Chương I
GIỚI THIỆU VỀ CPU
I/ KHÁI NIỆM CPU :
CPU là từ viết tắt của cụm Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), là
một bộ phận tính toán chính của máy tính. Nó được cấu thành bởi đơn vị số học-lôgic
(ALU) và đơn vị điều khiển. Ngày nay, CPU trong hầu hết các máy tính được chứa trọn
vẹn trên một chip đơn.
CPU, đồng hồ và bộ nhớ là những thành phần chính yếu tạo nên máy vi tính của bạn.
Nhưng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh cần đòi hỏi thêm các thành phần khác như: các
đơn vị điều khiển, các thiết bị nhập, xuất và lưu trữ dữ liệu và một hệ điều hành.
Chiếc máy tính mà bạn dùng để đọc trang thông tin của chúng tôi sử dụng một CPU và
nó đang giúp bạn làm công việc này. CPU có thể được xem như "quả tim" của bất cứ một
máy tính thông thường nào, dù nó là máy tính để bàn, máy chủ hay máy tính xách tay.
CPU của bạn có thể là loại Pentium, K6, PowerPC, Sparc hay bất cứ một nhãn hiệu hay
loại CPU nào, nhưng tất cả chúng đều thực hiện gần như cùng một thứ và với cách thức
gần như nhau.
Nếu như bạn đã từng tự hỏi không biết CPU trong máy tính của bạn đang làm gì, hoặc
nếu bạn quan tâm về sự khác biệt giữa các loại CPU, thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ
giúp bạn tìm hiểu xem làm sao mà các kỹ thuật luận lý số vô cùng đơn giản lại cho phép
máy tính làm rất nhiều việc, từ chơi game, soạn văn bản cho đến việc đọc thư điện tử hay
nghe nhạc, xem phim
II/GIỚI THIỆU VỀ CPU INTEL
1. SƠ LƯỢC VỀ TẬP ĐOÀN INTEL:
Tập đoàn Intel (Integrated Electronics) thành lập vào ngày 18/7/1968, lúc đó là tập
đoàn hợp nhất về thiết bị điện tử, sản xuất ờ Santa Clara, (California, USA) bởi nhà
hoá học kiêm vật lí học Gordon E.Moore và Robert Noyce, sau khi họ đã rời khỏi
công ty Fairchild Semiconductor.
2. CÁC DÒNG CPU DESKTOP CỦA INTEL:
2.1Pentium 3:
 Pentium III Katmai: : tốc độ: 600 MHz ,FSB:100
MHz, 32KB cache l1, 512KB cache l2,socket

2.7 Core i3 :

Trang
2
 Core i3 530:tốc độ 2.93GHz,FSB:2.5GT/s ,4MB cache L2,socket 1156,công xuất
tiêu thụ 73w,sản xuất trên công nghệ 32nm.
2.8 Core i5:
 Core i5 750: ra đời năm 2009, có 4 nhân ,tốc độ
3.2GHz,FSB: 2.5GT/s,8MB cache,socket 1156,công nghệ
sản xuất :45nm, công xuất tiêu thụ 95w.
2.9 Core i7:
 Core i7 920: có 4 nhân,tốc độ 2.93GHz,FSB:4.5
GT/s,8MB cache,socket 1156,công nghệ sản xuất
45nm,công xuất tiêu thụ 130w

3. CÁC DÒNG CPU LAPTOP CỦA INTEL:
3.1 Pentium 3:
 Intel - Pentium III Mobile :tốc độ: 800MHz ,FSB: 100Mhz ,32KB cache
L1,256KB cache l2,socket 370, công nghệ sản xuất:
0.13µm,công xuất tiêu thụ 0.95v.
3.2 Pentium 4:
 Intel Mobile Pentium 4 M 518 tốc độ: 2.80GHz ,1MB Cache l2 ,FSB:533MHz
,Socket 478 , công nghệ sản xuất: 90nm ,công xuất tiêu thụ 88w.
3.3 Dual Core:
 Intel Pentium Dual-Core Mobile Processor T2130: ra đời năm 2007,tốc
độ:1.86Ghz,FSB: 533MHz ,1MB cache l2, Công nghệ sản
xuất: 65nm ,công xuất tiêu thụ 31w.
Trang
3
3.4 Core 2 Duo :

