Khi nói đến khả năng xử lý của máy tính, chúng ta thường có hai tùy chọn chính để cấu hình CPU. Phần lớn các máy tính hiện nay đều dùng CPU đa xử lý hoặc CPU đa lõi. Cả hai loại này đều cung cấp tốc độ và hiệu suất, nhưng lại xử lý các tác vụ và chương trình máy tính theo cách khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết về từng loại CPU và cách hoạt động của chúng.
CPU đa xử lý là gì?
Khi nhiều CPU làm việc cùng nhau để thực hiện các lệnh hoặc chương trình máy tính, ta gọi đó là cấu hình đa xử lý hay Multi-processor. Hệ thống máy tính này sử dụng nhiều đơn vị xử lý thường chia sẻ bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi như bàn phím cùng lúc. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, hệ thống đa xử lý có thể được cấu hình với bộ nhớ phân tán.
Thậm chí còn có thể hoán đổi tài nguyên cho nhau thông qua 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 (hoặc bo mạch hoặc khuôn) này 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 công nghệ mới, nó đã phát triển từ cuối những năm 1970 để cải thiện hiệu suất của siêu máy tính. Ngày nay, CPU đa xử lý phổ biến hơn nhiều, mặc dù không thường gặp trong máy tính xách tay hoặc máy tính gia đình của người dùng thông 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 do nó 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 trong thực tế là hai bộ xử lý khác nhau. Mỗi bộ xử lý này yêu cầu một hệ điều hành riêng cho nó. Tuy nhiên, cấu hình này không phổ biến trong các CPU đa xử lý hiện nay, chỉ thấy trong các bộ định tuyến.
Phổ biến hơn nhiều là cấu hình đối xứng trong CPU đa xử lý. Sử dụng cấu trúc này, một hệ điều hành cho CPU đa xử lý đối xứng được sử dụng để quản lý tài nguyên cần thiết của các lõi vi xử lý. Ngoài ra, các bộ xử lý này chia sẻ bộ nhớ. Các chương trình và ứng dụng phần mềm được thiết kế để hoạt động đồng thời trên nhiều bộ xử lý và hệ điều hành có thể gán bộ xử lý cho nhiều chương trình nếu cần.
CPU đa lõi là gì?
CPU đa lõi hay còn gọi là bộ xử lý đa lõi đã trở nên quen thuộc với hầu hết mọi người. Intel đã bán nhiều máy tính với bộ vi xử lý đa lõi ở mặt trước và trung tâm trong các quảng cáo của họ. Tuy nhiên, đơn giản nhất, khi CPU có nhiều hơn một lõi, ta gọi đó là đa lõi. Để so sánh, CPU lõi đơn là một bộ xử lý đơn. Một máy tính hiệu suất cao có thể có từ 6 đến 8 lõi. CPU 64 lõi rất mạnh mẽ và gần đây, CPU 128 lõi cũng đã xuất hiện trên thị trường.
CPU sử dụng bộ xử lý đa lõi được thiết kế 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 mang lại lợi thế về tăng tốc độ và hiệu suất cho phần mềm.
CPU đa lõi đã trở nên nổi tiếng vào đầu những năm 2000. IBM là nhà sản xuất 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 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, Đại học Stanford, nơi đã thiết kế ra chip đa lõi đầu tiên vào năm 1998.
Ngày nay, hầu như tất cả các máy tính cá nhân, bao gồm cả các cấu hình cao cấp và những thương hiệu nổi tiếng nhất, đều có một số biến thể của CPU đa lõi trong trung tâm hoạt động của chúng.
Ưu và nhược điểm của từng CPU
Cả CPU đa lõi và CPU đa xử lý đều mang lại tốc độ và hiệu suất cao hơn cho hệ thống máy tính. Tuy nhiên, chúng khác nhau về cách hoạt động. Sự khác biệt cơ bản giữa đa lõi và đa xử lý là CPU đa lõi hoạt động trên một CPU duy nhất, trong khi CPU đa xử lý có nhiều CPU. Đơn giản như việc máy tính chạy một chương trình duy nhất nhanh hơn, thì đó là công việc của CPU đa lõi. Nếu bạn cần chạy nhiều chương trình cùng một lúc, thì CPU đa xử lý là lựa chọn phù hợp. Cả hai lựa chọn đều có lợi ích và cân nhắc riêng.
Lợi ích chính của CPU đa xử lý là tăng hiệu suất. CPU đa xử lý ít gặp sự cố khi chạy nhiều ứng dụng và chúng hỗ trợ nhiều người dùng hơn. 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. Ngoài ra, chúng có giá đắt vì sức mạnh tính toán cao và có thể không phù hợp cho người dùng không chuyên. 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 sử dụng trong lĩnh vực điện ảnh, quân sự hoặc nghiên cứu khoa học.
CPU đa lõi phổ biến hơn nhiều trên thị trường thương mại và nó mang lại nhiều lợi ích cho mọi nhu cầu máy tính. Mặc dù không mạnh bằng CPU đa xử lý, CPU đa lõi vẫn cung cấp hiệu suất tuyệt vời. Chúng có giá trị tốt trong nhiều trường hợp và ngay cả các tùy chọn cấp thấp cũng mang lại hiệu suất tuyệt vời với giá trị tương đối rẻ. CPU đa lõi ít gặp vấn đề với đa nhiệm và chạy phần mềm tốt hơn so với CPU đơn lõi.
Mặc dù có giá trị và chức năng đặc biệt của bộ xử lý đa lõi, nhưng vẫn có những 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 sử dụng các tài nguyên trở nên quá lớn, sự suy giảm hiệu suất sẽ trở nên đáng kể.
Hầu hết các máy tính cá nhân mà người 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. Một ví dụ nổi tiếng về bộ xử lý đa lõi là Watson của IBM.
Lựa chọn CPU đa xử lý hay đa lõi chủ yếu phụ thuộc vào mục đích sử dụng của máy tính. CPU đa lõi đã tồn tại lâu hơn so với CPU đa xử lý, nhưng CPU đa lõi phổ biến hơn trong các thương hiệu máy tính phổ biến ngày nay. Quyết định đầu tư vào CPU đa xử lý hoặc tìm một CPU đa lõi phù hợp tuỳ thuộc vào nhu cầu của bạn. Một CPU đa lõi thường phù hợp với túi tiền của hầu hết mọi người, kể cả những người tham gia vào thiết kế đồ họa, hoạt hình, chỉnh sửa video hoặc chơi game chuyên nghiệp. Công ty, viện nghiên cứu và ngành công nghiệp là những nơi có thể tìm thấy máy tính siêu mạnh nhất, nhưng hiệu suất đó không chỉ giới hạn cho họ.
Edited by Dnulib
