Các loại bộ xử lý và tốc độ

Bộ vi xử lý là thành phần của máy tính cá nhân thực hiện xử lý dữ liệu thực tế. Nó là một bộ xử lý trung tâm (CPU) phù hợp với một vi mạch và có mạch chuyển mạch rất phức tạp, thực hiện các lệnh đơn giản rất nhanh.

Gói mạch tích hợp của bộ vi xử lý chứa một chip silicon chứa hàng triệu bóng bán dẫn và các thành phần khác được làm từ vật liệu này. Bởi vì các bóng bán dẫn của chip rất nhỏ, thậm chí một lượng nhỏ dòng điện cao thế (như tĩnh điện) có thể phá hủy chip.

Vì lý do này, tất cả các mạch tích hợp quy mô lớn phải được xử lý theo cách giảm thiểu khả năng bị điện giật tĩnh.

Với rất nhiều mạch được lưu trữ trong một khu vực nhỏ như vậy, các vi mạch tạo ra rất nhiều nhiệt và yêu cầu hệ thống làm mát để ngăn chặn chip quá nóng. Trên bo mạch chủ máy tính, chip CPU được bao phủ bởi một bộ tản nhiệt kim loại lớn, có vây để cho phép luồng không khí từ quạt làm mát mang đi hơi nóng.

Nói chung, chúng ta có thể nói rằng bộ vi xử lý là CPU được tích hợp trong một chip silicon nhỏ bao gồm hàng ngàn thành phần nhỏ như điốt, bóng bán dẫn và điện trở, hoạt động cùng nhau.

Các loại bộ xử lý

Cả Intel và AMD đều sản xuất bộ xử lý cho nhiều hệ thống khác nhau. Intel sản xuất các họ bộ xử lý Core, Pentium, Atom và Celeron cho máy tính để bàn, trong khi ở phía bên kia, chúng tôi tìm thấy các bộ xử lý AMD Athlon, Sempron và Ryzen, cùng với các bộ xử lý khác.

Mỗi bộ xử lý do Intel hoặc AMD sản xuất có các chức năng cụ thể và cung cấp các hệ thống cụ thể, chẳng hạn như PC hoặc máy trạm trong văn phòng. Mỗi bộ xử lý thích ứng với một máy tính cụ thể, được lắp ráp, xây dựng từ đầu hoặc cập nhật.

CPU được sử dụng phổ biến nhất trong PC được sản xuất bởi Intel. Do IBM đã chọn chip Intel 8088 cho PC IBM gốc, nên hầu hết các máy nhân bản PC đã sử dụng bất kỳ CPU Intel series nào.

Dòng máy tính Macintosh của Apple ban đầu sử dụng dòng vi xử lý Motorola 68000. Nhưng CPU Motorola sử dụng một bộ hướng dẫn khác với CPU Intel, do đó không dễ để chạy phần mềm PC trên máy Mac và ngược lại (nhưng chuyển tập tin dữ liệu thì không vấn đề gì.)

Các loại vi xử lý khác nhau được giải thích dưới đây.

Bộ vi xử lý 8085

Hình ảnh qua Wikipedia

Bộ vi xử lý 8085 được Intel thiết kế vào năm 1977 với sự trợ giúp của công nghệ NMOS.

Các cấu hình của bộ vi xử lý này là bus dữ liệu 8 bit, bus địa chỉ 16 bit, có thể giải quyết tới 64 kb, bộ đếm 16 bit và con trỏ ngăn xếp (SP). Các thanh ghi sáu bit được sắp xếp theo cặp BC, DE và HL. Bộ vi xử lý 8085 yêu cầu nguồn điện 5 volt.

Bộ vi xử lý 8086

Hình ảnh qua wikipedia

Bộ vi xử lý này cũng được Intel thiết kế. Nó là bộ xử lý 16 bit với 20 dòng bus địa chỉ và 16 dòng dữ liệu với dung lượng lưu trữ 1MB. Bộ vi xử lý 8086 bao gồm một bộ hướng dẫn mạnh mẽ, cho phép các hoạt động như nhân và chia được thực hiện dễ dàng.

Bộ vi xử lý 8086 có hai chế độ hoạt động, đó là chế độ tối đa và chế độ hoạt động tối thiểu. Chế độ hoạt động tối đa được sử dụng cho hệ thống có nhiều bộ xử lý. Chế độ hoạt động tối thiểu được sử dụng cho hệ thống có bộ xử lý duy nhất. Các đặc điểm của bộ vi xử lý này được giải thích dưới đây.