được thành lập năm 1969 do Jerry Sanders và nhóm nhân viên cũ của Fairchild
Semiconductor sáng lập, bao gồm Jerry Sanders, Ed Turney, John Carey, Sven Simonsen,
Jack Gifford và ba thành viên của Gifford's team là Frank Botte, Jim Giles, và Larry
Stenger. Hiện nay chủ tịch hội đồng quản trị và là tổng giám đốc là Tiến sĩ Hector Ruiz,
chủ tịch tập đoàn và là giám đốc điều hành là ngài Dirk Meyer.
Nhà sản xuất các thiết bị bán dẫn nổi tiếng như các CPU tương thích dòng x86 (x86
compatible CPU), các bộ xử lý nhúng (embedded processor), các bộ nhớ truy cập nhanh
(flash memory), các thiết bị lập trình logic và các thiết bị mạng. AMD là công ty đầu tiên
sản xuất các bộ xử lý tương thích 386 và 486 vào các năm 1991, 1993 và là đối thủ cạnh
tranh trực tiếp của hãng Intel cho đến ngày nay với các bộ vi xử lý công nghệ mới.
AMD bắt cháy các sản phẩm và công nghệ thế hệ kế tiếp của máy tính với các giải
pháp an toàn, sức mạnh, độ tin cậy và sự nhanh nhẹn. Enjoy a better experience gaming,
cloud computing or editing home videos with the best AMD product for you. Thưởng
thức một kinh nghiệm tốt hơn chơi game, điện toán đám mây hoặc chỉnh sửa video gia
đình với sản phẩm AMD tốt nhất cho bạn.
2. CÁC DÒNG CPU DESKTOP CỦA AMD:

2.1 AMD Athlon™ II X2 :
 AMD Athlon™ II X2 550 3.1GHZ,fsb 4000MHZ ,2x512
cache l2,6MB cache l3,socket AM3, công xuất tiêu thụ 80w,sản xuất theo công
nghệ 45nm
2.2 AMD Athlon II X3 :
Trang
5
 AMD Athlon II X3 425 2.7GHz,FSB 2000MHz,512mb cache
l2,socket am3+/am3,công xuất tiêu thụ 95w,sản xuất theo công nghệ 45nm
2.3 AMD Athlon™ II X4 :
 AMD Athlon™ II X4 620 2.6GHz,FSB 4000MHz,2MB
cache l2,socket am3,công xuất tiêu thụ 95w,sản xuất theo công nghệ 45nm
2.4 AMD Phenom™ II X2 :

1 1.1 Intel Pentium III Katmai
1.2 Intel Pentium III XEON
1.1Intel - Pentium III Mobile
Processor T2130
2 2.1 Intel Pentium IV
2.2 Intel Pentium D
2.1 Intel Mobile Pentium 4 M 518
3 3.1 Intel Dual Core E6500 3.1 Intel Pentium Dual-Core Mobile
Processor T2130
4 4.1 Core™2 Solo Processor ULV
SU3500
5 5.1 Intel Core 2 Duo T7300 5.1 Intel Core 2 Duo T7300
6 6.1 Intel Core 2 Quad Q6600 6.1 Intel Core 2 quad Q9000
7 7.1 Intel Core i3 530 7.1 Intel Core i3 330
8 8.1 Intel Core i5 750 8.1 Intel Core i5 430M
9 9.1 Intel Core i7 920 9.1 Intel Core i7 -72QM
2. Bảng giới thiệu sản phẩm đại diện của AMD :

STT Các dòng CPU destop Các dòng CPU laptop
1 1.1AMD Athlon™ II X2 550

Trang
7
2 2.1 AMD Athlon II X3 425
3 3.1 AMD Athlon™ II X4 620
4 4.1 AMD Phenom™ II X2 240
5 5.1 AMD Phenom™ II X3 710
6 6.1 AMD Phenom™ II X4 945
7 7.1 AMD Athlon™ X2 Dual-Core 250
8 8.1 AMD Sempron™ LE-1250

Giả sử : Nếu số đường địa chỉ là 8 đường thì CPU sẽ quản lý được 28 = 256 địa chỉ Hiện
nay trong các CPU Pentium 4 có 64 bít địa chỉ và như vậy chúng quản lý được 264 địa
chỉ nhớ. Ngoài ra còn có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ công
nghệ Core hay Nehalem.
2/ Tốc độ xử lý và tốc độ Bus của CPU :
Trang
8
Tốc độ xử lý của CPU ( Speed ) :
- Là tốc độ chạy bên trong của CPU, tốc độ này được tính MHz hoặc GHz
- Thí dụ một CPU Pentium 3 có tốc độ 800MHz tức là nó dao động ở tần số
800.000.000 Hz , CPU pentium 4 có tốc độ 2,4GHz tức là nó dao động ở tần số
2.400.000.000 Hz
3/ Tốc độ Bus của CPU ( FSB ) :
- Là tốc độ dữ liệu ra vào các chân của CPU - còn gọi là Bus phía trước : Front
Site Bus ( FSB )
Thông thường tốc độ xử lý của CPU
thường nhanh gấp nhiều lần tốc độ Bus
của nó, dưới đây là thí dụ minh hoạ về
hai tốc độ này :
Minh họa về tốc độ xử lý (CPU speed)
và tốc độ Bus (FSB) của CPU
Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn vị như
MHz, GHz, ). Đối với các CPU cùng loại tần số này càng cao thì tốc độ xử lý càng
tăng. Đối với CPU khác loại, thì điều này chưa chắc đã đúng; ví dụ CPU Core 2 Duo có
tần số 2,6GHz có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn CPU 3,4GHz một nhân. Tốc độ CPU còn
phụ thuộc vào bộ nhớ đệm của nó, ví như Intel Core 2 Duo sử dụng chung cache L2
(shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống 2 nhân mới này nhanh hơn so với hệ
thống 2 nhân thế hệ 1 (Intel Pentium D) với mỗi core từng cache L2 riêng biệt. (Bộ nhớ
đệm dùng để lưu các lệnh hay dùng, giúp cho việc nhập dữ liệu xử lý nhanh hơn). Hiện
nay công nghệ sản xuất CPU mới nhất là 32nm.

