THIẾT BỊ XỬ LÝ: TIẾN HÓA, CÁC LOẠI, VÍ DỤ - CÔNG NGHỆ - 2026

Thiết bị xử lý Máy tính là đơn vị đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động xử lý của máy tính. Chúng được sử dụng để xử lý dữ liệu theo hướng dẫn của chương trình.

Xử lý là chức năng quan trọng nhất của máy tính, vì trong giai đoạn này, việc chuyển đổi dữ liệu thành thông tin hữu ích được thực hiện, sử dụng nhiều thiết bị xử lý của máy tính.

Nguồn: pixabay.com

Chức năng chính của các thiết bị xử lý là có trách nhiệm thu thập thông tin hùng hồn từ dữ liệu được chuyển đổi với sự trợ giúp của một số thiết bị này.

Quá trình xử lý âm thanh và video bao gồm việc làm sạch dữ liệu theo cách dễ chịu hơn đối với tai và mắt, làm cho dữ liệu hiển thị chân thực hơn.

Đây là lý do tại sao nó có thể được nhìn thấy tốt hơn với một số thẻ video so với những thẻ khác, bởi vì thẻ video xử lý dữ liệu để cải thiện tính hiện thực. Điều tương tự cũng xảy ra với card âm thanh và chất lượng âm thanh.

Bộ xử lý

Bất cứ khi nào thông tin đến máy tính từ một số thiết bị đầu vào, chẳng hạn như bàn phím, thông tin này phải đi theo đường trung gian trước khi có thể được sử dụng cho thiết bị đầu ra, chẳng hạn như màn hình.

Thiết bị xử lý là bất kỳ thiết bị hoặc công cụ nào trong máy tính chịu trách nhiệm quản lý đường dẫn trung gian này. Chúng vận hành các chức năng, thực hiện các phép tính khác nhau và cũng có thể điều khiển các thiết bị phần cứng khác.

Các thiết bị xử lý chuyển đổi giữa các loại dữ liệu khác nhau, cũng như thao tác và thực hiện các tác vụ với dữ liệu.

Thông thường, thuật ngữ CPU tương ứng với bộ xử lý, và cụ thể hơn là đơn vị tính toán và đơn vị điều khiển của nó, do đó phân biệt các yếu tố này với các thành phần bên ngoài của máy tính, chẳng hạn như bộ nhớ chính và các mạch đầu vào / đầu ra.

Bộ xử lý hoạt động phối hợp chặt chẽ với bộ nhớ chính và các thiết bị lưu trữ ngoại vi.

Có thể có các hệ thống và thiết bị ngoại vi khác hoạt động để giúp thu thập, lưu trữ và phổ biến dữ liệu, nhưng các tác vụ xử lý là duy nhất của bộ xử lý.

Sự phát triển từ đầu tiên đến nay

Giai đoạn đầu

Các máy tính ban đầu, như ENIAC, phải được nối dây vật lý mỗi khi thực hiện một nhiệm vụ khác nhau.

Năm 1945, nhà toán học von Neumann phân phối một bản phác thảo cho một máy tính có chương trình lưu trữ, được gọi là EDVAC, cuối cùng sẽ được hoàn thành vào năm 1949.

Các thiết bị đầu tiên có thể được gọi một cách chính xác là CPU đã xuất hiện cùng với sự xuất hiện của máy tính này với một chương trình được lưu trữ.

Các chương trình được tạo cho EDVAC được lưu trữ trong bộ nhớ chính của máy tính, thay vì phải được thiết lập thông qua hệ thống dây máy tính.

Do đó, chương trình EDVAC đang chạy có thể được hoán đổi bằng một thay đổi đơn giản trong nội dung bộ nhớ.

Những CPU đầu tiên là những thiết kế độc đáo được sử dụng trong một máy tính cụ thể. Sau đó, phương pháp thiết kế các CPU riêng lẻ cho một ứng dụng cụ thể này cho phép các bộ xử lý đa nhiệm được phát triển với số lượng lớn.

Rơ le và ống chân không

Chúng thường được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch. Một máy tính cần hàng nghìn thiết bị này. Các máy tính ống như EDVAC trung bình cứ tám giờ lại gặp sự cố.

Cuối cùng, CPU dạng ống trở nên không thể thiếu vì lợi thế của việc có tốc độ đáng kể vượt trội hơn vấn đề về độ tin cậy của chúng.

Các CPU đồng bộ ban đầu này chạy ở tốc độ xung nhịp thấp so với các thiết kế vi điện tử hiện tại, phần lớn là do tốc độ chậm của các phần tử chuyển mạch được sử dụng trong sản xuất của chúng.

