CPU viết tắt của từ gì? Các bộ phận và cơ chế hoạt động của CPU

CPU viết tắt của từ gì và có vai trò như thế nào? Đây chắc hẳn là băn khoăn của không ít người khi tìm hiểu về những bộ phận của máy tính. Nhắc đến các thông số thể hiện sức mạnh của một chiếc máy tính thì không thể bỏ qua CPU. Trong bài viết sau đây, Kiến Thức Phần Mềm sẽ giải đáp cho bạn CPU là gì, gồm những thành phần gì và có tầm quan trọng như thế nào nhé.

CPU là gì? CPU viết tắt của từ gì?

CPU là dạng viết tắt của thuật ngữ “Central Processing Unit”, được dịch ra tiếng Việt là “Bộ xử lý trung tâm”. Một số tên gọi khác của CPU có thể kể đến như Central Processor, Microprocessor hay Processor. Vậy CPU chủ yếu làm công việc gì? Bộ phận này có khả năng phân tích, thực hiện các so sánh, tính toán, logic, từ đó hỗ trợ đắc lực cho hệ thống máy tính trong việc thực thi các câu lệnh. Bên cạnh đó, CPU cũng có nhiệm vụ xử lý những yêu cầu nhập/xuất dữ liệu từ phía người dùng.

Có thể nói, CPU đóng vai trò then chốt và được coi như “đầu não” điều khiển mọi hoạt động của hệ thống máy tính. CPU có nhiệm vụ xử lý mọi dữ liệu từ phần cứng của máy tính cho đến các phần mềm hệ thống hay phần mềm ứng dụng. Nhờ vậy mà máy tính có thể hoạt động một cách bình thường và trơn tru.

Cơ chế hoạt động của CPU như thế nào?

Như vậy là bạn đã biết được CPU viết tắt của từ gì và vai trò của CPU. Vậy cơ chế hoạt động của bộ phận này ra sao? Trên thực tế, công việc chủ yếu của CPU đó là điều khiển hoạt động của máy tính dựa trên các thuật toán và những yêu cầu của người dùng.

CPU sẽ tiếp nhận lệnh từ các thiết bị ngoại vi như bàn phím, chuột, máy in… cũng như các chương trình, phần mềm được cài sẵn trên máy tính và tiến hành xử lý thông tin dựa trên các phương pháp như so sánh, tính toán, logic nhằm xuất kết quả hiển thị trên màn hình. Quy trình xử lý và vận hành của CPU sẽ trải qua 3 bước, đó là Tìm nạp, Giải mã và Thực thi. Cụ thể như sau:

Tìm nạp

Lệnh sẽ được mã hóa dưới dạng chuỗi các chữ số, sau đó được CPU tiếp nhận thông qua RAM. Mỗi lệnh nhỏ giúp hình thành nên thao tác, vì vậy CPU phải nhận biết được thứ tự của các lệnh và lệnh nào cần được thực hiện tiếp theo.

Bộ đếm chương trình (PC) có nhiệm vụ giữ các địa chỉ lệnh hiện tại, tiếp đó thanh ghi lệnh (IR) sẽ tiếp nhận cả bộ đếm chương trình cũng như một loạt các lệnh khác. Độ dài của PC có thể gia tăng để tham chiếu cho địa chỉ lệnh kế tiếp.

Giải mã

Lệnh sau khi được tìm nạp và lưu trữ trên thanh ghi lệnh sẽ được CPU đưa tới bộ giải mã. Hoạt động này giúp cho các vị trí khác của CPU có thể nhận được tín hiệu cụ thể của lệnh để vận hành.

Thực thi

Ở bước này, các lệnh sau khi được giải mã thành công sẽ được truyền đi tới từng bộ phận tương ứng của CPU để thực thi. Kết quả thực thi lệnh sẽ được lưu trong CPU register và đây cũng là nơi các kết quả được tham chiếu bởi những lệnh kế tiếp. Chức năng này cũng tương tự như bộ nhớ của máy tính.

CPU gồm những thành phần nào?