thống. Các thiết bị này có thể là các ô nhớ, các cổng giao tiếp. Số lượng đường dây trên
BUS địa chỉ phụ thuộc vào từng loại VXL, có thể là 16, 20 hay nhiều hơn. Với bộ VXL
8086/8088 thì BUS địa chỉ có 20 đường dây ký hiệu từ A
0
-> A
19
, như vậy có 2
20
vị trí địa
chỉ có thể phân biệt được.
6/ BUS dữ liệu (Data BUS):
BUS dữ liệu (Data BUS) dùng để chuyển thông tin (gồm cả dữ liệu và lệnh) giữa bộ
VXL với các thiết bị khác trong hệ thống.
Quá trình chuyển thông tin từ bộ VXL đến các thiết bị khác trong hệ thống (có thể là bộ
nhớ hay các thiết bị ngoại vi) được gọi là thao tác ghi (Write Operation), ngược lại quá
trình nhận số liệu vào bộ VXL từ các thiết bị ngoại vi được gọi là thao tác đọc (Read
Operation). Như vậy BUS dữ liệu vừa phải thu và phát thông tin nên nó là BUS hai chiều
(Bidirectional BUS). Tất nhiên không thể thu phát đồng thời cùng một lúc được.
Trang
10
Bộ VXL Intel 8088 có điểm khác nhau quan trọng với 8086 là nó chỉ có BUS dữ liệu 8
bít thay vì 16 bít. Ðặc biệt trong họ VXL Intel (80X86), đều sử dụng kỹthuật Multiplex
các đường dây của BUS địa chỉ và dữ liệu. Cụ thể đó là quá trình dùng chung các đường
dây (các chân ra) nhưng lúc thì làm việc này, lúc thì làm việc khác, tức là thực hiện các
công việc khác nhau trong các thời gian khác nhau. Khi đóng vai trò BUS dữ liệu các
đường dây sẽ truyền thông tin cho các thiết bị của hệ thống, ngược lại khi đóng vai trò
BUS địa chỉ, cũng chính các đường dây này được dùng để gửi ra các tín hiệu địa chỉ.
7/ BUS điều khiển (Control BUS):
BUS điều khiển (Control BUS) là tập hợp các đường dây điều khiển dùng để điều khiển
các tác vụ của hệ thống. BUS điều khiển có từ 4 đến 10 đường tín hiệu, được sinh ra từ

CPU có khả năng thực hiện các tác vụ dữ liệu theo tập lệnh bên trong. Một lệnhđược
ghi nhận bằng mã đã được định nghĩa trước, gọi là mã lệnh (opcode). Trước khithực thi
một lệnh, CPU phải nhận được mã lệnh từ bộ nhớ chương trình của nó. Quátrình xử lý
này gọi là chu kỳ nhận lệnh (fetch cycle). Một khi các mã được nhận vàđược giải mã thì
mạch bên trong CPU có thể tiến hành thực thi (execute) mã lệnh.
BIU (Bus Interface Unit – đơn vị giao tiếp bus) nhận các mã lệnh từ bộ nhớ và
đặt chúng vào hàng chờ lệnh. EU (Execute Unit – đơn vị thực thi) sẽ giải mã và thựchiện
các lệnh trong hàng. Chú ý rằng các đơn vị EU và BIU làm việc độc lập vớinhaunên BIU
có khả năng đang nhận một lệnh mới trong khi EU dang thực thi lệnh trướcđó. Khi EU đã
thực hiện xong lệnh, nó sẽ lấy mã lệnh kế tiếp trong hàng lệnh(instruction queue).
9/ Bộ nhớ đệm Cache
Thời L2 Cache còn phải nằm trên mainboard .Khi nghe giới thiệu về CPU, bạn ắt
biết tới các thuật ngữ L1 Cache, L2 Cache, L3 Cache.
Cache (đọc là kets, hay còn gọi là cạc) là tên gọi của bộ nhớ đệm – nơi lưu trữ các dữ liệu
nằm chờ các ứng dụng hay phần cứng xử lý. Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý (có
sẵn xài liền không cần tốn thời gian đi lùng sục tìm kéo về).
Nói một cách bài bản, cache là một cơ chế lưu trữ tốc độ cao đặc biệt. Nó có thể là một
vùng lưu trữ của bộ nhớ chính hay một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập.
Có hai dạng lưu trữ cache được dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là memory
caching (bộ nhớ cache hay bộ nhớ truy xuất nhanh) và disk caching (bộ nhớ đệm đĩa).
a/ Memory cache:
Đây là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng
đắt tiền thay vì bộ nhớ động (DRAM) có tốc độ thấp hơn và rẻ hơn, được dùng cho bộ
nhớ chính. Cơ chế lưu trữ bộ nhớ cahce này rất có hiệu quả. Bởi lẽ, hầu hết các chương
trình thực tế truy xuất lặp đi lặp lại cùng một dữ liệu hay các lệnh y chang nhau. Nhờ lưu
trữ các thông tin này trong SRAM, máy tính sẽ khỏi phải truy xuất vào DRAM vốn chậm
chạp hơn.
Một số bộ nhớ cache được tích hợp vào trong kiến trúc của các bộ vi xử lý. Chẳng hạn,
CPU Intel đời 80486 có bộ nhớ cache 8 KB, trong khi lên đời Pentium là 16 KB. Các bộ
nhớ cache nội (internal cache) như thế gọi là Level 1 (L1) Cache (bộ nhớ đệm cấp 1).

