CPU Là Gì? Phân Loại, Cấu Tạo Và Chức Năng Của CPU

CPU là một trong những linh kiện không thể thiếu của máy tính, là tiêu chí đầu tiên mà người dùng so sánh và lựa chọn cấu hình máy tính, laptop. Vậy CPU là gì? Phân loại, cấu tạo và chức năng ra sao? Tất cả sẽ được ruaxetudong.org giải đáp trong bài viết dưới đây.

Nội dung bài viết

• 1 CPU là gì? CPU là viết tắt của từ gì?
• 2 Cấu tạo của CPU
  • 2.1 Khối điều khiển CU- Control Unit
  • 2.2 ALU – Arithmetic Logic Unit
  • 2.3 Các thanh ghi (Registers)
  • 2.4 Opcode
  • 2.5 Phần điều khiển
• 3 Các loại CPU phổ biến hiện nay
  • 3.1 Bộ xử lý AMD
  • 3.2 Bộ xử lý Intel
• 4 CPU làm việc như thế nào?
  • 4.1 Tìm nạp
  • 4.2 Giải mã
  • 4.3 Thực thi
• 5 CPU có bao nhiêu lõi?
• 6 Tốc độ xử lý của bộ xử lý trung tâm CPU như thế nào?
• 7 Vai trò của CPU
• 8 Không có CPU máy tính có làm việc được không?

CPU là gì? CPU là viết tắt của từ gì?

Theo định nghĩa wikipedia, CPU là mạch điện tử trong máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máy tính, bằng cách thực hiện phép tính số học, logic, so sánh hay các hoạt động xuất, nhập dữ liệu cơ bản do mã lệnh chỉ ra.

CPU là viết tắt của từ Central Processing Unit trong tiếng Anh. Đây chính là bộ xử lý trung tâm của máy tính. Bộ xử lý trung tâm của máy tính CPU sẽ xử lý tất cả các lệnh mà nó nhận được từ phần cứng và phần mềm chạy trong máy tính.

Khái niệm bộ xử lý trung tâm CPU là gì còn được hiểu đơn giản là bộ não của máy tính, thực hiện chức năng xử lý, phân tích dữ liệu nhập và mọi yêu cầu tính toán từ người dùng sau đó “ra lệnh” cho các thành phần khác thực hiện công việc.

Central Processing Unit được phát triển tại Intel với sự giúp đỡ của Ted Hoff và những cộng sự khác vào đầu những năm 1970. Bộ xử lý được Intel phát hành đầu tiên là bộ vi xử lý 4004. Chip CPU thường có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật, có một góc nhỏ để đặt chip đúng và đế cắm CPU. Ở dưới cùng của con chip là hàng trăm chân nối được nối với từng vị trí tương ứng để cắm CPU.

>>> Bài viết tham khảo: Bluray là gì? Tổng hợp các kiến thức liên quan

Cấu tạo của CPU

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại CPU nhưng cấu tạo của các loại CPU thì tương đối giống nhau. Chúng được cấu thành từ hàng triệu bóng bán dẫn được sắp xếp với nhau trên một bảng mạch nhỏ. Bộ vi xử lý máy tính CPU gồm có 5 thành phần  trong đó có 3 bộ phận chính là CU, ALU và Registers:

Khối điều khiển CU- Control Unit

Đây là thành phần của CPU thực hiện nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình; đồng thời, điều khiển hoạt động xử lý và 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 thành từ các mạch logic so sánh với linh kiện bán dẫn tạo thành.

ALU – Arithmetic Logic Unit

Trong các thành phần của máy tính, ALU có chức năng thực hiện các phép toán số học và logic sau đó sẽ trả lại kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ.

Các thanh ghi (Registers)

Là các bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng lại có tốc độ truy cập càng 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 kiện. Mỗi một thanh ghi có một chức năng cụ thể. Thanh ghi quan trọng nhất đó chính 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 để có thể thực thi các lệnh trong file thực thi.

