Bộ vi xử lý là gì? Nguyên lý hoạt động và cấu tạo

Vi xử lý là gì? Dù kích thước nhỏ bé nhưng đây lại chính là bộ não và linh hồn của các thiết bị điện tử. Không chỉ là thành phần không thể thiếu, mỗi một Microprocessor còn chứa rất nhiều tinh hoa công nghệ và giá trị của chúng là rất cao. Nếu bạn muốn hiểu về nguyên lý và cấu tạo của bộ phận này, hãy xem các nội dung sau. 

Bộ vi xử lý là gì?

Vi xử lý (Microprocessor) được coi là bộ não của máy tính, ảnh hưởng trực tiếp tới các hoạt động của thiết bị. Khác với CPU đa thành phần truyền thống, bộ xử lý giống như một hệ thống xử lý tích hợp trên một chip duy nhất. Microprocessor hiện đại có hàng triệu bóng dẫn, điện trở và điot nhỏ để có thể chạy lệnh nhanh chóng và chính xác.

Máy tính xách tay và máy chủ được trang bị bộ xử lý đa năng. Ngoài ra, còn có một số loại Microprocessor khác như bộ xử lý tín hiệu số, bộ xử lý đồ hoạ, bộ xử lý mạng,...

Ví dụ, GeForce RTX 3050 là một bộ xử lý đồ hoạ. Vi xử lý đồ họa chuyên thực hiện các lệnh liên quan tới hình ảnh, video và đồ hoạ 3D. Bộ xử lý đồ hoạ rất cần thiết trong các dòng máy tính gaming hay thiết kế đồ hoạ.

Nếu bạn cần tìm mua vi xử lý, bạn có thể tham khảo một số sản phẩm đang bán chạy tại Cellphones sau đây:

[Product_Listing categoryid="1010" propertyid="" customlink="https://cellphones.com.vn/linh-kien/cpu.html" title="Các dòng CPU đang được quan tâm nhiều tại CellphoneS"]

Cấu tạo của bộ vi xử lý

Vi xử lý có kích thước rất nhỏ nhưng cấu tạo tinh vi để xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Một Microprocessor thường sẽ gồm những thành phần sau:

• CU: Bộ điều khiển của CPU nhận lệnh từ chương trình và ứng dụng, giải mã sau đó thực hiện tác vụ. 
• ALU: Có vai trò làm các phép tính số học, logic và so sánh dữ liệu.
• Thanh ghi: Bộ nhớ lưu trữ tạm các dữ liệu và lệnh tính toán được.
• Bộ nhớ đệm: Lưu các dữ liệu truy cập thường xuyên.
• Bus và giao diện: Cung cấp các điểm vào và ra cho dữ liệu truyền qua các nhóm dây dẫn khác nhau.
• Transistor: Chất bán dẫn, thể hiện sức mạnh của vi xử lý.
• Lõi: Các đơn vị xử lý trong Microprocessor.
• Xung nhịp: Tất cả bộ xử lý đều được điều khiển bằng xung nhịp.

Vai trò của bộ vi xử lý

Vi xử lý đóng vai trò như đầu não của thiết bị. Đây là nơi tiếp nhận lệnh, giải mã và phân phối đến các bộ phận khác thực hiện tác vụ. 

Như vậy, lựa chọn bộ xử lý mạnh mẽ, tốc độ nhanh hay có số lượng bán dẫn nhiều rất quan trọng với người dùng thiết bị. Thậm chí, bộ xử lý luôn là tiêu chí chọn máy tính hay các thiết bị điện tử được đặt lên hàng đầu, nhất là khi người dùng phải thường chạy chương trình nặng hoặc đa nhiệm.

Các thông số quan trọng của bộ vi xử lý

Để lựa chọn máy tính có vi xử lý đáp ứng được nhu cầu sử dụng, bạn cần quan tâm tới những thông số liên quan. Những thông số nhất định phải để ý của Microprocessor là.

Tốc độ xung nhịp

Xung nhịp là tốc độ xử lý của Microprocessor, được coi như thước đo đánh giá hiệu năng thiết bị. Nếu bộ xử lý có tốc độ xung nhịp là 4.6 GHz tức là nó có thể thực hiện được 4.6 tỷ chu kì trong mỗi giây. Tất cả bộ xử lý hiện đại đều được điều khiển bằng xung nhịp, ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng xử lý lệnh.

Độ rộng của thanh ghi

Bộ xử lý được hoạt động dựa trên thanh ghi. Do đó, độ rộng thanh ghi ảnh hưởng đến tốc độ xử lý các tác vụ của Microprocessor. Thanh ghi có bộ nhớ lưu trữ càng lớn thì tốc độ truy xuất, xử lý dữ liệu của Microprocessor càng nhanh hơn.

Bộ nhớ đệm Cache

Đây là nơi lưu tạm những phần việc, nhiệm vụ mà bộ xử lý cần làm. Cache được chia ra thành 3 cấp độ là L1, L2, L3 với đơn vị đo là MB. Dung lượng L1, L2 và L3 càng lớn thì hiệu suất xử lý của Microprocessor càng được cải thiện.