tích hợp ngay L2 Cache vào nhân chip (gọi là on-die cache). Lúc đó, tốc độ L2 Cache
bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370.
CPU Socket 370 với L2 Cache nằm ngay trên nhân CPU. Như đã nói, dung lượng của
Cache CPU lợi hại lắm nghen. Phổ biến nhất là L2 Cache là một chip nhớ nằm giữa L1
Cache ngay trên nhân CPU và bộ nhớ hệ thống. Khi CPU xử lý, L1 Cache sẽ tiến hành
kiểm tra L2 Cache xem có dữ liệu mình cần không trước khi truy cập vào bộ nhớ hệ
thống. Vì thế, bộ nhớ đệm càng lớn, CPU càng xử lý nhanh hơn. Đó là lý do mà Intel bên
cạnh việc tăng xung nhịp cho nhân chíp, còn chú ý tới việc tăng dung lượng bộ nhớ
Cache. Do giá rất đắt, nên dung lượng Cache không thể tăng ồ ạt được. Bộ nhớ cache
chính L1 Cache vẫn chỉ ở mức từ 8 tới 32 KB. Trong khi, L2 Cache thì được đẩy lên dần
tới hiện nay cao nhất là Pentium M Dothan 2 MB (cho máy tính xách tay) và Pentium 4
Prescott 1 MB (máy để bàn). Riêng dòng CPU dành cho dân chơi game và dân
multimedia “pro” là Pentium 4 Extreme Edition còn được bổ sung L3 Cache với dung
lượng 2 MB. Đây cũng là CPU để bàn có tổng bộ nhớ cache lớn nhất (L1: 8 KB, L2: 512
KB, L3: 2 MB).
10/ Tập lệnh(intrucsion set):
Theo nguyên tắc làm việc của máy tính thì để thực hiện chương trình, CPU lần lượt đọc
các lệnh, giải mã lệnh và thực hiện lệnh. Đối với một hệ máy tính, một lệnh được chia
thành các mức độ khác nhau, mức thứ nhất đó là mức lệnh của người sử dụng. Đây là
những câu lệnh dạng gần gũi với ngôn ngự tự nhiên của con người và máy tính không thể
hiểu được.
Để máy tính có thể hiểu được, lệnh của người sử dụng được HĐH hay trình dịch ngôn
ngữ phiên dịnh thành lệnh ở dạng ngôn ngữ máy và CPU có thể đọc và hiểu được.
Khi CPU đọc lệnh dạng mã máy, nó thực hiện việc phiên dịch lệnh này thành các vi lệnh
Trang
13
để các thành phần của CPU có thể hiểu và thực hiện được. Quá trình này gọi là giải mã
lệnh.
Tập các vi lệnh của CPU cũng là một yếu tố đánh giá
khả năng làm việc của CPU, khi trang bị một CPU vào

