CPU - Vài điều có thể bạn chưa biết

English | Vietnamese

Rules

Main Forum

Portal

Member Listing

Statistics

Search

Reading Room
[Register]

Login [ | https ]

Forum Index

Thảo luận các loại thiết bị máy tính

CPU - Vài điều có thể bạn chưa biết

[Question] CPU - Vài điều có thể bạn chưa biết	27/06/2006 11:55:39 (+0700) \| #1 \| 1315

batdoi
Member

Joined: 26/06/2006 12:21:55
Messages: 40
Location: Tầng 3 tháp Rùa - HN
Offline

Nếu như bạn đã từng tự hỏi không biết CPU trong máy tính của bạn đang làm gì? Và nó làm việc như thế nào? Thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn tìm hiểu xem: làm sao mà các kỹ thuật luận lý số vô cùng
đơn giản lại cho phép máy tính làm rất nhiều việc, từ chơi game, soạn văn bản cho đến việc đọc thư điện tử hay nghe nhạc, xem phim…

CPU là gì?

CPU là từ viết tắt của cụm Central Process- ing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), là một bộ phận tính toán chính của máy tính. Nó được cấu thành bởi đơn vị số học-lôgic (ALU) và đơn vị điều khiển. Ngày nay, CPU trong hầu hết các máy tính được chứa trọn vẹn trên một chip .

CPU, đồng hồ và bộ nhớ là những thành phần chính yếu tạo nên máy vi tính của bạn. Nhưng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh cần đòi hỏi thêm các thành phần khác như: các đơn vị điều khiển, các thiết bị nhập, xuất, các thiết bị lưu trữ dữ liệu và một hệ điều hành.

Lịch sử phát triển của CPU như thế nào?

Intel là nhà tiên phong trong việc sản xuất bộ vi xử lý (BVXL) khi tung ra Intel 4004
vào năm 1971. Khả năng tính toán của Intel 4004 chỉ dừng lại ở hai phép toán: cộng hoặc trừ và nó chỉ có thể tính toán được 4 bit tại một thời điểm. Điều đáng kinh ngạc ở đây là toàn bộ “cỗ máy” tính toán được tích hợp “nằm” gọn trên một chip đơn duy nhất. Trước khi cho ra đời Intel 4004, các kỹ sư đã chế tạo ra máy tính hoặc là từ một tổ hợp nhiều chip hoặc là từ các thành phần rời rạc (các transistor được nối từng cái lại cùng lúc).
Thế nhưng BVXL đầu tiên “đặt chân” vào ngôi nhà số của chúng ta hiện nay lại không phải là Intel 4004 mà là BVXL thế hệ kế tiếp của nó - Intel 8080, một máy tính 8 bit hoàn hảo trên một chip duy nhất, được giới thiệu vào năm 1974. Trong khi đó, Intel 8088 là thế hệ BVXL đầu tiên “loé sáng” thực sự trên thị trường. Được giới thiệu năm 1979 và sau đó được tích hợp vào các máy tính cá nhân IBM, xuất hiện trên thị trường vào năm 1982. Intel 8088 có thể được xem như “người tiền nhiệm chính” của các bộ xử lý thế hệ tiếp theo: Intel 80286, 80386, 80486 rồi đến Intel Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III và IV. Do tất cả đều được cải tiến dựa trên thiết kế cơ bản của Intel 8088. Ngày nay, BVXL Intel Pentium 4 có thể thực hiện bất kỳ đoạn mã nào đã chạy trên BVXL Intel 8088 nguyên thủy nhưng với tốc độ nhanh hơn gấp 5000 lần.

CPU hoạt động như thế nào?

Để hiểu được CPU hoạt động như thế nào, chúng ta hãy cũng nhìn vào bên trong và tìm hiểu cơ chế luận lý được dùng để tạo ra CPU. Ngoài ra, để có cái nhìn sâu hơn về CPU, bạn cũng cần phải tìm hiểu thêm về ngôn ngữ Hợp Ngữ (hay nôm na là ngôn ngữ máy) cũng như một số việc mà các kỹ sư chế tạo đã làm, để gia tăng tốc độ cho CPU. CPU thực hiện một tập hợp các chỉ lệnh máy để bảo các bộ xử lý (BXL) của mình phải làm gì. Và dựa trên nền tảng các chỉ lệnh, CPU thực hiện ba việc cơ bản sau:
Bằng cách sử dụng đơn vị ALU của mình, CPU có thể thực hiện các phép toán số học như cộng, trừ, nhân hoặc chia. Các CPU mới hiện nay chứa thêm các BXL dấu chấm động cho phép nó có thể thực hiện các tính toán cực kỳ phức tạp trên các số dấu chấm động lớn.
CPU có thể di chuyển dữ liệu từ một vị trí bộ nhớ này đến một vị trí khác.
CPU có thể đưa ra các quyết định và nhảy đến một tập hợp các chỉ lệnh mới dựa trên các quyết định này.