Linh kiện bán dẫn

Trong những năm 1950 và 1960, CPU không còn phải được chế tạo trên cơ sở các thiết bị chuyển mạch lớn và hỏng hóc cũng như giòn, chẳng hạn như rơ le và ống chân không.

Khi các công nghệ khác nhau có thể tạo ra các thiết bị điện tử nhỏ hơn, đáng tin cậy hơn, độ phức tạp trong thiết kế CPU cũng tăng lên. Sự cải tiến đầu tiên của loại hình này đã đạt được với sự ra đời của bóng bán dẫn.

Với tiến bộ này, người ta có thể tạo ra các CPU có độ phức tạp cao hơn và ít bị lỗi hơn ở một hoặc nhiều bảng mạch. Máy tính dựa trên bóng bán dẫn cung cấp một số cải tiến so với những máy tính trước đó.

Ngoài việc cung cấp mức tiêu thụ điện năng thấp hơn và đáng tin cậy hơn nhiều, bóng bán dẫn còn giúp bộ vi xử lý có thể hoạt động nhanh hơn, nhờ vào thời gian chuyển mạch thấp hơn bóng bán dẫn so với ống chân không.

Mạch tích hợp

Bóng bán dẫn MOS được Bell Labs phát minh vào năm 1959. Nó có khả năng mở rộng cao, cũng như sử dụng ít điện hơn và cô đặc hơn nhiều so với bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực. Điều này làm cho nó có thể xây dựng các mạch tích hợp mật độ cao.

Vì vậy, một phương pháp đã được phát triển để sản xuất nhiều bóng bán dẫn được kết nối với nhau trong một khu vực nhỏ gọn. Mạch tích hợp cho phép một số lượng lớn bóng bán dẫn được sản xuất trong một khuôn đơn hoặc "chip" dựa trên chất bán dẫn.

Quá trình tiêu chuẩn hóa bắt đầu từ giai đoạn máy tính vĩ mô bán dẫn và máy tính mini và được tăng tốc đáng kể với sự phổ biến rộng rãi của mạch tích hợp, cho phép các CPU ngày càng phức tạp được thiết kế và sản xuất.

Khi công nghệ vi điện tử phát triển, nhiều bóng bán dẫn hơn có thể được đặt trong các mạch tích hợp, do đó giảm số lượng mạch tích hợp cần thiết để hoàn thành một CPU.

Các mạch tích hợp đã tăng số lượng bóng bán dẫn lên hàng trăm và sau đó là hàng nghìn bóng bán dẫn. Đến năm 1968, số lượng mạch tích hợp cần thiết để xây dựng một CPU hoàn chỉnh đã giảm xuống còn 24, mỗi mạch chứa khoảng 1.000 bóng bán dẫn MOS.

Bộ vi xử lý

Trước sự ra đời của bộ vi xử lý ngày nay, máy tính đã sử dụng nhiều mạch tích hợp ngày càng nhỏ hơn được đặt rải rác khắp bảng mạch.

CPU như nó được biết đến ngày nay được phát triển lần đầu tiên vào năm 1971 bởi Intel, để hoạt động trong khuôn khổ của máy tính cá nhân.

Bộ vi xử lý đầu tiên này là bộ xử lý 4-bit có tên là Intel 4004. Sau đó, nó đã được thay thế bằng các thiết kế mới hơn với kiến ​​trúc 8-bit, 16-bit, 32-bit và 64-bit.

Bộ vi xử lý là một chip mạch tích hợp được làm bằng vật liệu bán dẫn silicon, với hàng triệu thành phần điện trong không gian của nó.

Cuối cùng nó trở thành bộ xử lý trung tâm cho các máy tính thế hệ thứ tư của những năm 1980 và những thập kỷ sau đó.

Các bộ vi xử lý hiện đại xuất hiện trong các thiết bị điện tử khác nhau, từ ô tô đến điện thoại di động, và thậm chí cả đồ chơi.

Các loại

Trước đây, các bộ vi xử lý máy tính sử dụng số để nhận dạng, do đó giúp xác định bộ vi xử lý nhanh nhất. Ví dụ: bộ xử lý Intel 80386 (386) nhanh hơn bộ xử lý 80286 (286).

Sau khi bộ vi xử lý Intel Pentium gia nhập thị trường, lẽ ra phải được gọi một cách hợp lý là 80586, các bộ vi xử lý khác bắt đầu mang những cái tên như Celeron và Athlon.

Hiện tại, ngoài các tên bộ xử lý khác nhau, còn có dung lượng, tốc độ và kiến ​​trúc khác nhau (32-bit và 64-bit).

