CPU là gì?
CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng anh), tạm dịch là bộ xử lý trung tâm, là các mạch điện tử trong một máy tính, thực hiện các câu lệch của chương trình máy bằng cách thực hiện các phép tính số học, logic, so sánh và các hoạt động nhập/xuất dữ liệu (I/O) cơ bản do mã lệnh chỉ ra. Thuật ngữ này đã được sử dụng trong ngành công nghiệp máy tính kể từ đầu những năm 1960. 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 RAM và mạch điều khiển xuất/nhập dữ liệu.
Đọc xong bài viết này bạn có thể hiểu biết chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của CPU. Bạn giải thích các thông số kỹ thuật, công nghệ của CPU. Phương pháp lắp đặt và giải pháp nâng cấp vi xử lý. Chẩn đoán và xử lý các lỗi của vi xử lý.
1. Bộ vi xử lý CPU là gì?
Bộ vi xử lý (CPU – Central Processing Unit) còn được gọi microprocessor hay processor được xem là bộ não của máy tính, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy tính. CPU là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transistor.
CPU điều khiển mọi hoạt động của máy tính từ các công việc như: tính toán, xử lý dữ liệu… đến các quá trình truy xuất, trao đổi thông tin với các thành phần khác trong hệ thống theo những chương trình được thiết lập sẵn.
2. Phân loại CPU?
Phân loại theo kiến trúc thiết kế: Cách thức tổ chức, thiết kế của các mạch điện tử bên trong CPU. Mỗi loại CPU đều có kiến trúc khác nhau được cải tiến từ những kiến trúc trước đó (Netburst: Willamette, Northwood, Prescott, Presscott-2M, Smithfield, Cedar Mill, Presler; P6M/Banias: Banias, Dothan, Dothan533, Yonah; Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfiel; Nehalem/ Westmere, Gesher; Sandy Bridge)
Phân loại theo công nghệ chế tạo: chủ yếu dựa trên các phương pháp giảm nhỏ kích thước của mỗi Transistor cấu thành nên CPU (Công nghệ 130nm / 90nm / 65nm / 45nm / 32nm / 22nm…).
Theo mục đích sử dụng: Mỗi CPU được chế tạo với những công dụng cụ thể, đáp ứng cho những đối tượng sử dụng khác nhau.
– CPU dùng cho các máy di động (Laptop, PDA …): Thiết kế nhỏ gọn, hoạt động ở mức điện áp và xung clock thấp hơn so với các máy để bàn.
– CPU dùng cho các máy để bàn (Desktop Computer): các CPU này có thiết kế lớn, tốc độ cao (gần 4GHz) so với các CPU dùng cho máy di động (khoảng 2GHz), sử dụng hệ thống tản nhiệt to giúp cho CPU hoạt động tốt hơn.
– CPU dùng cho các máy trạm, máy chủ (Workstation, Server): CPU có yêu cầu kỹ thuật khắc khe do phải vận hành liên tục trong thời gian dài với cường độ lớn.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng chế tạo CPU, phổ biến nhất là hai hãng Intel và AMD (Advanced Micro Devices). Trong đó, Intel chiếm thị phần lớn hơn AMD khá nhiều. Ngoài ra còn có một số hãng cạnh tranh như Cyrix, Nexgen, IBM, Motorola…
Các dòng sản phẩm CPU Intel:
– Dòng CPU Intel® CoreTM, Intel® Pentium®, Intel® Celeron® dùng cho máy để bàn và các máy Laptop, Notebook.
– Dòng CPU Intel® XeonTM, Intel® ItaniumTM, dùng cho các máy chủ, máy trạm.
Các dòng sản phẩm CPU AMD:
– Dòng CPU PhenomTM, AthlonTM, SempronTM dùng cho máy để bàn.
– Dòng CPU TurionTM 64X2 Dual-Core Mobile Technology, Athlon 64X2, Mobile AMD Sempron dùng cho máy Laptop, Notebook.
– Dòng CPU Athlon MP, OpteronTM dùng cho máy chủ, máy trạm.
3. Cấu tạo của CPU?
CPU được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác nhau và mỗi bộ phận có chức năng chuyên biệt. CPU có 3 khối chính là:
– Đơn vị điều khiển (CU – Control Unit) giải mã lệnh và điều khiển toàn bộ hệ thống.
