Chip vi xử lý nằm ở đâu

MỤC LỤC [Ẩn]

CPU là trung tâm đầu não điều khiển gần như toàn bộ các hoạt động của máy tính. CPU là một trong những tiêu chí đầu tiên để người dùng so sánh và lựa chọn cấu hình laptop, máy tính.

Vậy CPU là gì, "mặt mũi" ra làm sao, hoạt động như thế nào? Hãy cũng Banlaptop.vn tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

1. CPU là gì?

CPU là viết tắt của Central Processing Unit, tạm dịch là bộ xử lý trung tâm.

Theo định nghĩa của Wikipedia, CPU 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 (I/O) cơ bản do mã lệnh chỉ ra.

Thuật ngữ CPU đã được sử dụng trong ngành công nghiệp máy tính kể từ đầu những năm 1960. Theo truyền thống, thuật ngữ "CPU" chỉ một bộ xử lý, cụ thể là bộ phận xử lý và điều khiển (Control Unit) của nó, phân biệt với những yếu tố cốt lõi khác của một máy tính nằm bên ngoài như bộ nhớ và mạch điều khiển xuất/nhập dữ liệu

Hiểu đơn giản thì CPU chính là bộ não của máy tính máy vi tính. Chức năng của CPU là xử lý và phân tích mọi dữ liệu nhập, mọi yêu cầu tính toán từ người dùng sau đó “ra lệnh” cho các thành phần khác thực hiện công việc

2. Hình dạng và Cấu tạo của CPU

Hình dạng:

Dưới đây là hình ảnh thực tế về mặt trước và sau của một CPU Intel (Hầu hết các loại CPU ngày nay của mấy tính hay điện thoại đều có hình dạng giống như trong ảnh) Bộ vi xử lý được đặt và gia cố chắc chắn vào một đế cắm CPU (CPU socket) tương thích được tìm thấy trên bo mạch chủ (main).

Như thấy trên hình, chip CPU thường có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật và có một góc nhỏ để đặt chip đúng vào CPU socket. Ở dưới cùng của con chip là hàng trăm chân nối được nối vào mỗi lỗ tương ứng trong đế cắm CPU.

Qua nhiều năm, đã có hàng chục loại đế cắm khác nhau trên bo mạch chủ. Mỗi socket chỉ hỗ trợ các loại bộ xử lý cụ thể và mỗi bộ đều có cách bố trí chân riêng. Đa số CPU hiện nay đều được hàn chết trên main nên nếu bạn muốn thay thế nâng cấp CPU thì đồng thời cũng phải thay cả main mới

Cấu tạo:

CPU được cấu thành từ hàng triệu bóng bán dẫn được sắp xếp với nhau trên một bảng mạch nhỏ. Chẳng hạn Bộ xử lý Intel Pentium có 3.300.000 linh kiện bán dẫn transistor và thực hiện khoảng 188.000.000 lệnh mỗi giây.

CPU gồm tất cả 5 thành phần, trong đó phần trung tâm sẽ có 3 bộ phận chính là CU, ALU và Registers:

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.

Chức năng thực hiện các phép toán số học và logic sau đó trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ.

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.

Phần bộ nhớ chứa mã máy của cpu(không bắt buộc) để có thể thực thi các lệnh trong file thực thi.

Thực hiện việc điều khiển các khối và điều khiển tần số xung nhịp. Mạch xung nhịp đồng hồ 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 – tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây (MHz). Phần này là không cần thiết cho một CPU nhưng hầu hết có trong kiến trúc cisc.

3. Nguyên lý hoạt động của bộ vi xử lý CPU

Dù liên tục được cải tiến trong nhiều năm kể từ khi các CPU đầu tiên xuất hiện, nguyên lý hoạt động của CPU vẫn gồm 3 bước cơ bản: Tìm nạp, Giải mã và Thực thi.

Tìm nạp

quá trình tìm nạp liên quan đến việc nhận lệnh của CPU. Lệnh được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các số và được chuyển tới CPU từ RAM. Mỗi lệnh chỉ là một phần nhỏ của một thao tác bất kỳ, vì vậy CPU cần phải biết lệnh nào sẽ đến tiếp theo. Địa chỉ lệnh hiện tại được giữ bởi một Program Counter - bộ đếm chương trình (PC). PC và các lệnh sau đó được đặt vào một Instruction Register - thanh ghi lệnh (IR). Độ dài của PC sau đó được tăng lên để tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.

Giải mã

Khi một lệnh được tìm nạp và được lưu trữ trong IR, CPU sẽ truyền lệnh tới một mạch được gọi là bộ giải mã lệnh. Điều này chuyển đổi lệnh thành các tín hiệu được chuyển qua các phần khác của CPU để thực hiện hành động.