Phần điều khiển

Thực hiện công việc điều khiển các khối và điều khiển tần số xung nhịp. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống được dùng để đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi.

Trong lịch sử CPU, tốc độ xung nhịp còn được gọi là clock speed và khả năng của bộ xử lý đã được nâng cấp hơn rất nhiều. Ví dụ như Intel 404 là bộ xử lý đầu tiên được phát hành vào 11/1971, có tới 2.300 linh kiện bán dẫn transistor, thực hiện 60.000 thao tác/giây.

Hiện nay bộ vi xử lý CPU đều đã được cập nhật công nghệ siêu phân luồng nhằm sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn. Nhiều luồng sẽ được xử lý hơn trên mỗi nhân CPU. Ở thời điểm hiện tại, CPU sở hữu xung nhịp mặc định cực cao cho phép xử lý và tính toán nhanh hơn.

Các loại CPU phổ biến hiện nay

Bộ xử lý máy tính được sử dụng để xác định bộ xử lý và giúp xác định bộ vi xử lý nhanh hơn. Ví dụ như bộ xử lý Intel 80486 nhanh hơn bộ xử lý 80386. Sau khi giới thiệu bộ xử lý Intel Pentium, tất cả các bộ xử lý máy tính đều bắt đầu sử dụng với tên gọi là Celeron, Pentium,….

Ngoài các tên khác nhau của bộ xử lý máy tính, có nhiều kiến trúc 32bit và 64 bit tốc độ và khả năng khác nhau. Dưới đây là danh sách các loại CPU  phổ biến của máy tính, đó là:

Bộ xử lý AMD

K6-2 K6-III Athlon Duron Athlon XP

Sempron Athlon 64 Mobile Athlon 64 Athlon XP-M Athlon 64 FX

Turion 64 Athlon 64 X2 Turion 64 X2 Phenom FX Phenom X4

Phenom X3 Athlon 6-series Athlon 4-series Athlon X2 Phenom II

Athlon II E2 series A4 series A6 series A8 series A10 series

Bộ xử lý Intel

4004 8080 8086 8087 8088 80286 (286) 80386 (386) 80486 (486)

Pentium Pentium w/ MMX Pentium Pro Pentium II Celeron Pentium III Pentium M Celeron M

Pentium 4 Mobile Pentium 4-M Pentium D

Pentium Extreme Edition Core Duo Core 2 Duo

Core i3 Core i5 Core i7

Các dòng sản phẩm AMD Opteron, Intel Itanium và Xeon là các CPU được sử dụng trong các máy chủ và máy tính trạng cao cấp. Một thiết bị di động như điện thoại thông minh, máy tính sẽ sử dụng CPU AMD. Những CPU này sẽ có kích thước nhỏ, đòi hỏi ít điện năng và tạo ra ít nhiệt hơn.

CPU làm việc như thế nào?

Sau nhiều lần cải tiến, CPU vẫn giữ được các chức năng cơ bản và CPU hoạt động với 3 bước đó là:

Tìm nạp

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

Giải mã

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

Thực thi

Bước cuối cùng, các lệnh được giải mã và gửi đến các bộ phận liên quan của CPU để thực hiện. Kết quả thường được ghi vào một CPU register – nơi chúng được tham chiếu bằng các lệnh sau đó. Hiểu đơn giản thì nó giống như chức năng của bộ nhớ trên máy tính.

CPU có bao nhiêu lõi?

Ban đầu CPU chỉ có một lõi đơn, điều này đã giới hạn CPU, chỉ có thể thực hiện một tập hợp các tác vụ đơn lẻ nên mất rất nhiều thời gian để thực hiện một phép tính. Những tại thời điểm đó, trên thế giới chỉ cần như vậy là có thể thay đổi mọi thứ bởi việc phát minh ra một máy tính là quá đỗi phi tường. Khi CPU đơn lõi đạt đến một giới hạn của nó, các đơn vị sản xuất đã nghiên cứu và cải thiện tính năng của CPU. Đây cũng là lúc xuất hiện các thuật ngữ lõi kép, lõi tứ hay đa lõi.

