CPU – Wikipedia tiếng Việt

CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng Anh), tạm dịch là Bộ phận xử lý trung tâm, là các mạch điện tử trong một máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máy tính bằng cách thực hiện các phép tính số học, logic, so sánh và các hoạt động nhập/xuất dữ liệu (Input/Output) cơ bản từ mã lệnh được định sẵn. Thuật ngữ này đã được sử dụng trong ngành công nghiệp máy tính kể từ đầu những năm 1960.[1] Theo truyền thống, thuật ngữ”CPU”chỉ một bộ xử lý, cụ thể là bộ phận xử lý và điều khiển (Control Unit) của nó, phân biệt với những yếu tố cốt lõi khác của một máy tính nằm bên ngoài như bộ nhớ và mạch điều khiển xuất/nhập dữ liệu.[2]

Hình thức, phong cách thiết kế và thực thi của CPU đã biến hóa theo tiến trình lịch sử dân tộc, nhưng hoạt động giải trí cơ bản của nó vẫn còn gần như không đổi khác. Thành phần đa phần của CPU gồm có những bộ phận số học logic ( ALU ) thực thi phép tính số học và logic, những thanh ghi lưu những tham số để ALU giám sát và tàng trữ những tác dụng trả về, và một bộ phận trấn áp với trách nhiệm nạp mã lệnh từ bộ nhớ và ” thực thi ” chúng bằng cách chỉ huy những hoạt động giải trí phối hợp của ALU, những thanh ghi và những thành phần khác .

Hầu hết các CPU hiện đại đều là các vi xử lý và được chứa trên chip vi mạch (IC) đơn. Một vi mạch có chứa một CPU cũng có thể chứa bộ nhớ, giao diện cho các thiết bị ngoại vi, và các thành phần khác của một máy tính; việc các thiết bị tích hợp như vậy được gọi theo nhiều cách khác nhau: vi điều khiển hoặc hệ thống trên một vi mạch (SoC). Một số máy tính sử dụng một CPU đa nhân là một con chip duy nhất có chứa hai hoặc nhiều CPU được gọi là”lõi”; Trong bối cảnh đó, các chip đơn đôi khi được gọi là”khe cắm”- socket.[3] Mảng vi xử lý và bộ xử lý vector có nhiều bộ xử lý hoạt động song song, không có bộ xử lý nào được coi là trung tâm.

Một CPU năm 1971 chỉ có 2.300 bóng bán dẫn ( transitor ) thì lúc bấy giờ ( năm nay ) đã có tới 7,2 tỉ bóng bán dẫn với 22 nhân nhờ quy trình sản xuất 14 nm ( dòng 22 – nhân Xeon Broadwell-E5 ). [ 4 ] Hiện nay, công nghệ tiên tiến sản xuất 7 nm và 5 nm đã cho sinh ra nhũng CPU can đảm và mạnh mẽ hơn, tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng hơn. Có thể kể đến AMD Threadripper 3990 x với 64 nhân và 128 luồng xử lí .
EDVAC, một trong những máy tính có chương trình được tàng trữ tiên phongMáy tính cổ như ENIAC muốn thực thi những trách nhiệm khác nhau thì phải nối lại trọn vẹn những mạch điện, điều này khiến những máy này được gọi là ” máy tính có chương trình cố định và thắt chặt “. [ 5 ] Thuật ngữ ” CPU ” thường được định nghĩa là một thiết bị để chạy ứng dụng ( chương trình máy tính ), những thiết bị tiên phong mà hoàn toàn có thể được gọi là CPU đi kèm với sự sinh ra của máy tính có năng lực tàng trữ chương trình .