Thực thi

Trong bước cuối cùng, các lệnh được giải mã, gửi đến các bộ phận liên quan của CPU để được thực hiện. Các kết quả thường được ghi vào một CPU register, nơi chúng có thể được tham chiếu bằng các lệnh sau đó. Thanh Register này hoạt động giống như RAM vậy

Tóm lại, CPU thực hiện công việc nhận lệnh từ các thao tác và request của người dùng, giải mã các lệnh đó sang ngôn ngữ máy, lưu trữ các lệnh đó và truyền đến các bộ phận khác trong máy tính để thực hiện yêu cầu của người dùng.

Trong quá trình hoạt động, Bộ xử lý sản sinh rất nhiều nhiệt, vì vậy chúng được phủ một lớp tản nhiệt để làm mát, giúp CPU vận hành ổn định, trơn tru. Đó là lý do các máy tính đều được trang bị quạt tản nhiệt.

Mời các bạn đọc tiếp Phần 2: Lịch sử hình thành, vai trò của CPU trong máy tính và các thông số kỹ thuật của CPU

Không như các linh kiện khác trong máy tính như bo mạch chủ, bộ nhớ RAM, ổ cứng, card màn hình rời, nguồn, vỏ cây máy tính; CPU đóng vai trò cốt lõi ảnh hưởng nhiều nhất đến sức mạnh của một bộ máy tính desktop để bàn. Tuy nhiên, CPU là gì - tại sao nó lại đóng vai trò quan trọng trong máy tính cũng như các thiết bị điện tử khác. Không phải ai cũng hiểu được những vấn đề này đúng không. Sau đây, chúng ta cùng nhau tìm hiểu những khía cạnh cơ bản xoay quanh bộ xử lý trung tâm CPU nhé.

1. Khái niệm CPU là gì?

CPU được xem là bộ não của máy tính

CPU là từ viết tắt của Central Processing Unit hay còn gọi là bộ xử lý trung tâm. CPU đảm nhận vai trò như một bộ não của case máy tính. Nó chịu trách nhiệm tiếp nhận mọi thông tin của người dùng thực hiện, sau đó tính toán và đưa ra các lệnh điều khiển thích hợp đến các bộ phận khác trong hệ thống máy tính. Các CPU ngày nay là các vi xử lý chứa trên chip vi mạch (IC) đơn. Một vi mạch có thể chứa một CPU hoặc các thành phần khác như bộ nhớ, giao diện của các thiết bị ngoại vi khác của máy tính.

2. Cấu tạo cơ bản của CPU

Trên lý thuyết, CPU được cấu thành từ hàng triệu bóng bán dẫn được sắp xếp theo một quy luật riêng trên một bảng mạch điện tử. Tuy nhiên hiểu đơn giản thì trung tâm của CPU được chia làm 2 khối chính gồm khối điều khiển (CU) và khối tính toán (ALU) kết hợp cùng thanh ghi (Memory) hoạt động theo nguyên lý riêng của nó.

Cấu tạo cơ bản của CPU

+ Khối điều khiển (CU-Control Unit): Tại đây các yêu cầu và thao tác từ người dùng sẽ được biên dịch sang ngôn ngữ của máy tính. Sau đó, mọi quá trình được điều khiển để được xử lý chính xác.

+ Khối tính toán (ALU-Arithmetic Logic Unit): Các con số toán học và logic sẽ được tính toán kỹ càng và đưa ra kết quả cho các quá trình xử lý kế tiếp. Hiểu theo cách khác là chúng có chức năng thực hiện các lệnh của khối điều khiển và xử lý tín hiệu vào.

+ Thanh ghi (Memory Unit): Là những bộ nhớ có dung lượng nhỏ với tốc độ cao. Chúng lưu trữ các mã lệnh trước và sau khi xử lý.

3. Thông số trên bộ xử lý máy tính

CPU chứa nhiều thông số kỹ thuật khác nhau, thể hiện nhiều ý nghĩa khác nhau. Nhưng có 5 trong số nhiều những thông số mà CPU thể hiện người dùng cần quan tâm. Chúng gồm: số nhân, số luồng, bộ nhớ cache, tốc độ, chân cắm socket, chip xử lý đồ họa tích hợp,...

Thông số cơ bản trên CPU AMD Ryzen 5 3600X

Số nhân xử lý

Nhân hay lõi (CORE) trong CPU là thông số thể hiện số nhân xử lý được trang bị. Một CPU chứa nhiều nhân thì dữ liệu được sắp xếp, tính toán trên nhiều đơn vị khác nhau. CPU càng nhiều nhân, xử lý nhiều tác vụ trong cùng một thời điểm càng nhanh.