Các tính năng của bộ vi xử lý 8086

Các đặc điểm quan trọng nhất của bộ vi xử lý là:

Để cải thiện hiệu suất của bộ vi xử lý này, có hai quy trình trong các đường ống, đang trong giai đoạn lấy và thực hiện các hướng dẫn. Chu kỳ tìm nạp có thể chuyển dữ liệu theo 6 byte hướng dẫn và được lưu trữ trong một dòng. để khởi chạy các hướng dẫn. Bộ vi xử lý 8086 bao gồm 2900 bóng bán dẫn và có 256 ngắt vector.

Tốc độ đồng hồ trong bộ vi xử lý

Tốc độ đồng hồ được đo bằng đơn vị chu kỳ mỗi giây, được gọi là Hertz (Hz). Bo mạch máy tính và CPU hoạt động ở tốc độ hàng triệu và hàng tỷ hertz, megahertz (MHz) và gigahertz (GHz).

Bộ xử lý Intel và AMD sử dụng các thiết kế bên trong khác nhau, do đó, so sánh, ví dụ, bộ xử lý AMD 2, 4 GHz với bộ xử lý AMD 3.0 GHz cho thấy bộ xử lý AMD 3.0 GHz chạy nhanh hơn; Nhưng so sánh hai bộ xử lý 2.4GHz do AMD và Intel sản xuất thì không xác định được bộ xử lý nào hoạt động nhanh hơn.

Để làm việc, bộ xử lý chia một nhiệm vụ thành nhiều giai đoạn. Thông thường, bộ xử lý Intel chạy nhiều công đoạn hơn và do đó thực hiện nhiều công việc hơn và mất nhiều thời gian hơn bộ xử lý AMD để hoàn thành các tác vụ.

Các chip kỹ thuật số trên bo mạch chủ được giữ đồng bộ với nhau bằng tín hiệu đồng hồ (chuỗi xung) trên bo mạch chủ.

Bạn có thể nghĩ về nó như một "nhịp đập" của máy tính. Đồng hồ tích tắc càng nhanh, máy tính sẽ chạy càng nhanh; nhưng đồng hồ không thể chạy nhanh hơn tốc độ của chip, vì trong trường hợp này chúng sẽ thất bại.

Khi công nghệ chip đã được cải thiện, tốc độ mà chip có thể chạy đã tăng tốc. CPU chạy nhanh hơn phần còn lại của bo mạch chủ (đồng bộ hóa ở một phần tốc độ CPU).

Tăng tốc

Tuy nhiên, khi bạn đang tìm kiếm thị trường cho một bộ xử lý, có một danh sách những điều cần xem xét. Theo truyền thống, điều duy nhất hầu hết người tiêu dùng nhìn thấy là sức mạnh Gigahertz đầy đủ của nó.

Nhiều người trong số họ thậm chí có thể không biết ý nghĩa của nó (đó là số chu kỳ đồng hồ mà bộ xử lý hoàn thành trong một giây, tính bằng tỷ), nhưng đó là một điều dễ dàng để so sánh.

Vài năm qua đã mang đến một tính năng bổ sung: tốc độ tăng. Hầu hết các đơn vị xử lý và đồ họa hiện nay đều có tốc độ xung nhịp và "tốc độ tăng tốc". Intel gọi đây là Turbo Boost; AMD gọi nó là Boost Clock.

Công nghệ vi xử lý mới này tự động cải thiện hiệu suất, tăng tốc độ của lõi, từ đó đạt được hiệu quả tốt hơn.

Phân loại vi xử lý

Về cơ bản 5 phân loại của bộ vi xử lý được chấp nhận:

CISC

Đơn đặt hàng có thể được thực hiện kết hợp với các hoạt động cấp thấp khác. Nó chủ yếu thực hiện nhiệm vụ tải lên, tải xuống và khôi phục dữ liệu đến và từ thẻ nhớ. Ngoài ra, nó cũng thực hiện các phép tính toán học phức tạp trong một lệnh.

Bộ xử lý này được thiết kế để giảm thiểu số lượng hướng dẫn cho mỗi chương trình và bỏ qua số chu kỳ cho mỗi hướng dẫn. Trình biên dịch được sử dụng để dịch một ngôn ngữ cấp cao sang ngôn ngữ cấp độ lắp ráp, bởi vì độ dài của mã tương đối ngắn và RAM bổ sung được sử dụng để lưu trữ các hướng dẫn.

Kiến trúc bộ xử lý CISC

Nó được thiết kế để giảm chi phí bộ nhớ, bởi vì cần nhiều bộ nhớ hơn trong các chương trình lớn, dẫn đến chi phí bộ nhớ cao hơn. Để vượt quá số lượng hướng dẫn này cho mỗi chương trình, bạn có thể giảm số lượng hướng dẫn bằng cách tích hợp các hoạt động vào một hướng dẫn duy nhất.

