CPU (bộ xử lý trung tâm) là thành phần quan trọng nhất của hệ thống máy tính. CPU được coi là bộ não, giúp điều hành và xử lý hầu hết mọi tác vụ mà bạn thực hiện trên máy tính. Hiệu suất CPU nói về điểm mạnh và điểm yếu của CPU đó. Hãy cùng tìm hiểu những yếu tố tạo nên sức mạnh đó.

Trên thực tế, có 11 yếu tố chính đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ máy tính có thể đáp ứng yêu cầu xử lý thông tin của người dùng. Hay nói một cách đơn giản hơn, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của CPU bao gồm:

• Số lõi
• Bộ nhớ cache
• nhịp tim
• chu kỳ đồng hồ
• Độ dài từ
• Độ rộng của bus địa chỉ
• Chiều rộng của bus dữ liệu
• siêu phân luồng
• tập lệnh
• Nhiệt
• Độ rộng dải

1. Số nhân

Trong phương pháp Anthony Neuman, là phương pháp kiến ​​trúc máy tính được sử dụng bởi hầu hết các máy tính trong quá khứ, các lệnh sẽ được tìm nạp và thực hiện một cách đơn giản tại một thời điểm. Cụ thể hơn, lõi (core) thường là đơn vị tính toán của CPU hay chúng ta có thể hiểu đơn giản mỗi lõi là một CPU riêng biệt.

Trước năm 2005, CPU chỉ có một lõi nên xung nhịp lõi là tiêu chuẩn vàng của các nhà sản xuất. Tuy nhiên, ngày nay chúng ta có sự xuất hiện của máy tính lõi kép và lõi tứ, trong đó mỗi lõi có chu trình tìm nạp và chạy riêng, tạo ra một hướng mới cho việc tăng hiệu suất máy tính.CPU.

Ý anh là gì?

Điều này có nghĩa là bộ xử lý hiện đại có nhiều lõi có thể thực hiện phép tính nhanh hơn từ hai đến bốn lần so với bộ xử lý truyền thống. Tuy nhiên, đây là trên lý thuyết, còn trên thực tế, tốc độ của bộ xử lý phụ thuộc nhiều vào phần mềm mà nó đang chạy.

Không phải tất cả phần mềm đều được thiết kế để tận dụng lợi thế của CPU lõi tứ hoặc lõi kép. Ví dụ, các chương trình trò chơi và phần mềm chỉnh sửa video thường được viết để tận dụng tối đa công nghệ và lợi thế của đa lõi, trong khi phần mềm xử lý văn bản hoặc bảng tính thì hoàn toàn ngược lại.

Một trong những lợi ích lớn nhất của công nghệ đa lõi là đa nhiệm. Với CPU đa nhân, mỗi tác vụ sẽ do một nhân xử lý, các nhân còn lại sẽ chuyển sang trạng thái ngủ cho đến khi có tác vụ khác yêu cầu. Trước đây, nếu bạn chỉ sử dụng một kernel, toàn bộ hệ thống sẽ gần như đóng băng nếu có một chương trình bị lỗi.

2. Đồng hồ – Hiệu suất CPU

Bộ xử lý mất một giờ để hoạt động bình thường. Một chu kỳ đồng hồ bằng 1 Hz, tức là một chu kỳ mỗi giây. Tốc độ máy tính thường theo thứ tự gigahertz (GHz), tương đương với hàng tỷ chu kỳ mỗi giây. Tốc độ xung nhịp điển hình của các CPU ngày nay rơi vào khoảng từ 2 đến 4 GHz.

Trước khi các CPU đa nhân ra đời, xung nhịp là thông số thể hiện hiệu năng của CPU. Ví dụ 3.0 GHz, 2.8 GHz,… như vậy xung nhịp sẽ tỷ lệ thuận với tốc độ CPU. Tuy nhiên, các CPU có xung nhịp cao sẽ tiêu thụ nhiều điện năng hơn và tỏa ra lượng nhiệt lớn hơn. Vì vậy, nếu nhiệt độ vượt quá khả năng chịu nhiệt của CPU, hệ thống sẽ tự động giảm xung nhịp để hạ nhiệt độ xuống, dẫn đến tốc độ xử lý của máy tính sẽ giảm theo.

Ngoài ra, hạn chế về công nghệ cũng như kinh phí quá lớn trong việc cố gắng tăng xung nhịp đã thúc đẩy các nhà sản xuất phải tìm ra phương pháp khác để cải thiện hiệu năng của CPU và giải pháp chính ở đây là CPU đa nhân mà chúng ta chỉ đã thảo luận ở trên.lên.

