Là bộ não của máy tính, CPU đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xác định hiệu suất của hệ thống. Thật không may, khi nói đến việc lựa chọn CPU tốt nhất, bạn có thể sẽ cảm thấy giống như một con cừu bị mất. Với các thương hiệu, mô hình, tốc độ và thông số kỹ thuật khác nhau để lựa chọn, nó thực sự có thể là một nhiệm vụ khó khăn để quyết định CPU nào là đúng cho bạn.

Trong phần ba hướng dẫn này, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về “các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của CPU”, sự khác biệt giữa CPU Intel và AMD và cách bạn nên chọn lựa CPU phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Đây là phần đầu tiên của hướng dẫn CPU.

CPU là gì?

CPU (Bộ xử lý trung tâm), hoặc đôi khi được gọi là bộ xử lý, là một trong những thành phần quan trọng nhất trong một hệ thống máy tính. Là bộ não của hệ thống máy tính, nhiệm vụ của nó là chăm sóc mọi tính toán dữ liệu và đảm bảo chúng được xử lý trong thời gian nhanh nhất có thể.

CPU không phải là thứ bạn có thể thấy từ bên ngoài máy tính. Trong thực tế, bạn sẽ không thể thấy CPU trên một PC được lắp ráp hoàn chỉnh. Để xem nó, bạn phải tháo vỏ máy tính, rút ​​dây điện và tháo tản nhiệt (và quạt), chỉ khi đó bạn mới có thể thấy bề mặt của CPU. Hình dạng của CPU là một chip hình vuông nhỏ có nhiều chốt đầu nối bên dưới.

Những hình ảnh dưới đây cho thấy mặt sau và đỉnh của một CPU.

Cách CPU hoạt động

Để đơn giản, cách hoạt động của CPU có thể được minh họa bằng 3 bước sau:

  1. Khi bạn bấm vào để thực hiện một ứng dụng, lệnh thô đầu tiên được lấy từ đĩa cứng (đôi khi từ bộ nhớ) và được gửi tới CPU để xử lý.
  2. Khi CPU nhận được lệnh, nó sẽ thực thi logic và tính toán kết quả.
  3. Khi CPU xử lý xong, nó sẽ gửi kết quả đến thiết bị tương ứng để xuất ra cho người dùng.

Mặc dù có vẻ dễ dàng, nhưng tất cả 3 bước này phải được hoàn thành trong vài giây. Sự chậm trễ trong bất kỳ bước nào trong các bước này sẽ dẫn đến sự chậm trễ trong máy tính.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của CPU

Nó rất dễ dàng để nghĩ rằng tốc độ của CPU là trực tiếp liên kết với hiệu suất của CPU. Điều này chỉ đúng với một mức độ nhất định. Một CPU với tốc độ nhanh sẽ không hiệu quả nếu nó chỉ có một dữ liệu hạn chế để xử lý. Để đạt hiệu quả tối đa, phần cứng (đặc biệt là ổ cứng và bộ nhớ) được liên kết với CPU phải cung cấp dữ liệu nhanh như tốc độ CPU. Việc không thực hiện điều này sẽ dẫn đến một máy tính bị trễ, bất kể CPU nhanh như thế nào .

1. CPU tốc độ đồng hồ

Tần số hoạt động của CPU (còn được gọi là tốc độ đồng hồ ) xác định tốc độ xử lý lệnh.

Tốc độ được đo bằng Hertz, và nó thường nằm trong phạm vi megaHertz (MHz) hoặc gigaHertz (GHz). Một megaHertz có nghĩa là CPU có thể xử lý một triệu lệnh mỗi giây trong khi CPU gigahertz có khả năng xử lý một tỷ lệnh mỗi giây. Trong công nghệ ngày nay, tất cả các CPU chạy trong dải gigahertz và bạn hiếm khi thấy CPU với tốc độ trong dải MHz nữa.

Về mặt lý thuyết, CPU 500 MHz chậm hơn 6 lần so với CPU 3 GHz và CPU 3, 6 GHz nhanh hơn CPU 3 GHz hoặc 3, 4 GHz. Nói chung, tần số của CPU càng cao, tốc độ của máy tính càng nhanh.

2. Bộ nhớ cache

Hãy nhớ rằng chúng tôi đã đề cập ở trên rằng cho CPU để làm việc ở hiệu quả tối đa của nó, việc truyền dữ liệu từ phần cứng khác phải nhanh như tốc độ của nó. Mục đích của bộ nhớ đệm là đảm bảo quá trình chuyển dữ liệu nhanh chóng và mượt mà từ phần cứng sang CPU.

