Tất tần tật về CPU (Phần 1: Các khái niệm cơ bản về CPU)
Rất hay và hữu ích!/9 người
PinkyBoy1112
2 nămBình luận: 63
cover_tinhte_Tất tần tật về CPU (Phần 1 Các khái niệm cơ bản về CPU).jpg

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.


2. Định nghĩa và vai trò của bộ vi xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit)
1.png

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.

Quảng cáo



2.png

(Bề mặt của CPU là một mạch điện được tích hợp những bóng bán dẫn lên đó.)
3. Cấu tạo của một bộ vi xử lý trung tâm

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.



3.png

(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.


4.png

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."
63 bình luận
Bóng bán dẫn nó có hình dạng như thế nào nhỉ? có phải thủy tinh không =))
Ken Joihn
ĐẠI BÀNG
1 năm
@Hunglong96 Cái này ko gọi là bóng bán dẫn nhé 😃
@Hunglong96 đây là bóng chân không chứ không phải là bóng bán dẫn
@minhtienbk Tớ cũng không biết bài hồi lâu tớ đọc trước khi có Trasitor thì có cái này xài trên máy ENIAC gì đó thì phải. Nó có từ thời 194x hay sao ấy
vacuum-tube.jpg
minhtienbk
TÍCH CỰC
1 năm
@Hunglong96 Đúng rồi , máy tính thời đầu xài bóng chân không, kích thước máy bằng cái nhà.
Ngày nay bóng chân không còn thấy trong các amply đèn của các bạn yêu thích. Còn vì sao đèn vẫn còn tồn tại trong amply là 1 câu chuyện dài.
Tống Văn On sẽ giải quyết hết
minhtienbk
TÍCH CỰC
1 năm
@anhtu3496 “Cấu trúc máy tính” đúng hơn bạn.
@Inagcio Campossoto Hehe đồng môn đây r 😆 vi xử lý và kỹ thuật số
suytinhst99
ĐẠI BÀNG
1 năm
@Phan Nguyễn Vũ Duy Kkakak đồng môn
@Inagcio Campossoto tớ phải học STM32 chứ không được học 8051 😆) tìm tài liệu đỏ cả mắt
đọc xong cũng ko hiểu. nói chung là nếu là Viêt Nam , một đất nước phát triển sánh ngang với Singapore thì mình nghĩ chắc cỡ 100000000000 năm nữa cũng chưa làm ra cái CPU của cái máy tính bỏ túi chứ đừng nói là máy tính ở những năm 1950 chứ đừng nói là máy tính thời hiện nay.
Hoang-kuro
TÍCH CỰC
1 năm
@ducanh27 hình như chục năm trước nghe thông tin DDHBK tự chế tạo thành công mạch IC (ko biết có tính là CPU), mình phân vân khôn biết mấy cái mạch IC dài thượt ấy có được xem là CPU không vì nó cũng nằm trong việc xử lý tín hiệu điều khiển.
@ho xuan phu Thằng Phú con này hay mửa như thế lắm
@Đặng Vi Phú Thế Sing nó làm được CPU à? Bạn là một điều đáng buồn của đất nước.
Dai_NB
ĐẠI BÀNG
1 năm
@Hoang-kuro vậy nó chỉ là vi điều khiển thôi bạn, cpu xử lý rộng hơn nhiều
Minh Dio
ĐẠI BÀNG
1 năm
Tác giả nên bổ sung thêm giới hạn vật lý của Định luật Moore là 1nm nữa, vì thế giới cũng sắp chạm đến ngưỡng đó rồi
PinkyBoy1112
ĐẠI BÀNG
1 năm
@Minh Dio Dạ vâng em cảm ơn đóng góp ạ 😁
Liệu tương lai máy tính có chuyển cpu thành soc như điện thoại không nhỉ
Ps: giờ mới để ý nỡ nào bài đăng 3 tháng trước mới duyệt
Azkan
TÍCH CỰC
1 năm
@max-20091 Mời bạn đọc bài mình trả lời bên trên.

1. Đừng nhầm lẫn Cache với RAM.
3. Chẳng con CPU Intel/AMD nào cắm riêng mà chạy được phần mềm hết, bạn cho xin ví dụ.
@Azkan Cache là SRAM, RAM là DRAM đều là random access memory định nghĩa thế nào mà không được bác? Chỉ khác nhau là ở tốc độ truy suất mà thôi. HBM memory.
https://images.anandtech.com/doci/9390/ChipSize.jpg
Cái thời chipset nó đa xa lắm rồi bác CPU hiện giờ quan lý trực tiếp PCI-E bus nên các thiết bị kết nối qua PCI-E là trực tiếp với CPU. Mình nghĩ bạn nhầm qua kiến trức ARM với X86 rồi.
https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-6e8ccb5f15eb4bb6cd1b6f36072d5e1c
SOC chỉ là khái niệm thu nhỏ hệ thống lên cùng 1 board không phải 1 die nha bác.
Azkan
TÍCH CỰC
1 năm
@kkzbanana 1. Mình nói về chức năng, không nói về cấu trúc. Cache và RAM đều là random memory access, điều đó đúng. Tuy nhiên theo định nghĩa về chức năng trong hệ thống thì cache là bộ nhớ đệm, DRAM (Intel/AMD/SoC)/SRAM (SoC) là bộ nhớ chính. Chẳng có hệ thống nào chạy phần mềm trên cache cả.
2. "SOC chỉ là khái niệm thu nhỏ hệ thống lên cùng 1 board không phải 1 die nha bác". Cái này là sai rồi bạn. "System on Chip" chứ không phải "System on Board". 1 die chính là 1 chip. Nếu trên 1 board gồm nhiều IC thì người ta gọi là module/package chứ không phải là SoC.
1.JPG
@Azkan Cache trên CPU là SRAM bạn ạ (Static RAM), còn bạn chỉ hỏi chung chung mỗi RAM thì đương nhiên mình trả lời có là đúng.

Có phần mềm nào chạy đc trên mỗi cache ko? Câu trả lời là có nhé theo như 1 người đã từng làm ở Intel:
I was prepared for this situation and built aspecial C programming framework that will work only using a cache memory. I can't elaborate more on how to do it since it may exposed some Intel secrets.
Nguồn: https://www.quora.com/Is-it-possible-to-run-a-computer-with-just-cache-memory-since-it-operates-like-RAM.

CPU Intel chỉ có duy nhất 1 die thôi bạn ạ, vậy nếu định nghĩa CPU Intel có phải là SoC ko thì câu trả lời là có nhé vì có đầy đủ CPU, GPU (ko tính CPU ko có GPU), RAM (Xeon 2666G có 12MB cache chắc đủ để boot code đơn giản) và IO.
Có CPU nào chạy đc nếu chỉ cắm mỗi CPU? Câu trả lời là hoàn toàn đc nhé nếu như nsx ko khóa j hết, bạn chỉ việc JTAG vào CPU là đc. Còn ko chạy đc đa phần bị khóa loại đại khái kiểu Intel ME ấy 😃
Mới đọc bài này khá hay nói về nhân và luồng https://www.facebook.com/namdotnet/posts/1368132903371722
Thông tin hữu ích, thks
bóng bán dẫn nó như cái bóng đèn dây tóc, sáng là 1 còn tắt là 0. sau này cải tiến bật tắt bằng bóng bán dẫn của tinh thể silic, cấu tạo gồm 1 đầu nạp, cổng ở giữa và 1 đầu ra. Intel chưa thu nhỏ được đến 7nm là do không thể làm rào cản mỏng hơn dẫn tới sự rò điện, cái này phải đợi thôi. Trước coi trên Discovery 😃
- đọc mà rối nùi, hơn cả mod DL luôn.. Nói vậy cho vui chứ tính cho bạn triệu like mà diễn đàn cho phép 1.
- nên giải thích từ cơ bản như số binary, hex là gì, transistor là gì rồi từ đó mới lên tới cpu. Chứ mới bắt đầu mà alu, cpu, thread, core quá "cao" so với dân thường.
- sao cpu nó "chạy" được ? khái niệm về clock ? op code ?
@Kilo Victor Mấy cái như vậy mới gọi là kiến thức phổ thông bạn đi sau vào từng vấn đề là đã vào chuyên sâu. cái này mình ngồi học đến 2 năm mới thắm đấy.
Nhân và luồng theo mình hiểu thì Nhân là cái máy bơm, còn Luồng là cái đường ống dẫn
nohara
TÍCH CỰC
1 năm
@Evolution X Cũng đúng phần nào
@nohara Ngày trước thời i3 3110M cứ so sánh mấy vụ này. Mình toàn giải thích thế cho bạn bè hiểu.
Giờ đang chậm lại rồi
sonle194
ĐẠI BÀNG
1 năm
con người quá giỏi khi đã tạo ra đc máy tính và mạng máy tính, dùng hàng ngày mà ko hiểu nó hoạt động kiểu gì luôn, con cpu bé ti mà thật kì diệu
khnhngo197
ĐẠI BÀNG
1 năm
làm render dựng hình kiến trúc thì
amd hay intel vậy anh em
3ds max và sketchup, lumion, revit....
Cpu nào mạnh nhất bây giờ vậy mấy bác
@Nguyễn Quang Vỹ Hiện tại chắc là thánh này rồi ...
Capture.PNG
Hôm trước DL vừa làm một bài rồi cơ mà, tt thiếu content hay sao cứ nhai đi nhai lại vậy?
pencil87
ĐẠI BÀNG
1 năm
nghe có vẻ phức tạp nhỉ. bây giờ loại CPU nào là tốt nhất vậy các bác?
tryvltk
ĐẠI BÀNG
1 năm
vậy giữa 1 CPU nhiều nhân nhiều luồng mà speed chậm với ít nhân luồng nhưng speed nhanh hơn thì chọn cái nào nhĩ 😆








  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2021 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019