CPU là thuật ngữ ám chỉ một bộ phận đặc thù của mỗi máy tính. Tuy vậy, nhiều người vẫn chưa hiểu chính xác về CPU là gì. Dưới đây là phần tổng hợp được Vietnix chia sẻ cụ thể về CPU là gì và cấu tạo chính của bộ phận này.

CPU là gì?

CPU được viết tắt từ Central Processing Unit – bộ xử lý trung tâm đóng vai trò cốt lõi giúp hệ thống máy tính thực thi các câu lệnh qua việc thực hiện và phân tích phép toán, so sánh, logic. Bên cạnh đó, CPU còn có tác dụng xử lý các yêu cầu nhập hoặc xuất dữ liệu cơ bản của người dùng.

CPU còn được biết đến với những tên gọi khác như: Processor, Microprocessor, Central processor.

Nhìn chung, CPU dùng để điều khiển tất cả hoạt động và được xem như đầu não của toàn hệ thống máy tính hoặc laptop. CPU sẽ xử lý các dữ kiện từ phần mềm hệ thống, phần mềm ứng dụng cho đến phần cứng đang hoạt động bình thường trên máy tính.

>> Xem thêm: GPU là gì? GPU dùng để làm gì?

Cách CPU làm việc là gì?

CPU là gì đã được giải thích đơn giản như trên, vậy cách mà bộ xử lý trung tâm hoạt động là như thế nào? Một CPU sẽ có nhiệm vụ chính là điều khiển toàn bộ cơ chế làm việc của máy tính theo thuật toán và thao tác người dùng.

CPU sẽ nhận thông tin từ những thiết bị ngoại vi bao gồm: Chuột, máy in, bàn phím,… đồng thời kết hợp với chương trình đã lập trình trên máy tính và xử lý thông qua các phân tích phép tính, logic, so sánh để xuất kết quả ra màn hình. Ngoài ra, những yêu cầu từ thiết bị ngoại vi cũng được xử lý nhanh chóng.

Video chi tiết cách hoạt động của CPU:

Trên đây là những giải mã cụ thể về cách làm việc của CPU là gì, thế nhưng, quy trình cốt lõi để vận hành hệ thống CPU sẽ trải qua 3 bước: Tìm nạp > giải mã > thực thi. Dưới đây Vietnix sẽ cung cấp thông tin cụ thể hơn về 3 bước này.

Tìm nạp

Quy trình tìm nạp sẽ có sự liên quan đến việc nhận vào một lệnh dưới dạng chuỗi các chữ số và được đưa đến CPU thông qua RAM. Mỗi lệnh chỉ là một yếu tố nhỏ của từng thao tác, thế nên CPU cần biết lên nào sẽ đến kế tiếp.

Bộ đếm chương trình (PC) sẽ giữ những địa chỉ lệnh hiện tại, sau đó cả PC và hàng loạt lệnh đều được đưa đến thanh ghi lệnh (IR). Độ dài của bộ đếm chương trình sẽ tăng thêm nhằm tham chiếu cho địa chỉ lệnh kế tiếp.

Giải mã 

Sau khi lệnh đã được tìm nạp và hoàn thành lưu trữ trong thanh ghi lệnh, khi đó CPU sẽ gửi lệnh đến bộ giải mã. Điều này sẽ đưa ra các tín hiệu cụ thể của lệnh đến những vị trí khác của CPU để vận hành.

Thực thi

Đến bước thực thi, những lệnh được giải mã thành công và gửi đến từng bộ phận phù hợp trong CPU để thực hiện. Kết quả sẽ được ghi vào CPU register – nơi chúng được tham chiếu bởi những lệnh kế tiếp, tương tự như chức năng của bộ nhớ trong máy tính.

Cấu tạo của CPU gồm những gì?

Về cơ bản CPU có nghĩa là bộ xử lý trung tâm, thế nên nó sẽ là sự kết hợp của nhiều chi tiết với công dụng khác nhau. Dưới đây là 5 bộ phận cấu tạo hoàn chỉnh của mỗi chiếc CPU mà Vietnix đã tổng hợp.