động trong một giây đối với Intel Pentium 3 đang chạy ở tần số 600 MHz. Có một quy
tắc đơn giản là mỗi một phần trăm tăng thêm tốc độ đồng hồ sẽ tăng 3% điện năng tiêu
thụ. Và tất nhiên là điều đó còn chưa tính tới tác động của các nhân tố khác có ảnh hưởng
tới sự tiêu thụ điện năng.
CPU đa lõi còn có thể chia sẻ một mạch ghép nối bus tốt như mạch lưu trữ. Hình bên
dưới là lược đồ của chip Core 2 dual của Intel – có tính năng là một L2 cache được chia
sẻ. Kết quả là tiết kiệm được lượng không gian đáng kể. Theo Intel, CPU Core 2 dual có
Trang
14
thể lên tới 4MB được chia sẻ L2 Cache.
Sơ đồ Bộ xử lý Core 2 Dual của Intel
Một nhân tố khác giới hạn lợi ích thực thi của CPU đa lõi là phần mềm chạy trên nó. Đối
với người dùng bình thường, hiệu suất lớn nhất mà họ đạt được khi lựa chọn một CPU đa
lõi là tính đa nhiệm được cải thiện. Ví dụ, với một CPU đa lõi ta sẽ thấy sự cải thiện lớn
khi xem DVD trong lúc máy vẫn đang được quét virus mà tốc độ không bị ảnh hưởng,
bởi vì từng ứng dụng sẽ được gán trên các lõi khác nhau.
Nếu người dùng đang chạy một ứng dụng đơn trên máy tính đa lõi thì sẽ không thấy rõ
được việc tăng hiệu suất đáng kể lắm. Bởi hầu hết các ứng dụng không được xử lý đa
luồng. Chính vì vậy các ứng dụng cũng cần phải thay đổi trong thiết kế. Ví dụ một
chương trình quét virus chạy trên một tuyến mới trong khi GUI lại chạy trên một tuyến
khác. Việc xử lý đa luồng đúng cách là khi khối lượng công việc được phân chia thành
nhiều luồng khác nhau. Việc quét virus là một ví dụ, luồng GUI làm việc rất ít, trong khi
luồng quét virus thực hiện một nhiệm vụ rất nặng và không có khả năng chia nhỏ ra và
gửi đến các lõi khác.
Việc phát triển một ứng dụng đa luồng đích thực yêu cầu rất nhiều công việc phức tạp.
Điều này rõ ràng cũng tốn khá nhiều chi phí vào một chu trình thiết kế phần mềm. Đó là
lý do tại sao phần lớn các ứng dụng phần mềm sẽ không được phát triển như các ứng
dụng thực sự đa luồng cho đến khi số lượng lõi đủ cao để thực hiện nhiều tác vụ mà
không làm ảnh hưởng tới hiệu suất. Và điều này sẽ đạt được khi người dùng có nhu cầu.
12/ Các thuộc tính kỹ thuật của CPU

Mainboard Bus 800MHz trở lên hỗ trợ HT
Technology. Công nghệ HT Technology là
một bước đột phá, nó làm thay đổi kỹ thuật
thiết kế bộ xử lý mà tốc độ vượt qua GHz
cải thiện hiệu quả làm việc. Nó cho phép
những chương trình phần mềm “thấy 2
CPU” và làm việc hiệu quả hơn. Kỹ thuật
này cho phép CPU chạy hai loạt chuỗi,
hoặc luồng của lệnh trong cùng một thời
điểm. Theo cách ấy, hệ thống đã được cải
tiến hiệu quả, nâng dần hiệu suất xử lý
trong môi trường khi thực hiện cùng lúc
nhiều ứng dụng.
II/ CẤU TẠO :
1/ Các thành phần cơ bản của cpu:
CU (Control Unit): Đơn vị điều khiển : Điểu khiển hoạt
động của hệ thống theo chương trình đã dựng sẵn. Có chức
năng điều khiển toàn bộ tiến trình chuyển giao dữ liệu từ
chổ này sang chổ khác trong khi quá trình tính toán đang
tiếp tục thực hiện
ALU (Arithmetic and Logic Unit): Đơn vị số học và luận
lý. Thực hiện tất cả các tính toán số học và lôgic. Đơn vị số
học và luận lý chỉ thực hiện các phép toán số học đơn giản
như phép cộng, trừ, nhân, chia. Để CPU có thể xử lý dữ
liệu với các số thực với độ chính xác cao và các phép toán
phức tạp như sin, cos, tính tích phân…, các CPU thường được trang bị thêm bộ đồng xử
lý toán học (FPU: Floatting Point Unit ) còn được gọi là bộ xử lý dấu chấm động.
Tập các thanh ghi (Registry)-Dùng để chứa thông tin tạm thời phục vụ cho các hoạt động
hiện tại của CPU
Trang

phức tạp so với thập niên trước đây. Tốc độ cao, kích thước nhỏ, số lượng transistor
khổng lồ. Nếu bộ xử lý năm 1983 chỉ có 30.000 transistor thì hiện nay với một số bộ xử
lý con số này là trên 40 triệu.
Bất kỳ chương trình máy tính nào cũng bao gồm rất nhiều lệnh để thao tác với dữ liệu.
Bộ xử lý sẽ thực hiện chương trình qua bốn giai đoạn xử lý: nạp, giải mã, thực thi và
hoàn tất.
Trang
17
Giai đoạn nạp (lấy lệnh và dữ liệu) đọc các lệnh của chương trình và dữ liệu cần thiết vào
bộ xử lý.
Giai đoạn giải mã xác định mục đích của lệnh và chuyển nó đến phần cứng tương ứng.
Giai đoạn thực thi là lúc có sự tham gia của phần cứng, với lệnh và dữ liệu đã được nạp
sẵn, các lệnh sẽ được thực hiện.
Quá trình này có thể gồm các tác vụ như cộng, chuyển bít hay nhân thập phân động.
Giai đoạn hoàn tất sẽ lấy kết quả của giai đoạn thực thi và đưa vào thanh ghi của bộ xử lý
hay bộ nhớ chính.
Một bộ phận quan trọng của bộ vi xử lý là đồng hồ xung nhịp được thiết kế sẵn, xác định
tốc độ làm việc tối đa của những bộ phận khác và giúp đồng bộ hoá những hoạt động liên
quan. Hiện nay tốc độ nhanh nhất của bộ xử lý có trên thị trường là trên 2 GHz hay hơn
hai tỷ xung nhịp mỗi giây. Một số người thích sử dụng thủ thuật "ép" xung để chạy ở tốc
độ cao hơn, nhưng nên nhớ là khi đó nhiệt độ làm việc của chip sẽ cao hơn và có thể gây
trục trặc.
b. CPU AMD
Chất liệu chủ yếu chế tạo cpu AMD là ceramic (gốm) và organic ( hữu cơ) từ dòng
Thoroughbred trở đi đều làm bằng organic.Hiện tại, công nghệ được áp dụng cho các
CPU là MOS (Metal Oxide Semi-Conductor - bán dẫn ôxít kim loại), dựa vào một lớp
ôxít kim loại nằm trên tấm silicon kết nối bởi các đường hợp chất dẫn điện.Người ta đã
cải tiến MOS thành CMOS (Complimentary MOS - MOS bổ trợ) hoạt động ở điện thế
thấp.
Để đáp ứng nhu cầu làm cho CPU ngày càng nhanh hơn, ít tiêu hao năng lượng hơn các

