CPU và những điều cần biết

    Những năm gần đây, công nghệ phần cứng máy tính phát triển một cách nhanh chóng, đặc biệt là công nghệ CPU (bộ xử lý trung tâm) của máy tính. Intel là một trong những công ty sản xuất CPU hàng đầu thế giới với các dòng CPU từ  386, 486, 586, Pentium I, II, III cho đến Core 2 dual và Core I, những dòng CPU này được nhiều hãng sản xuất máy tính trên thế giới chọn làm CPU cho máy tính PC. Riêng dòng sản phẩm CPU core I, gồm core I3, I5 và I7 được Intel cải tiến với tốc độ xử lý nhanh và hiệu quả. Quá trình phát triển của các dòng sản phẩm CPU công nghệ của Intel qua từng thời kỳ ; Cấu tạo và hoạt động của CPU; Những đặc trưng và ứng dụng của dòng sản phẩm CPU core I.(3, 5 và 7).

I. Giới thiệu

CPU được viết tắt từ cụm từ Central Processing Unit (đơn vị xử lý trung tâm), với chức năng xử lý các công việc tính toán và điều khiển hoạt động của máy tính. CPU được coi là đầu não của máy tính.

1. Lịch sử phát triển của CPU:

Sự ra đời và phát triển của CPU từ năm 1971 cho đến nay với các tên gọi tương ứng với công nghệ và chiến lược phát triển kinh doanh của hãng Intel: CPU 4004, CPU 8088, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586,..... Core i3, i5, i7. Tóm tắt qua sơ đồ mô tả bên dưới :

Lịch sử phát triển của CPU

2. Cấu tạo của CPU

CPU được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác nhau và mỗi bộ phận có chức năng chuyên biệt gồm:

+ Control Unit (CU): Điều khiển các hoạt động bên trong CPU.

+ Đơn vị xử lý logic (ALU): Tính toán số nguyên và các phép toán logic (And, Or, Not, X-or).

+ Đơn vị xử lý số học (FPU): Tính toán số thực.

+ Bộ giải mã lệnh (IDU): Chuyển đổi các lệnh của chương trình thành các yêu cầu cụ thể.

+ Bộ nhớ đệm (Cache): Lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình xử lý.

+ Thanh ghi (Register): Chứa thông tin trước và sau khi xử lý.

+ Các bus vào - ra (I/O Bus): Hệ thống đường dẫn tín hiệu kết nối các thành phần của CPU với nhau và với bo mạch chủ (MB).

3. Phân loại CPU

Phân loại theo kiến trúc thiết kế:

* Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfield

+ Kiến trúc Core có các cải tiến quan trọng như: Wide Dynamic Execution (khả năng mở rộng thực thi động).

+ Tính quản lý điện năng thông minh (Intelligent Power Capability).

+ Chia sẻ bộ nhớ đệm linh hoạt (Advanced Smart Cache): hai nhân shared cache L2, tăng dung lượng cache cho từng Core.

* Sandy Bridge là tên mã của một bộ vi xử lý: 

+ Đang được phát triển bởi Intel và dự kiến sẽ là kiến trúc tiếp nối Nehalem.

+ Được thiết kế dựa trên quy trình công nghệ 32nm từ Westmere (tên cũ là Nehalem-C) và áp dụng nó vào kiến trúc Sandy Bridge mới. Tên mã trước đây cho BXL này là Gesher.

+ Haswell là tên mã của một bộ vi xử lý:

+ Đang được phát triển bởi Intel và dự kiến sẽ là kiến trúc tiếp nối Sandy Bridge.

+ Được thiết kế dựa trên quy trình công nghệ 22nm và có kế hoạch tung ra dưới dạng sản phẩm thương mại vào năm 2012.

+ Sẽ là CPU đầu tiên của Intel đưa vào thực thi các lệnh FMA (Fused Multiply-Add).

Phân loại theo công nghệ chế tạo:

+ Được chia làm nhiều công nghệ chế tạo từ 180nm cho đến ngày hôm nay là 22nm (sẽ ra đời vào tháng 12/2011)

Công nghệ chế tạo CPU

4. Nhận biết các kí hiệu trên CPU Core I :

* Trên ký hiệu của CPU core I chúng ta thường thấy mã số sau đây:

+ Số 2 : được khoanh tròn màu đỏ cho biết core i3 này là thuộc đời 2.

