Phần cứng máy tính

Khái niệm cơ bản về CPU: Nhân (Core), Siêu phân Luồng (Hyper-Threading) & Đa nhân

Trong quá khứ chúng ta có thể dùng tốc độ của một CPU để so sánh hiệu suất giữa 2 CPU. Nhưng ngày nay mọi thứ không đơn giản như vậy nữa. Một CPU cung cấp nhiều lõi hoặc siêu luồng có thể hoạt động tốt hơn đáng kể so với một CPU đơn có cùng tốc độ mà không có tính năng siêu luồng. Và các máy tính cá nhân có nhiều CPU có thể có một lợi thế lớn hơn. Tất cả các tính năng này được thiết kế để cho phép máy tính dễ dàng chạy nhiều quy trình đồng thời tăng hiệu suất của bạn khi chạy đa nhiệm hoặc theo yêu cầu của các ứng dụng mạnh mẽ như bộ mã hoá video và trò chơi hiện đại. Vì vậy, chúng ta hãy xem xét từng tính năng và những gì chúng có thể có ý nghĩa đối với bạn.

Luồng (Thread) & Siêu phân luồng (Hyper-Threading)

Phân luồng (Thread) là nỗ lực đầu tiên của Intel để mang lại khả năng tính toán song song cho các máy tính cá nhân. Nó xuất hiện lần đầu trên các máy tính để bàn với Pentium 4 HT vào năm 2002. CPU Pentium 4 này chỉ có một lõi CPU, do đó nó thực sự chỉ có thể thực hiện một tác vụ 1 lúc – ngay cả khi nó có thể chuyển đổi giữa các tác vụ một cách nhanh chóng nhìn có vẻ như là đa nhiệm. Công nghệ siêu phân luồng (Hyper-threading) đã cố gắng bù đắp cho điều đó.

Một lõi CPU vật lý khi kết hợp với công nghệ phân luồng (thread) nó sẽ tự chia mình thành 2 CPU ảo. Tuy nhiên thì 1 CPU vẫn là 1 CPU vì vậỵ nó có một chút lừa dối ở đây :v. Trong khi hệ điều hành nhìn thấy hai CPU cho mỗi lõi, phần cứng CPU thực sự chỉ có một tập hợp các tài nguyên thực hiện cho mỗi lõi. CPU giả vờ nó có nhiều lõi hơn, và nó sử dụng logic riêng của mình để tăng tốc độ thực thi chương trình. Nói cách khác, hệ điều hành đã bị lừa thấy hai CPU cho mỗi lõi CPU thực tế.

Hyper-threading (Siêu phân luồng) cho phép hai lõi CPU hợp lý chia sẻ các tài nguyên thực thi vật lý. Điều này có thể đẩy nhanh tốc độ – nếu một CPU ảo bị trì trệ và chờ đợi, thì một CPU ảo khác có thể mượn tài nguyên thực thi của nó. Quá trình phân  luồng Hyper-threading có thể giúp tăng tốc hệ thống của bạn, nhưng nó sẽ không thể hiệu quả bằng với việc máy bạn được bổ sung lõi thực tế.


Ở các bộ xử lý đời đầu chỉ có một nhân duy nhất & được được phân thành 2 luồng. Nhưng các CPU hiện đại của Intel hiện có cả hai lõi thật và công nghệ siêu luồng. CPU lõi kép của bạn với tính năng siêu luồng xuất hiện dưới dạng 4 lõi cho hệ điều hành của bạn, trong khi đó CPU quad-core (4 nhân thực) xuất hiện dưới dạng 8 lõi. Công nghệ phân luồng (Hyper-threading) không thay thế cho lõi bổ sung, nhưng một CPU dual-core với siêu luồng sẽ hoạt động tốt hơn so với một CPU lõi kép mà không có hyper-threading.

Công nghệ đa nhân (Multiple Cores)

Ban đầu, các CPU có một lõi đơn (1 core). Điều đó có nghĩa là CPU vật lý chỉ có một đơn vị xử lý trung tâm duy nhất trên đó. Để tăng hiệu suất, các nhà sản xuất bổ sung thêm “lõi” (Core). Một CPU dual-core (2 nhân) có hai bộ xử lý trung tâm, vì vậy nó xuất hiện với hệ điều hành như hai CPU. Hiệu quả nó mang lại là: Một CPU với hai lõi, có thể chạy hai quy trình khác nhau cùng một lúc. Máy tính của bán sẽ mạnh gấp đôi & máy tính của bạn có thể làm nhiều việc cùng một lúc.
Nhân (core CPU) không giống như luồng, siêu luồng & không có thủ đoạn nào ở đây – một CPU dual-core (2 nhân) có nghĩa là có hai bộ xử lý trung tâm trên chip CPU. Một CPU quad-core ( 4 nhân) có bốn bộ xử lý trung tâm, một CPU octa-core (8 nhân) có tám bộ xử lý trung tâm & chắc chắn luôn là như thế.