Ý tưởng về một máy tính lưu trữ chương trình đã hiện diện trong thiết kế ENIAC của J. Presper Eckert và John William Mauchly, nhưng đã được bỏ qua ngay từ đầu để nó có thể được hoàn thành sớm hơn.[6] Ngày 30 tháng 6 năm 1945, trước khi ENIAC được tạo ra, nhà toán học John von Neumann công bố bài báo mang tên First Draft of a Report on the EDVAC. Bài báo là phác thảo của một máy tính chạy chương trình được lưu trữ mà cuối cùng sẽ được hoàn thành vào tháng 8 năm 1949.[7] EDVAC được thiết kế để thực hiện một số lượng nhất định các lệnh khác nhau. Đáng chú ý là các chương trình viết cho EDVAC đã được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính có tốc độ cao thay cho hệ thống dây điện vật lý của máy tính.[8] Điều này đã vượt qua một hạn chế nghiêm trọng của ENIAC, đó là thời gian đáng kể và nỗ lực cần thiết để cấu hình lại máy tính để thực hiện một nhiệm vụ mới. Với thiết kế von Neumann, các chương trình mà EDVAC chạy có thể được thay đổi chỉ đơn giản bằng cách thay đổi các nội dung của bộ nhớ. Tuy nhiên, EDVAC không phải là máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên; Manchester Small-Scale Experimental Machine,một nguyên mẫu máy tính có lưu trữ một chương trình nhỏ, chạy chương trình đầu tiên của mình vào ngày 21 tháng 6 năm 1948[9] và Manchester Mark 1
chạy chương trình đầu tiên của mình trong đêm 16-17 tháng 6 năm 1949.[10]

Các CPU đời đầu sử dụng những phong cách thiết kế tùy chỉnh như thể một phần của một máy tính lớn và nhiều lúc rất độc lạ. [ 11 ] Tuy nhiên, chiêu thức này phong cách thiết kế CPU tùy chỉnh cho một ứng dụng đơn cử đã nhường chỗ cho sự tăng trưởng của bộ vi giải quyết và xử lý đa mục tiêu sản xuất với số lượng lớn. Tiêu chuẩn này mở màn trong thời đại máy tính mainframe sử dụng transistor, máy tính mini và đã nhanh gọn tăng cường với sự thông dụng của những vi mạch ( IC ). Các vi mạch đã được cho phép CPU ngày càng phức tạp được phong cách thiết kế và sản xuất nhỏ đến cỡ nanômét. [ 12 ] Hai quy trình tiến độ thu nhỏ hóa và tiêu chuẩn hóa của CPU đã làm tăng nhanh sự xuất hiện của những thiết bị kỹ thuật số trong đời sống văn minh vượt xa những ứng dụng hạn chế của máy tính chuyên sử dụng. Bộ vi giải quyết và xử lý văn minh Open trong những thiết bị điện tử khác nhau, từ xe xe hơi [ 13 ] đến điện thoại di động, [ 14 ] và thậm chí còn cả trong đồ chơi. [ 15 ]Trong khi von Neumann thường được ghi công với việc phong cách thiết kế của máy tính có năng lực tàng trữ chương trình vì phong cách thiết kế EDVAC của ông, và phong cách thiết kế này được gọi là kiến trúc von Neumann, những người khác trước ông như Konrad Zuse cũng đã đề xuất kiến nghị và triển khai những sáng tạo độc đáo tương tự như. [ 16 ] Cái gọi là kiến trúc Harvard của Harvard Mark I, được triển khai xong trước EDVAC, [ 17 ] [ 18 ] cũng sử dụng một phong cách thiết kế được tàng trữ chương trình sử dụng băng giấy đục lỗ thay vì bộ nhớ điện tử. [ 19 ] Sự độc lạ cơ bản giữa những kiến trúc von Neumann và Harvard là máy Harvard tách rời việc tàng trữ và giải quyết và xử lý những lệnh CPU và tài liệu, trong khi máy của von Neumann sử dụng bộ nhớ khoảng trống chung cho cả hai. [ 20 ] Hầu hết những CPU tân tiến đa phần sử dụng sáng tạo độc đáo von Neumann trong phong cách thiết kế, nhưng CPU với kiến trúc Harvard được xem là tốt, đặc biệt quan trọng là trong những ứng dụng nhúng ; Ví dụ, những vi tinh chỉnh và điều khiển Atmel AVR là những bộ giải quyết và xử lý kiến trúc Harvard. [ 21 ]Rơle và đèn điện tử chân không đã được sử dụng phổ cập để làm những thành phần chuyển mạch ; [ 22 ] [ 23 ] một máy tính hữu dụng yên cầu hàng ngàn hoặc hàng chục ngàn những thiết bị chuyển mạch như vậy. Tốc độ tổng thể và toàn diện của một mạng lưới hệ thống phụ thuộc vào vào vận tốc của thiết bị chuyển mạch. Máy tính dùng đèn chân không như EDVAC có thời hạn sử dụng trung bình tám giờ trước khi nó bị hỏng, trong khi máy tính dùng rơle như Harvard Mark I ( chậm hơn, nhưng được tạo ra sớm hơn ) rất ít khi hỏng hóc. [ 1 ] Cuối cùng, CPU dùng đèn chân không đã trở thành thống trị chính do những lợi thế đáng kể về vận tốc của nó đã thắng những yếu tố về độ đáng tin cậy. Hầu hết những CPU đồng nhất bắt đầu chạy ở vận tốc thấp hơn so với những phong cách thiết kế vi điện tử tân tiến. tần số tín hiệu đồng hồ đeo tay khác nhau, từ 100 kHz đến 4 MHz rất phổ cập vào thời kỳ này, số lượng giới hạn phần nhiều bởi vận tốc của những thiết bị chuyển mạch của CPU. [ 24 ]