– Đơn vị số học và logic( ALU – Arithmetic Logical Unit) thực hiện các phép toán số học và logic.
– Tập thanh ghi (RF – Rigister Files) dùng để lưu trữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU.
4. Thông số kỹ thuật của vi xử lý?
Mỗi vi xử lý đều có những đặc trưng và các thông số kỹ thuật khác nhau. Tuy nhiên khi đề cập đến vi xử lý chúng ta thường quan tâm đến một số yếu tố sau đây:
4.1. Tốc độ của CPU ?
Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa).Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU ví dụ công nghệ Core 2 Duo. Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc (CPU clock) của nó, tính bằng các đơn vị như MHz, GHz, …. Đối với các CPU cùng loại tần số này càng cao thì tốc độ xử lý càng tăng, đối với CPU khác loại thì điều này chưa chắc đã đúng.
4.2. Tốc độ BUS của CPU?
FSB (Front Side Bus) là tốc độ truyền tải dữ liệu ra vào CPU hay là tốc độ dữ liệu chạy qua chân của CPU. Trong một hệ thống thì tốc độ Bus của CPU phải bằng với tốc độ Bus của Chipset bắc, tuy nhiên tốc độ Bus của CPU là duy nhất nhưng Chipset bắc có thể hỗ trợ từ hai đến ba tốc độ FSB.
4.3. Bộ nhớ Cache là gì? Có mấy loại?Kể tên.
Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm) là vùng nhớ mà CPU dùng để lưu các phần của chương trình, các tài liệu sắp được sử dụng. Khi cần, CPU sẽ tìm thông tin trên cache trước khi tìm trên bộ nhớ chính, làm giảm thời gian chờ của hệ thống. Loại bộ nhớ có dung lượng rất nhỏ, có tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ làm việc của CPU.
Có 2 loại: cache L1 (Level 1) và L2 (Level 2)
– Cache L1: Integrated cache (cache tích hợp) được hợp nhất ngay trên CPU. Cache tích hợp tăng tốc độ CPU do thông tin truyền đến và truyền đi từ cache nhanh hơn là phải chạy qua bus hệ thống. CPU trước hết tìm thông tin cần thiết ở cache này.
– Cache L2: Thiết kế trong CPU nhưng không nằm trong lõi, được gọi là external cache hay cache phụ. Hiện tại dung lượng cache L2 thay đổi từ 128KB đến 16MB. Chức năng chính của cache L2 là dựa vào các lệnh mà CPU sắp thi hành để lấy dữ liệu cần thiết từ RAM, CPU sẽ dùng dữ liệu ở cache L2 để tăng tốc độ xử lý.
4.4. Độ rộng Bus là gì?
Độ rộng Bus dữ liệu là số bit dữ liệu có thể truyền đồng thời, thể hiện khả năng tính toán của CPU.
Độ rộng Bus địa chỉ: số bit dùng để xác định địa chỉ, thể hiện khả năng quản lý bộ nhớ.
Ví dụ:
CPU 32 bit: Bus dữ liệu: 32 bit, Bus địa chỉ: 32 bit.
CPU 64 bit: Bus dữ liệu: 64 bit, Bus địa chỉ: 32 bit.
4.5. Tập lệnh là gì?
Tập lệnh là các tập hợp những chức năng mà một CPU sẽ hỗ trợ. Mỗi chương trình hoạt động trong CPU gồm rất nhiều lệnh trong các tập lệnh ghép lại, mỗi lệnh tương ứng với một hoạt động nhất định. Vi xử lý có tích hợp nhiều tập lệnh sẽ có khả năng tính toán tốt hơn.
4.6. Chân cắm CPU Socket/Slot có mấy loại? Kể tên, đặc điểm.
Slot: khe cắm vi xử lý thế hệ cũ
– Slot 1: Pentium II, Pentium III, Celeron.
– Slot 2: Pentium II Xeon, Pentium III, Xeon.
– Slot A: các vi xử lý của hãng AMD.
Socket
– Socket 370 (Intel): Pentium III, Celeron
– Socket A (AMD): AMD Duron
– Socket 423 (Intel): Pentium 4
– Socket 478 (Intel): Pentium 4, Pentium M, Pentium 4 Extreme, Celeron D, Celeron M.
