu trách nhiệm thông dịch và thực thi hầu hết các lệnh từ phần cứng và phần mềm khác của máy tính.

Các loại thiết bị sử dụng CPU

Tất cả các loại thiết bị đều sử dụng CPU, bao gồm máy tính để bàn, máy tính xách tay và máy tính bảng, điện thoại thông minh, thậm chí cả TV màn hình phẳng của bạn.

Intel và AMD là hai nhà sản xuất CPU phổ biến nhất cho máy tính để bàn, máy tính xách tay và máy chủ, trong khi Apple, NVIDIA và Qualcomm là những nhà sản xuất CPU lớn cho điện thoại thông minh và máy tính bảng.

Bạn có thể thấy nhiều tên khác nhau được sử dụng để mô tả CPU, bao gồm bộ xử lý, bộ xử lý máy tính, bộ vi xử lý, bộ xử lý trung tâm và "bộ não của máy tính".

Màn hình máy tính hoặc ổ cứng đôi khi rất không chính xác được gọi là CPU, nhưng những phần cứng đó phục vụ các mục đích hoàn toàn khác nhau và không giống với CPU.

CPU trông như thế nào và vị trí của nó

Một CPU hiện đại thường nhỏ và vuông, với nhiều đầu nối ngắn, tròn, bằng kim loại ở mặt dưới của nó. Một số CPU cũ có chân cắm thay vì đầu nối kim loại.

CPU gắn trực tiếp vào "ổ cắm" CPU (hoặc đôi khi là "khe cắm") trên bo mạch chủ. CPU được lắp vào chân cắm từ mặt xuống và một đòn bẩy nhỏ giúp cố định bộ xử lý.

Sau khi chạy một thời gian ngắn, các CPU hiện đại có thể rất nóng. Để giúp tản nhiệt này, hầu như lúc nào cũng cần gắn một bộ tản nhiệt và quạt trực tiếp lên đầu CPU. Thông thường, những thứ này đi kèm khi mua CPU.

Các tùy chọn làm mát nâng cao khác cũng có sẵn, bao gồm bộ làm mát bằng nước và bộ thay đổi pha.

Không phải tất cả các CPU đều có chân cắm ở mặt dưới của chúng, nhưng ở những CPU có chân cắm này, chân cắm rất dễ bị uốn cong. Hãy hết sức cẩn thận khi xử lý, đặc biệt là khi bạn lắp chúng vào bo mạch chủ.

Tốc độ xung nhịp của CPU

Tốc độ đồng hồ của bộ xử lý là số lượng lệnh mà nó có thể xử lý trong bất kỳ giây nhất định nào, được đo bằng gigahertz (GHz).

Ví dụ, một CPU có tốc độ xung nhịp là 1 Hz nếu nó có thể xử lý một đoạn lệnh mỗi giây. Ngoại suy điều này thành một ví dụ thực tế hơn:CPU có tốc độ xung nhịp 3.0 GHz có thể xử lý 3 tỷ lệnh mỗi giây.

Lõi CPU

Một số thiết bị sử dụng bộ xử lý lõi đơn trong khi những thiết bị khác có thể có bộ xử lý lõi kép (hoặc lõi tứ, v.v.). Chạy hai đơn vị bộ xử lý làm việc song song với nhau có nghĩa là CPU có thể quản lý đồng thời hai lần các lệnh mỗi giây, cải thiện đáng kể hiệu suất.

Một số CPU có thể ảo hóa hai lõi cho mỗi lõi vật lý có sẵn, một kỹ thuật 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 luồng riêng biệt . Thể chất tuy nhiên, lõi hoạt động tốt hơn so với ảo những cái.

Cho phép CPU, một số ứng dụng có thể sử dụng cái được 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 nhiều lệnh có thể được hiểu và xử lý cùng một lúc. Một số phần mềm có thể tận dụng tính năng này trên nhiều lõi CPU, có nghĩa là thậm chí nhiều hơn hướng dẫn có thể được xử lý đồng thời.

Ví dụ:Intel Core i3 so với i5 so với i7

Để có ví dụ cụ thể hơn về cách một số CPU nhanh hơn những CPU khác, hãy xem cách Intel đã phát triển bộ vi xử lý của mình.