Số luồng xử lý

Số luồng xử lý (THREAD) được hiểu là số đường đi và đến của dữ liệu đến trung tâm xử lý. CPU nhiều luồng đồng nghĩa với việc dữ liệu được truyền đi với nhiều không gian hơn, thông thoáng hơn. Việc này cũng góp phần tăng tốc độ xử lý cho CPU.

Tốc độ xử lý CPU

Thông số tốc độ xử lý hay tốc độ xung nhịp (Clock) là chỉ số thể hiện chu kỳ xử lý các chỉ lệnh của CPU trong vòng một giây. Xung nhịp CPU càng cao, tốc độ xử lý dữ liệu càng nhanh. Đơn vị đo tốc độ xử lý của CPU được gọi là GHz (Gigahertz). Có nhiều chỉ lệnh được hoàn thành trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất; Cũng có trường hợp, một lệnh có thể được xử lý qua nhiều chu kỳ xung nhịp. Do các thiết kế CPU khác nhau, xử lý các chỉ lệnh khác nhau nên tốt hơn hết, chúng ta so sánh tốc độ xung nhịp trong cùng một thương hiệu và thế hệ CPU.

Bộ nhớ đệm cache

Bộ nhớ cache là vùng bộ nhớ nhanh của CPU dùng để chứa sẵn các thông tin, dữ liệu chờ được xử lý. Bộ nhớ đệm CPU càng lớn thì lượng thông tin chờ cần chuyển cho CPU tính toán càng nhiều. Những thông tin này được lưu trữ trực tiếp trên CPU nên tốc độ truyền tải sẽ nhanh hơn rất nhiều lần. Bộ nhớ cache càng lớn, số lượng thông tin giữ được càng nhiều, thông tin chuyển tới trung tâm xử lý càng nhanh.

GPU tích hợp

Khi mua CPU, người dùng cần quan tâm đến yếu tố này. Những CPU tích hợp sẵn GPU đồ họa thì người dùng có thể không cần trang bị card đồ họa rời để nhận được thông tin hình ảnh xuất ra bởi máy tính. Nhưng trong trường hợp bạn mua phải CPU không chứa chip đồ họa thì mọi thông tin sẽ không thể hiển thị lên màn hình máy tính. Bạn cần hỏi kỹ vấn đề này trước khi chọn mua một CPU.

Chân cắm socket

Thông số thể hiện rằng CPU có tương thích được với linh kiện máy tính mainboard hay không. Nếu như chúng không có chung chuẩn chân cắm socket thì CPU sẽ không hoạt động được. Với mỗi bộ vi xử lý thì chuẩn chân cắm socket cũng khác nhau.

4. Thương hiệu CPU máy tính nổi tiếng và phổ biến

Trên thế giới hiện nay có 2 trong nhiều nhà sản xuất bộ xử lý CPU nổi tiếng được biết đến là Intel và AMD (Advanced Micro Devices). 2 thương hiệu này cạnh tranh nhau gắt gao trên thị trường vi xử lý máy tính. Cả Intel và AMD đều hướng các sản phẩm của mình đến với đông đảo người dùng máy tính để bàn cũng như máy tính xách tay. Tuy AMD tiếp cận người dùng sau Intel và còn non trẻ nhưng cũng đã dần chiếm được đông đảo thị phần người dùng máy tính trên thế giới.

AMD và Intel là 2 ông lớn trong ngành sản xuất chip xử lý máy tính

CPU Intel (Đội xanh)

Những vi xử lý đến từ Intel tại Việt Nam thường được xếp vào những chiến binh đội xanh. Đây là thương hiệu đã tồn tại từ lâu và khẳng định được chất lượng sản phẩm của mình trong suốt nhiều năm vừa qua. Những con chip CPU của Intel được biết đến là bộ xử lý có tính ổn định cao, nhiệt lượng tỏa ra khi hoạt động ở mức thấp. Sản phẩm từ Intel phân bố khắp các phân khúc từ CPU giá rẻ cho đến tầng lớp những người sử dụng máy tính cao cấp nhất.

Tính tới thời điểm hiện tại, CPU Intel phổ biến với những dòng sản phẩm như sau: Intel Xeon dành cho Server và Workstation; Intel Pentium phục vụ người dùng không đặt nặng vấn đề hiệu năng máy tính; Intel Core i đối với phân khúc khách hàng là người chơi game, làm việc đồ họa, hay thực hiện tác vụ năng trên máy tính. Một trong những dòng sản phẩm mới nhất của Intel là thế hệ CPU Core i thế hệ 10 trang bị chipset Z490 với nhiều cải tiến nổi trội.

