CPU là gì? CPU hay Bộ xử lý trung tâm^{(Central Processing Unit)} là bộ não xử lý số của máy tính. Mọi thứ mà máy tính làm, từ chơi trò^{(video games)} chơi điện tử đến giúp bạn viết một bài luận, đều được chia nhỏ thành một tập hợp các hướng dẫn toán học. CPU nhận các^(CPU) lệnh đó và thực thi chúng. 

Tất nhiên, chi tiết về cách nó thực hiện điều này phức tạp hơn nhiều so với lời giải thích đơn giản đó . ^{(much )}Điều quan trọng nhất bạn cần biết là CPU là bộ máy toán học chính của máy tính.

Lịch sử ngắn (Cực kỳ) của CPU^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

Lịch sử của máy tính là lâu dài và phức tạp. Nó còn đi sâu vào lịch sử hơn cả công nghệ kỹ thuật số, điện tử hay thậm chí là điện. Bàn tính là một loại bộ xử lý. Máy tính cơ học cũng vậy. Sự khác biệt lớn là những cỗ máy này chỉ có thể thực hiện một hoặc một vài nhiệm vụ toán học. Chúng không phải là bộ vi xử lý dành cho mục đích chung^{(general purpose)} , mà CPU hiện đại là một ví dụ.

Điều làm cho CPU trở thành một thiết bị tính toán có mục đích chung là việc sử dụng logic. Năm 1903 Nikola Tesla đã^{(Nikola Tesla)} được cấp bằng sáng chế cho các mạch điện được gọi là cổng và công tắc. Sử dụng các mạch này, bạn có thể tạo ra các thiết bị thực hiện các hoạt động logic, nơi bạn có thể để máy hoạt động theo các điều kiện nhất định. 

Vào giữa đến cuối những năm 1940 , William Shockley , John Bardeen và Walter Brattain đã phát minh và cấp bằng sáng chế cho một thiết bị gọi là bóng bán dẫn, khi đang làm việc tại Phòng thí nghiệm ^{(Laboratories)}Bell . Bóng bán dẫn là khối xây dựng cơ bản của CPU . Bóng bán dẫn là thành phần máy tính tương đối nhỏ. Bóng bán dẫn là một phát minh quan trọng đến nỗi ba nhà phát minh đã được trao giải Nobel^{(Nobel Prize)} cho nó.

Vào cuối những năm 1950, Robert Noyce và Jack Kilby đã tiến thêm một bước nữa và tạo ra mạch tích hợp hoạt^{(integrated circuit)} động đầu tiên . Mạch tích hợp là một tập hợp các mạch điện tử được tích hợp vào một mảnh vật liệu bán dẫn. Trong hầu hết các trường hợp, vật liệu đó là silicon. Đây là ý của mọi người khi họ nói "microchip". 

Một CPU bao gồm một hoặc nhiều vi mạch. Đây là một phát minh quan trọng vì hàng tỷ bóng bán dẫn có thể được đóng gói trong một CPU . Điều này tạo ra động cơ toán học cực kỳ mạnh mẽ.

Sử dụng các phát minh về cổng logic, bóng bán dẫn và mạch tích hợp, toàn bộ thế giới đã được thay đổi. Ngày nay, vi mạch có trong mọi thứ, không chỉ máy tính của bạn. Và CPU^(CPUs) là vi mạch đa năng tiên tiến nhất mà chúng ta có thể tạo ra.

CPU hoạt động như thế nào?^{(How Do CPUs Work?)}

Toàn bộ nguyên tắc của CPU dựa trên mã nhị phân^{(binary code)} . Con người có xu hướng biểu diễn các con số bằng cách sử dụng một hệ thống được gọi là cơ số 10^{(base 10)} hoặc hệ thống thập phân. Giá trị vị trí của mỗi chữ số trong một số tăng lên theo hệ số mười. Vì vậy, "111" chứa một trăm, mười và một.

Máy tính và CPU^(CPUs) của chúng không thể hiểu được cơ sở 10. Bóng bán dẫn hoạt động theo nguyên tắc bật hoặc tắt. Có nghĩa là các cổng logic bạn xây dựng từ chúng cũng chỉ có thể hoạt động với hai trạng thái này. Đây là lý do tại sao, về cơ bản, CPU^(CPUs) chạy trên mã nhị phân^{(binary code)} . Hệ thống số này có các giá trị vị trí khác nhau. Thay vào đó nếu 1, 10, 100, 1000, v.v., giá trị vị trí là 1,2,4,8,16,32,64,128, v.v. 