– Socket 754 (AMD): AMD Athlon 64, Turion 64
– Socket 775 (Intel): Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Xeon 3000.
– Socket 940 (AMD): Opteron 2, Athlon 64 FX.
– Socket AM2 (AMD): AMD thay thế Socket 754, 939 Athlon 64
– Socket AM3 (AMD): Athlon 64, Athlon 64 FX, Opteron 10.
– Socket 1207 (AMD): Opteron 2, Athlon 64 X2 seri 7x.
– Socket 1156, 1155: Core i3
– Socket 1156, 1155: Core i5
– Socket 1156, 1366, 2011, 1155, 1150: Core i7
5. Các công nghệ vi xử lý phổ biến? Trình bày đặc điểm từng công nghệ.
Công Nghệ Intel Hyper-Threading: Sử dụng tài nguyên của bộ xử lý hiệu quả hơn, cho phép nhiều luồng xử lý chạy trên mỗi nhân. Là một tính năng để nâng cao hiệu năng, Công Nghệ Intel HT cũng nâng cao năng suất bộ xử lý, nâng cao khả năng xử lý tổng thể trên phần mềm phân luồng.
Multi Core (đa nhân): Công nghệ chế tạo vi xử lý có 2 (hoặc nhiều) lõi xử lý vật lý thực sự hoạt động song song với nhau, mỗi nhân sẽ đảm nhận những công việc riêng biệt không liên quan đến nhân còn lại.
Công nghệ Turbo Boost: Là công nghệ nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp hệ thống hoạt động nhanh hơn và kéo dài thời lượng pin, bằng cách tự động điều chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý.
Công nghệ tích hợp chip đồ họa (GPU): Công nghệ này cho phép chip xử lý đồ họa được tích hợp trong CPU, cùng một đế với CPU làm cho hệ thống chỉ còn một con chip duy nhất, tăng hiệu suất xử lý đồ họa.
Intel Virtualization Technology: Công nghệ ảo hóa cho phép nhiều OS khác nhau chạy trên cùng một nền tảng phần cứng mà không bị xung đột.
Extended Memory 64 Technology (EM64T): công nghệ mã hoá địa chỉ có độ dài 64-bit (phiên bản nâng cấp trong cấu trúc IA-32), cho phép CPU truy cập bộ nhớ có dung lượng lớn (264 bit = 17179869184Gb hay 16ExaBytes).
AMD HTT (Hyper Transport Technology): công nghệ rút ngắn khoảng cách giữa CPU với chip cầu bắc và các thành phần khác trên mainboard.
6. Cách chẩn đoán và xử lý sự cố vi xử lý CPU?
Cong chân CPU hoặc chân đế cắm CPU:
– Khi bật máy lên mà thấy máy không hoạt động, sau khi kiểm tra các thành phần khác chúng ta tiến hành kiểm tra CPU đã được lắp đặt đúng hay chưa.
– Khi CPU lắp đặt sai vị trí thì sẽ xảy ra sự cố cong chân trên CPU hoặc trên Socket.
– Cách xử lý là dùng vật kim loại hoặc nhíp nhỏ để chỉnh lại các chân cho thẳng. Lưu ý thao tác thật nhẹ nhàng vì các chân này rất mềm.
CPU quá nóng:
– Nếu CPU quá nóng thì sẽ xảy ra sự cố máy đang hoạt động tự động tắt hoặc treo máy không sử dụng được.
– Để kiểm tra nhiệt độ CPU ta vào BIOS hoặc dùng phần mềm kiểm tra nhiệt độ máy như CPUz, SpeedFAN…
– Cách xử lý là kiểm tra quạt tản nhiệt CPU, vệ sinh, tra dầu cho quạt hoặc thay thế quạt mới. Sau đó bôi keo tản nhiệt cho CPU.
Chạy sai tốc độ:
– Nếu CPU chạy sai tốc độ chuẩn thì sẽ xảy ra hiện tượng máy chạy không ổn định, hay xảy ra tình trạng treo máy hoặc tự Reset.
– Để kiểm tra tốc độ CPU ta vào BIOS hoặc dùng phần mềm kiểm tra tốc độ
máy như CPUz, SpeedFAN…
– Cách xử lý là vào BIOS để chỉnh lại mặc định ban đầu, sử dụng sách hướng dẫn của mainboard để thiết lập cho đúng.