CPU lõi kép nghĩa là 2 CPU riêng biệt trên một chip, cho phép CPU xử lý nhiều tiến trình một lúc bằng cách tăng lõi. Điều này sẽ làm tăng hiệu suất xử lý, vừa làm giảm thời gian chờ. Phổ biến nhất hiện nay đó chính là bộ xử lý lõi tứ 4 CPU thậm chí là cả bộ vi xử lý đa lõi với 8 CPU. Thêm vào đó là công nghệ siêu phân luồng là máy của bạn có thể thực hiện các tác vụ như thể chúng có đến 16 lõi.

Tốc độ xử lý của bộ xử lý trung tâm CPU như thế nào?

Bên cạnh việc nắm chắc các thông tin về cấu tạo thì bạn cũng cần phải nắm rõ được tốc độ xử lý để sử dụng thiết bị hiệu quả hơn. Tốc độ xử lý của CPU là tần số tính toán và làm việc, chúng được đo bằng đơn vị GHz hoặc MHz.

Trong trường hợp cùng một dòng chip bạn sẽ thấy xung nhịp cao hơn, tương đương với việc tốc độ xử lý nhanh hơn và đem đến hiệu quả làm việc tốt hơn. Nếu giữa 2 dòng chip khác nhau như core i3 sẽ thấy 2 nhân xung nhịp 2.2GHz và Intel Pentium Dual core 2.3GHz. Lúc này khó có thể so sánh chúng với nhau vì tốc độ xử lý của chúng lúc này sẽ khác nhau. Để quyết định tốc độ xử lý của laptop còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bộ nhớ đệm, RAM hay các bộ phận khác như chip, đồ họa, ổ cứng,…

Trên thị trường hiện nay, có 2 đơn vị sản xuất CPU được đánh giá cao đó là Intel và AMD. Mỗi một thương hiệu lại có những sản phẩm và đặc điểm khác nhau. Các hãng sản xuất laptop đang được ưa chuộng trên thị trường như HP, Dell,…với nhiều mẫu máy với các loại CPU khác nhau.

Vai trò của CPU

CPU giữ một vai trò vô cùng quan trọng, được coi là vị trí “then chốt” hỗ trợ cho hiệu suất làm việc của máy tính. CPU chịu trách nhiệm trong việc xử lý, thực hiện các nhiệm vụ trong chương trình. CPU càng nhanh thì tốc độ của chương trình máy tính sẽ càng nhanh. Tuy nhiên, điều này sẽ không có nghĩa là có CPU máy tính thì sẽ có tất cả. Cho dù thiết bị có mạnh tới đâu cũng không thể dễ dàng đề xuất các trò chơi 3D mới nhất. Tựu chung, bộ xử lý máy tính không phải là tất cả nhưng không thể thiếu trong máy tính.

>>> Bài viết tham khảo: Mạng GSM là gì? Phân biệt chế độ mạng GSM và WCDMA

Không có CPU máy tính có làm việc được không?

Câu trả lời là không. Bởi tất các các máy tính đều yêu cầu một số loại CPU.

Bộ xử lý trung tâm CPU là bộ não của máy tính, nó thực hiện tất cả các nhiệm vụ mà chúng ta thường kết hợp với máy tính. Các thành khác của máy tính luôn hỗ trợ hoạt động của CPU. Những cải tiến này được thực hiện trong công nghệ xử lý gồm siêu phân luồng và đa lõi đóng vai trò quan trọng đối với cuộc cách mạng kỹ thuật.

Hy vọng với nội dung thông tin trong bài viết trên đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về khái niệm CPU là gì? Phân loại cũng như chức năng. Để có thêm nhiều thông tin khác, quý bạn đọc hãy truy cập website ruaxetudong.org để tìm hiểu.

3 / 5 ( 2 bình chọn )