Công nghệ đa nhân nó giúp cải thiện đáng kể hiệu suất, trong khi lúc trước chỉ có một CPU được gắn vào Mainboard. Thì bây giờ chỉ cần có một ổ cắm CPU & 1 đơn vị CPU duy nhất ta có thể gắn vào đó 2, 4 hay nhiều hơn những lõi CPU. Để chạy 4 nhân CPU, chúng ta sẽ không cần 4 nguồn điện, không cần 4 quản tản nhiệt & nhiều thành phần khác không cần đến 4 cái. Trong khi đó độ trễ sẽ ít hơn vì các lõi có thể giao tiếp nhanh hơn khi chúng đều nằm trên cùng một chip.

Windows Task Manager cho thấy điều này khá tốt. Ở đây, ví dụ, bạn có thể thấy rằng hệ thống này có một CPU thực tế (socket) và bốn lõi. Công nghệ phân luông (Hyperthreading) làm cho mỗi lõi trông giống như 2 CPU đối với hệ điều hành. Chính vì thế mà ta thấy ở đây có 8 lõi xử lý Logical

Vậy nhiều CPU là sao ?

Hầu hết các máy tính chỉ có một CPU. CPU đơn có thể có nhiều lõi hoặc công nghệ luồng siêu luồng – nhưng nó chỉ là một đơn vị CPU vật lý, cắm vào một chân (Socket) CPU duy nhất trên bo mạch chủ (MainBoard)

Trước khi có các luồng hyper-threading và các CPU đa nhân, người ta đã cố gắng thêm sức mạnh xử lý cho máy tính bằng cách thêm nhiều hơn 1 CPU trên 1 Mainboard. Điều này đòi hỏi phải có thêm chân cắm (socket) trên Mainboard. Mainboard cũng cần thêm phần cứng để kết nối các Socket CPU với RAM và các nguồn khác. Điều đó làm tăng chi phí cho việc sản xuất mainboad. Có độ trễ bổ sung nếu CPU cần liên lạc với nhau, các hệ thống có nhiều CPU tiêu thụ nhiều điện hơn, và bo mạch chủ cần nhiều ổ cắm và phần cứng hơn.

Tuy nhiên hệ thống với nhiều CPU không quá phổ biến với các máy tính cá nhân & công ty. Ngay cả một máy tính để bàn chơi game cao cấp với nhiều card đồ họa nói chung sẽ chỉ có một CPU duy nhất. Bạn sẽ tìm thấy hệ thống có nhiều CPU ở các siêu máy tính, máy chủ và các hệ thống máy tính cao cấp cần thực thi đa nhiệm cần sức mạnh cảu CPU cao như render hình ảnh & làm phim.

Cuối cùng càng nhiều CPU hoặc lõi (core), máy tính càng có thể làm nhiều thứ cùng một lúc, giúp cải thiện hiệu năng cho hầu hết các tác vụ. Các máy tính hiện nay có 1 CPU với nhiều lõi – đây là lựa chọn hiệu quả nhất chúng ta đã thảo luận ở trên. Bạn thậm chí sẽ tìm thấy các CPU có nhiều lõi trên điện thoại thông minh và máy tính bảng hiện đại. Các CPU Intel cũng có tính năng siêu luồng, đó là một phần Bonus đi kèm. Một số máy tính cần một lượng lớn sức mạnh của CPU có thể có nhiều CPU, nhưng bạn sẽ phải chi thêm kha khá chi phí để sở hữu nó.

author-avatar

About Quang Trung Dev

Hỗ trợ kỹ thuật phần cứng & phần mềm. Tư vấn giải pháp công nghệ tại Buôn Ma Thuột với phương châm "Người khác có thể trả lời bạn "Có" hoặc "Không" còn chúng tôi thì "Luôn Sẵn Sàng" Hotline/Zalo/Viber/Skype: 0987695901

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *