Tìm hiểu các thành phần bên trong nhân CPU

Thứ Hai 28/08/2023
GVN360

Bên trong nhân CPU có nhiều thứ khá là thú vị đó. Mời mọi người cùng GVN 360 tìm hiểu nhé.

Thường thì chúng ta sẽ hiểu nhân CPU là một phần của con chip có nhiệm vụ xử lý các tác vụ. Vì thế cho nên hầu hết trường hợp nhiều nhân hơn sẽ tốt hơn, nhất là đối với các tác vụ như biên tập video chẳng hạn. Tuy nhiên, bạn có thật sự biết điều gì khiến nhân CPU khác với phần còn lại của CPU? Và thực chất thì nhân CPU hoạt động như thế nào? Mời các bạn cùng GVN 360 tìm hiểu ngay dưới đây nhé.

Đâu tiên, để làm rõ thì nhân CPU sẽ không đảm nhận các công việc liên quan đến I/O hoặc input/output của những linh kiện còn lại trong hệ thống, vì trên die của CPU sẽ có một phần riêng để xử lý mấy cái đó. Chúng cũng không xử lý đồ họa mà phần việc đó sẽ là của iGPU (cũng nằm tại một khu vực khác trên die của CPU).

Để hiểu rõ CPU sẽ làm những công việc gì, chúng ta cùng mổ xẻ nó nhé. Trong nhân CPU sẽ có nhiều thành phần. Đầu tiên là ALU (Arithmetic Logic Unit), tạm dịch sang tiếng Việt là “Đơn vị logic số học”. Đây sẽ là bộ phận đảm nhận công việc “suy nghĩ” trong máy tính của bạn. Cụ thể hơn thì nó sẽ xử lý các phép tính toán và các phép tính logic, chẳng hạn như so sánh các giá trị khác nhau. Các ngôn ngữ lập trình cho phép bạn thao tác mọi thứ trên máy tính sẽ phụ thuộc và toán học và logic mà ALU có thể hiểu được.

Nhân CPU thường sẽ có cả FPU (Floating-point Unit), tạm dịch sang tiếng Việt là “Bộ xử lý dấu phẩy động”. Nó cũng tương tự như ALU nhưng sẽ làm việc với các tập hợp số có dấu thập phân (decimal points) nằm ở các vị trí khác nhau.

Vậy thì làm sao để ALU và FPU biết rằng nó cần phải làm những gì? Dữ liệu sẽ được nạp vào các bộ phận này thông qua “registers”. “Registers” là những nơi chứa tạm thời dành cho bất kỳ thứ gì mà nhân CPU sắp phải xứ lý, và một trong số các “registers” có thể kể đến là “input register”. Chúng sẽ nắm giữ các dữ liệu mà CPU cần phải xử lý. Trong khi đó, “instruction register” sẽ cho CPU biết rằng nó cần phải làm gì với dữ liệu đó.

Ví dụ, máy tính cần nhân 6 với 3 thì nó sẽ đặt 6 và 3 vào các “input registers”, và đặt lệnh nhân vào trong “instruction register”. Trong trường hợp này, ALU sẽ tính toán ra đáp án là 18 và gửi kết quả đến một bộ phận khác trong nhân CPU có tên là “accumulator”.

“Accumulator” sau đó sẽ gửi kết quả này đến chỗ “cache”, hay tiếng Việt mình gọi là “bộ nhớ đệm”. Đây sẽ là phần bộ nhớ có tốc độ truy xuất cực kỳ nhanh được tích hợp thẳng vào trong mỗi nhân CPU. Sau đó, phần dữ liệu này có thể được đọc bởi chương trình đã yêu cầu nó.

Mặt khác, bộ nhớ đệm cũng sẽ đảm nhận vai trò gửi dữ liệu theo chiều ngược lại. Cụ thể hơn, nó sẽ chứ dữ liệu và lệnh mà CPU cần phải xử lý, trước khi dữ liệu đó đi vào ALU. Ban đầu, dữ liệu sẽ được lấy từ RAM; nhưng bằng cách lưu nó vào bộ nhớ đệm trước khi nhân CPU cần dùng đến, máy tính của bạn sẽ chạy nhanh hơn nhiều.

Khi nhân CPU hoàn thành 1 lệnh thì sau đó nó sẽ phải xử lý lệnh tiếp theo. Trong nhân CPU sẽ có một thành phần khác gọi là “instruction pointer”. Nó chứa các vị trí trong bộ nhớ và cho CPU biết rằng CPU cần nạp lệnh tiếp theo từ đâu.

Tuy nhiên, cái kết nối mọi thứ ở trên lại với nhau lại nằm ở ngoài nhân CPU các bạn ạ. Trên CPU sẽ có một bộ phận tên là MMU (Memory Management Unit), tạm dịch sang tiếng Việt là “Đơn vị quản lý bộ nhớ”. Nó nằm tách biệt khỏi nhân CPU và có nhiệm vụ lưu chuyển luồng dữ liệu giữa RAM và nhân CPU.

Bản thân die CPU cũng có một “control unit” có nhiệm vụ quản lý các nhân của con chip bằng cách đồng bộ các bộ phận của nó, từ đó giúp các nhân CPU hoạt động trơn tru với nhau. Để làm được việc này, “control unit” sẽ dùng một tín hiệu xung nhịp (clock signal) chạy ở một mức xung nhịp (clock rate) nhất định – con số GHz mà bạn thường nhìn thấy trên phần nắp IHS của CPU.

Hi vọng rằng sau bài viết này bạn có thể hiểu được sự khác biệt giữa nhân CPU và các bộ phận khác trên CPU, đồng thời giúp bạn khám phá ra những điều mới mẻ về thế giới công nghệ. Nếu các bạn có góp ý hoặc bổ sung thì hãy chia sẻ với mình bên dưới phần bình luận nhé. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến bài viết này.

Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:

Nguồn: Techquickie