Pipeline (Đường ống dẫn)
Trong thiết kế máy tính, đây là một tuyến lắp ráp thuộc mạch cứng làm tăng tốc độ một cách đáng kể quá trình xử lý các lệnh thông qua việc truy tìm, thực hiện và ghi trở lại.
Được sử dụng trong UNIX, đường ống dẫn này có trong bộ xử lý Intel 80486 đã làm cho nó có khả năng xử lý lệnh trong mỗi một chu kỳ nhịp đồng hồ. Bộ vi xử lý Intel Pentium có hai đường ống dẫn, một dùng cho dữ liệu và một dùng cho các lệnh và do đó có thể xử lý hai lệnh (một lệnh trong đường ống) trong mỗi chu kỳ nhịp đồng hồ.

Tuy CPU có thể thực hiện nhiều tính toán rất phức tạp nhưng tất cả đều quy lại ba việc cơ bản trên. Biểu đồ sẽ cho thấy khả năng thực hiện ba việc này của một CPU đơn giản.
Nhìn vào biểu đồ bên, ta có thể thấy CPU này có:
Một tuyến địa chỉ - address bus (độ rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 bit) để gửi địa chỉ đến bộ nhớ.

Assembly language (Hợp ngữ ngôn ngữ as- sembly)
Ngôn ngữ lập trình bậc thấp, trong đó mỗi câu lệnh chương trình tương ứng với một chỉ lệnh mà bộ xử lý có thể thực hiện được.
Hợp ngữ là một ngôn ngữ thủ tục. Chúng báo cho máy tính biết phải làm gì theo từng chi tiết chính xác (với hàng vài chục dòng mã cần thiết phải có, chỉ để thực hiện một phép cộng hai con số

Một tuyến dữ liệu – data bus (độ rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 bit) để có thể gửi dữ liệu đến bộ nhớ hoặc nhận dữ liệu lại từ bộ nhớ.
Một đường đọc – RD và ghi – WR để CPU “nói chuyện” với bộ nhớ nếu nó muốn thiết lập hoặc lấy vị trí địa chỉ.
Một đường đồng hồ - clock line cho phép bộ xử lý nhận các xung đồng hồ tuần tự.
Một đường reset – reset line để reset bộ đếm của chương trình về zero và khởi động lại sự thi hành.

Tại sao chúng ta cần đến CPU 64 bit?

Lý do duy nhất là vì chúng ta cần đến không gian địa chỉ được mở rộng của các CPU này. Các CPU 32 bit có thể hỗ trợ truy xuất tối đa 2 GB hoặc 4 GB bộ nhớ RAM. Nghe thì có vẻ quá nhiều vì các máy tính cá nhân của chúng ta hiện nay chỉ cần đến 256 MB hoặc 512 MB. Nhưng giới hạn 4 GB có thể khiến các máy chủ cũng như máy tính chạy các chương trình cơ sở dữ liệu lớn phải “đau đầu”. Đó là chưa nói đến với xu hướng phát triển hiện tại, ngay cả các máy tính gia đình cũng sẽ sớm tiến đến vạch 4 GB. Trong khi, các CPU 64 bit lại không gặp phải “rào cản” này vì không gian địa chi 64 bit về căn bản sẽ là một không gian vô tận (264 Bytes).

Nhờ tuyến địa chỉ 64 bit cùng các tuyến dữ liệu rộng và nhanh trên bo mạch chủ, các hệ thống 64 bit gia tăng tốc độ nhập/xuất cho các thiết bị như đĩa cứng hay bo mạch đồ họa. Nhờ vậy mà tốc độ của toàn bộ hệ thống được nâng cao rõ rệt.
Với các máy chủ, lợi ích mà 64 bit mang lại quá rạch ròi. Còn với người dùng gia đình thì sao? Ngoài việc phá bỏ rào cản giới hạn bộ nhớ hệ thống, 64 bit hiện tại vẫn chưa mang lại lợi ích xác thực nào cho người dùng gia đình.
Tuy nhiên, nó có thể rút ngắn thời gian xử lý các dữ liệu phức tạp gồm rất nhiều số thực. Nhờ vậy, các ứng dụng đồ họa lớn, ứng dụng hiệu chỉnh video hay các trò chơi máy tính thế hệ mới sẽ là những lĩnh vực đầu tiên hưởng lợi từ sức mạnh xử lý 64 bit.

