Tìm hiểu vi xử lý máy tính – CPU Intel

Mỗi máy tính đều cần một bộ xử lý trung tâm để hoạt động, xử lý các chương trình vi tính và dữ kiện mà người dùng yêu cầu, sau đó xuất ra những thông tin mà người dùng mong muốn, bộ phận đó thường được biết đến với tên gọi là CPU.

CPU (Central Processing Unit) là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước. Bộ xử lý trung tâm bao gồm Khối điều khiển và Khối tính toán.

Một trong những nhà sản xuất CPU lớn nhất thế giới là Intel, Intel đã gần như độc quyền trong mảng PC và máy chủ. Trải qua quá trình dài phát triển kể từ năm 1971, các con chip của Intel ngày càng trở nên hiện đại, mạnh mẽ hơn với các công nghệ mới được áp dụng. Hiện tại, Intel có 3 dòng sản phẩm vi xử lý chính cho người dùng phổ thông là Intel Pentium, Intel Celeron, Intel Core i.

CPU Intel Pentium

Pentium là dòng chip xử lý được Intel sản xuất với mục đích đạt được hiệu năng ổn định với mức giá phải chăng nhất. Dòng chip này thường được sử dụng trên các dòng máy có cấu hình tầm trung với mức bình dân.

Để hạ giá thành CPU Pentium không hỗ trợ công nghệ các công nghệ hiện đại như Turbo Boost hay siêu phân luồng do có giá bình dân nhưng bù lại sản phẩm có khả năng tương thích với rất nhiều bo mạch đến từ các hãng khác nhau.

Intel Pentium thông thường có 2 nhân xử lý (một số ít có 4 nhân) với xung nhịp dao động từ 1.1 GHz đến 3.5 GHz. Hiện tại CPU Pentium đã được Intel nâng cấp lên thế hệ Haswell và được sản xuất ở quy trình 22 nm cho khả năng siêu tiết kiệm điện TDP 15W và hiệu năng xử lí tốt hơn CPU Core i thế hệ cũ.

Intel Celeron

Celeron là bộ xử lý cấp cơ bản của Intel cho các công việc tính toán cơ bản, như email, Internet và tạo tài liệu. Có thể xem Intel Celeron là dòng chíp rút gọn của Pentium nhằm hạ giá thành với số bóng bán dẫn trong chip Celeron ít hơn và bộ nhớ Cache nhỏ hơn. Bạn có thể dàng tìm thấy chip Celeron trên các sản phẩm máy tính giá rẻ, bình dân.

Ở các tác vụ thông thường, Pentium và Celeron gần như tương đương nhau (Nếu cùng số nhân và cùng xung nhịp xử lý) nhưng khi chạy ở các ứng dụng mạnh như xử lý đồ hoạ, game, video thì Pentium có đốc độ nhanh gấp từ 1.5 đến 2 lần.

Giống như Pentium, Celeron hiện nay đã được nâng cấp lên thế hệ Haswell, đây là dòng tiết kiệm điện năng ULV, TDP 15W. Intel Celeron Haswell được định hướng sử dụng trên laptop và ultrabook giá rẻ nhưng vẫn đảm bảo hiệu năng ổn định. Kiến trúc Haswell mới giúp CPU Celeron thừa sức xứ lí được các tác vụ máy tính hằng ngày hoặc thậm chí là xem phim FullHD.

Intel Core i (10 thế hệ)

Tới nay (2020), dòng CPU Intel Core I đã trải qua 10 thế hệ là Nehalem, Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell, Skylake, Kabylake, Coffelake, Coffee Lake Refresh, Ice Lake. Thế hệ càng mới càng được nâng cấp khả năng xử lí và trang bị card đồ họa tích hợp mạnh hơn thế hệ trước. Thế hệ mới nhất cũng là thế hệ có hiệu năng mạnh mẽ cùng các công nghệ hiện đại nhất.

Các dòng sản phẩm của Intel Core i

Hiện nay, CPU Intel Core i có 3 dòng sản phẩm với hiệu năng tăng dần là Core i3, Core i5 và Core i7.

Tất cả các vi xử lý dòng Core i3 đều có 2 nhân, bất kể là trên laptop hay máy để bàn. Vi xử lý Core i3 được hỗ trợ công nghệ đa luồng Hyper Threading, song lại không có Turbo Boost cho phép tự động ép xung vi xử lý khi chạy tác vụ nặng.

Trong khi đó, Core i5 là một dòng sản phẩm trung cấp. Các chip Core i5 cho desktop phần lớn đều có 4 nhân (chỉ một số ít có 2 nhân) và đều có công nghệ Turbo Boost, song lại không có Hyper Threading. Core i5 trên laptop chỉ có 2 nhân song tất cả đều có cả 2 công nghệ Turbo Boost và Hyper Threading.