Các CPU dùng transistors[sửa|sửa mã nguồn]

Sự phức tạp phong cách thiết kế của CPU tăng lên khi hàng loạt công nghệ tiên tiến khác nhau tạo thuận tiện cho việc thiết kế xây dựng những thiết bị điện tử nhỏ hơn và đáng đáng tin cậy hơn. Những nâng cấp cải tiến tiên phong như vậy đi kèm với sự sinh ra của transistor. CPU bán dẫn trong suốt những năm 1950 và 1960 không còn phải được kiến thiết xây dựng bằng những thành phần chuyển mạch cồng kềnh, không đáng đáng tin cậy và mong manh như đèn điện tử chân không và rơle. [ 25 ] Với nâng cấp cải tiến này nhiều CPU phức tạp và đáng đáng tin cậy được kiến thiết xây dựng trên một hoặc một số ít mạch in chứa những thành phần riêng không liên quan gì đến nhau .Năm 1964, IBM ra mắt kiến trúc máy tính System / 360, được sử dụng trong một loạt những máy tính có năng lực chạy những chương trình tựa như với vận tốc và hiệu suất khác nhau. [ 26 ] Điều này có ý nghĩa tại thời gian đó khi hầu hết những máy tính điện tử là không thích hợp với nhau, ngay cả những máy tính có chung đơn vị sản xuất. Để tạo điều kiện kèm theo cho nâng cấp cải tiến này, IBM sử dụng những khái niệm về một vi chương trình ( thường được gọi là ” vi mã ” ), vi mã này vẫn được sử dụng thoáng rộng trong những CPU văn minh. [ 27 ] Kiến trúc System / 360 trở nên phổ cập đến mức nó thống trị thị trường máy tính mainframe trong hàng thập kỷ và để lại một di sản vẫn được liên tục với những máy tính văn minh zSeries của IBM. [ 28 ] [ 29 ] Năm 1965, Digital Equipment Corporation ( DEC ) trình làng một máy tính có ảnh hưởng tác động nhằm mục đích vào thị trường khoa học và nghiên cứu và điều tra, PDP-8. [ 30 ]
Board with SPARC64 VIIIfxMáy tính mạch bán dẫn có một số ít lợi thế độc lạ so với những máy tính trước đó. Bên cạnh độ an toàn và đáng tin cậy tăng lên và tiêu thụ điện năng giảm đi, bóng bán dẫn cũng được cho phép CPU hoạt động giải trí với vận tốc cao hơn nhiều vì thời hạn quy đổi ngắn hơn của một bóng bán dẫn so với một đèn điện tử hoặc rơle. [ 31 ] Nhờ độ an toàn và đáng tin cậy tăng lên cũng như việc tăng đáng kể vận tốc của những thành phần chuyển mạch ( với những bóng bán dẫn được dùng gần như trọn vẹn trong thời hạn này ), vận tốc xung nhịp CPU tăng lên tới hàng chục megahertz trong quá trình này. [ 32 ] Ngoài ra, trong khi CPU dùng bóng bán dẫn rời rạc và vi mạch CPU được sử dụng thoáng rộng, những phong cách thiết kế mới có hiệu suất cao như những giải quyết và xử lý vectơ SIMD ( Single Instruction Multiple Data ) mở màn Open. [ 33 ] Những phong cách thiết kế thử nghiệm tiên phong này sau đó đã dẫn đến thời đại của những siêu máy tính chuyên ngành như những máy được Cray Inc và Fujitsu Ltd sản xuất .

