CPU là gì? Chức năng và quy trình sản xuất cùng học tin học?

Lời giải chuẩn nhất cho câu hỏi: “CPU là gì? Chức năng và quy trình sản xuất cùng học tin học?” và phần kiến thức mở rộng thú vị về CPU do Top lời giải biên soạn là tài liệu hay dành cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo

Trả lời câu hỏi: CPU là gì? Chức năng và quy trình sản xuất cùng học tin học?

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 ...

Kiến thức mở rộng về CPU

1.CPU là gì? CPU là viết tắt của từ gì?

CPU là mạch điện tử trong máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máy tính, bằng cách thực hiện phép tính số học, logic, so sánh hay các hoạt động xuất, nhập dữ liệu cơ bản do mã lệnh chỉ ra.

CPU là viết tắt của từ Central Processing Unit trong tiếng Anh. Đây chính là bộ xử lý trung tâm của máy tính. Bộ xử lý trung tâm của máy tính CPU sẽ xử lý tất cả các lệnh mà nó nhận được từ phần cứng và phần mềm chạy trong máy tính.

Khái niệm bộ xử lý trung tâm CPU là gì còn được hiểu đơn giản là bộ não của máy tính, thực hiện chức năng xử lý, phân tích dữ liệu nhập và mọi yêu cầu tính toán từ người dùng sau đó “ra lệnh” cho các thành phần khác thực hiện công việc.

Central Processing Unit được phát triển tại Intel với sự giúp đỡ của Ted Hoff và những cộng sự khác vào đầu những năm 1970. Bộ xử lý được Intel phát hành đầu tiên là bộ vi xử lý 4004. Chip CPU thường có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật, có một góc nhỏ để đặt chip đúng và đế cắm CPU. Ở dưới cùng của con chip là hàng trăm chân nối được nối với từng vị trí tương ứng để cắm CPU

2. Các thành phần của CPU

Trong một con chip CPU sẽ bao gồm các thành phần quan trọng sau đây:

Bộ số học và logic - Arithmetic Logic Unit ( ALU ): Đây là một phần quan trọng của bộ xử lý máy tính (CPU) có vai trò thực hiện các hoạt động tính toán số học và logic. Một đơn vị logic số học (ALU) được chia thành hai phần đó là đơn vị số học (AU) và đơn vị logic (LU).

Bộ điều khiển - Control Unit (CU): Dùng để mã hóa và điều khiển của các câu lệnh từ các chương trình trên máy tính.

Bộ nhớ CPU: Đây là nơi lưu trữ tạm thời của bộ xử lý máy tính. Nó được quản lý bởi bộ điều khiển (CU). Nó là bộ phận lưu trữ dữ liệu tạm thời cho các chương trình phần mềm đang được khởi chạy trên máy tính.

3. CPU thực thi các lệnh như thế nào?

Đa số máy tính hiện nay chỉ có thể tính 1 phép tính một lúc, có điều nó làm điều đó cực nhanh. Giống như khi bạn đang tính 1+1 thì bạn không có đủ năng lực để nghĩ xem 4 x 4 bằng bao nhiêu, bạn phải làm xong phép tính đầu tiên đã rồi mới làm tiếp. Máy tính làm giống vậy nhưng hơn bạn tỉ lần.

Mỗi một lệnh được đưa vào CPU thì được gọi là 1 instruction. Bạn click chuột vào icon trên màn hình thì thực chất rất nhiều instruction được dịch ra và chuyển xuống cho CPU xử lý, sau đó máy tính mới biết để mà chạy phần mềm tương ứng lên cho bạn xài. Phép cộng là 1 instruction, phép trừ cũng là 1 instruction, lấy dữ liệu từ ô địa chỉ X trong RAM cũng là 1 instruction.

Một bộ các instruction mà CPU hỗ trợ (có thể hiểu được) thì gọi là Instruction Set, và CPU máy tính của chúng ta dùng Instruction Set x86, còn CPU trên điện thoại thì có bộ lệnh riêng của ARM. Ngày xưa khi Apple dùng CPU riêng của họ (PowerPC) thì nó cũng có bộ lệnh riêng, không tương thích với x86 nên ngày xưa Windows không chạy được trên các máy Mac PowerPC là thế. Sau này khi Apple chuyển sang dùng chip Intel hỗ trợ x86 thì mới có vụ chạy được Windows.

Trước khi 1 instruction được thực thi, dữ liệu để thực hiện và cách thực hiện sẽ phải được đưa vào bộ nhớ. Dữ liệu này có thể được lấy từ register, nếu register không có thì phải lấy từ cache của CPU, mà cache không có nữa thì phải vô RAM lấy. RAM không có nữa thì phải đi xuống SSD hay HDD lấy. Cứ qua 1 bước như vậy thì tốc độ lại chậm đi vì phải mất thời gian đi tìm, chưa kể tốc độ truy xuất của loại bộ nhớ cũng giảm dần theo từng bước.

Trong đó bước Execute và Store thì thường được xếp chung vào bước thực thi, và thời gian thực thi này gọi là Execution Time (E-Time).

Mỗi con CPU có một bộ tạo dao động, nó sẽ tạo ra các xung nhịp với tốc độ cố định để đồng bộ tất cả các thành phần của CPU khi chúng thực thi các instruction. Mỗi lần thực thi sẽ đi qua ít nhất 1 quy trình như trên, gọi là 1 cycle. Cycle là đơn vị nhỏ nhất cho việc tính toán của CPU.

Theo như thông tin trên thì 1 cycle chỉ tính toán được 1 instruction (scalar), nhưng các vi xử lý ngày nay có thể tính toán được nhiều instruction trong một cycle nhờ việc ứng dụng cách thức song song trong mỗi nhân CPU (cách thức này gọi là superscalar). Con chip x86 đầu tiên thuộc dạng superscalar là Pentium P5. Ngày nay các CPU Core i của Intel, Ryzen của AMD và đa số mọi CPU dùng cho thiết bị tiêu dùng đều là superscalar. Chỉ những CPU cực kì tiết kiệm điện, CPU trong các thiết bị nhúng… mới còn dùng dạng scalar.

Bất kì thứ gì bạn làm trên máy tính đều được chuyển thành các instructions, và bạn sẽ không bao giờ có thể thấy được quy trình như trên vì CPU làm chuyện đó rất rất nhanh. Chưa kể hiện nay các CPU còn có nhiều nhân, nhiều luồng nên tụi nó có thể làm chuyện này nhanh hơn nữa.