Khi nhắc đến năng lực xử lý của máy tính, có hai lựa chọn chính để cấu hình CPU. Hầu hết các máy tính sẽ có Multi-processor CPU hoặc Multi-core CPU. Cả hai tùy chọn đều cung cấp tốc độ và hiệu suất nhưng xử lý các tác vụ và chương trình máy tính khác nhau. Chúng ta sẽ khám phá chi tiết hơn từng cấu hình CPU là gì cũng như cách thức hoạt động trong bài viết dưới đây.
Multi-processor CPU là gì?
Khi nhiều hơn một CPU làm việc cùng nhau để thực hiện các lệnh hoặc chương trình máy tính, đây là cấu hình đa xử lý hay Multi-processor. Loại hệ thống máy tính này sử dụng nhiều đơn vị xử lý thường chia sẻ bộ nhớ và thiết bị ngoại vi (ví dụ bàn phím) đồng thời. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, một hệ thống đa xử lý có thể được cấu hình với bộ nhớ phân tán.
Đôi khi có thể hoán đổi cho nhau bằng hệ điều hành đa xử lý, CPU đa xử lý có nhiều hơn một bộ vi xử lý dùng chung không gian trên chip, khuôn hoặc bo mạch. Mỗi một trong số các chip này (hoặc bo mạch hoặc khuôn) là một CPU và quá trình đa xử lý sử dụng hai hoặc nhiều CPU để tăng tốc độ tính toán trong một hệ thống.
CPU đa xử lý không phải là một công nghệ mới, model đầu tiên được ra đời từ cuối những năm 1970. Ban đầu được phát triển để nâng cao siêu máy tính, CPU đa xử lý ngày nay phổ biến hơn nhiều, mặc dù không thường thấy trong máy tính xách tay hoặc máy tính gia đình của người bình thường.
Có hai loại đa xử lý: đối xứng và bất đối xứng. Đa xử lý bất đối xứng không còn là tiêu chuẩn nữa vì điều này đã được sử dụng trong những ngày đầu phát triển đa xử lý. Một CPU đa xử lý không đối xứng không chia sẻ tài nguyên và thực chất là hai bộ xử lý khác nhau. Mỗi bộ vi xử lý này yêu cầu một hệ điều hành (OS) riêng cho mỗi bộ xử lý. Cấu hình này không được thấy trong các CPU đa xử lý ngày nay. Tuy nhiên, cấu hình đa xử lý không đối xứng vẫn được sử dụng cho các bộ định tuyến.
Phổ biến hơn nhiều là cấu hình đối xứng cho các CPU đa xử lý. Sử dụng cấu trúc này, cần một hệ điều hành cho các CPU đa xử lý đối xứng để quản lý các tài nguyên cần thiết của các lõi vi xử lý. Ngoài ra, các bộ xử lý chia sẻ bộ nhớ. Các chương trình và ứng dụng phần mềm được thiết kế để hoạt động đồng thời với nhiều bộ xử lý và Hệ điều hành có thể gán bộ xử lý cho nhiều chương trình nếu cần.
Multi-core CPU là gì?
Multi-core CPU hay bộ xử lý đa lõi (đa nhân) có lẽ quen thuộc hơn với mọi người. Intel đã bán nhiều máy tính với bộ vi xử lý lõi kép ở mặt trước và trung tâm trong các quảng cáo của họ. Tuy nhiên, bất cứ khi nào CPU có nhiều hơn một lõi, nó chỉ đơn giản được gọi là đa lõi. Để so sánh, CPU lõi đơn là một bộ xử lý đơn. Một máy tính hiệu suất cao có thể có 6 đến 8 lõi. CPU 64 lõi đặc biệt mạnh mẽ. Gần đây, CPU 128-core đã gia nhập thị trường.
CPU sử dụng bộ xử lý đa lõi sẽ làm như vậy trên một mạch đơn. Trên mạch này có hai hoặc nhiều lõi hoặc đơn vị xử lý. Sức mạnh của CPU đa lõi đến từ khả năng của bộ xử lý thực hiện đồng thời các lệnh trên các lõi khác nhau. Điều này có lợi cho việc tăng tốc độ và hiệu suất cho phần mềm.
CPU đa nhân trở nên nổi tiếng vào đầu những năm 2000. IBM là hãng đầu tiên tích hợp thành công bộ xử lý đa lõi vào máy tính. Bị thúc đẩy bởi sự cạnh tranh trong ngành, IBM đã tụt hậu so với các đối thủ của mình, chẳng hạn như Intel và AMD. Năm 2001, IBM ra mắt Power4, bộ xử lý đa lõi đầu tiên trên thế giới. Thành công này được tạo dựng từ công trình đột phá của khoa Kỹ thuật Điện của Đại học Stanford, nơi thiết kế chip đa lõi đầu tiên vào năm 1998.