Các CPU tích hợp quy mô nhỏ[sửa|sửa mã nguồn]

CPU, bộ nhớ trong, giao diện bus ngoài của một máy tính DEC PDP-8 / I, được tích hợp ở quy mô trung bình .Trong thời hạn này, một chiêu thức sản xuất nhiều transistor liên kết với nhau trong một khoảng trống nhỏ gọn đã được tăng trưởng. Các mạch tích hợp ( IC ) được cho phép một số lượng lớn những bóng bán dẫn được sản xuất trên một chip bán dẫn. Lúc đầu chỉ mạch kỹ thuật số rất cơ bản không chuyên tiên phong như cổng NOR được thu nhỏ vào vi mạch. CPU dựa trên những khối vi mạch thường được gọi là thiết bị ” tích hợp quy mô nhỏ ” ( SSI ). Vi mạch SSI, ví dụ điển hình như những vi mạch được dùng trong những máy tính hướng dẫn tàu Apollo, thường chứa lên đến một vài nghìn transistor. Để thiết kế xây dựng hàng loạt một CPU trên vi mạch SSI cần hàng ngàn chip, nhưng vẫn tiêu thụ ít khoảng trống và điện năng hơn nhiều so với phong cách thiết kế bằng bóng bán dẫn trước đó .System / 370 của IBM, phiên bản kế tục System / 360, sử dụng vi mạch SSI thay vì dùng module bán dẫn rời rạc của Solid Logic Technology. Máy tính PDP-8 / I and KI10 PDP-10 của DEC cũng chuyển từ những bóng bán dẫn riêng không liên quan gì đến nhau được PDP-8 và PDP-10 sử dụng và chuyển qua dùng vi mạch SSI, và dòng máy PDP-11 cực kỳ thông dụng của họ bắt đầu được thiết kế xây dựng với vi mạch SSI nhưng ở đầu cuối đã được thay thế sửa chữa bằng những vi mạch LSI khi nó sinh ra .

Các CPU tích hợp quy mô lớn[sửa|sửa mã nguồn]

