1. Giới thiệu
Khái niệm về hệ thống máy tính lần đầu được giới thiệu vào năm 1946 và đã trải qua gần 8 thập kỉ của sự phát triển về mặt công nghệ tính toán của nhân loại và hơn nữa khi con người đang bước vào thời kì đỉnh cao của kỉ nguyên dữ liệu lớn (Big data era) thì nhu cầu của những công nghệ vi xử lý hiệu năng cao lại càng được chú trọng. Việc nghiên cứu và làm ra những bộ vi xử lý có khả năng thực hiện những phép tính phức tạp là một điều thiết yếu hiện nay đối với chúng ta, cho nên anh em cũng nên cập nhật cho chính bản thân mình những kiến thức cần thiết để hiểu hơn về những tiện ích mà những công nghệ này mang lại. Chính vì thế ngày hôm nay mình xin chia sẻ với anh em một series về những kiến thức nên biết về bộ vi xử lý trung tâm mà anh em vẫn sử dụng hàng ngày.
Định nghĩa của một bộ vi xử lý trung tâm hay CPU là một mạch điện tử tích hợp (intergrated circuit) có kích thước siêu nhỏ với những bóng bán dẫn (hoặc điện trở) được đặt trên một mảnh vật liệu bán dẫn (semiconducting material) với số lượng và kích thước giữa các bóng tuân theo định luật Moore*. CPU xuất hiện cả trong máy tính, điện thoại, máy tính bảng, hay thậm chí là thiết bị gia dụng,... tuy khác nhau về mặt kiến trúc phát triển và quy mô nhưng cùng thực hiện chung một nhiệm vụ đó chính là điều hành hệ thống. Riêng đối với vi xử lý của máy tính thì công việc này có phần phức tạp hơn một chút, vi xử lý của một máy tính không chỉ đóng vai trò điều hành mà còn thực hiện những nhiệm vụ khác như phân luồng công việc, tổng hợp và phân luồng thông tin đã được xử lý, giao tiếp và kết nối những linh kiện khác với nhau thông qua mainboard.
(Bề mặt của CPU là một mạch điện được tích hợp những bóng bán dẫn lên đó.)
Cấu tạo của một bộ vi xử lý hiện đại bao gồm 2 thành phần chính bao gồm bộ điều khiển - CU (Control Unit) và bộ xử lý số học và luận lý - ALU (Arithmetic and Logic Unit), à ở đây mình nhấn mạnh là vi xử lý hiện đại nhé bởi vì những vi xử lý thời kì đầu chỉ có bộ xử lý số học (Arithmetic Unit) mà thôi, tính năng tính toán tích hợp những cổng luận lý sau này mới được phát triển. Tuy nhiên thì có một thông tin mà anh em đa phần sẽ bỏ qua khi đánh giá một con CPU đó chính là hệ thống bộ nhớ phân cấp, hệ thống này khá quan trọng khi nó đóng vai trò lưu trữ tập lệnh của CPU cũng như là lưu trữ nhưng kết quả trong quá trình tính toán của CPU.
(Ngoài các khối điều khiển và tính toán thì khối thanh ghi tập lệnh cũng đóng vai trò quan trọng không kém khi đóng vai trò lưu giữ các biến trong quá tình tính toán.)
4. Nhân và Luồng trong một bộ vi xử lý (Cores and Threads)
Trong một bộ vi xử lý thì đa phần điều anh em quan tâm đến đầu tiên đó chính là số lượng nhân và luồng của một con CPU, thì số lượng nhân luồng này sẽ có ý nghĩa là số lượng bộ xử lý và tính toán trong một con CPU, dựa vào số lượng nhân và luồng thì CPU sẽ được chia ra thành 2 loại: CPU đa luồng (multi-threaded CPU) và CPU đơn luồng (single-threaded CPU). Đối với những CPU đơn luồng thì mỗi nhân sẽ chỉ có một luồng xử lý duy nhất, còn những con CPU đa luồng thì mỗi nhân tương ứng sẽ có từ 2 hoặc nhiều luồng xử lý (mình sẽ có một bài viết nói chuyện sâu hơn về chủ đề này). Về hiệu năng thì tất nhiên đa luồng sẽ có thời gian đáp ứng (response time) nhanh hơn so với đơn luồng, đối với những tác vụ đòi hỏi hoạt động đa nhân hay thậm chí là hoạt động đa tác vụ thì những con CPU với nhiều nhân và luồng sẽ có lợi thế trong việc đáp ứng nhanh công việc cần làm. Tuy nhiên anh em cần lưu ý một điều rằng đối với những phần mềm hoạt động đơn nhân thì việc anh em sử dụng một con CPU có 4 nhân hay 2 nhân đều không cho ra được hiệu quả khác biệt.
Quảng cáo
Kết thúc Phần 1
*Định luật Moore được phát biểu như sau: "Số lượng bóng bán dẫn trên một chip sẽ được tăng gấp đôi sau một chu kì từ 18 đến 24 tháng."
