Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu suất của CPU?

CPU, hay còn được biết đến với tên thường gọi chip xử lý trung tâm, là một trong các thành phần quan trọng nhất cấu thành lên một hệ thống máy tính. CPU được coi như là bộ não, giúp điều hành và giải quyết gần như tất cả các tác vụ mà bạn thực hiện trên máy tính.

Cũng như các phần tử phần cứng khác, sức mạnh giải quyết của CPU cũng đã được phân hóa theo giá bán và công nghệ được dùng trên nó, vậy đã khi nào bạn thắc mắc rằng có các yếu tố nào ảnh hưởng đến công suất của 1 CPU? Hay nếu muốn cải thiện sức mạnh của CPU thì nên làm thế nào chưa? Nếu có, tất cả thắc mắc của bạn sẽ được giải đáp trong bài viết này, hãy cùng đến với vấn đề ngay bây giờ!

• 4 cách dễ dàng để kiểm tra cấu hình, tin tức phần cứng máy tính, laptop

Trên thực tế, có 11 yếu tố chính vào vai trò quan trọng trong việc quyết định xem máy tính có thể đảm bảo yêu cầu giải quyết tin tức của người sử dụng nhanh như thế nào. Hay nói một cách đơn giản hơn các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của CPU bao gồm:

• Số lõi
• Bộ nhớ cache (Bộ nhớ đệm)
• Xung nhịp
• Chu kỳ xung nhịp
• Word length
• Độ rộng địa chỉ bus
• Độ rộng data bus
• Siêu phân luồng
• Instruction Set
• Nhiệt
• Băng thông

Hãy cùng bắt đầu bằng với con số nhân

Trong phương pháp Anthony Neuman, là phương pháp kiến trúc máy tính được dùng bởi đa số các máy lường ngày trước thì những chỉ lệnh sẽ chỉ được tìm nạp và thực hành từng cái một. Cụ thể hơn, một lõi (nhân) thường là đơn vị tính của CPU hay ta có thể hiểu dễ dàng mỗi lõi chính là một CPU riêng biệt.

Trước năm 2005 CPU chỉ có 1 nhân vì thế xung nhịp chính là thông số vàng của các nhà sản xuất. Tuy nhiên hiện tại chúng ta có sự xuất hiện của các máy tính lõi kép và lõi tứ mà trong đó, mỗi lõi lại có chứa chu kỳ thực hành và tìm nạp riêng, tạo ra hướng đi mới cho chuyện tăng hữu hiệu hoạt động của CPU.

Điều này có tức là các chip giải quyết hiện đại với nhiều lõi cũng có thể cho tốc độ tính toán nhanh hơn gấp hai hoặc bốn lần so với các chip xử lý truyền thống trước đây. Tuy nhiên, đó là về mặt lý thuyết, còn trên thực tế, tốc độ của 1 bộ xử lý còn phải phụ thuộc khá nhiều vào phần mềm mà nó đang chạy.

Không phải mọi thứ các ứng dụng đều được thiết kế để tạo ra thể tận dụng được ưu thế của CPU lõi tứ hay lõi kép. Chẳng hạn như việc các ứng dụng trò chơi và ứng dụng chỉnh sửa video thường được viết ra để tận dụng nhiều nhất công nghệ cũng như lợi thế của đa lõi, trong lúc các phần mềm xử lý văn bản hoặc bảng tính lại tận gốc ngược lại.

Một trong các lợi ích lớn số 1 mà công nghệ đa lõi đem lại đó chính là ở đa nhiệm. Với một CPU đa lõi, mỗi tác vụ sẽ có 1 nhân xử lý, các lõi còn sót lại sẽ đi vào tình trạng nghỉ cho tới khi có 1 tác vụ khác yêu cầu. Trước kia nếu chỉ sử dụng một nhân cả hệ thống gần như sẽ bị đóng băng nếu có 1 chương trình bị lỗi.

• 10 điều cần phải biết về vi giải quyết 4 lõi

Xung nhịp

Bộ giải quyết yêu cầu xung nhịp để cũng có thể hoạt động chính xác. Một chu kỳ xung nhịp tương đương với 1Hz, tức là một chu kỳ mỗi giây. Tốc độ của máy tính thường ở cấp độ gigahertz (GHz), tương đương với hàng tỷ chu kỳ mỗi giây. Tốc độ xung nhịp tiêu biểu của các CPU hiện tại rơi vào khoảng từ 2 đến 4GHz.

Trước khi có sự xuất hiện của các CPU đa nhân, xung nhịp là thông số đại diện cho hiệu quả hoạt động của CPU. Ví dụ 3.0GHz, 2.8GHz,… như vậy, độ lớn của xung nhịp sẽ tỉ lệ thuận với tốc độ của CPU. Tuy nhiên, CPU có xung nhịp cao lại tiêu tốn nhiều năng lượng và sản sinh một lượng nhiệt lớn hơn. Do đó, nếu độ nóng vượt qua khả năng chịu nhiệt của CPU, hệ thống sẽ tự động giảm xung nhịp để giảm nhiệt độ, dẫn đến việc tốc độ xử lý của máy tính cũng sẽ giảm xuống.