Để hiểu tầm quan trọng của bộ đệm, cần phải hiểu toàn bộ quá trình hoạt động như thế nào. Phần lớn thông tin đến từ ổ đĩa cứng. Khi một ứng dụng được yêu cầu, bo mạch chủ sẽ lấy thông tin cần thiết từ ổ đĩa cứng và phân phối nó tới CPU để xử lý.

Vì tốc độ xử lý ổ đĩa cứng chậm hơn nhiều so với CPU, việc truyền dữ liệu thường mất nhiều thời gian. Để tăng tốc độ, RAM được sử dụng để lưu trữ thông tin tạm thời từ ổ đĩa cứng. Thay vì hướng thẳng vào ổ cứng, bo mạch chủ hiện kiểm tra và truy xuất dữ liệu từ RAM. Chỉ khi thông tin được yêu cầu không được tìm thấy trong RAM thì bo mạch chủ sẽ đi vào ổ đĩa cứng.

Khi tốc độ CPU tăng lên đến mức mà RAM không còn có thể bắt kịp, việc chuyển thông tin lại trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Để giải quyết vấn đề này, một bộ nhớ đệm, vốn là một bộ nhớ nhỏ và cực kỳ hiệu quả, được thêm vào bộ xử lý để lưu trữ hướng dẫn ngay lập tức từ bộ nhớ RAM. Kể từ khi bộ nhớ cache chạy ở cùng tốc độ của CPU, nó có thể nhanh chóng cung cấp thông tin cho CPU trong thời gian ngắn nhất mà không bị trễ.

Có các mức bộ nhớ cache khác nhau. Bộ nhớ cache cấp 1 (L1) là dạng bộ đệm cơ bản nhất và được tìm thấy trên mọi bộ xử lý. Bộ nhớ cache cấp 2 (L2) có kích thước bộ nhớ lớn hơn và được sử dụng để lưu trữ các hướng dẫn trực tiếp hơn. Nói chung, bộ nhớ đệm L1 lưu trữ bộ nhớ cache L2, do đó lưu trữ bộ nhớ đệm, từ đó lưu trữ dữ liệu trên đĩa cứng. Với công nghệ đa lõi mới hơn, thậm chí có một bộ nhớ cache L3 có kích thước lớn hơn và được chia sẻ giữa các lõi khác nhau.

Bộ nhớ đệm L2 / L3 đóng vai trò quan trọng nhất trong việc cải thiện hiệu năng của bộ vi xử lý. Kích thước bộ nhớ cache càng lớn, tốc độ truyền dữ liệu càng nhanh và hiệu suất của CPU càng tốt. Tuy nhiên, bộ nhớ cache rất tốn kém. Đó là lý do tại sao bạn không tìm thấy 1GB bộ nhớ cache trong hệ thống của bạn. Kích thước bộ nhớ cache thông thường là từ 512KB đến 8MB. Bộ vi xử lý Intel Core i7 Extreme mới nhất đi kèm với bộ nhớ cache L3 12MB, điều này cũng giải thích được mức giá khổng lồ của nó xấp xỉ. 1.000 đô la.

3. Multi-Core

Trong quá khứ, nếu bạn muốn có một máy tính nhanh hơn, bạn phải có một CPU nhanh hơn. Hôm nay, điều này chỉ đúng một phần. Lý do là, tốc độ CPU không thể tăng mãi mãi. Có giới hạn về tốc độ các bóng bán dẫn có thể chạy như thế nào. Khi nó đạt đến một cao nguyên, bạn sẽ không thể tăng tốc độ nữa.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất CPU đã sử dụng một công nghệ đa lõi, nghĩa là đặt nhiều lõi vào một chip CPU. Trong khi tăng tốc độ CPU dẫn đến việc tính toán dữ liệu nhanh hơn, việc đặt nhiều lõi hơn vào một con chip dẫn đến nhiều công việc được thực hiện cùng một lúc.

Cái gì tiếp theo?

Điều này kết thúc phần đầu tiên của hướng dẫn CPU. Trong phần thứ hai của loạt bài này, chúng tôi sẽ đề cập đến “ sự khác biệt giữa chip Intel và chip AMD ” và bạn nên chọn loại chip nào.

Tín dụng hình ảnh: steve.grosbois