Đúng như bạn có thể nghi ngờ từ cách đặt tên của chúng, chip Intel Core i7 hoạt động tốt hơn chip i5, hoạt động tốt hơn chip i3. Tại sao một người hoạt động tốt hơn hoặc kém hơn những người khác thì 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 của nó vượt quá tốc độ cơ bản của nó, chẳng hạn như từ 3.0 GHz lên 3.5 GHz, bất cứ khi nào nó 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 đồng hồ bổ sung này có thể được ép buộc và sử dụng mọi lúc; tìm hiểu thêm về lý do bạn ép xung máy tính của mình.

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

Do hạn chế về nguồn vốn có ở các thiết bị không có nguồn điện liên tục (các sản phẩm chạy bằng pin như điện thoại thông minh, máy tính bảng, v.v.), bộ vi xử lý của chúng — bất kể là i3, i5 hay i7 — khác với máy tính để bàn CPU ở chỗ chúng phải tìm được sự cân bằng giữa hiệu suất và mức tiêu thụ điện năng.

Thông tin thêm về CPU

Không phải tốc độ xung nhịp, cũng không chỉ đơn giản là số lượng lõi CPU, là yếu tố duy nhất quyết định xem một CPU này có "tốt hơn" so với CPU khác hay không. Nó thường phụ thuộc nhiều nhất vào loại phần mềm chạy trên máy tính — nói cách khác, các ứng dụng sẽ sử dụng CPU.

Một CPU có thể có tốc độ xung nhịp thấp nhưng là bộ xử lý lõi tứ, trong khi một CPU khác có tốc độ xung nhịp cao nhưng chỉ là bộ xử lý lõi kép. Một lần nữa, việc quyết định xem CPU nào sẽ hoạt động tốt hơn CPU kia hoàn toàn phụ thuộc vào việc CPU đó đang được sử dụng để làm gì.

Ví dụ:một chương trình chỉnh sửa video đòi hỏi CPU hoạt động tốt nhất với một số lõi CPU sẽ hoạt động tốt hơn trên bộ xử lý đa lõi có tốc độ xung nhịp thấp hơn so với trên CPU đơn lõi có tốc độ xung nhịp cao. Không phải tất cả phần mềm, trò chơi, v.v. thậm chí có thể tận dụng nhiều hơn chỉ một hoặc hai lõi, khiến cho bất kỳ lõi CPU nào có sẵn cũng trở nên vô dụng.

Một thành phần khác của CPU là bộ nhớ đệm . Bộ nhớ đệm của CPU giống như một nơi lưu giữ tạm thời các dữ liệu thường dùng. Thay vì gọi bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên cho các mục này, CPU sẽ xác định dữ liệu nào bạn có vẻ sẽ tiếp tục sử dụng, giả sử bạn sẽ muốn giữ lại bằng cách sử dụng nó và lưu trữ nó trong bộ nhớ cache. Bộ nhớ đệm nhanh hơn so với sử dụng RAM vì nó là một phần vật lý của bộ vi xử lý; nhiều bộ nhớ cache hơn có nghĩa là nhiều không gian hơn để lưu giữ những thông tin đó.

Việc máy tính của bạn có thể chạy hệ điều hành 32 bit hay 64 bit phụ thuộc vào kích thước của các đơn vị dữ liệu mà CPU có thể xử lý. Có thể truy cập nhiều bộ nhớ hơn cùng lúc và nhiều bộ nhớ hơn với bộ xử lý 64 bit hơn là 32 bit, đó là lý do tại sao các hệ điều hành và ứng dụng dành riêng cho 64 bit không thể chạy trên bộ xử lý 32 bit.

Bạn có thể xem chi tiết CPU của máy tính, cùng với thông tin phần cứng khác, với hầu hết các công cụ thông tin hệ thống miễn phí.

Ngoài các bộ xử lý tiêu chuẩn có sẵn trong máy tính thương mại, bộ xử lý lượng tử đang được phát triển cho máy tính lượng tử sử dụng khoa học đằng sau cơ học lượng tử.

Mỗi bo mạch chủ chỉ hỗ trợ một số loại CPU nhất định, vì vậy hãy luôn kiểm tra với nhà sản xuất bo mạch chủ của bạn trước khi mua hàng.