Ngoài ra, giới hạn công nghệ cũng như kinh phí khổng lồ trong việc gắng gượng tăng xung nhịp đã khiến các nhà sản xuất phải tìm ra một phương thức khác để cải thiện hữu hiệu hoạt động của CPU, và biện pháp chính tại đây chính là CPU đa nhân mà chúng ta vừa tìm hiểu phía trên.

• Overclock CPU, GPU và RAM dễ dàng và an toàn

Chu kỳ xung nhịp (Clock Cycle)

Chu kỳ xung nhịp nhắc đến đến xung điện trong CPU, trong đấy mỗi xung sẽ nhập vai trò như tín hiệu để CPU thực hành một lệnh nhất định. Một CPU sẽ thực hành một hoặc nhiều lệnh trong mọi chu kỳ, tùy thuộc vào kiến ​​trúc của CPU.

Các CPU hiện đại ngày nay có thể thực hiện nhiều lệnh trong mỗi chu kỳ, không giống như những model cũ, nơi nó chỉ có thể thực hành một lệnh mỗi chu kỳ.

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

Bộ nhớ cache (Bộ nhớ đệm)

Bộ nhớ cache là một lượng nhỏ RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) có hiệu suất cao được tích hợp sẵn trong CPU. Lượng RAM này sẽ lưu trữ những dữ liệu đã được chip xử lý sử dụng nhiều đợt và nó không yêu cầu sử dụng không gian từ bộ nhớ hệ thống. Loại dữ liệu này nhập vai trò rất quan trọng trong việc giải quyết mau chóng các trò chơi, trình chỉnh sửa video và ứng dụng khác trên hệ thống.

Nói cách khác, bộ nhớ cache được dùng cho CPU để giảm thời gian truy cập vào bộ nhớ chính, cache càng lớn CPU càng hoạt động hiệu quả. Để cho dễ hình dung, bạn có thể tưởng tượng bộ nhớ cache giống như biển báo tên đường vậy. Trong một thành phố có hàng nghìn con đường, nếu không được gắn biển, đặt tên cụ thể, việc tìm đường sẽ thật phức tạp và mất thời gian. Dung lượng bộ nhớ cache thường chỉ rớt vào khoảng vài KB đến vài MB, nhưng lại vào vai trò rất quan trọng trong việc quyết định vận tốc của CPU kể riêng và của toàn hệ thống nói chung.

• Xóa Cache Windows 10 update để giải phóng không gian bộ nhớ

Word length

Word length là độ dài từ của CPU. Đây là số bit mà CPU cũng có thể xử lý cùng lúc trong 1 khoảng thời gian cụ thể. Ví dụ, bộ xử lý 32 bit cho tốc độ xử lý nhanh hơn bộ xử lý 16 bit vì dễ dàng là nó nắm giữ word length rộng hơn. Word length của một hệ thống máy tính thường thì nằm trong khoảng từ 32 đến 64 bit.

Dưới đây là ba tỉ dụ về cách thức mà vận tốc xung nhịp và word length của CPU có thể không giống nhau như thế nào:

• Bộ giải quyết 8088 có tốc độ xung nhịp 4.77MHz và word length là 8 bit.
• Bộ giải quyết 80486 có vận tốc xung nhịp từ 50 đến 80MHz và có word length là 32 bit.
• Bộ xử lý Pentium 4 có tốc độ xung nhịp rơi vào khoảng từ 1.5 gigahertz đến 3.2 gigahertz, và có word length là 64 bit.

Độ rộng address bus

Độ rộng address bus cũng có thể tạm hiểu là chiều rộng của bus địa điểm và có vai trò xác định số lượng nhiều nhất của các vị trí địa chỉ. Ví dụ: nếu bạn có address bus 8 bit, điều này còn có nghĩa là bạn cũng có thể có thể nắm giữ nhiều nhất 256 địa chỉ. Các địa chỉ hoặc vị trí bộ nhớ này sẽ có đánh số từ 0 đến 255.

Tất nhiên nếu độ rộng address bus của bạn càng rộng thì bộ nhớ có thể được truy cập được sẽ càng lớn.

CPU được sản xuất như ra sao?

Độ rộng data bus

Độ rộng bus dữ liệu cũng có thể có thể hiểu nôm na là số bit cũng có thể được truyền cùng lúc từ thiết bị này sang thiết bị khác. Thông thường bus dữ liệu sẽ được cùng kích thước với bus địa chỉ nhưng vẫn không phải khi nào cũng vậy. Nếu bus dữ liệu là 16 bit và bus địa điểm là 32 bit thì dữ liệu sẽ được tìm nạp trong những nhóm 2 x 16 bit.

