CPU là gì, cách phân loại và nguyên lý hoạt động

Đây là bài 26/42 bài của series môn học Phần cứng máy tính

1. CPU là gì và chức năng của CPU

CPU (Central Processing Unit) còn gọi là microprocessor hay processor. Là đơn vị xử lý trung tâm, được xem như bộ não của máy tính. Về bản chất, CPU là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transistor.

cpu intel và amd

Máy tính có chức năng thực thi chương trình. Chương trình gồm một dãy các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ. CPU đảm nhận việc thực thi này.

Quá trình thực thi chương trình gồm hai bước:

    • CPU đọc lệnh từ bộ nhớ
    • CPU thực thi lệnh đó

Việc thực thi chương trình là sự lặp đi lặp lại quá trình đọc lệnhthực thi lệnh.

2. Lịch sử của CPU

Vi xử lý thương mại đầu tiên là Intel 4004 của hãng Intel. Được Intel giới thiệu vào tháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistor và 16 chân.

chip intel 4004

Sau đó, bộ vi xử lý được sử dụng rộng rãi là Intel 8080, ra đời năm 1974.

Một CPU khác của Intel được tung ra thị trường năm 2006 là Intel Northwood Pentium, có 55 triệu transistor và 478 chân.

CPU Intel năm 1971 chỉ có 2250 transitor thì đến năm 2016 đã có tới 7,2 tỉ transitor với 22 nhân nhờ quá trình sản xuất 14 nm.

tiến trình sản xuất cpu 4nm

Một định luật nổi tiếng trong sản xuất CPU là định luật Moore: “Số lượng transistor trên mỗi inch vuông sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi 24 tháng.” (1 inch vuông xấp xỉ 6,45 cm²).

Khi không thể rút nhỏ kích cỡ của một transistor hơn được thì định luật Moore sẽ không còn đúng nữa.

3. Cách phân loại CPU

3.1. Phân loại theo kiến trúc thiết kế của CPU

Là cách tổ chức, thiết kế của các mạch điện tử bên trong CPU. Dựa theo kiến trúc thiết kế, CPU được phân thành nhiều loại:

    • Netburst: Willamette, Northwood, Prescott
    • P6M/Banias: Banias, Dothan, Dothan533, Yonah
    • Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfield
    • Nehalem (Core I thế hệ thứ nhất)
    • Sandy Bridge (Core I thế hệ thứ 2)
    • Ivy Bridge (Core I thế hệ thứ 3)
    • Haswel (Core I thế hệ thứ 4)
    • Broadwell (Core I thế hệ thứ 5)
    • Skylake (Core I thế hệ thứ 6)
    • Kaby Lake (Core I thế hệ thứ 7)
    • Coffee Lake (Core I thế hệ thứ 8)
    • Coffee Lake Refresh (Core I thế hệ thứ 9)
    • Ice Lake (Core I thế hệ thứ 10)
    • Rocket Lake (Core I thế hệ thứ 11)
    • Alder Lake (Core I thế hệ thứ 12)

3.2. Phân loại theo công nghệ chế tạo

Chủ yếu dựa trên các phương pháp giảm nhỏ kích thước của mỗi transistor cấu thành nên CPU. Có các công nghệ chế tạo CPU theo tiến trình sản xuất như 130nm/90nm/65nm/45nm/32nm/22nm,…

3.3. Theo mục đích sử dụng

Mỗi CPU được chế tạo để đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau:

    • CPU dùng cho các máy di động
    • CPU dùng cho các máy để bàn
    • CPU dùng cho các máy trạm, máy chủ
cpu intel xeon

4. Nguyên lý hoạt động của CPU

Khi chạy một chương trình thì các chỉ lệnh của nó sẽ được nạp lên bộ nhớ RAM. CPU sẽ đọc và làm theo các chỉ lệnh một cách lần lượt.

Trong quá trình đọc và làm theo các chỉ lệnh, bộ giải mã sẽ giải mã các chỉ lệnh này thành các tín hiệu điều khiển.

hoạt động của cpu

5. Các hãng sản xuất CPU

IntelAMD là hai hãng sản xuất CPU lớn nhất trên thị trường hiện nay.

Các dòng sản phẩm CPU của Intel

    • Dòng CPU Intel® Core™, Intel® Pentium®, Intel® Celeron® dùng cho máy để bàn và các máy Laptop, Notebook
    • Dòng CPU Intel® Xeon™, Intel® Itanium™ dùng cho các máy chủ, máy trạm
intel celeron

Các dòng sản phẩm CPU của AMD

    • Dòng CPU Phenom™, Athlon™, Sempron™ dùng cho máy để bàn
    • Dòng CPU Turion™ 64X2 Dual-Core Mobile Technology, Athlon 64X2, Mobile AMD Sempron dùng cho máy Laptop, Notebook
    • Dòng CPU Athlon MP, Opteron™ dùng cho máy chủ, máy trạm
amd-athlonx2
5/5 - (1 bình chọn)
Bài trước và bài sau trong môn học<< Đọc thông số kỹ thuật của mainboardCác thành phần cấu tạo của CPU >>
Chia sẻ trên mạng xã hội:

Tác giả Vinh Lê

Vinh Lê hiện đang là biên tập viên tại Góc Học IT.

Bài viết của Vinh Lê

Trả lời

Lưu ý:

1) Vui lòng bình luận bằng tiếng Việt có dấu.

2) Khuyến khích sử dụng tên thật và địa chỉ email chính xác.

3) Mọi bình luận trái quy định sẽ bị xóa bỏ.