Mọi máy tính đều có một bộ xử lý, cho dù đó là một bộ xử lý hiệu suất nhỏ hay một bộ xử lý hiệu suất lớn, nếu không nó sẽ không thể hoạt động. Tất nhiên, bộ xử lý, còn được gọi là CPU hoặc Bộ xử lý trung tâm, là một phần quan trọng của hệ thống hoạt động, nhưng nó không phải là bộ duy nhất.
Các bộ vi xử lý ngày nay hầu như đều ít nhất là lõi kép, nghĩa là bản thân toàn bộ bộ xử lý chứa hai lõi riêng biệt mà nó có thể xử lý thông tin. Nhưng processor cores là gì và chính xác thì chúng làm gì?
Processor Cores là gì?
Lõi bộ xử lý là đơn vị xử lý đọc các hướng dẫn để thực hiện các hành động cụ thể. Các hướng dẫn được xâu chuỗi với nhau để khi chạy trong thời gian thực, chúng tạo nên trải nghiệm máy tính của bạn. Theo nghĩa đen, mọi thứ bạn làm trên máy tính phải được xử lý bởi bộ xử lý của bạn.
Bất cứ khi nào bạn mở một thư mục, thư mục đó yêu cầu bộ xử lý của bạn. Khi bạn nhập vào một tài liệu word, điều đó cũng yêu cầu bộ xử lý của bạn. Những thứ như vẽ môi trường máy tính để bàn, cửa sổ và đồ họa trò chơi là nhiệm vụ của cạc đồ họa của bạn — chứa hàng trăm bộ xử lý để nhanh chóng làm việc trên dữ liệu đồng thời. Tuy nhiên, ở một mức độ nào đó, chúng vẫn yêu cầu bộ xử lý của bạn.
Processor Cores hoạt động như thế nào?
Các thiết kế của bộ vi xử lý cực kỳ phức tạp và rất khác nhau giữa các công ty và mô hình. Kiến trúc bộ xử lý không ngừng được cải tiến để tạo ra hiệu suất cao nhất trong khoảng không gian và tiêu thụ năng lượng ít nhất.
Nhưng bất chấp sự khác biệt về kiến trúc, các bộ xử lý phải trải qua bốn bước chính bất cứ khi nào chúng xử lý các lệnh: tìm nạp(Fetch), giải mã(Decode), thực thi(Execute) và ghi lại(Writeback).
Fetch
Bước tìm nạp là những gì bạn mong đợi. Tại đây, lõi bộ xử lý truy xuất các lệnh đang đợi nó, thường là từ một số loại bộ nhớ. Điều này có thể bao gồm RAM, nhưng các hướng dẫn thường đã đợi lõi bên trong bộ nhớ đệm của bộ xử lý trong các lõi bộ xử lý hiện đại.
Bộ xử lý có một khu vực được gọi là bộ đếm chương trình, về cơ bản hoạt động như một dấu trang, cho bộ xử lý biết nơi lệnh cuối cùng kết thúc và lệnh tiếp theo bắt đầu.
Decode
Khi nó đã tìm nạp được lệnh ngay lập tức, nó sẽ tiếp tục giải mã nó. Các hướng dẫn thường liên quan đến nhiều khu vực của lõi bộ xử lý - chẳng hạn như số học - và lõi bộ xử lý cần tìm ra điều này.
Mỗi phần có một thứ gọi là opcode cho lõi bộ xử lý biết phải làm gì với thông tin theo sau nó. Khi lõi bộ xử lý đã hiểu hết điều này, các khu vực khác nhau của lõi có thể hoạt động.
Execute
Bước thực thi là nơi bộ xử lý biết nó cần phải làm gì và thực sự tiến hành và thực hiện nó. Điều gì xảy ra ở đây thay đổi tùy thuộc vào khu vực của lõi bộ xử lý được sử dụng và thông tin được đưa vào.
Ví dụ: bộ xử lý có thể thực hiện số học bên trong ALU, hoặc Đơn vị logic số học. Thiết bị này có thể kết nối với các đầu vào và đầu ra khác nhau để xử lý các con số và thu được kết quả mong muốn.
Writeback
Bước cuối cùng, được gọi là ghi lại, chỉ đơn giản là đặt kết quả của những gì đã được làm lại vào bộ nhớ. Đầu ra chính xác đi đến đâu tùy thuộc vào nhu cầu của ứng dụng đang chạy, nhưng nó thường nằm trong các thanh ghi của bộ xử lý để truy cập nhanh như các hướng dẫn sau đây thường sử dụng nó.
Nó sẽ được chăm sóc từ đó cho đến khi các phần của đầu ra đó cần được xử lý lại một lần nữa, có nghĩa là nó sẽ đi vào RAM.
CPU tiếp tục tốt hơn
Đừng quên rằng đây là một mô tả rất đơn giản về cách hoạt động của lõi bộ xử lý. Trên thực tế, chúng phức tạp hơn nhiều và cần phải chăm sóc nhiều hơn những gì chúng ta nhận thấy. Xu hướng hiện nay là các nhà sản xuất vi xử lý đang cố gắng làm cho chip của họ hiệu quả nhất có thể, bao gồm cả việc thu nhỏ các bóng bán dẫn. Điều này dẫn đến mật độ bóng bán dẫn tăng lên và tiêu thụ năng lượng tốt hơn.
Cộng Đồng