Lee Boysel xuất bản những bài báo có ảnh hưởng tác động, trong đó có một ” tuyên ngôn ” năm 1967, trong đó diễn đạt làm thế nào để thiết kế xây dựng máy tính tương tự với một máy tính mainframe 32 – bit từ một số lượng tương đối nhỏ những mạch tích hợp quy mô lớn ( LSI ). [ 34 ] [ 35 ] Vào thời gian đó, cách duy nhất để kiến thiết xây dựng chip LSI, một con chip với một trăm hoặc nhiều cổng, bằng cách thiết kế xây dựng chúng sử dụng một quy trình MOS ( ví dụ điển hình PMOS logic, NMOS logic, hoặc CMOS logic ). Tuy nhiên, một số ít công ty liên tục kiến thiết xây dựng những bộ giải quyết và xử lý dùng chip lưỡng cực vì những bán dẫn lưỡng cực nhanh hơn nhiều so với những chip MOS ; ví dụ điển hình, Datapoint tạo những bộ vi giải quyết và xử lý bằng chip TTL cho đến đầu những năm 1980. [ 35 ]Các đơn vị sản xuất máy tính vận tốc cao muốn chúng chạy nhanh gọn, thế cho nên trong những năm 1970 họ kiến thiết xây dựng những CPU từ những vi mạch tích hợp quy mô nhỏ ( SSI ) và quy mô trung bình ( MSI ) gồm có những cổng TTL của vi mạch họ 7400. Vào thời gian đó, vi mạch MOS quá chậm đến nỗi chúng chỉ được coi là hữu dụng trong một vài ứng dụng thích hợp với nhu yếu hiệu suất thấp. [ 36 ] [ 37 ]Khi công nghệ tiên tiến vi điện tử tăng trưởng mạnh, nó ngày càng tăng số lượng bóng bán dẫn được đặt trên một IC, giảm số lượng IC riêng thiết yếu để tạo ra một CPU hoàn hảo. Các vi mạch MSI và LSI tăng lượng transistor lên đến hàng trăm, và sau đó hàng ngàn. Đến năm 1968, số lượng IC thiết yếu để thiết kế xây dựng một CPU hoàn hảo đã được giảm xuống còn 24 IC của tám loại khác nhau, với mỗi IC chứa khoảng chừng 1000 MOSFET. [ 38 ] Tương phản trọn vẹn với những vi mạch SSI và MSI của nó, vi mạch LSI tiên phong của PDP-11 chứa một CPU gồm có chỉ có bốn mạch tích hợp LSI. [ 39 ]

Các bộ vi giải quyết và xử lý[sửa|sửa mã nguồn]

Đế của một bộ vi xử lí Intel 80486DX2 ( Kích thước thật : 12×6. 75 mm )Bộ vi xử lí Intel Core i5 ở trên bo mạch chủ của máy tính xách tay VAIO E ( ở bên phải, dưới ống tản nhiệt )

Trong những năm 1970, những phát minh cơ bản của Federico Faggin (IC MOS cổng silicon với cổng tự liên kết cùng với các phương pháp thiết kế logic ngẫu nhiên mới của ông) đã thay đổi việc thiết kế và sản xuất CPU mãi mãi. Kể từ sự ra đời của bộ vi xử lý thương mại đầu tiên (Intel 4004) vào năm 1970, và bộ vi xử lý lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi (Intel 8080) năm 1974, mô hình này của CPU đã gần như hoàn toàn vượt qua tất cả các bộ phận xử lý trung tâm khác. Các nhà sản xuất máy tính lớn và máy tính mini thời kỳ này tung ra các chương trình phát triển vi mạch độc quyền để nâng cấp kiến trúc máy tính cũ của họ, và cuối cùng tạo ra bộ vi xử lý tương thích với tập lệnh cũ của các phần cứng và phần mềm cũ. Kết hợp với sự ra đời và cuối cùng thành công khắp nơi của máy tính cá nhân, thuật ngữ CPU bây giờ được áp dụng gần như độc quyền[a]
cho các bộ vi xử lý. Một số CPU (gọi là lõi) có thể được kết hợp trong một chip xử lý duy nhất.[40]

Các thế hệ trước của CPU cũng được sản xuất như những linh phụ kiện điện tử và vô số vi mạch ( IC ) trên một hay nhiều mạch in. [ 41 ] Bộ vi giải quyết và xử lý là những CPU được sản xuất trên một số lượng rất nhỏ những IC ; thường chỉ là một. [ 42 ] Tổng thể size CPU nhỏ hơn, là một hiệu quả của việc sản xuất trên cùng một khuôn, khiến thời hạn quy đổi nhanh hơn vì những yếu tố vật lý như giảm điện dung ký sinh tại cổng. [ 43 ] [ 44 ] Điều này đã được cho phép những bộ vi giải quyết và xử lý đồng điệu có vận tốc xung nhịp từ hàng chục megahertz đến vài gigahertz. Ngoài ra, vì năng lực để thiết kế xây dựng transistor cực nhỏ trên một vi mạch đã tăng lên, sự phức tạp và số lượng bóng bán dẫn trong một CPU duy nhất đã tăng lên nhiều lần. Xu hướng được kiểm chứng thoáng đãng này được đặt tên là Định luật Moore, mà đã được chứng tỏ qua trong thực tiễn là một yếu tố dự báo khá đúng chuẩn về sự tăng trưởng của CPU ( và những IC phức tạp khác ). [ 45 ]