ALU - arithmetic-logic unit
(Đơn vị số học-logic)
Một bộ phận trong bộ xử lý trung tâm
(CPU) dùng để thực hiện các phép tính số học và logic cơ bản trên cơ sở các dữ liệu

CPU BÌNH DÂN- TIỀN NÀO CỦA NẤY?

Phục vụ cho số đông người dùng có khả năng tài chính eo hẹp, hai hãng sản xuất CPU hàng đầu: Intel v� AMD, đều cho ra những dòng CPU giá rẻ. Các CPU loại này có hiệu năng chấp nhận được. Tuy tốc độ xử lý không cao nhưng chúng hoàn toàn phù hợp với các tác vụ thông thường như xử lý văn bản, duyệt web, nghe nhạc, xem phim... Đó l� các dòng Celeron, Celeron D của Intel v� Sempron của AMD. Chúng ta cùng nhau lướt qua các tính năng đặc trưng của các dòng CPU “bình dân” này thông qua ba đại diện: Intel Celeron 2.0 GHz, Intel Celeron D 2.4 GHz v� AMD Sempron 2400+.

Celeron D và Sempron cùng so kè !!!

Cấu trúc Celeron Northwood (N) không có gì thay đổi nhiều so với dòng Celeron Williamete (W) cũ. Chúng chỉ khác nhau ở công nghệ sản xuất chip (công nghệ 130 nm so với 180nm). Nhờ vậy, chúng có thể hoạt động với điện thế thấp hơn (1,525V so với điện thế 1,75V). Nhưng nhìn chung, tốc độ của dòng Celeron (N) “không” cải thiện nhiều.Khác với Celeron (N), Celeron D là một ứng viên “xuất sắc” cho dòng CPU cấp thấp, được Intel “ưu ái” sản xuất trên công nghệ 90 nm (nhân Prescott) với bộ đệm L2 (256K) lớn hơn gấp đôi Celeron (N). Nhờ có Front Side Bus (FSB) cao hơn – 533 MHz, cùng việc bổ sung thêm bộ lệnh SSE3 vào tập lệnh hỗ trợ, hiệu năng xử lý của Celeron D thật sự vượt trội so với dòng Celeron thế hệ cũ. Với mức giá khoảng 74 $ (Celeron D 2.4GHz) cộng với một Mainboard chất lượng tốt (giá khoảng 50~70 $) và 256 MB RAM, Celeron D là một sự đầu tư hợp lý cho hệ thống máy tính của bạn.

Sánh vai cùng Intel, AMD cũng cho ra dòng CPU cấp thấp – Sempron - của riêng mình. Chúng làm cho thị trường càng thêm sôi động, đem lại nhiều sự lựa chọn cho người dùng bình dân. Sempron là dòng CPU tiếp theo Duron nhưng được “trang bị” tốt hơn (có lẽ để đối phó với Celeron D của Intel?). AMD không thay đổi cấu trúc nhân để chạy đua xung nhịp với Intel mà cố gắng gia tăng hiệu quả xử lý dữ liệu trên mỗi xung nhịp CPU. Bằng việc tăng bộ đện L1 lên gắp đôi, L2 lên gắp 4 lần so với Duron, AMD cho thấy một “biện pháp” tốt để phát huy hiệu năng của CPU.

Qua kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy, CPU Intel Celeron D2.4 GHz thật sự “vượt trội” trong các ứng dụng đồ họa và video. Trong khi đó, AMD Sempron 2400+ lại tạm vượt lên ở ứng dụng 3D Max 7 và nén Mp3. Còn Celeron 2 GHz đành “ngậm ngùi” ở vị trí thứ ba ở đa phần các phép thử !!!

Lời kết
Một khi hướng tới dòng CPU cấp thấp, đa phần người dùng chọn là vì lý do kinh tế. Do đó, giá thành của những CPU loại này là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Theo quan niệm của “người xưa”, giá của CPU
AMD lúc nào cũng rẻ hơn Intel. Nhưng thực tế cho thấy, cả khi AMD có đại diện phân phối chính thức tại Việt Nam, giá thành cũng không mang tính cạnh tranh nhiều so với Intel – “đội bóng” có số cổ động viên đông đảo nhất tại thị trường Việt Nam.