Tính năng bộ xử lý CISC

Bộ xử lý này bao gồm các chế độ địa chỉ khác nhau:

Nó có một số lượng lớn các lệnh Phải mất vài chu kỳ để thực hiện một lệnh Logic mã hóa lệnh là phức tạp Nhiều chế độ địa chỉ khi cần một lệnh

RISC

RISC là viết tắt của Bộ máy tính hướng dẫn giảm và được thiết kế để giảm thời gian thực hiện bằng cách đơn giản hóa bộ hướng dẫn của máy tính.

Các loại chip này được sản xuất dựa trên chức năng trong đó bộ vi xử lý có thể thực hiện các tác vụ nhỏ trong một lệnh cụ thể. Theo cách này, hoàn thành nhiều lệnh hơn với tốc độ nhanh hơn.

Trong bộ vi xử lý, mỗi bộ hướng dẫn chỉ cần một chu kỳ xung nhịp để thực hiện kết quả trong thời gian chạy thống nhất. Do đó, nó làm giảm hiệu quả cho nhiều dòng mã hơn, do đó cần thêm RAM để lưu trữ các hướng dẫn. Trình biên dịch được sử dụng để chuyển đổi tập lệnh ngôn ngữ cấp cao thành ngôn ngữ máy tính.

Kiến trúc bộ xử lý RISC

Loại bộ xử lý này được sử dụng cho tập lệnh được tối ưu hóa cao và các ứng dụng bộ xử lý RISC dành cho các thiết bị di động do hiệu quả năng lượng của chúng. Các đặc điểm của bộ xử lý này được giải thích dưới đây.

Các tính năng của bộ xử lý RISC

Một số tính năng chính và quan trọng của bộ xử lý RISC như sau:

Có các hướng dẫn đơn giản trong bộ xử lý RISC Bao gồm số lượng thanh ghi và ít bóng bán dẫn hơn Hướng dẫn tải và lưu trữ được sử dụng để truy cập vị trí bộ nhớ Bộ xử lý này có thời gian chạy chu kỳ

Siêu âm

Đây là bộ xử lý sao chép phần cứng vào bộ vi xử lý để thực hiện nhiều tác vụ cùng một lúc. Chúng có thể được sử dụng cho số học và là số nhân. Họ có nhiều đơn vị vận hành và do đó thực hiện nhiều hơn một lệnh, liên tục đưa ra nhiều hướng dẫn cho các đơn vị vận hành thừa trong bộ xử lý.

ASIC

Nó được sử dụng cho các mục đích cụ thể hơn là mục đích chung. Ban đầu, ASIC sử dụng công nghệ ma trận cửa. Các ASIC hiện đại thường có bộ xử lý 32 bit, Flash, khối RAM, ROM, EEPROM, cũng như các loại mô-đun khác.

DSP (Bộ xử lý tín hiệu số)

Chúng được sử dụng để mã hóa và giải mã video hoặc để chuyển đổi video kỹ thuật số sang analog và analog sang kỹ thuật số. Họ cần một bộ vi xử lý xuất sắc trong các phép tính toán học. Các chip trong bộ xử lý này được sử dụng trong sonar, radar, thiết bị âm thanh rạp hát tại nhà, điện thoại di động và TV.

Chúng tôi khuyên bạn nên đọc Cách chọn bộ xử lý nhanh chóng và dễ dàng

Các thành phần cần thiết cho bộ xử lý này là bộ nhớ được lập trình, bộ nhớ dữ liệu, đầu vào / đầu ra và động cơ máy tính. Bộ xử lý này được thiết kế để xử lý tín hiệu tương tự kỹ thuật số. Quá trình này được thực hiện đều đặn và chuyển đổi điện áp thành dạng kỹ thuật số.

Các ứng dụng của bộ xử lý này là sản xuất âm thanh và âm nhạc, xử lý tín hiệu video và tăng tốc đồ họa 2D và 3D. Ví dụ về bộ xử lý này là TMS320C40.

Bộ xử lý đặc biệt

Bộ xử lý đặc biệt được thiết kế cho một số bộ xử lý đặc biệt và một số trong số chúng được giải thích bên dưới.

Đồng xử lý

Nó có thể xử lý các chức năng thực tế nhanh hơn nhiều lần so với các bộ vi xử lý thông thường. Ví dụ về bộ đồng xử lý là bộ đồng xử lý toán học, và một số trong số chúng là 8087, được sử dụng với 8086; 80287, được sử dụng với 80286; và 80387, được sử dụng với 80386.

