Cấu tạo CPU chi tiết từ A-Z và nguyên lý hoạt động

CPU là một trong những thành phần linh kiện quan trọng nhất ảnh hưởng và quyết định trực tiếp đến hiệu năng của bộ PC hay chiếc laptop của bạn, có những công việc thực sự cần đến rất nhiều hiệu năng của CPU, cụ thể là với một số phần mềm làm việc chuyên nghiệp thì chủ yếu ăn vào hiệu năng đơn nhân của CPU, cũng có một số công việc cần cả hiệu năng đơn nhân và hiệu năng đa nhân của CPU.

Kích thước của CPU không quá to nhưng hiệu năng của CPU mạnh hay yếu cũng sẽ kéo theo phần nào đó hiệu quả công việc và khối lượng công việc mà bạn thực hiện được, ví dụ bạn sử dụng một CPU mạnh, nhiều nhân, nhiều luồng, xung cao, IPC cao, cache L3 lớn thì quá trình dựng hình, render bằng CPU của bạn sẽ có khả năng ổn định và mượt mà cao hơn một CPU có xung nhịp đơn nhân yếu, ít nhân ít luồng, IPC không cao… CPU là thành phần linh kiện mà bạn chắc chắn không nên tiết kiệm ngân sách để đầu tư.

Vậy thì một câu hỏi được đặt ra rằng, đã bao giờ bạn tò mò về cấu tạo cpu chưa, CPU có cấu tạo như thế nào và CPU hoạt động ra sao chưa. Hãy cùng với Nguyễn Công PC tìm hiểu qua bài viết này.

> Có thể bạn quan tâm:

- Dàn PC của bạn gồm những linh kiện gì? - nguyencongpc

- Cách hoạt động của bộ nhớ Cache trong CPU như thế nào?

- ▷ Phân biệt CPU hàng Box và hàng Tray Loại nào tốt

Thế rốt cuộc thì CPU nghĩa là cái gì? 

Các bạn hãy hiểu theo một cách đơn giản và dễ tiếp cận nhất thì CPU là bộ xử lý trung tâm của máy tình và cách CPU xử lý dữ liệu sẽ phụ thuộc vào chương trình.

Nó chỉ tuân theo "yêu cầu - mệnh lệnh" (gọi là hướng dẫn hoặc lệnh) có trong chương trình. Những yêu cầu này có thể là thêm 2 số hoặc gửi dữ liệu đến thẻ video, v.v.

 Top sản phẩm khuyên dùng:

- CPU AMD Ryzen Threadripper 2990WX - Hàng chính hãng

- CPU Intel Core i9-10900K Chính hãng, Tiết kiệm 4.000.000đ

Dễ hiểu hơn nữa thì CPU máy tính chính là bộ não của máy tính. CPU có nhiệm vụ chính là xử lý và phân tích tất cả dữ liệu đầu vào, mọi yêu cầu tính toán từ người dùng sau đó “chỉ thị” cho các thành phần khác thực hiện công việc. 

Vậy thì CPU hình thù ra sao và được cấu tạo từ những thành phần gì? 

CPU được thiết kế với dạng hình chữ nhật hoặc vuông tùy thuộc dòng đó là gì. Và khi nhìn vào hình ảnh của chúng, ta sẽ thấy có một góc nhỏ để đặt chip đúng vào socket CPU. Phần chip sẽ được đặt và gia cố chắc chắn vào một ổ cắm CPU tương thích được tìm thấy trên bo mạch chủ. Ở dưới cùng của chip là hàng trăm chân kết nối với mỗi lỗ tương ứng trên ổ cắm CPU. 

Kết cấu của CPU 

CPU được tạo thành từ hàng triệu bóng bán dẫn được sắp xếp cùng nhau trên một bảng mạch nhỏ. Ví dụ, bộ vi xử lý Intel Pentium có 3,3 triệu thành phần bóng bán dẫn và thực hiện khoảng 188 triệu lệnh mỗi giây. Cấu tạo của một CPU máy tính sẽ bao gồm 5 phần. Cụ thể:

Bộ điều khiển (CU - Control Unit) 

Thành phần được tích hợp trong CPU máy tính này có chức năng chính là diễn giải các lệnh chương trình. Theo đó sẽ thực hiện điều khiển quá trình xử lý, được điều chỉnh chính xác bởi xung nhịp hệ thống. Đây là phần cốt lõi của bộ xử lý từ mạch logic so với các linh kiện bán dẫn như bóng bán dẫn. 

Khối tính toán (ALU) 

Hàm thực hiện các phép toán số học và logic sau đó trả kết quả vào thanh ghi hoặc bộ nhớ.

Các thanh ghi 

Thanh ghi thường được trang bị trong CPU máy tính. Nhiệm vụ của thiết bị này là lưu tạm thời các toán hạng, kết quả tính toán, địa chỉ ô nhớ hoặc thông tin điều khiển. Được biết mỗi thanh ghi có một chức năng cụ thể và mặc dù chúng có kích thước nhỏ nhưng tốc độ truy xuất rất cao.

> Intel XEON - RẤT MẠNH nhưng cần ĐÚNG NGƯỜI ĐÚNG VIỆC #TĐCN17

Nguyên tắc hoạt động của bộ vi xử lý CPU máy tính  

Nguyên lý hoạt động của CPU máy tính sẽ hoạt động theo 3 bước cơ bản: Fetch, Decode và Execute. Mặc dù qua nhiều năm và trải qua nhiều cải tiến những nguyên lý hoạt động vẫn được giữ nguyên.

Trong đó tìm nạp (Fetch) sẽ có chức năng nhận lệnh từ CPU được chuyển đến từ RAM. Qua đó PC và hướng dẫn được đưa vào IR. Độ dài của PC sau đó được tăng lên để tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.

Bước tiếp theo là giải mã (Decode). Ngay sau khi một lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong IR. Ngay lúc này chúng sẽ được truyền đến một mạch được gọi là bộ giải mã lệnh bởi CPU. Mục đích của việc này là nhằm đổi lệnh thành tín hiệu được chuyển đến các bộ phận khác của CPU để thực hiện.

> XUNG NHỊP và NHÂN CPU - Đâu mới là thứ QUAN TRỌNG #TĐCN14

Công đoạn cuối cùng chính là thực thi (Execute).  Lúc này các lệnh được giải mã sẽ được gửi đến các bộ phận của CPU máy tính để tiến hành thực thi. Kết quả thường được ghi vào thanh ghi CPU, nơi chúng có thể được tham chiếu bằng các hướng dẫn sau này. Thanh đăng ký này hoạt động giống như RAM.

Nói chung, hiểu một cách đơn giản thì nguyên lý hoạt động của CPU máy tính là nhận lệnh từ các hành động và yêu cầu của người dùng. Sau đó nó sẽ tiến hành giải mã các lệnh đó thành ngôn ngữ máy. Tiếp đến sẽ lưu trữ các lệnh và truyền chúng đến các bộ phận khác của máy tính để thực hiện yêu cầu của người dùng.

Hi vọng qua bài viết này sẽ giúp cho các bạn hiểu rõ thêm về cấu tạo của CPU. Nguyễn Công PC nhiều năm liên tiếp gần đây luôn đạt được danh hiệu top 1 đại lý bán ra thị trường nhiều CPU AMD nhất Việt Nam. Những CPU Intel tại Nguyễn Công PC cũng luôn có mức giá thuộc vào dạng tốt nhất trên thị trường hiện tại.

Khi build PC tại Nguyễn Công PC thì những CPU sẽ còn được giảm giá và có thêm rất nhiều ưu đãi về giá các các linh kiện khác.