như tiêu tốn nhiều điện năng và chạy nóng hơn. Cả thế giới đang mong đợi bộ xử lý K8
của họ, hay còn gọi là Hammer dùng công nghệ SOI.
4/ Thành phần chính luận lý:
Mạch của bộ xử lý được thiết kế thành những phần luận lý riêng biệt - khoảng hơn một
chục bộ phận - được gọi là những đơn vị thực thi. Chúng có nhiệm vụ thực hiện bốn giai
đoạn trên và có khả năng xử lý gối đầu. Dưới đây là một số đơn vị thực thi phổ biến nhất.
a/ Bộ luận lý số học: Xử lý tất cả những phép toán số học. Đôi lúc đơn vị này được chia
thành những phân hệ, một chuyên xử lý các lệnh cộng và trừ số nguyên, phân hệ khác
chuyên tính toán các phép nhân và chia số phức.
b/ Bộ xử lý dấu chấm động (FPU): Thực hiện tất cả các lệnh liên quan đến dấu chấm
động (không phải là số nguyên). Ban đầu FPU là bộ đồng xử lý gần ngoài nhưng hiện nay
nó được tích hợp ngay trên bộ xử lý để tăng tốc độ xử lý.
c/ Bộ phận nạp/lưu: Quản lý tất cả lệnh đọc hay ghi bộ nhớ.
d/ Bộ phận quản lý bộ nhớ (MMU): Chuyển đổi địa chỉ của ứng dụng thành địa chỉ bộ
nhớ vật lý. Điều này cho phép hệ điều hành ánh xạ mã và dữ liệu của ứng dụng vào
những khoảng địa chỉ ảo để MMU có thể thực hiện các dịch vụ theo chế độ bảo vệ bộ
nhớ.
e/ Bộ phận xử lý rẽ nhánh (BPU): Dự đoán hướng đi của lệnh rẽ nhánh nhằm giảm sự
ngắt quãng của dòng chuyển dữ liệu và lệnh vào bộ xử lý khi có một luồng xử lý nhảy
đến một địa chỉ bộ nhớ mới, thường gặp trong các phép toán so sánh hay kết thúc vòng
lặp.
f/ Bộ phận xử lý vector (VPU): Xử lý các lệnh đơn, đa dữ liệu (single instruction multiple
data-SIMD) để tăng tốc các tác vụ đồ hoạ. Những lệnh theo kiểu vector này gồm các tập
lệnh mở rộng cho multimedia của Intel, 3DNow của AMD, AltiVec của Motorola. Trong
một vài trường hợp không có bộ phận VPU riêng, chẳng hạn Intel và AMD tích hợp
Trang
19
những tính năng này vào trong FPU của Pentium 4 và Athlon.
Không phải tất cả các bộ phận này đều thực thi lệnh. Người ta đã có những nỗ lực to lớn
để bảo đảm cho bộ xử lý lấy lệnh và dữ liệu ở tốc độ nhanh nhất. Tác vụ nạp truy cập bộ