Khối điều khiển

Khối điều khiển còn được gọi là CU – Control Unit, chức năng chính của bộ phận gồm:

• CU đảm nhiệm việc dịch các lệnh đang xuất hiện trên chương trình máy tính.
• CU có tác dụng điều khiển việc xử lý các lệnh.

Đây là một phần quan trọng hàng đầu trong bộ xử lý trung tâm được cấu tạo bởi những mạch logic so sánh cùng những chi tiết bán dẫn transistor. Ngoài ra, xung nhịp đồng hồ sẽ là yếu tố điều tiết chính xác hoạt động của CU.

Khối tính toán

Khối tính toán trong CPU là gì? Đây là một bộ phận được gọi là Arithmetic Logic Unit (ALU) đảm nhiệm chức năng thực hiện giải các phép toán gồm: Số học, logic, so sánh.

Sau khi hoàn thành quá trình này, ALU sẽ đưa ra kết quả và trả về bộ nhớ hoặc thanh ghi.

Các thanh ghi

Thanh ghi (Registers) là những bộ nhớ với dung lượng thấp tuy nhiên lại có đặc tính về tốc độ truy cập vô cùng cao. Bộ phận này sẽ có nhiệm vụ cơ bản là lưu trữ dữ liệu hoặc kết quả tạm thời có thể kể đến như: Kết quả thực hiện tính toán, dữ kiện các ô nhớ, toán hạng, thông tin điều khiển.

CPU sẽ có nhiều thanh ghi nhưng quan trọng nhất là PC – Program Counter (bộ đếm chương trình) đề ra lệnh sẽ được thực hiện kế tiếp.

Opcode

Opcode trong CPU là bộ phận lưu trữ mã máy của bộ xử lý trung tâm được thực hiện các lệnh trong tệp được cho phép.

Phần điều khiển

Nhiệm vụ của phần điều khiển trong CPU là gì? Đối với bộ phận này sẽ có 2 nhiệm vụ chính, gồm chức năng điều khiển toàn bộ các khối được trang bị tại CPU và kiểm soát tần số xung nhịp của hệ thống.

Một số thông tin về xung nhịp trong bộ xử lý trung tâm:

• Việc điều chỉnh đồng bộ hàng loạt thao tác bên trong lẫn ngoài CPU sẽ được thực hiện bởi mạch xung nhịp trong thời gian giữ nguyên. 

• Một chu kỳ xung nhịp sẽ được tính là thời gian chờ của hai xung gọi. 
• Tốc độ xung nhịp sẽ được xác định bởi hàng triệu đơn vị trong mỗi giây (MHz) dựa trên xung tín hiệu đúng chuẩn xác do xung nhịp hệ thống tạo ra.

Tốc độ xử lý của CPU

Bên cạnh việc hiểu về CPU dùng để làm gì thì bạn nên nắm được tốc độ của bộ xử lý trung tâm. Tốc độ xử lý của CPU còn được xem là tốc độ xung nhịp của bộ phận này, đồng thời được công nhận và tính toán dựa trên đơn vị GHz (Gigahertz).

Khi có được chỉ số GHz biểu thị số chu kỳ mà CPU thực hiện mỗi giây sẽ xác định rõ hiệu năng của nó. Loại bỏ các yếu tố tác động khác thì tốc độ xung nhịp cao thể hiện CPU có khả năng xử lý nhanh và tối ưu được nhiều vấn đề.

Một số điều sẽ tác động đến xung nhịp CPU, gồm:

• Nhân xử lý: Số nhân càng nhiều sẽ mang lại hiệu năng càng cao (2 nhân, 4 nhân, 10 nhân,…). 
• Dòng sản phẩm: 14nm, 22nm, 32nm (công nghệ sản xuất) thông số càng nhỏ sẽ mang lại hiệu năng tối ưu cùng đặc tính tiết kiệm điện tốt hơn.
• Công nghệ hỗ trợ: Siêu phân luồng, turbo boost, pipeline,…
• Card đồ hoạ: Dạng tích hợp giúp cải thiện tốc độ xung nhịp CPU.
• Bộ nhớ đệm: Hỗ trợ lưu trữ dữ liệu thường dùng và dự đoán lệnh sẽ dùng tiết kiệm thời gian chờ của bộ xử lý trung tâm.
• TDP: Công suất thoát điện càng được tối ưu sẽ mang lại hiệu quả cao.