Trong khi mức độ phức tạp, quy mô, xây dựng, và dạng tổng quát của CPU đã thay đổi rất nhiều kể từ năm 1950,[46] đáng chú ý là các thiết kế cơ bản và chức năng của nó đã không thay đổi chút nào. Hầu như tất cả các CPU phổ biến hiện nay có thể được mô tả rất chính xác như các máy lưu trữ chương trình theo kiểu von Neumann.[b] Khi định luật Moore nói trên vẫn tiếp tục đúng,[45] mối quan tâm phát sinh về các giới hạn của công nghệ bóng bán dẫn mạch tích hợp. Thu nhỏ tối đa các cửa điện tử đang gây ra những ảnh hưởng của hiện tượng như electromigration và rò rỉ dưới ngưỡng đã nhiều hơn đáng kể. Những mối quan tâm mới là một trong nhiều yếu tố khiến các nhà nghiên cứu tập trung tìm hiểu các phương pháp mới của máy tính như máy tính lượng tử, cũng như để mở rộng việc sử dụng tính toán song song
và các phương pháp khác nhằm mở rộng tính hữu ích của các mô hình von Neumann cổ điển.

Các hoạt động giải trí cơ bản của hầu hết những CPU, không nhờ vào hình thức vật lý, là thực thi một chuỗi những tập lệnh được tàng trữ, gọi là chương trình. Các mã lệnh chờ triển khai này được lưu giữ trong một số ít loại bộ nhớ máy tính. Gần như tổng thể những CPU có những bước : lấy thông tin, giải thuật và triển khai lệnh khi hoạt động giải trí, và được gọi chung là chu kỳ luân hồi lệnh .Sau khi triển khai một lệnh, hàng loạt quy trình lặp đi lặp lại, với sự chu kỳ luân hồi lệnh tiếp theo thường lấy những lệnh tiếp theo trong chuỗi vì giá trị tăng lên trong thanh ghi con trỏ lệnh. Nếu một lệnh nhảy được triển khai, con trỏ lệnh sẽ được sửa đổi để chứa địa chỉ của lệnh đã biến hóa và thực thi chương trình liên tục như thông thường. Trong những CPU phức tạp hơn, nhiều lệnh hoàn toàn có thể được tải xuống, giải thuật, và triển khai đồng thời. Phần này diễn đạt những gì thường được gọi là ” đường ống RISC cổ xưa “, vốn khá phổ cập trong những CPU đơn thuần được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử ( thường được gọi là vi tinh chỉnh và điều khiển ). Nó đa phần bỏ lỡ vai trò quan trọng của CPU cache, và do đó bỏ lỡ những tiến trình tiếp cận của những đường ống .
i9-9900k CPUMột số lệnh thao tác truy vấn chương trình chứ không phải tạo ra tài liệu tác dụng trực tiếp ; lệnh như vậy thường được gọi là ” lệnh nhảy ” và được cho phép chương trình chạy lặp vòng, thực thi chương trình có điều kiện kèm theo ( trải qua việc sử dụng một bước nhảy có điều kiện kèm theo ), và năng lực viết những chương trình con. [ c ] Trong một số ít bộ vi giải quyết và xử lý, một số ít lệnh khác biến hóa trạng thái của những bit trong một thanh ghi ” cờ “. Những cờ này hoàn toàn có thể được sử dụng để biến hóa cách ứng xử của chương trình, vì chúng thường chỉ ra hiệu quả của những toán tử khác nhau. Ví dụ, trong bộ vi giải quyết và xử lý khi một lệnh ” so sánh ” nhìn nhận hai giá trị, chúng xóa bit trong những thanh ghi cờ để chỉ ra số nào lớn hơn số nào, hoặc hai số được so sánh là bằng nhau ; một trong những cờ này sau đó hoàn toàn có thể được một lệnh nhảy sử dụng để xác lập rẽ nhánh tùy theo hiệu quả so sánh trên .