Như đã nói ở trên, CPU đóng vai trò là bộ xử lý trung tâm và được tạo nên bởi nhiều chi tiết phức tạp. Tuy nhiên trong đó có 5 bộ phận chính quan trọng nhất, bao gồm:

Khối điều khiển

Khối điều khiển (Control Unit – CU) có những chức năng chính sau đây:

• Có nhiệm vụ dịch các lệnh xuất hiện trên chương trình máy tính
• Điều khiển hoạt động xử lý các lệnh

Khối điều khiển có vai trò cốt lõi với thành phần cấu tạo gồm các chi tiết bán dẫn transistor và các mạch logic so sánh. Bên cạnh đó, khả năng vận hành của CU cũng được điều tiết một cách chính xác nhờ có xung nhịp đồng hồ.

Khối tính toán

Khối tính toán (Arithmetic Logic Unit – ALU) có vai trò xử lý các phép toán, gồm có phép so sánh, logic và số học. Sau khi đã giải được những phép toán này, ALU sẽ xuất kết quả và chuyển về thanh ghi hoặc bộ nhớ.

Các thanh ghi

Thanh ghi (Registers) được hiểu là các bộ nhớ có dung lượng thấp nhưng lại có tốc độ truy cập rất cao. Chức năng chính của bộ phận này là lưu trữ kết quả hoặc dữ liệu tạm thời, ví dụ như dữ liệu các ô nhớ, thông tin điều khiển, toán hạng, kết quả thực hiện tính toán.

Một CPU được cấu thành bởi nhiều thanh ghi, trong đó nổi bật nhất phải kể đến Bộ đếm chương trình (Program Counter – PC). PC có chức năng đề xuất lệnh cần thực hiện tiếp theo.

Opcode

Trong CPU, Opcode chính là bộ phận dùng để chứa mã máy của bộ xử lý trung tâm được thực thi những lệnh trong tệp được cho phép.

Phần điều khiển

Bộ phận điều khiển của CPU đảm nhiệm 2 chức năng chính, đó là điều khiển tất cả các khối có trong CPU cũng như kiểm soát tần số xung nhịp của hệ thống. Dưới đây là một số đặc điểm về xung nhịp của CPU:

• Mạch xung nhịp sẽ điều chỉnh đồng bộ hàng loạt cả thao tác bên trong và bên ngoài CPU trong thời gian giữ nguyên
• Thời gian chờ của 2 xung gọi tương ứng với một chu kỳ xung nhịp

Đơn vị đo tốc độ xung nhịp là MHz hay GHz, nó được tính toán dựa trên xung tín hiệu chuẩn xác được tạo ra bởi hệ thống

Những điều cần biết về tốc độ xử lý của CPU

Ngoài việc tìm hiểu CPU viết tắt của từ gì thì bạn cũng nên quan tâm đến tốc độ xử lý của CPU, hay còn gọi là tốc độ xung nhịp. Đơn vị tính toán phổ biến nhất dùng để xác định tốc độ xung nhịp của bộ xử lý trung tâm là GHz.

Dựa trên tần số đo sự dao động GHz mà ta biết được hiệu năng của CPU. Nếu không tính đến những yếu tố ảnh hưởng khác thì CPU có xung nhịp cao cũng đồng nghĩa với việc nó có khả năng xử lý và thực thi lệnh nhanh chóng. Dưới đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến xung nhịp CPU:

• Nhân xử lý: CPU có càng nhiều nhân xử lý thì càng cho hiệu năng cao. Hiện nay có các loại CPU 2 nhân, 4 nhân, 10 nhân…
• Công nghệ sản xuất: Có các dòng CPU được sản xuất trên tiến trình 32nm, 22nm, 14nm… Con số này càng nhỏ thì CPU càng tiết kiệm điện và có hiệu năng tốt hơn.
• Công nghệ hỗ trợ: Pipeline, turbo boost, siêu phân luồng…
• Card đồ họa: Được tích hợp cùng CPU giúp tăng tốc độ xung nhịp.
• Bộ nhớ đệm: Có chức năng dự đoán lệnh sẽ dùng để tiết kiệm thời gian chờ của CPU và hỗ trợ lưu trữ các dữ liệu được sử dụng thường xuyên.
• TDP: Viết tắt của từ “thermal design power”, được hiểu là công suất thoát nhiệt tối đa. Công suất này càng nhỏ thì CPU càng đạt được hiệu quả cao.