Thiết bị xử lý đa lõi

Bất chấp những hạn chế ngày càng tăng về kích thước chip, mong muốn sản xuất nhiều năng lượng hơn từ các bộ vi xử lý mới vẫn tiếp tục thúc đẩy các nhà sản xuất.

Một trong những đổi mới đó là sự ra đời của bộ vi xử lý đa lõi, một chip vi xử lý duy nhất có khả năng có một bộ xử lý đa lõi. Năm 2005, Intel và AMD đã phát hành nguyên mẫu chip với thiết kế đa lõi.

Pentium D của Intel là bộ xử lý lõi kép được so sánh với bộ xử lý kép Athlon X2 của AMD, một con chip dành cho các máy chủ cao cấp.

Tuy nhiên, đây chỉ là sự khởi đầu của xu hướng cách mạng trong chip vi xử lý. Trong những năm tiếp theo, các bộ vi xử lý đa lõi đã phát triển từ chip lõi kép, chẳng hạn như Intel Core 2 Duo, thành chip mười lõi, chẳng hạn như Intel Xion E7-2850.

Nói chung, bộ xử lý đa lõi cung cấp nhiều hơn những điều cơ bản của bộ xử lý đơn lõi và có khả năng đa nhiệm và đa xử lý, ngay cả trong các ứng dụng riêng lẻ.

Thiết bị xử lý di động

Trong khi các bộ vi xử lý truyền thống trong cả máy tính cá nhân và siêu máy tính đã trải qua một quá trình phát triển ngoạn mục, ngành công nghiệp điện toán di động đang mở rộng nhanh chóng và đối mặt với những thách thức riêng của nó.

Các nhà sản xuất bộ vi xử lý đang tích hợp tất cả các loại tính năng để nâng cao trải nghiệm cá nhân.

Việc đánh đổi giữa việc có tốc độ nhanh hơn và việc kiểm soát nhiệt vẫn là một vấn đề đau đầu, chưa kể đến tác động lên pin di động của những bộ vi xử lý nhanh hơn này.

Bộ xử lý đồ họa (GPU)

Bộ xử lý đồ họa cũng tạo ra các phép tính toán học, chỉ lần này, với ưu tiên cho hình ảnh, video và các loại đồ họa khác.

Các tác vụ này trước đây được xử lý bởi bộ vi xử lý, nhưng khi các ứng dụng CAD chuyên sâu về đồ họa trở nên phổ biến, nhu cầu về phần cứng xử lý chuyên dụng có khả năng xử lý các tác vụ đó mà không ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của máy tính.

GPU điển hình có ba dạng khác nhau. Thông thường nó được kết nối riêng với bo mạch chủ. Nó được tích hợp với CPU hoặc nó đi kèm như một chip bổ trợ riêng biệt trên bo mạch chủ. GPU có sẵn cho máy tính để bàn, máy tính xách tay và cả máy tính di động.

Intel và Nvidia là những chipset đồ họa hàng đầu trên thị trường, với những chipset sau là lựa chọn ưu tiên để xử lý đồ họa chính.

Ví dụ

- Bộ phận xử lý trung tâm (CPU)

Thiết bị xử lý quan trọng nhất trong hệ thống máy tính. Nó còn được gọi là bộ vi xử lý.

Nó là một chip bên trong của máy tính xử lý tất cả các hoạt động mà nó nhận được từ các thiết bị và ứng dụng chạy trên máy tính.

Intel 8080

Được giới thiệu vào năm 1974, nó có kiến ​​trúc 8-bit, 6.000 bóng bán dẫn, tốc độ 2MHz, truy cập bộ nhớ 64K và hiệu suất gấp 10 lần 8008.

Intel 8086

Được giới thiệu vào năm 1978. Nó sử dụng kiến ​​trúc 16 bit. Nó có 29.000 bóng bán dẫn, chạy ở tốc độ từ 5MHz đến 10MHz. Nó có thể truy cập 1 megabyte bộ nhớ.

Intel 80286

Nó được ra mắt vào năm 1982. Nó có 134.000 bóng bán dẫn, hoạt động ở tốc độ xung nhịp từ 4MHz đến 12MHz. Bộ xử lý đầu tiên tương thích với các bộ xử lý trước đó.

Pentium

Được Intel giới thiệu vào năm 1993. Chúng có thể được sử dụng với tốc độ từ 60MHz đến 300MHz. Khi nó được phát hành, nó có nhiều hơn gần hai triệu bóng bán dẫn so với bộ xử lý 80486DX, với một bus dữ liệu 64-bit.