Vì vậy, trong hệ nhị phân “111” sẽ là 7 ở dạng số thập phân Vì bạn cộng 1,2 và 4 với nhau. Nếu bất kỳ số nào là số 0, bạn chỉ cần bỏ qua và thêm giá trị vị trí của số tiếp theo 1. Bằng cách này, bạn có thể biểu thị bất kỳ giá trị thập phân nào. Chỉ cần^(Just) lưu ý rằng số nhị phân thường được đọc từ phải sang trái, vì vậy giá trị vị trí "1" sẽ ở ngoài cùng bên phải.

Hãy đặt nó trong một bảng để làm cho nó rõ ràng:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Bạn có thể thấy tại sao nó lại cộng tới số 7 ở dạng thập phân không? Hãy làm số 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Vì vậy, 111 là "7", nhưng "11101" là 23 vì giá trị vị trí thứ năm trong hệ nhị phân là 16. Khá^(Pretty) tuyệt, phải không? Bạn có thể biểu thị bất kỳ số nào có thể có thể được viết dưới dạng thập phân theo cách này. Có nghĩa là máy tính được xây dựng từ bóng bán dẫn cũng có thể hoạt động với bất kỳ số nào.

CPU được tạo ra như thế nào?

Như bạn mong đợi, quy trình sản xuất CPU hiện đại cũng khá phức tạp. ^(CPUs)Quá trình cơ bản liên quan đến việc phát triển các hình trụ lớn bằng tinh thể silicon. Các đặc tính bán dẫn của nó làm cho nó trở nên lý tưởng để xây dựng một mạch tích hợp nhị phân.

Những tinh thể lớn này được cắt thành các tấm mỏng. Sau đó, các tấm wafer được “pha tạp chất” với một chất hóa học khác để tinh chỉnh các đặc tính của nó. Sau đó, mạch quy mô nano được khắc vào bề mặt wafer bằng ánh sáng bằng cách sử dụng một quy trình được gọi là quang khắc^{(photolithography)} .

Thiết kế và Hiệu suất CPU

Không phải tất cả các CPU^(CPUs) đều giống nhau. Tổ tiên phù hợp đầu tiên của CPU hiện đại , Intel 8086 , có khoảng 29 000 bóng bán dẫn trong mạch tích hợp của nó. Ngày nay, một bộ xử lý như Intel i99900K chỉ có hơn 1,7 tỷ^(billion) bóng bán dẫn. Các mạch logic của CPU càng dày đặc thì số lượng lệnh mà nó có thể thực hiện trên mỗi chu kỳ đồng hồ càng phức tạp và cao hơn. 

Chờ đã^(Hang) , "chu kỳ đồng hồ"? Vâng, đó là thành phần chính khác của hiệu suất CPU . CPU chạy ở một tần số cụ thể, với mỗi xung của đồng hồ CPU là một chu kỳ tính toán được thực hiện. Nếu bạn sử dụng cùng một CPU và tăng gấp đôi tốc độ đồng hồ của nó thì (về lý thuyết) nó sẽ hoạt động nhanh hơn gấp đôi. 

Năm 1978 Intel 8086 đó chạy ở tốc độ 5Mhz khi nó được khởi chạy. Đó là năm triệu chu kỳ đồng hồ mỗi giây. Intel i9-9900K ? Nó bắt đầu^{(starts )} ở 3,6 Ghz, tức 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , với tùy chọn tăng tốc mọi thứ lên đến 5000 Mhz khi có thể.

Để thêm một vấn đề khác cho hiệu suất CPU , các ^(CPU)CPU^(CPUs) hiện đại thực sự chứa nhiều “lõi”. Mỗi lõi thực sự là một CPU độc lập . Ngày nay, thông thường để có ít nhất bốn lõi như vậy, nhưng gần đây, tiêu chuẩn cho các máy tính phổ thông là có sáu hoặc tám lõi. Máy tính chuyên nghiệp cao cấp có thể có 100 lõi  CPU .