CPU TẦM TRUNG - BẠN ĐƯỢC GÌ?

Để đánh giá các CPU có tốc độ cao hơn dòng “Bình dân”, có giá thành nằm trong khoảng 120~130 $, chúng tôi xin giới thiệu ba “đại diện” tiêu biểu: Intel Pentium 4 2.4GHz, AMD Sempron 2800+ (462 chân) và AMD Sempron 3000+ (754 chân).
Hy vọng, bạn bớt băn khoăn hơn khi chọn lựa các CPU trong khung giá này.

“Lướt” qua các thông số kỹ thuật, bạn dễ dàng biết được CPU AMD Sempron 2800+ hoạt động với xung nhịp thật là 2.0 GHz trong khi Sempron 3000+ chỉ có xung nhịp thật là 1.8 GHz Bộ đệm 128 KB của Sempron 3000+ chỉ bằng một nửa so với bộ đệm 256 KB của Sempron 2800+. Nếu chỉ với những thông tin trên thì chưa đủ để nói lên toàn bộ hiệu năng của chúng. Thật ra, điểm khác biệt mang tính quyết định về hiệu năng đó là Sempron 3000+ được thiết kế theo một kiến trúc mới với bộ điều khiển bộ nhớ (memory controller) được tích hợp trong “nhân” của CPU. Khác với kiến trúc điều khiển bộ nhớ của Intel (khi CPU muốn liên lạc với bộ nhớ chính phải thông qua bộ điều khiển bộ nhớ tích hợp trên chip cầu bắc của bo mạch), cấu trúc điều khiển bộ nhớ mới của Sempron 3000+ cho phép CPU liên lạc với bộ nhớ chính thông qua một tuyến liên lạc được thiết lập riêng hoàn toàn (tuyến HyperTransport) mà không phải thông qua chip cầu bắc. Nhờ vậy, sự trao đổi dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ chính cực kỳ nhanh chóng. Chính điều này đã làm cho Sempron 3000+ qua mặt Sempron 2800+ mặc dù trên thực tế Sempron 3000+ có tốc độ xung thật và bộ đệm thấp hơn.

Phát huy thế mạnh về tuyến bộ nhớ của mình đã giúp Sempron 3000+ dành được điểm “ưu” ở hầu hết các ứng dụng đồ họa 3D. Trong trường hợp này, lợi thế về xung nhịp và bộ đệm đã không giúp ích gì nhiều cho Sempron 2800+, khiến nó phải nhường bước cho người anh em 3000+ của mình. Nếu như thế mạnh trên môi trường đồ họa 3D thuộc về Sempron 3000+ thì Pentium 4 Prescott 2.4 lại chứng tỏ mình là một “studio” tuyệt vời khi cho kết quả vượt trội ở cả khả năng dựng phim có tạo hiệu hứng ba chiều lẫn mã hóa Mp4.
Nhìn chung, “chạy” các ứng dụng văn phòng đối với CPU tầm trung là một việc dễ dàng. Điều cần quan tâm đối với người sử dụng khi mua chính là hiệu năng của chúng khi chạy các ứng dụng tương đối “nặng” hơn một chút như AutoCAD 2004, CorelDraw12, Photoshop CS…

CPU CAO CẤP- NHIỀU CHỌN LỰA.
Có vẻ như “mặt trận” chúng ta đang đứng lại là nơi “gay go” nhất khi có sự tham gia của nhiều đại diện từ Intel và AMD. Gồm có: Pentium 4 2.8E GHz, Pentium 4 520 (2.8GHz), Athlon 64 3000+ (754 chân), Athlon 64 3000+ (939 chân) và Pentium 4 530 (3.0 GHz). Với giá thành dao động trong khoảng 165~ 190$, người dùng sẽ có thêm nhiều lựa chọn CPU cao cấp cho hệ thống máy tính của mình.

Bạn có thể băn khoăn “Nên chọn CPU nào đây?” khi giá thành và tốc độ của chúng chênh lệch nhau không nhiều. Thực tế, CPU Intel Pentium 4 530 đắt hơn loại 2.8 GHz
(Pentium 4 520) khoảng 25$. Nếu số tiền này là “chuyện nhỏ” với bạn, hãy chọn loại nhanh nhất. Ngược lại, bạn có thể cân nhắc loại Pentium 4 520. Khoảng chênh lệch có thể dùng vào việc tăng RAM hay tăng dung lượng đĩa cứng,… Cả hai loại đều là dòng CPU Pentium 4 mới của Intel, sử dụng chân cắm dạng tiếp xúc điểm (775 chân), hỗ trợ Siêu Phân Luồng (HT), bộ đệm L2 1MB và có FSB 800 MHz. Trong khi đó, CPU Pentium 4 2.8E GHz sử dụng chân cắm cũ (478 chân) lại có giá cao hơn. Đây có thể là cách Intel “tiếp thị” các bộ xử lý 775 chân mới của mình.