→ Tham khảo thêm: Công nghệ Intel Z490, Intel Chipset 400-series, Socket LGA1200

Với CPU Core i thế hệ 10, Intel có con chip Intel Core i9-10900K đang là bộ xử lý máy tính mạnh nhất thế giới. i9-10900K trang bị 10 nhân/20 luồng, bộ nhớ đệm cache 20MB, và cho tốc độ xử lý xung nhịp boost lên tới 5.3 GHz. Nếu được ép xung, tốc độ này còn đạt ngưỡng cao hơn rất nhiều. Bộ máy tính chơi game nào trang bị CPU Intel i9 10900K thì cứ chiến "tẹt ga" không ngại khói bụi.

CPU AMD (Đội đỏ)

AMD là thương hiệu mới thâm nhập vào thị trường Việt Nam trong những năm gần đây. Tuy nhiên, hãng sản xuất chip vi xử lý này cũng đang chạy đua cực gắt với ông lớn Intel. Ngoài CPU, AMD còn là một trong những thương hiệu GPU (chip xử lý đồ họa) nổi tiếng bên cạnh NVIDIA. Chip CPU AMD bây giờ đã có nhiều cải tiến về độ ổn định, tính năng cao cấp để đáp ứng lại nhu cầu của người dùng máy tính. Các sản phẩm đến từ AMD thường có giá thành cạnh tranh hơn so với Intel trong cùng 1 phân khúc.

Những CPU đội đỏ được biết đến là những CPU trang bị số nhân/luồng xử lý vượt trội. Chính vì vậy mà khả năng đa nhiệm và xử lý nhiều kiểu thông tin cùng 1 lúc là lợi thế của vi xử lý AMD. Trên máy tính để bàn, AMD được biết đến với 3 CPU chính như: Threadripper tương tự như Xeon; Ryzen đối đầu với Intel Core i; và Athlon dành cho phân khúc bộ xử lý giá rẻ.

Con chip CPU mạnh nhất hiện tại của AMD có model là AMD Ryzen 9 3950X. Nó mang trong mình bộ thông số nổi trội như: 16 nhân/32 luồng xử lý; Bộ nhớ đệm cache L3 64MB; Tốc độ xử lý xung nhịp boost đạt 4.7 GHz và phiên bản PCI Express 4.0 x16 tốc độ cao. Với AMD Ryzen 9 3950X việc xử lý công việc, giải trí đều trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Đây cũng là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với những CPU Intel thế hệ 10.

6. Những linh kiện cần tương thích với CPU

Trong một cấu hình máy tính bao gồm nhiều linh kiện khác nhau. Tuy nhiên, có 2 trong số nhiều linh kiện cần tương thích với CPU. Nếu bạn chọn những linh kiện này không được hỗ trợ kết nối bởi bộ xử lý thì máy tính sẽ không hoạt động được. 2 bộ phận đó là bo mạch chủ mainboard và bộ nhớ RAM.

Bộ ba linh kiện quan trọng trong máy tính

Mainboard nhất thiết phải được thiết kế cùng với chipset tương thích với chipset của CPU. Một cách hiểu đơn giản nhất là mainboard và CPU có cùng chuẩn chân cắm socket. Lấy ví dụ CPU Intel Core i5 10400 của Intel và mainboard Asus H410 M-F có cùng chung socket chân cắm LGA1200. CPU AMD Ryzen 5 3600 và mainboard Gigabyte B450M DS3H có cùng chung socket AM4.

Bộ nhớ RAM cũng yêu cầu phải có chuẩn tương thích với CPU hỗ trợ. Các CPU ngày nay thường hỗ trợ những RAM có chuẩn DDR4. Những RAM DDR3 sẽ chỉ phù hợp với những CPU đời cũ như Intel Core i5-4750, i5-3470, i5-6400,... Trước khi mua RAM cần xem thông số của CPU hỗ trợ bộ nhớ RAM nào nhé.

Bài viết trên đây cơ bản giới thiệu cho bạn đọc hiểu thêm về CPU là gì và một số kiến thức cơ bản xung quanh nó. Ở những bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ mang đến thêm nhiều điều hay hơn nữa cho người dùng. Nếu có thắc mắc, hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi thông qua hotline 1800 6321 để nhận được sự tư vấn tận tình và chu đáo nhất.

→ Tìm hiểu thêm: Giải mã các ký hiệu trên CPU Intel dành cho Desktop PC