Có nhiều lõi nghĩa là CPU có thể thực hiện song song nhiều bộ lệnh. Điều đó có nghĩa là máy tính của chúng tôi có thể làm nhiều việc cùng một lúc mà không gặp vấn đề gì. Một số CPU^(CPUs) có lõi "đa luồng". Bản thân các lõi này có thể tự xử lý hai tác vụ riêng biệt. Trong các CPU Intel^{(Intel CPUs)} , điều này được gọi là " siêu phân luồng^{(hyperthreading)} ".

Vì vậy, tổng hiệu suất của một CPU phụ thuộc vào:

• Đó là tổng số bóng bán dẫn và thiết kế mạch logic của nó tiên tiến như thế nào
• Tần số đồng hồ^{(clock frequency)}
• Số lượng lõi^{(number of cores)}
• số lượng các chủ đề

Tất nhiên, có nhiều điều hơn là bốn điểm chính này. Tuy nhiên, đó là bốn cân nhắc chính để làm cho một CPU hoạt động tốt.

Vai trò^(Role) của CPU trong máy tính của bạn^{(Your Computer)}

Điều cuối cùng chúng ta phải đề cập là CPU đóng vai trò gì trong máy tính của bạn. Rốt cuộc, nó không phải là vi mạch tích hợp duy nhất trong máy tính của bạn. Ví dụ, GPU^(GPUs) (đơn vị xử lý đồ họa) thường thậm chí còn dày đặc bóng bán dẫn hơn CPU .

Chúng cần làm mát và cung cấp điện riêng, cũng như bộ nhớ. Nó giống như một máy tính bổ sung nhỏ! Điều tương tự cũng có thể nói đối với các chip điều khiển âm thanh, lưu lượng USB và ổ cứng của bạn. Vậy tại sao CPU lại đặc biệt? Đây là những lý do chính:

• Nó có thể xử lý BẤT KỲ^(ANY) lệnh nào, GPU chỉ thực hiện một số loại xử lý nhất định
• Nó liên kết tất cả các thành phần khác với nhau, đẩy và kéo dữ liệu để làm cho máy tính của bạn hoạt động
• CPU liên quan đến tất cả công việc mà máy tính được yêu cầu thực hiện ở một mức độ nào đó^(CPU)

Tóm lại, CPU là thành phần hiệu suất đa năng quan trọng nhất trong máy tính của bạn. Đừng^(Don) coi đó là điều hiển nhiên!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Tại sao Ntoskrnl.Exe lại gây ra CPU cao và cách khắc phục nó

• Tại sao Wsappx lại gây ra tình trạng sử dụng CPU cao và cách khắc phục

• Cách khắc phục tình trạng sử dụng CPU cao audiodg.exe trên Windows 11/10

• Tại sao Dwm.exe lại gây ra việc sử dụng CPU cao và cách khắc phục nó

• Không thể đọc thẻ SD? Đây là cách khắc phục

• Cách khắc phục máy tính bảng Amazon Fire không sạc được

• Khắc phục: Adblock không hoạt động trên Crunchyroll

• Khắc phục: Máy tính xách tay sẽ không kết nối với Wi-Fi

• Lệnh in sẽ không xóa trong Windows? Hơn 8 cách để sửa chữa

• KHẮC PHỤC: Tin nhắn Verizon + Tiếp tục dừng hoặc không hoạt động

• WiFi luôn ngắt kết nối? Đây là cách khắc phục

• Cách khắc phục Lỗi 'Máy chủ RPC không khả dụng' trong Windows

• Mẹo khắc phục sự cố khi Bluetooth không hoạt động trên máy tính hoặc điện thoại thông minh của bạn

• Nút Tạm dừng YouTube không biến mất? 6 cách để sửa chữa

• Cách khắc phục lỗi Err_Cache_Miss trong Google Chrome

• DirectX là gì và tại sao nó lại quan trọng?

• Nút màn hình in không hoạt động trong Windows 10? Cách khắc phục

• 6 cách khắc phục khi ứng dụng Spotify không phản hồi hoặc không mở

• Cách khắc phục sự cố trễ của Google Stadia

• Phải làm gì khi màn hình thứ hai của bạn không được phát hiện