Ngày nay, gần như mọi máy tính cá nhân, bao gồm nhiều cấu hình cao cấp hơn và những cái tên phổ biến nhất trong máy tính cá nhân, đều có một số biến thể của CPU đa lõi ở trung tâm hoạt động của nó.
Ưu và nhược điểm của từng CPU
CPU đa lõi và CPU đa xử lý mang lại tốc độ và hiệu suất cao hơn cho hệ thống máy tính, chỉ theo những cách khác nhau. Sự khác biệt cơ bản giữa đa lõi và đa xử lý là đa lõi vận hành một CPU duy nhất, trong khi bộ đa xử lý có nhiều CPU. Nói một cách đơn giản, nếu bạn muốn một máy tính chạy một chương trình đơn lẻ nhanh hơn, thì đó là công việc của một bộ xử lý đa lõi. Nếu bạn cần nhiều chương trình chạy đồng thời, thì CPU đa xử lý là lựa chọn phù hợp. Lựa chọn nào cũng mang lại lợi ích và cân nhắc.
Lợi ích chính của CPU đa xử lý là tăng hiệu suất. Các CPU đa xử lý ít gặp sự cố khi chạy nhiều ứng dụng và chúng hỗ trợ nhiều hơn một người dùng. Đa nhiệm cũng không phải là vấn đề đối với CPU đa xử lý.
Tuy nhiên, một CPU đa xử lý có thể phức tạp để thiết lập và cấu hình. Thêm vào đó, chúng đắt tiền vì sự gia tăng đáng kể sức mạnh tính toán không hề rẻ và có thể bị cấm đối với người dùng thành thạo. CPU đa xử lý cũng yêu cầu nhiều bộ nhớ để hoạt động hiệu quả.
Ví dụ phổ biến nhất về CPU đa xử lý là Siêu máy tính. Chúng kết hợp hàng nghìn bộ vi xử lý để xử lý các lệnh và tính toán phức tạp. Siêu máy tính được tìm thấy trong ngành công nghiệp điện ảnh, quân sự quốc phòng hoặc nghiên cứu khoa học.
Các CPU đa lõi phổ biến hơn nhiều trên thị trường thương mại và chúng mang lại nhiều lợi ích cho tất cả các loại nhu cầu máy tính. Mặc dù không mạnh bằng CPU đa xử lý, nhưng CPU đa lõi cung cấp hiệu suất tuyệt vời. Chúng có giá cả phải chăng trong nhiều trường hợp và ngay cả các tùy chọn cấp thấp cũng mang lại hiệu suất tuyệt vời cho giá trị. CPU đa nhân ít gặp vấn đề với đa nhiệm và chạy phần mềm tốt hơn nhiều so với CPU đơn nhân.
Mặc dù có giá trị và chức năng đặc biệt của bộ xử lý đa lõi, nhưng vẫn tồn tại một số cân nhắc. Mặc dù có khả năng đa nhiệm, đôi khi tốc độ và hiệu suất phần mềm có thể bị ảnh hưởng. Trong một CPU đa lõi, các tài nguyên được chia sẻ và nếu nhu cầu về các tài nguyên có sẵn trở nên quá lớn, sự suy giảm hiệu suất sẽ trở nên đáng chú ý.
Hầu hết các máy tính để người tiêu dùng mua đều có cấu hình đa lõi, thậm chí là cấu hình cao cấp mạnh mẽ hơn có thể xử lý các thao tác chỉnh sửa video hoặc chơi game cao cấp. Ví dụ nổi tiếng nhất về bộ xử lý đa lõi là Watson của IBM.
Việc CPU sử dụng cấu hình đa lõi hay đa xử lý chủ yếu được xác định bởi mục đích của máy tính. CPU đa nhân đã tồn tại lâu hơn nhiều so với CPU đa nhân. Tuy nhiên, CPU đa lõi phổ biến hơn trong các thương hiệu máy tính phổ biến nhất hiện nay. Quyết định đầu tư vào một CPU đa xử lý hoặc tìm một CPU đa lõi đáp tùy thuộc vào nhu cầu của bạn. Một CPU nhiều lõi phù hợp với túi tiền của hầu hết chúng ta, ngay cả những người tham gia vào thiết kế đồ họa, animation, chỉnh sửa video hoặc chơi game chuyên nghiệp. Học viện, khoa học và công nghiệp là những nơi có nhiều khả năng tìm thấy siêu máy tính nhất, nhưng mức hiệu suất máy tính đó không dành riêng cho họ.