hiện một cách tuần tự.
Để giải quyết vấn đề này, trong CPU cần phải có một bộ tạo nhịp thời gian làm việc
(CPU Clock). Tại nhịp thời gian này, CPU thực hiện việc đọc lệnh, tại nhịp thời gian tiếp
theo, CPU thực hiện việc giải mã lệnh…
Nhịp thời gian càng ngắn, tốc độ CPU thực hiện lệnh càng nhanh. Chẳng hạn với một
CPU pentium MMX 233 MHz, điều đó có nghĩa là bộ tạo nhịp của CPU đó tạo ra 233
triệu nhịp làm việc trong 1 giây.
Trang
20
Ví dụ: việc phân chia thời gian thực hiện lệnh đối với một CPU (đời cũ) có thể mô tả
như sau:
Trong đó: F (Fetch): đọc lệnh
D (Decode): giải mã lệnh
E (Execute) : thực thi lệnh.
ti: chu kì làm việc thứ i
Với CPU làm việc như vậy chúng ta có thể thấy rằng mỗi lệnh phải thực hiện trong 3
nhịp thời gian. Tại nhịp t2 thì chỉ có bộ phận giải mã là bận rộn còn bộ đọc lệnh thì nhàn
rỗi. Trong thời điểm t3 thì cả hai bộ phận đọc lệnh và giải mã đều rỗi. Do đó hiệu năng
làm việc của CPU thấp.
Một CPU xử lý lệnh theo nhịp thời gian như vậy còn gọi là bộ vi xử lý ở chế độ đơn dòng
lệnh và chỉ gặp ở các CPU đời cũ. Để tăng tốc độ làm việc của CPU hay tăng hiệu suất
làm việc, các CPU thế hệ thứ 3 đều trang bị chế độ xử lý xen kẽ dòng mã lệnh
(pipelining)
Ngày nay, các CPU đều được
hỗ trợ chế độ xử lý xen kẽ dòng
mã lệnh. Một số CPU đời mới có
đến 5 đường ống xử lý lệnh
(Core 2 Dual). Tốc độ CPU được
tính bằng GHz, tương đương với
hàng tỉ phép tính trên một giây.

IBM đã phát triển công nghệ này từ đầu những năm 1990 cho CPU của họ, với mục đích
giảm điện năng sử dụng, tăng xung nhịp v.v…nhưng công nghệ này vẫn chưa thực sự
được ứng dụng ngay cho đến cuối thế kỉ 20, khi việc tăng xung nhịp cho các dòng CPU
hiện đại cần thêm các phương pháp sản xuất khác.
Cải tiến SOI là điện dung của tụ silicon giữa các cầu được cực tiểu hoá làm giảm thời
gian cần thiết để thoát/nạp, để mở và đóng cầu nối. Điều này giúp tăng xung nhịp lên rất
nhiều. Sở dĩ SOI làm được điều đó là nhờ việc chèn vào giữa tấm silicon một lớp vật liệu
cách điện và để lại một phần silicon nhỏ ở giữa các cầu nối. Lớp vật liệu cách điện này là
một dạng của ôxít silicon được tạo ra bằng kĩ thuật SIMOX (Seperation by Implantation
of Oxygen) - khí ôxi được ép lên bề mặt của silicon wafer ở áp suất và nhiệt độ cao, khi
đó silicon phản ứng với ôxi tạo nên 1 lớp ôxít silicon bám vào silicon wafer bên dưới.
SOI sẽ không thay thế hoàn toàn MOS/CMOS mà chỉ tối ưu hoá cho hai công nghệ này:
- CPU dùng SOI sẽ nhanh hơn đến 30% so với CPU dùng MOS/CMOS nếu có cùng một
xung đồng hồ như nhau.
- Yêu cầu về điện năng thấp hơn nhiều so với MOS/CMOS (ít hơn khoảng 50%), CPU sẽ
chạy mát hơn - vượt qua một trở ngại lớn của việc nâng tốc độ các bộ xử lý.
- Cho phép thu nhỏ công nghệ sản xuất CPU xuống 0.09 micron hay thấp hơn cùng với
SOI có nghĩa rằng các bộ vi xử lý sẽ được tăng tốc rất nhanh và tốc độ 5-10GHz sẽ sớm
đạt được.
Thế nhưng SOI cần có silicon đạt độ nguyên chất 100% - thứ mà công nghệ hiện nay
chưa sản xuất được. Isonics là 1 công ty đang nghiên cứu sản xuất loại silicon wafer này.
AMD thực sự trông đợi vào SOI để khắc phục những nhược điểm của CPU như tiêu tốn
nhiều điện năng và chạy nóng hơn. Cả thế giới đang mong đợi bộ xử lý K8 của họ, hay
còn gọi là Hammer dùng công nghệ SOI

Chất liệu chủ yếu chế tạo cpu AMD là ceramic (gốm) và organic ( hữu cơ) từ dòng
Thoroughbred trở đi đều làm bằng organic.
Nội lực công nghệ - HyperTransport, Cool'n'Quiet
AMD đặc biệt ưu ái CPU 64 bit với công nghệ 'siêu chuyển' HyperTransport và tự điều
Trang