Siêu phân luồng (Hyper-Threading)

Siêu phân luồng là công nghệ cấp phép hai nhân CPU hợp lý chia sẻ các tài nguyên thực thi vật lý. Điều này cũng đều có thể cải thiện nhanh vận tốc xử lý. Ví dụ nếu một CPU ảo bị trì hoãn và phải chờ đợi, thì một CPU ảo khác cũng có thể 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 hữu hiệu bằng với việc máy bạn được bổ sung nhân thực tế. Ở các bộ xử lý đời đầu thường có duy nhất một lõi duy nhất và được được phân thành 2 luồng. Nhưng các CPU tối tân của Intel hiện có cả 2 lõi thật và công nghệ siêu luồng.

Nếu xét về các tác vụ mà đa số chúng ta thường sử dụng mỗi sáng như duyệt web, email và giải quyết văn bản, siêu phân luồng sẽ không có nhiều tác dụng, hay nói cách khác, sự tác động là không đáng kể. Về mặt lý thuyết siêu phân luồng sẽ giúp con chip hoạt động tốt hơn ở đa tác vụ. Tuy nhiên, bộ vi giải quyết hiện tại quá nhanh, đến nỗi các chương trình cơ bản ít khi bị trễ bởi vận tốc của cục vi xử lý.

Tuy nhiên, khi bạn đang gắng gượng thực hiện một số công việc nặng nhọc, siêu phân luồng chắc chắn sẽ tỏ ra có ích hơn rất nhiều. Có thể thấy được điều đó rõ rệt nhất thông qua các chương trình dựng hình ảnh 3D, ứng dụng chuyển mã âm thanh, video nặng và các ứng dụng khoa học được thành lập cho công suất đa luồng tối đa, sẽ có những lúc siêu phân luồng có thể tăng hiệu suất lên đến 30%.

Instruction Set (tập lệnh)

Instruction Set, còn được gọi là ISA hay “Instruction Set Architecture”, là một tập hợp các lệnh mà CPU cũng có thể hiểu được. Những lệnh này cho dù là số 1 và 0, còn được xem là các chữ số nhị phân. Điều này cho CPU biết nó cần làm gì.

Vì CPU không thể hiểu ngôn ngữ thông thường mà người sử dụng sử dụng, nên mỗi lệnh, do người dùng cung cấp cho máy tính, sẽ có chuyển đổi thành lệnh 1 và 0 bằng trình biên dịch, để CPU xử lý lệnh này.

Các bộ vi giải quyết hiện đại hiện tại sử dụng tập lệnh 64-bit, tập lệnh này cũng có thể có khả năng tương thích ngược với tập lệnh x86 hoặc 32 bit.

Nhiệt

Khi bạn tiếp tục ném các tác vụ khác nhau vào CPU của mình, nó sẽ tạo nên nhiều nhiệt hơn, sau đó nhiệt cũng có thể có thể làm giảm hiệu suất CPU.

Mặc dù điều này cũng có thể có thể dễ dàng tránh được, nhưng một CPU không được làm mát đúng cách hoặc còn thiếu khả năng thông gió có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất.

Tình trạng quá nóng nối dài còn có thể lan truyền sang các linh kiện khác, ảnh hưởng đến công suất chung cả của máy tính.

Hầu hết các CPU ngày nay đều có nhiệt độ nhiều nhất cấp phép được đo bằng °C. Ví dụ, Core i7 9700K có thể hoạt động lên đến 100°C, có nghĩa là nó có thể hoạt động bình thường cho tới thời điểm này.

Tuy nhiên, để CPU hoạt động ở nhiệt độ tối đa không phải là điều lý tưởng nhất, vì việc này sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất của CPU. Trong tình huống xấu nhất, nó sẽ làm giảm tuổi thọ của CPU.

Hầu hết những người dùng máy tính có kiến ​​thức đều đã biết độ nóng lý tưởng là thấp hơn 80°C, hoặc cho dù có thể thấp hơn 75°C. Những nhiệt độ này còn cũng có thể đạt được với bộ làm mát hữu hiệu và khung thông gió tốt.

Băng thông

Băng thông, hay đường truyền bộ nhớ, là khả năng bộ giải quyết đọc và ghi dữ liệu trong bộ nhớ. Nó đo vận tốc của CPU xem nó có thể tìm nạp và lưu giữ dữ liệu này nhanh ra sao. Điều này thường được biểu lộ bằng GB/s hoặc gigabyte mỗi giây.

Hầu hết các CPU ngày nay cũng có thể có thể hỗ trợ lên đến ~40+GB/s, có tức là băng thông càng lớn thì vận tốc đọc và lưu trữ dữ liệu càng nhanh.

Trên đây là 11 yếu tố cơ bản quyết định tới vận tốc giải quyết của một CPU. Hi vọng các thông tin trong bài hữu ích với bạn!

CPU, tốc độ CPU, yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ CPU, Số lõi, Bộ nhớ cache (Bộ nhớ đệm), Xung nhịp, Word length, Băng thông address bus, Băng thông data bus, Siêu phân luồng

Nội dung Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu suất của CPU? được tổng hợp sưu tầm biên tập bởi: Tin Học Trường Tín. Mọi ý kiến vui lòng gửi Liên Hệ cho truongtin.top để điều chỉnh. truongtin.top tks.