Đến đây, có người sẽ thắc mắc “mainboard và các linh kiện dành cho hệ thống CPU 775 chân thường có giá đắt hơn loại hệ thống dùng CPU 478 chân?”. Không sai, nhưng bạn hãy yên tâm. Các nhà sản xuất là những người rất “nhạy” chuyện này. Chắc chắn, họ sẽ không để bạn thiệt thòi. Điều này được chứng minh khi thị trường lần lượt xuất hiện các Mainboard dùng chipset cũ (865PE) nhưng hỗ trợ kiểu đế cắm cho các CPU mới. Do đó, theo chúng tôi, bạn hãy mạnh dạn chọn loại CPU 775 chân. Dù không có những cải thiện về mặt tốc độ, nhưng kiểu đế cắm mới sẽ giúp CPU của bạn “mát mẻ” hơn, hạn chế các rủi ro về việc làm hỏng chân CPU khi lắp đặt và dĩ nhiên còn “tân thời” hơn nữa chứ!

Lựa chọn thứ hai ngoài Intel là 2 CPU, được đánh giá tương đương với CPU Pentium 4
3.0GHz, đến từ nhà sản xuất CPU lớn thứ hai thế giới – AMD gồm: Athlon 64 3000+
754 và Athlon 64 3000+ 939.

Hai CPU này có giá thành chênh nhau khá ít. Cụ thể là bạn cần đầu tư thêm 14$ cho loại 939 chân mới. Xét về đặc điểm xung thật của CPU, loại 754 chân (rẻ hơn) lại có xung thật cao hơn loại 939 chân. Tương ứng lần lượt là 2.0 GPHenztiuvmà 412.8.8EGHz. Tuy nhiên, do CPU mới của AMD được tích hợp bộ điều khiển bộ nhớ kênh đôi ngay trong nhân (thay vì bộ điều khiển bộ nhớ đơn) nên hiệu năng tổng thể của loại 939 chân mới sẽ cao hơn loại 754 chân cũ. Dẫn đến, tuy có xung thật thấp hơn nhưng nó được nhà sản xuất đánh giá là tương đương (đều 3000+).

Ngoài ra, loại 939 chân mới được sản xuất trên công nghệ 0.09 Micron. Với đặc điểm này, CPU của bạn sẽ hoạt động với điện thế thấp hơn, ít nóng hơn và tiết kiệm điện hơn. Nhìn chung, cả hai loại đều là dòng CPU cao cấp của AMD, hỗ trợ tính toán 64 bit và “sở hữu” bộ đệm L2 là 512KB. Giá thành thì không quá chênh lệch. Nếu xét về “diện mạo” công nghệ, loại 939 chân tỏ ra vượt trội hơn so với loại 754 chân. Nhưng đặc điểm xung thật thấp lại khiến nó “về sau” ở đa số các thử nghiệm của chúng tôi.
Tuy nhiên, với một số người dùng kinh nghiệm, CPU 939 chân một khi được ép xung sẽ cho hiệu quả rất cao nhờ khả năng hỗ trợ bộ nhớ kênh đôi.
Nói tóm lại, nếu bạn không quan tâm đến 5v3ấ0n đề ép xung, bạn có thể giảm được một ít chi phí đầu tư cho CPU và mainboard khi chọn hệ thống dùng CPU Athlon 64 3000+ 754. Ngược lại, nếu bạn là người đam mê công nghệ và khả năng tài chính cho phép thực hiện các “nghiên cứu” về ép xung, hãy chọn CPU Athlon 64 3000+ 939. Về hiệu năng thực tế của nhóm CPU cao cấp, bạn vui lòng tham khảo biểu đánh giá tốc độ cũng như bài viết “CPU – Muôn hình vạn trạng” của chúng tôi.

bảng thông số CPU mà mình sưu tập thêm (click vào hình bên dưới để xem cho rõ)
www.tomshardware.com/2005/11/21/the_mother_of_all_cpu_charts_2005/index.html

bài viết của vtalinh http://www.banvacntt.com 01/03/2006)

Go to:

Users currently in here
1 Anonymous