Bộ nhớ kép

Bộ xử lý lõi kép đầu tiên của Intel được phát triển cho máy tính di động, được giới thiệu vào năm 2006. Đây cũng là bộ xử lý Intel đầu tiên được sử dụng trong máy tính Apple.

Intel core i7

Nó là một loạt CPU bao gồm 8 thế hệ chip Intel. Nó có 4 hoặc 6 lõi, với tốc độ từ 2,6 đến 3,7 GHz. Nó được giới thiệu vào năm 2008.

- Bo mạch chủ

Cũng được chỉ định bo mạch chủ. Đây là bảng lớn nhất bên trong máy tính. Nó chứa CPU, bộ nhớ, bus và tất cả các phần tử khác.

Nó phân bổ nguồn và cung cấp một hình thức giao tiếp để tất cả các phần tử phần cứng giao tiếp với nhau.

- Chip

Nhóm các mạch tích hợp hoạt động cùng nhau, duy trì và điều khiển toàn bộ hệ thống máy tính. Do đó, nó quản lý luồng dữ liệu trong toàn hệ thống.

- Đồng hồ

Nó được sử dụng để theo kịp tất cả các tính toán của máy tính. Nó củng cố rằng tất cả các mạch trong máy tính có thể hoạt động đồng thời với nhau.

- Khe mở rộng

Ổ cắm nằm trên bo mạch chủ. Nó được sử dụng để kết nối thẻ mở rộng, do đó cung cấp các chức năng bổ sung cho máy tính, chẳng hạn như video, âm thanh, lưu trữ, v.v.

- Xe buýt dữ liệu

Một tập hợp các cáp mà CPU sử dụng để truyền thông tin giữa tất cả các phần tử của hệ thống máy tính.

- Xe buýt địa chỉ

Bộ cáp dẫn điện chỉ mang địa chỉ. Thông tin truyền từ bộ vi xử lý đến bộ nhớ hoặc đến các thiết bị đầu vào / đầu ra.

- Kiểm soát xe buýt

Nó mang các tín hiệu thông báo trạng thái của các thiết bị khác nhau. Thông thường bus điều khiển chỉ có một địa chỉ.

- Card đồ họa

Thẻ mở rộng đi vào bo mạch chủ của máy tính. Nó xử lý hình ảnh và video. Nó được sử dụng để tạo hình ảnh trên màn hình.

- Bộ xử lý đồ họa (GPU)

Mạch điện tử chuyên dùng để quản lý bộ nhớ nhằm tăng tốc độ tạo ra các hình ảnh dự định phát trên thiết bị hiển thị.

Sự khác biệt giữa GPU và card đồ họa tương tự như sự khác biệt giữa CPU và bo mạch chủ.

- Thẻ giao diện mạng (NIC)

Thẻ mở rộng được sử dụng để kết nối với bất kỳ mạng nào, hoặc thậm chí là Internet, sử dụng cáp có đầu nối RJ-45.

Các thẻ này có thể giao tiếp với nhau thông qua bộ chuyển mạch mạng hoặc nếu chúng được kết nối trực tiếp.

- Thẻ không dây

Hầu như tất cả các máy tính hiện đại đều có giao diện kết nối với mạng không dây (Wi-Fi), được tích hợp ngay trong bo mạch chủ.

- Card âm thanh

Thẻ mở rộng được sử dụng để tái tạo bất kỳ loại âm thanh nào trên máy tính, có thể nghe được qua loa.

Bao gồm trong máy tính, trong một khe cắm mở rộng hoặc tích hợp vào bo mạch chủ.

- Bộ điều khiển bộ nhớ chung

Nó xử lý việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu được lưu trữ vĩnh viễn trên ổ cứng hoặc thiết bị tương tự. Nó có CPU chuyên dụng riêng để thực hiện các thao tác này.

Người giới thiệu

1. Máy tính Hy vọng (2018). Thiết bị xử lý. Lấy từ: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Thiết bị xử lý máy tính là gì? Lấy từ: am7s.com.
3. Solomon (2018). Các loại phần cứng máy tính - Thiết bị xử lý. Liên kết Zig IT. Lấy từ: ziglinkit.com.
4. Các trang Hub (2019). Thiết bị xử lý dữ liệu. Lấy từ: hubpages.com.
5. Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí (2019). Bộ phận xử lý trung tâm; đơn vị xử lý trung tâm; Bộ phận điện tử Trung tâm. Lấy từ: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). CPU. Lấy từ: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Bộ xử lý (CPU). Mục tiêu công nghệ. Lấy từ: whatis.techtarget.com.