Khối tinh chỉnh và điều khiển ( CU – Control Unit )[sửa|sửa mã nguồn]

Là thành phần của CPU có trách nhiệm thông dịch những lệnh của chương trình và tinh chỉnh và điều khiển hoạt động giải trí giải quyết và xử lý, được điều tiết đúng mực bởi xung nhịp đồng hồ đeo tay mạng lưới hệ thống. Phần này là phần cốt lõi của một bộ giải quyết và xử lý được cấu trúc từ những mạch logic so sánh với những linh phụ kiện bán dẫn như transistor tạo thành .

Khối đo lường và thống kê ALU ( Arithmetic Logic Unit )[sửa|sửa mã nguồn]

Chức năng thực thi những phép toán số học và logic sau đó trả lại hiệu quả cho những thanh ghi hoặc bộ nhớ .

Các thanh ghi ( Registers )[sửa|sửa mã nguồn]

Là những bộ nhớ có dung tích nhỏ nhưng vận tốc truy vấn rất cao, nằm ngay trong CPU, dùng để tàng trữ trong thời điểm tạm thời những toán hạng, tác dụng thống kê giám sát, địa chỉ những ô nhớ hoặc thông tin điều khiển và tinh chỉnh. Mỗi thanh ghi có một công dụng đơn cử. Thanh ghi quan trọng nhất là bộ đếm chương trình ( PC – Program Counter ) chỉ đến lệnh sẽ thi hành tiếp theo .
Phần bộ nhớ chứa mã máy của cpu ( không bắt buộc ) để hoàn toàn có thể thực thi những lệnh trong file thực thi .

Phần điều khiển và tinh chỉnh[sửa|sửa mã nguồn]

Thực hiện việc tinh chỉnh và điều khiển những khối và điều khiển và tinh chỉnh tần số xung nhịp. Mạch xung nhịp đồng hồ đeo tay mạng lưới hệ thống dùng để đồng điệu những thao tác giải quyết và xử lý trong và ngoài CPU theo những khoảng chừng thời hạn không đổi. Khoảng thời hạn chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ luân hồi xung nhịp. Tốc độ đo số chu kì mà CPU thực thi mỗi giây gọi là vận tốc xung nhịp – vận tốc đồng hồ đeo tay tính bằng triệu đơn vị chức năng mỗi giây ( MHz ). Phần này là không thiết yếu cho một cpu nhưng hầu hết có trong kiến trúc cisc .
Tốc độ giải quyết và xử lý của máy tính hầu hết phụ thuộc vào vào vận tốc của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào vào những phần khác như bộ nhớ RAM, bo mạch đồ họa, ổ cứng, v.v. .Có nhiều công nghệ tiên tiến làm tăng vận tốc giải quyết và xử lý của CPU. Ví dụ : pipeline, turbo boost, siêu phân luồng, v.v. .

Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn vị như MHz, GHz, v.v..). Trước năm 2005, tần số này cao hơn cũng có nghĩa là tốc độ xử lý cao hơn. Tuy nhiên khi chỉ so sánh như vậy là bỏ qua rất nhiều yếu tố khác. (Ví dụ: CPU Intel Core 2 Duo (2 nhân) có tần số 2,6 GHz có thể xử lý nhanh hơn CPU Intel Pentium 4 (1 nhân) 3,4 GHz hay dòng Intel Core 2 Duo (2 nhân) 2,6 GHz GHz lại yếu hơn dòng Core i3 (2 nhân) với cùng 2,6 GHz GHz rất nhiều). Do vậy hiện nay, nhà sản xuất CPU như Intel dùng khái niệm đánh giá trên hiệu suất làm việc (performance rating -P.R) cho các dòng Core i3, i5, i7, i9.