+ Ý nghĩa của ký hiệu bằng chữ cái trong Core I đời 1:

* Ý nghĩa của ký hiệu bằng chữ cái trong Core I đời 2:

5. Kiến trúc Bo mạch chủ (MB) qua các dòng CPU:

5.1. Kiến trúc MB dành cho CPU các đời CPU trước Core i3:

Sơ đồ cấu tạo của MB cho CPU thông thường

5.2. Kiến trúc MB dành cho CPU intel từ Core i3, i5, i7:  đã được tích hợp bộ điều khiển RAM và card màn hình bên trong CPU.

Kiến trúc tổng quát hệ thống  Lynnfield, Clarkdale và Kiến trúc tổng quát hệ thống Bloomfield

Sơ đồ cấu tạo của MB

5.3. Bảng thông số kỹ thuật của CPU core i3, i5, i7

Các thông số của Core I3, I5 và I7

6. Công nghệ của CPU


6.1. Hyper Threading Technology (HTT): là công nghệ siêu phân luồng cho phép giả lập thêm CPU luận lý trong cùng một CPU vật lý, giúp CPU có thể xử lý được nhiều thông tin hơn

Mô tả xử lý HTT

6.2. Multi Core (đa nhân): Công nghệ chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân, xử lý vật lý hoạt động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhận những công việc riêng biệt nhau.

Mô tả xử lý Multi Core

6.3. Intel® 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.

Mô hình Turbo boost

7. Một số ứng dụng của dòng sản phẩm Core I:

Core i3 được ứng dụng trong những máy tính cá nhân sử dụng đồ họa, xử lý công việc thông dụng và hỗ trợ trên công nghệ windows 64 bit với những chương trình đồ họa: photoshop CS4, Corel X4, Plash FX … loại này phù hợp cho những người dùng phổ thông: học sinh, sinh viên, nhân viên văn phòng.

Core i5 thì được dùng nhiều hơn khi máy tính cần phải xử lý công việc nhiều và hiệu quả hơn về thiết kế đồ họa và trong việc xây dựng lên hệ thống ảo hóa phục vụ công việc nghiên cứu và học tập nâng cao dùng cho những người dùng tầm trung: học sinh, sinh viên học chuyên ngành công nghệ thông tin, nhân viên văn phòng cao cấp cần xử lý nhiều công việc và đồ họa cao cấp.

Core i7 với kiến trúc 4 nhân 8 luồn dữ liệu nên thường được dùng vào trong các công việc đồ họa dưới giao diện 64 bit cần độ xử lý tốc độ cực nhanh: thiết kế hình vẽ 3D, 4D dựng phim 4D….xây dựng hệ thống ảo hóa với quy mô lớn phục vụ công việc nghiên cứu công nghệ. Dùng cho người dùng cao cấp, người dùng chuyên nghiệp: chuyên thiết kế đồ họa, chế bản âm thanh hình ảnh, sản xuất phim ảnh, sinh viên học chuyên ngành đồ họa máy tính, chế bản phim hoạt hình…

II. Kết luận

Hiện nay i3, i5, i7 với 2 loại socket là 1156 và 1366. Trong đó loại CPU dùng Socket 1156 là nhiều nhất, còn loại 1366 chỉ còn ở CPU Core i7 920 2.66 GHz. Core i3, i5, i7 cải thiện rất nhiều về tốc độ xử lý của máy tính vì có cấu tạo nhiều nhân, nhiều luồng xử lý hơn (4 nhân, 4 luồng hoặc 8 luồng) và thay vì lấy dữ liệu xử lý phải qua chip cầu bắc nhưng bây giờ thì lấy trực tiếp từ Ram vào CPU, xử lý nhiều công việc hơn phục vụ được yêu cầu của người dùng. Bên cạnh đó để phân biệt rõ về core i3, i5, i7 thì đối với core i3 không hỗ trợ công nghệ turbo boost cò core i5,i7 có hỗ trợ công nghệ nay đặc biệt là core i7 nó có cấu tạo 4 nhân và 8 luồng xử lý dữ liệu.

Nguồn : Internet