tích 0,092 micromet vuông được tối ưu hoá cho các hoạt động mật độ cao và là cell
SRAM nhỏ nhất trong các mạch hoạt động tính tới thời điểm này.
Con chip kiểm tra này đóng gói 2,9 tỷ bóng bán dẫn, gần xấp xỉ gấp đôi mật độ của thế
hệ 32nm trước đó, trong một diện tích nhỏ bằng một cái móng tay.
Các kích thước 22nm được lấy mẫu với các công cụ phơi sáng sử dụng ánh sáng với 1
bước sóng là 193nm, một minh chứng rõ nét cho khả năng khéo léo của các kỹ sư phụ
trách in thạch bản của Intel./.
* Mọi người đều biết đến công nghệ 32 nm trong sản xuất bộ vi xử
lý của intel, vậy công nghệ này có những j mới ?
Quy trình sản xuất 32 nm sử dụng công nghệ high-k metal gate thế hệ thứ 2 của Intel.
Những con chip đầu tiên sử dụng công nghệ này chính là họ xử lý
Nehalem 45 nm hiện tại. Như đã biết, thành phần cơ bản tạo nên
tất cả các chip máy tính là transistor.
Trang
23
Trong hàng chục năm qua, các công ty sản xuất vi mạch, trong đó dẫn đầu là Intel, đã sử
dụng silicon dioxide (SiO2) để làm transistor trong các quy trình sản xuất logic. Tuy
nhiên, với mức độ ngày càng tinh vi của vi mạch, hiện tượng rò rỉ điện tích trong
transistor có xu hướng tăng lên. Quản lý được sự rò rỉ là vấn đề rất quan trọng đối với sự
vận hành ổn định với tốc độ cao của bản thân chip, và đang trở nên ngày càng cấp thiết.
Intel đã tìm ra giải pháp mang tính đột phá cho vấn đề này. Thay vì dùng silicon dioxide
để làm transistor, các kỹ sư của Intel đã sử dụng vật liệu mới, gọi là “high-k”, hay “Hi-k”,
viết tắt từ “high dielectric constant”, nghĩa là chất có hệ số điện môi cao (k). Sử dụng vật
liệu mới để chế tạo transistor cho phép giảm mức rỏ rỉ điện tới 100 lần.Ngoài ra, “High-
k” còn có những ưu điểm khác, cho phép giải quyết nhiều vấn đề công nghệ trong sản
xuất và vận hành chip.
* Mọi người đều biết đến công nghệ 45 nm trong sản xuất
bộ vi xử lý của intel, vậy công nghệ này có những j mới ?
Vào khoảng đầu năm 2008, Intel sẽ tung ra thị trường 2 dòng vi xử kts được sản xuất
trên công nghệ 45nm tiên tiến nhất hiện nay đó là Core 2 Quad và

Đồng thời, giải pháp này “Với số transistor trên bộ vi xử lý vượt mức một tỷ, điểm mạnh
trong từng bóng bán dẫn sẽ được nhân lên gấp bội và tạo ra lợi ích khổng lồ cho toàn bộ
thiết bị”, Mark Bohr khẳng định. “Quá trình thử nghiệm đã chứng minh bộ vi xử lý trên
công nghệ 65 nm của Intel có thể giảm mức độ rò rỉ điện năng của transistor xuống gần
1.000 lần so với chu trình sản xuất chuẩn hiện nay của Intel”.
• Mọi người đều biết đến công nghệ 90 nm trong sản xuất
bộ vi xử lý của intel, vậy công nghệ này có những j mới ?
Quy trình sản xuất 90 nm tích hợp 7 lớp liên kết đồng tốc độ cao, giúp làm tăng tốc độ
của bộ xử lý. Một bộ thiết bị in lithography dùng ánh sáng có bước sóng
248 nm và 193 nm được sử dụng cho quy trình này. Công ty Intel cũng hy
vọng tái sử dụng khoảng 75% các công cụ đang được dùng trên phiên bản
300 của công nghệ 0,13 micron hiện nay. Điều này sẽ làm giảm chi phí
triển khai và đảm bảo đầy đủ công cụ cho cơ sở hạ tầng sản xuất.
Chip "Dothan" cũng sẽ tăng tốc độ của bus từ 400MHz lên 533MHz sau khi Intel đưa
ra nền tảng "Sonoma". Nền tảng này sẽ bao gồm các chuẩn tích hợp không dây
802.11a/b/g đầu tiên của Intel. Ngoài ra, tính năng mạng LAN không dây sẽ tương thích
với chuẩn bảo mật 802.11i.
* Mọi người đều biết đến công nghệ 130 nm trong sản
xuất bộ vi xử lý của intel, vậy công nghệ này có những j mới ?
Các nhà sản xuất chip hiện nay vẫn chế tạo phần lớn chip máy tính với công nghệ 130
nanomét (một nanomét bằng 1 phần tỷ mét). Công nghệ mới của Intel cho
phép tạo ra các mạch chỉ rộng 50 nanomét, tức mảnh bằng 1/2.000 lần độ
dày của một sợi tóc. Động thái này hứa hẹn đẩy Intel lên vị trí dẫn đầu
trong lĩnh vực sản xuất chip công nghệ cao của thế giới.
Công Nghệ Hyper-Threading –siêu phân luồng
Internet, thương mại điện tử và phần mềm ứng dụng doanh
nghiệp đang ngày càng đòi hỏi nhiều năng lực tính toán của
các máy chủ hơn.
Để nâng cao tốc độ, phần mềm cần phải được “phân luồng”
- các chỉ thị sẽ được chia thành nhiều dòng lệnh để có thể xử