Tốc độ CPU còn nhờ vào vào nhiều yếu tố như :

• Số nhân xử lý (2,4,10,22 nhân…), càng nhiều nhân càng mạnh
• Xung nhịp (1 GHz, 4GHz,…), số GHz càng cao, CPU càng mạnh, đồng thời cũng tỏa nhiều nhiệt hơn
• IPC (instructions per clock/cycles). VD: Do IPC nên CPU đời mới lại mạnh hơn CPU đời cũ cùng số nhân với số luồng, cùng xung nhịp. IPC càng cao thì CPU càng mạnh.
• Tiến trình của CPU (14 nm, 10 nm, 7 nm,…), càng nhỏ càng tiết kiệm điện và hiệu năng cao hơn.
• Công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU (pipeline, turbo boost, siêu phân luồng, v.v.),
• Bộ nhớ đệm – bộ nhớ dùng để lưu các lệnh/dữ liệu thường dùng hay có khả năng sẽ được dùng trong tương lai gần, giúp giảm bớt thời gian chờ đợi của CPU. Ví dụ: Intel Core 2 Duo sử dụng chung cache L2 (shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống hai nhân mới này cao hơn so với hệ thống hai nhân thế hệ thứ nhất (Intel Pentium D) với mỗi nhân từng bộ nhớ đệm L2 riêng biệt.
• Đồ họa tích hợp (vd: Radeon Vega 8 Graphics mạnh hơn VGA Inno3D GT 730 1 GB (kết luận dựa trên Benchmarks, chỉ dùng để kham khảo))[cần dẫn nguồn]
• TDP (công suất thoát nhiệt), lượng nhiệt chip xử lý tỏa ra mà hệ thống làm mát cần phải giải tỏa. TDP thường cho biết mức tiêu thụ điện của con chip, con số này càng cao thì càng mạnh, càng thấp thì càng mát.

Các nhà phân phối[sửa|sửa mã nguồn]

Hai đơn vị sản xuất CPU lớn nhất lúc bấy giờ là Intel và AMD .Một trong những CPU tiên phong của hãng Intel là Intel 4004. Được tung ra thị trường vào tháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistor và 16 chân. Một CPU khác của Intel được tung ra thị trường năm 2006 là Intel Northwood Pentium, có 55 triệu transistor và 478 chân .Nhà sản xuất AMD ( Advanced Micro Devices ) cũng được nhìn nhận cao :APU ( Dòng tích hợp nhân đồ họa của AMD ) :- A10 [ 58 xx ( k ), 68 xx ( k ), 78 xx ( k ) ] với sức mạnh đồ họa tích hợp sánh ngang với những GPU tầm trung .Năm 2017, AMD ra đời thế hệ CPU mới, tên mã Zen, với số nhân / luồng tiêu biểu vượt trội so với đối thủ cạnh tranh Intel từ đó đã làm bùng nổ cuộc chiến CPU mà trước đó AMD đã thất thế trong nhiều năm .Ngoài ra, còn có những nhà phân phối chip ARM ( vd : Qualcomm, MediaTek, …. với những chip cho smartphone như Snapdragon 888, Dimensity 1200, …, Apple với dòng chip A cho iPhone, iPad như A15 Bionic, … và dòng M1 và nhũng hậu bối của nó trên những mẫu Macbook, Imac, … từ 2021 trở đi )

1. ^

   Integrated circuits are now used to implement all CPUs, except for a few machines designed to withstand large electromagnetic pulses, say from a nuclear weapon.

   Xem thêm: con ngựa trong tiếng Tiếng Anh – Tiếng Việt-Tiếng Anh | Glosbe

2. ^ [47] which for example may be stored on The so-called ” von Neumann ” memo expounded the idea of stored programs, which for example may be stored on punched cards, paper tape, or magnetic tape .
3. ^ Some early computers like the Harvard Mark I did not tư vấn any kind of ” jump ” instruction, effectively limiting the complexity of the programs they could run. It is largely for this reason that these computers are often not considered to contain a proper CPU, despite their close similarity to stored-program computers .

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://helienthong.edu.vn
Category: Tiếng anh