3. Chu kỳ đồng hồ

Chu kỳ xung nhịp đề cập đến xung điện trong CPU, trong đó mỗi xung sẽ đóng vai trò là tín hiệu để CPU thực hiện một lệnh nhất định. Một CPU sẽ thực hiện một hoặc nhiều lệnh trong mỗi chu kỳ, tùy thuộc vào kiến ​​trúc của CPU.

Các CPU hiện đại ngày nay có thể thực thi nhiều lệnh trong mỗi chu kỳ, không giống như các thiết kế cũ hơn khi chúng chỉ có thể thực hiện một lệnh trong mỗi chu kỳ.

Vì vậy, về mặt kỹ thuật, chu kỳ xung nhịp càng cao, CPU có thể thực thi càng nhiều lệnh, do đó, nó sẽ chạy càng nhanh.

4. Bộ nhớ đệm (Caching)

Bộ nhớ cache là một lượng nhỏ RAM hiệu suất cao (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) được tích hợp trong CPU. Dung lượng RAM này sẽ lưu trữ dữ liệu đã được bộ xử lý sử dụng nhiều lần và không yêu cầu sử dụng dung lượng từ bộ nhớ hệ thống. Loại dữ liệu này đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình xử lý nhanh các trò chơi, trình chỉnh sửa video và các ứng dụng khác trên hệ thống.

Nói cách khác, bộ nhớ cache được CPU sử dụng để giảm thời gian truy cập vào bộ nhớ chính, bộ nhớ cache càng lớn thì CPU càng hiệu quả. Để dễ tưởng tượng hơn, bạn có thể coi cache như một dấu hiệu của tên đường. Trong một thành phố có hàng nghìn con phố, nếu không được đánh dấu bằng những cái tên đặc biệt thì việc tìm đường sẽ rất phức tạp và tốn thời gian. Dung lượng bộ nhớ cache thường chỉ rơi vào khoảng vài KB đến vài MB nhưng lại đóng vai trò rất quan trọng quyết định tốc độ của CPU nói riêng và toàn bộ hệ thống nói chung.

5. Độ dài từ

Độ dài từ là độ dài từ của CPU. Đây là số bit mà CPU có thể xử lý đồng thời tại một thời điểm nhất định. Ví dụ: bộ xử lý 32 bit nhanh hơn bộ xử lý 16 bit vì đơn giản là nó có độ dài từ rộng hơn. Độ dài từ của một hệ thống máy tính thông thường nằm trong khoảng từ 32 đến 64 bit.

Dưới đây là ba ví dụ về tốc độ xung nhịp của CPU và độ dài từ có thể thay đổi như thế nào:

• Bộ xử lý 8088 có tốc độ xung nhịp 4,77 MHz và độ dài từ là 8 bit.
• Bộ xử lý 80486 có tốc độ xung nhịp từ 50 đến 80 MHz và có độ dài từ là 32 bit.
• Bộ xử lý Pentium 4 có tốc độ xung nhịp nằm trong khoảng từ 1,5 gigahertz đến 3,2 gigahertz và có độ dài từ là 64 bit.

6. Chiều rộng bus địa chỉ

Độ rộng của bus địa chỉ có thể hiểu nôm na là độ rộng của bus địa chỉ và có vai trò xác định số lượng vị trí địa chỉ tối đa. Ví dụ: nếu bạn có bus địa chỉ 8 bit, điều đó có nghĩa là bạn có thể chứa tối đa 256 địa chỉ. Các địa chỉ hoặc vị trí bộ nhớ này sẽ được đánh số từ 0 đến 255.

Rõ ràng, bus địa chỉ càng rộng thì bộ nhớ có thể truy cập càng lớn.

CPU được sản xuất như thế nào?

7. Chiều rộng bus dữ liệu

Độ rộng của bus dữ liệu có thể hiểu nôm na là số bit có thể truyền đồng thời từ thiết bị này sang thiết bị khác. Thông thường, bus dữ liệu sẽ có cùng kích thước với bus địa chỉ, nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Nếu bus dữ liệu là 16 bit và bus địa chỉ là 32 bit, dữ liệu sẽ được nhận theo nhóm 2 x 16 bit.

8. Siêu phân luồng

Siêu phân luồng là công nghệ cho phép hai lõi CPU hợp lý chia sẻ tài nguyên thực thi vật lý. Điều này có thể nhanh chóng cải thiện tốc độ xử lý. Ví dụ: nếu một CPU ảo dừng và cần đợi, một CPU ảo khác có thể mượn tài nguyên thực thi của nó. Siêu phân luồng có thể giúp tăng tốc hệ thống của bạn nhưng sẽ không hiệu quả bằng việc thêm lõi thực vào máy tính của bạn. Các bộ xử lý ban đầu thường chỉ có một lõi và được chia thành hai luồng. Nhưng các CPU Intel hiện đại giờ đây đã có lõi thực sự và công nghệ siêu phân luồng.