Bộ xử lý đầu vào / đầu ra

Bộ xử lý này sẽ có bộ nhớ cục bộ riêng. Nó được sử dụng để điều khiển các thiết bị I / O với sự tham gia của CPU. Ví dụ về bộ xử lý đầu vào / đầu ra là điều khiển DMA, điều khiển bàn phím và chuột, điều khiển hiển thị đồ họa và điều khiển cổng SCSI.

Transputer

Bộ xử lý này cũng có bộ nhớ cục bộ riêng và cũng có các liên kết để kết nối một bộ chuyển đổi với bộ chuyển đổi khác để liên lạc giữa các bộ xử lý.

Transputer được sử dụng cho hệ thống bộ xử lý đơn hoặc có thể được kết nối với các liên kết bên ngoài để giảm chi phí xây dựng và tăng hiệu suất. Một số ví dụ về bộ xử lý này là bộ xử lý dấu phẩy động như T800, T805 và T9000.

Tốc độ có quan trọng không?

Mọi yếu tố đều quan trọng và tốc độ sẽ không làm ít hơn. Nhưng chúng ta không thể so sánh tốc độ (GHz hoặc MHz) giữa các kiến trúc khác nhau. Thật sai lầm khi đánh đồng Pentium 4 ở tốc độ 2, 8 GHz với Pentium của những năm gần đây với cùng tần số. Bước nhảy tiến hóa trong IPC (hướng dẫn trên mỗi chu kỳ) là rất nhiều.

Điều chính xác nhất sẽ là phân loại từng bộ xử lý theo thể loại của nó. Ngoài ra, chúng tôi có thể tìm thấy các trường hợp do có ngân sách eo hẹp, hãy trang bị cho PC của bạn một bộ xử lý cấp thấp và tiếp tục kéo theo nó cho đến khi bạn nâng cấp lên một bản cao cấp hơn.

Intel Pentium & Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Bộ xử lý với tốc độ này rất lý tưởng cho các hoạt động hàng ngày cơ bản, ví dụ: email, duyệt web, bộ ứng dụng văn phòng và thậm chí hiệu suất tuyệt vời như các trung tâm truyền thông / HTPC. Trong trường hợp của Pentium, Ryzen 3 và APU có thể mang lại hiệu suất tuyệt vời khi chơi ở độ phân giải 720p hoặc 1080 nếu được trang bị card đồ họa khá.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 lõi tứ

Phạm vi tốc độ này hoàn toàn phù hợp để duyệt web, làm việc với email, chạy các chương trình kinh doanh như hệ thống quản lý bệnh nhân và đa nhiệm nói chung. Danh mục này hoạt động tốt cho máy tính văn phòng trung bình hoặc người dùng không muốn chi nhiều tiền cho PC chơi game của họ nhưng muốn nâng cấp máy tính của họ trong tương lai.

Hiện tại, Intel Core i3 thế hệ thứ tám có 4 lõi mang lại cho chúng tôi hiệu năng (so với thế hệ thứ bảy) và có thể mang lại cho chúng tôi rất nhiều niềm vui với Nvidia GTX 1050 Ti hoặc GTX 1060 3 hoặc 6 GB. Điều thú vị nữa là AMD Ryzen 5 1400 lõi tứ hoạt động rất tốt với bộ xử lý 4 × 4. Mặc dù AMD Ryzen 5 1600 / 1600X hoàn hảo để chơi game và phát trực tuyến, vì không khó để ép xung chúng ở mức 3, 9 hoặc 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 và AMD Ryzen 7

Trong nền tảng chính là hàng đầu của phạm vi. Nếu bạn cần một máy tính siêu mạnh, lý tưởng để chơi ở những nhu cầu cao nhất, làm việc với cơ sở dữ liệu siêu mạnh và chỉnh sửa đa phương tiện, thì bạn sẽ cần phải có một máy tính hiệu năng cao. Cá nhân, dòng Intel Core i7 và AMD Ryzen 7 thế hệ thứ 8 (có khả năng ép xung 3, 8 hoặc 4 GHz) mang lại hiệu năng tàn bạo cho chơi game và làm việc.

Không còn nghi ngờ gì nữa, chúng là một lựa chọn tuyệt vời cho một nền tảng nhiệt tình như Intel Core i9 hoặc AMD Threadripper với số tiền cao hơn nhiều. Với điều này, chúng tôi kết thúc bài viết của chúng tôi về tất cả các chi tiết bạn nên biết về bộ xử lý. Trong số đó các loại tồn tại và tốc độ?