Thiết kế của bộ vi xử lý (chip CPU)

Một bộ xử lý trung tâm không thể thiếu bộ vi xử lý, hay còn được gọi với cái tên là chip CPU. Bộ phận này được lắp đặt ăn khớp với vị trí riêng biệt trên bộ xử lý trung tâm. Con chip CPU thường có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật (ít sử dụng). Ở mặt trên của con chip sẽ cung cấp các thông tin liên quan về chip, còn mặt dưới bao gồm rất nhiều chân cắm được sản xuất vô cùng tỉ mỉ để tối ưu hóa hiệu năng hoạt động của con chip.

FSB (Front Side Bus)

FSB được hiểu là tốc độ xác định đối với luồng dữ liệu vào và ra CPU. Bus CPU sẽ có hiệu năng tương đồng với Bus chipset bắc. Cụ thể:

• Hiệu năng xử lý Bus CPU là chính (duy nhất)
• Hiệu năng xử lý Bus chipset bắc có vai trò hỗ trợ tốc độ FSB càng nhiều càng tốt (từ 2 – 3 FSB)

Ví dụ:

• Với chip pen 2, pen 3: FSB sẽ có tốc độ dao động từ 66MHz – 133MHz
• Với chip pen 4: FSB sẽ có tốc độ từ 400MHz – 1600MHz

Bộ nhớ Cache

Bộ nhớ Cache có vai trò là bộ nhớ đệm, được dùng để lưu trữ chương trình cũng như một loạt những dữ liệu sắp được dùng đến. Khi cần sử dụng dữ liệu nào, bộ xử lý trung tâm sẽ tiến hành kiểm tra cache rồi mới rà soát bộ nhớ chính.

Bộ nhớ Cache có kích thước càng lớn thì càng lưu trữ được nhiều dữ liệu, từ đó giúp tiết kiệm thời gian xử lý dữ liệu. Có 3 loại cache mà bạn cần biết, đó là:

• Cache L1: Có kích thước từ 8KB – 32KB, đây cũng chính là vị trí được CPU rà soát dữ liệu đầu tiên
• Cache L2: Có kích thước từ 256KB đến 8M, CPU sẽ kiểm tra Cache L2 nếu không tìm được dữ liệu mong muốn ở Cache L1
• Cache L3: Cache này dùng để phân phối thông tin đến L1 và L2, được trang bị trên mainboard

Các loại CPU tốt nhất hiện nay

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại CPU được sản xuất bởi các thương hiệu khác nhau. Trong đó nổi bật nhất phải kể đến hai hãng Intel và AMD.

CPU Intel

Bộ xử lý trung tâm đến từ thương hiệu Intel rất được lòng người dùng toàn cầu. Hiện nhà sản xuất này đang cung cấp nhiều dòng CPU như Intel Core, Intel Pentium, Intel Celeron hay Intel Xeon. Trong đó, dòng CPU Intel Core được sử dụng phổ biến nhất và được chia thành Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Core i9 với mức hiệu năng tăng dần.

Cách đặt tên của các dòng CPU Intel sẽ được quy định như sau: Tên thương hiệu – Dòng sản phẩm – Số thứ tự của thế hệ CPU – Số ký hiệu sản phẩm (SKU) – Hậu tố (Đặc tính của CPU). Ví dụ như Intel Core i9 – 10900K.

CPU AMD

AMD là thương hiệu CPU cạnh tranh trực tiếp với Intel và cung cấp các dòng sản phẩm là AMD Ryzen, AMD FX, AMD Athlon, AMD Threadripper và AMD Epyc. AMD Ryzen có thể coi là dòng sản phẩm chủ lực và phổ biến nhất của thương hiệu AMD với các phiên bản gồm AMD Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7 và Ryzen 9.

Cách đặt tên của CPU AMD nhìn chung cũng không khác nhiều so với cách đặt tên của Intel. Một sản phẩm CPU sẽ được gọi đầy đủ với các yếu tố gồm: Tên thương hiệu – Dòng sản phẩm – Số thứ tự thế hệ CPU – Số ký hiệu sản phẩm (SKU) – Hậu tố (Đặc tính của CPU). Ví dụ: AMD Ryzen 7 1700X.

Như vậy là bài viết trên đây đã giải thích CPU viết tắt của từ gì và cung cấp những thông tin hữu ích liên quan đến bộ xử lý trung tâm rồi. Đừng quên thường xuyên ghé thăm website của KTPM để cập nhật cho mình những kiến thức máy tính thú vị khác nhé.

Ban biên tập: Kiến Thức Phần Mềm