Ý BẠN LÀ?

Xét về các tác vụ mà hầu hết chúng ta sử dụng thường xuyên hàng ngày như duyệt web, email và xử lý văn bản thì siêu phân luồng sẽ không có nhiều tác dụng, hay nói cách khác là tác động không đáng kể. Về lý thuyết, siêu phân luồng sẽ giúp chip hoạt động đa nhiệm tốt hơn. Tuy nhiên, các bộ xử lý ngày nay quá nhanh nên các chương trình cơ bản hiếm khi bị chậm lại bởi tốc độ của bộ xử lý.

Tuy nhiên, khi bạn đang cố gắng thực hiện một số công việc nặng nhọc, siêu phân luồng chắc chắn sẽ hữu ích hơn nhiều. Điều này thể hiện rõ nhất qua các chương trình dựng hình 3D, các ứng dụng chuyển mã video và âm thanh nặng, và các ứng dụng khoa học được xây dựng để đạt hiệu suất đa luồng tối đa, sẽ có trường hợp siêu phân luồng có thể tăng hiệu suất lên tới 30%.

9. Tập lệnh (nhóm lệnh)

Tập lệnh, còn được gọi là ISA hoặc “Kiến trúc tập lệnh”, là một tập hợp các lệnh mà CPU có thể hiểu được. Các hướng dẫn này bao gồm các số 1 và 0, còn được gọi là các chữ số nhị phân. Điều này cho CPU biết phải làm gì.

Vì CPU không thể hiểu ngôn ngữ bình thường được sử dụng bởi người dùng, nên mỗi lệnh do người dùng đưa ra cho máy tính sẽ được trình biên dịch chuyển đổi thành 1 và 0 để CPU có thể xử lý lệnh này.

Các bộ vi xử lý hiện đại ngày nay sử dụng tập lệnh 64 bit, cũng tương thích với tập lệnh x86 hoặc 32 bit.

10. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hiệu năng của CPU

Nhiệt có thể làm giảm hiệu suất của CPU

Khi bạn tiếp tục đặt các tác vụ khác nhau lên CPU, nó sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn, sau đó có thể làm giảm hiệu suất của CPU.

Mặc dù điều này có thể dễ dàng tránh được nhưng CPU không được làm mát đúng cách hoặc không đủ thông gió có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất.

Tình trạng quá nhiệt kéo dài cũng có thể lan sang các thành phần khác, ảnh hưởng đến hiệu suất chung của máy tính.

Hầu hết các CPU ngày nay đều có nhiệt độ tối đa cho phép được đo bằng °C. Ví dụ, Core i7 9700K có thể chạy tới 100°C, nghĩa là nó có thể chạy bình thường tới thời điểm này.

Tuy nhiên, để CPU chạy ở nhiệt độ tối đa không phải là điều lý tưởng nhất, vì điều này sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất của CPU. Tệ nhất là nó sẽ làm giảm tuổi thọ của CPU.

Hầu hết những người sử dụng thành thạo máy tính đều biết rằng nhiệt độ lý tưởng là dưới 80°C, hoặc thậm chí có thể thấp hơn 75°C. Những nhiệt độ này có thể đạt được nhờ bộ tản nhiệt hiệu quả và khung được thông gió tốt.

11. Băng thông

Băng thông, hoặc băng thông bộ nhớ, là khả năng của bộ xử lý để đọc và ghi dữ liệu vào bộ nhớ. Nó đo tốc độ của CPU để xem nó có thể truy xuất và lưu trữ dữ liệu này nhanh như thế nào. Điều này thường được thể hiện bằng GB/s hoặc gigabyte mỗi giây.

Hầu hết các CPU ngày nay có thể hỗ trợ tới ~40+GB/s, nghĩa là băng thông càng cao thì tốc độ đọc và lưu trữ dữ liệu càng nhanh.

Trên đây là 11 yếu tố cơ bản quyết định tốc độ xử lý của CPU. Chúng tôi hy vọng thông tin trong bài viết này hữu ích cho bạn!

Xem các sản phẩm laptop giá tốt tại cửa hàng: Sản phẩm Laptop Chaolong TV

Ghé thăm trang fan hâm mộ Facebook của chúng tôi: Máy tính xách tay Chaolong TV