Tốc độ Bus Speed

Bus Speed là thông số thể hiện tốc độ truyền tải dữ liệu giữa bộ xử lý và nơi nhận lệnh để thực hiện các tác vụ. Bus Speed có giá trị càng cao thì tốc độ kết nối càng nhanh. Đơn vị đo tốc độ bus là Hz và thường được viết dưới dạng tỷ lệ với xung nhịp. 

Điện áp để hoạt động

Thông số này thể hiện mức điện áp tối thiểu để vi xử lý có thể hoạt động ổn định mọi lúc. Dòng Microprocessor tiết kiệm điện năng thường có mức điện áp thấp hơn so với những bộ xử lý thường để thiết bị hoạt động được lâu hơn.

Nguyên lý hoạt động 

Các dòng bộ xử lý trên thị trường hoạt động theo nguyên lý khép kín với 4 giai đoạn như sau:

• Nhận lệnh: Giai đoạn này bộ xử lý nhận lệnh từ RAM theo cách tự động hoặc thủ công.
• Giải mã: Các lệnh sẽ được giải mã thành một yêu cầu rồi kích hoạt quy trình thực hiện cụ thể. 
• Thực thi: Các yêu cầu sẽ được thực thi.
• Lưu trữ: Lưu tác vụ đã thực hiện vào bộ nhớ máy tính.

Công nghệ tích hợp trên vi xử lý của laptop

Vi xử lý laptop tích hợp nhiều công nghệ hiện đại để thực hiện tác vụ nhanh chóng và chính xác. Các công nghệ thường phải có trên Microprocessor là:

Multi-Core

Multi-Core là công nghệ được ứng dụng trên các dòng vi xử lý đa lõi. Với công nghệ này, các lõi trên một bộ xử lý có thể làm việc song song với nhau để thực hiện tốt nhiều tác vụ cùng lúc. Multi-Core được ứng dụng trên các dòng Microprocessor của nhà Intel và AMD Ryzen.

Hyper-Threading

Hyper-Threading còn được gọi là công nghệ siêu phân luồng, được ứng dụng trên các bộ xử lý của nhà Intel. Nhờ có công nghệ này, máy tính xử lý các tác vụ nặng nhanh hơn vì sẽ được phân chia trên nhiều luồng song song. Đồng thời, vấn đề tiết kiệm điện sẽ được tối ưu hơn.

Intel Turbo Boost

Intel Turbo Boost vận hành như bộ điều khiển xung nhịp của Microprocessor. Bộ xử lý có thể chạy ở xung nhịp cơ bản khi thực hiện các tác vụ nhẹ để tiết kiệm điện năng. Đồng thời ép xung lên tối đa khi thực hiện các tác vụ nặng.

Virtualization Technology

Virtualization Technology là công nghệ ảo hoá trên Microprocessor cho phép tạo nhiều hệ thống ảo trên một thiết bị. Hầu hết bộ xử lý hiện đại của Intel và AMD đều ứng dụng công nghệ này. Với Virtualization Technology, máy có thể cài và chạy nhiều hệ điều hành.

Intel HD Graphics

Intel HD Graphics là card đồ hoạ được tích hợp sẵn trên các dòng bộ xử lý của nhà Intel. Nhờ có card đồ họa tích hợp mà thiết bị có thể xử lý được các tác vụ nặng như chơi game, thiết kế đồ hoạ. Intel HD Graphics có rất nhiều dòng như 610, 615, 630,...

Extended Memory 64 Technology

Công nghệ Extended Memory 64 Technology hỗ trợ máy tính sử dụng địa chỉ bộ nhớ 64 bit, nhờ đó tăng cường khả năng mã hoá và hiệu suất xử lý dữ liệu của Microprocessor. Hiện nay thì hầu như vi xử lý nào của Intel cũng có công nghệ này.

So sánh vi xử lý và vi điều khiển

Mọi người thường nghĩ hai khái niệm này là một nhưng đây là hai loại vi khác biệt hoàn toàn. Để phân biệt, bạn hãy xem bảng dưới đây:

Tiêu chí	Vi xử lý	Vi điều khiển
Tích hợp	Cần bộ nhớ ngoài và thiết bị hỗ trợ	Hệ thống độc lập tích hợp CPU, bộ nhớ, I/O
Hiệu suất	Làm những phép tính khó, xung nhịp trên 1 GHz	Thực hiện các phép tính đơn giản, xung nhịp thấp
Chi phí	Thấp hơn	Cao hơn
Ứng dụng	Hệ thống máy tính cá nhân, máy chủ trung tâm dữ liệu	Thiết bị điện tử gia dụng, thiết bị IoT

 

Nội dung ở trên đã giải thích vi xử lý là gì, nguyên lý và cấu tạo như thế nào. Nếu là người dùng, bạn hãy lưu ý những thông số của bộ vi khi tìm mua các thiết bị. Còn bạn muốn tìm hiểu các bộ phận khác của đồ công nghệ, điện tử thì hãy xem các nội dung mới trên Sforum nhé.

• Xem thêm các bài viết khác tại: Thuật ngữ công nghệ, Wiki - Thuật ngữ