Thiết kế của bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý là một bộ phần quan trọng trong kết cấu của bộ xử lý trung tâm, thường được gọi là chip CPU và có một vị trí dành riêng cho thiết bị này được lắp đặt ăn khớp dễ dàng.

Thiết kế của chip CPU khá dễ nhận biết với hình vuông hoặc số ít đơn vị sử dụng dạng chữ nhật. Mặt trên thông thường sẽ chứa một số thông tin về chip, mặt dưới là hàng loạt các chân cắm đã được chế tác nhằm tối ưu công suất hoạt động của nó.

FSB (Front Side Bus)

FSB – Front Side Bus là tốc độ được xác định đối với luồng dữ liệu vào/ra bộ xử lý trung tâm. Hiệu năng của Bus CPU sẽ tương đồng với Bus chipset bắc. Trong đó:

• Hiệu năng xử lý Bus CPU là chính (duy nhất).
• Hiệu năng xử lý Bus chipset bắc sẽ hỗ trợ tốc độ FSB càng nhiều càng tốt (từ 2 đến 3 FSB).

Ví dụ: Đối với chip pen 2, pen 3: Tốc độ Front Side Bus từ 66MHz đến 133MHz. Đối với chip pen 4: Tốc độ Front Side Bus từ 400MHz đến 1600MHz.

Bộ nhớ Cache

Bộ nhớ Cache được chế tạo ra với với công dụng là bộ nhớ đệm, đây là nơi cất giữ chương trình và hàng loạt các dữ liệu chuẩn bị sử dụng. Lúc cần dữ liệu, CPU sẽ rà soát trên cache trước khi thực hiện kiểm tra bộ nhớ chính. 

Bộ nhớ đệm có kích thước lưu trữ lớn sẽ tiết kiệm được thời gian xử lý dữ liệu. 3 loại cache bạn nên biết:

• Cache L1: Kích thước từ 8KB đến 32KB, nơi mà CPU tìm kiếm dữ liệu trước tiên. 
• Cache L2: Kích thước từ 256KB đến 8M, nếu không có dữ liệu cần tại cache L1, CPU sẽ rà soát tại đây.
• Cache L3: Là cache phân bổ thông tin đến L2 và L1, đồng thời được trang bị trên mainboard. 

Các loại CPU sử dụng phổ biến hiện nay

Trên thị trường hiện tại, bạn có thể tìm thấy được nhiều loại CPU khác nhau đến từ thương hiệu toàn cầu. Thế nhưng, xét về tính phổ biến thì có lẽ Vietnix sẽ mang đến thông tin về hai loại được dùng nhiều nhất hiện nay.

CPU Intel

Bộ xử lý trung tâm Intel có lẽ đã nhận được nhiều sự ưu chuộng của người dùng với các sản phẩm ở nhiều phân khúc: Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Core i9, Intel Xeon.

Vậy dòng của CPU laptop là gì cũng như thiết bị PC là thế nào? Từng phân khúc đã được nêu trên, CPU còn phân ra từng dòng khác nhau vào mỗi năm. Một số loại phổ biến như: Intel Core i9 9900k, Intel Core i5 9400F, Intel Core i7 8700k.

CPU AMD

Tương tự như CPU của Intel thì AMD cũng phân sản phẩm ra thành từng phân khúc khác biệt như: AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7, AMD Ryzen threadripper.

Một số bộ xử lý trung tâm phổ biến với hiệu năng tối ưu của thương hiệu AMD: AMD Ryzen 7 3700X, AMD Ryzen 7 2700X, AMD Ryzen 7 2700.

Lời kết

Vietnix đã giải đáp thông tin về CPU là gì cùng vô vàn điều liên quan khác. Hy vọng, bạn sẽ có sự nhìn nhận cụ thể hơn về bộ xử lý trung tâm thông qua bài viết này.