Và dòng sản phẩm cuối cùng là Core i7 với hiệu năng mạnh mẽ nhất cùng các công nghệ hiện đại. Tất cả các sản phẩm Core i7 đều có cả 2 công nghệ Turbo Boost và Hyper Threading. Core i7 trên desktop có 4 hoặc 6 nhân. Core i7 trên laptop có thể có 2 hoặc 4 nhân.

Các công nghệ mới đã được ứng dụng trên chip Intel Core i

Công nghệ Turbo Boost

Turbo Boost là một tính năng chỉ có trên các vi xử lý Core i5 và i7 của dòng Intel Core i cho phép các vi xử lý tạm thời tự ép xung. Tính năng này giúp cho 1 vài nhân cần xử lý nặng hơn tự tăng xung nhịp của mình giúp tăng hiệu quả xử dụng điện năng và hiệu năng xử lý cho sản phẩm.

Hyper Threading Technology (HTT)

Hyper Threading Technology là công nghệ siêu phân luồng luồng (HT – Hyper Threading) giúp các các nhân xử lý có thể giả lập thêm một nhân nữa để xử lý. Tính năng này giúp CPU có thể xử lý nhiều luống dữ liệu hơn số nhân thực có sẵn. Công nghệ này đã có trên tất cả các dòng và các thế hệ vi xử lý Intel Core i.

Các thế hệ của chip Intel Core i

Nehalem (Thế hệ đầu)

Kiến trúc Nehalem trên Core i được Intel thiết kế để thay thế kiến trúc Core 2 cũ, Nehalem vẫn được sản xuất trên quy trình 32nm. Với Core I thế hệ Nehalem, Intel lần đầu tiên đã tích hợp công nghệ Turbo Boost cùng với Hyper Threading (công nghệ siêu phân luồng – HT) trên cùng một con chip giúp tăng hiệu năng đáng kể so với các thế hệ chip xử lý trước.

Sandy Bridge (Thế hệ thứ 2)

Sandy Bridge là người kế nhiệm kiến trúc Nehalem. Kiến trúc Sandy Bridge vẫn tiếp tục sử dụng quy trình 32 nm nhưng so với Nehalem GPU (nhân xử lý đồ họa) với CPU (bộ vi xử lý trung tâm) đã cùng được sản xuất trên quy trình 32 nm và cùng năm nằm trên một đế. Thiết kế này giúp giảm diện tích và tăng khả năng tiết kiệm điện nhờ CPU và GPU sẽ sử dụng chung bộ nhớ đệm.

Ngoài ra, năng lực mã hóa/giải mã video cũng được tăng đáng kể với tính năng Intel Quick Sync Video.Tính năng Turbo Boost cũng được nâng cấp với phiên bản 2.0.

Ivy Bridge (Thế hệ thứ 3)

So với Sandy Bridge, Ivy Bridge của Intel  đã sử dụng quy trình sản xuất mới 22 nm và sử dụng công nghệ bóng bán dẫn 3D Tri-Gate. Quy trình sản xuất mới giúp giảm diện tích đế mà vẫn tăng đáng kể số lượng bóng bán dẫn trên CPU.

Ivy Bridge còn tích hợp sẵn chip đồ họa hỗ trợ DirectX 11 như HD 4000, có khả năng phát video siêu phân giải và xử lý các nội dung 3D.

Haswell (Thế hệ thứ 4)

Thế hệ chip xử lý Haswell được tập trung vào những thiết bị “2 trong 1”. Intel đã giảm kích thước vi xử lí Core cho phép sản xuất những mẫu ultrabook mỏng hơn, mà còn giúp cho ra đời những thiết bị 2 trong 1 (hay còn gọi là thiết bị lai giữa laptop và tablet) mỏng hơn. Chip quản lý nhiệt trên Haswell cũng giúp các thiết bị ultrabook chạy mát mẻ hơn.

Haswel cũng được Intel tuyên bố là sẽ tiết kiệm điện năng gấp 20 lần so với Sandy Bridge ở chế độ chờ trong khi hiệu năng đồ họa cũng tăng đáng kể. Bên cạnh việc nâng cấp từ chip đồ họa Intel HD 4000, Intel còn bổ sung thêm dòng chip đồ họa mạnh mẽ Iris/ Iris Pro dành cho các chip cao cấp.

Broadwell (thế hệ thứ 5)

Là thế hệ mới nhất của gia đình Intel, Broadwell chính là phiên bản thu nhỏ của Haswell, nói là phiên bản thu nhỏ nhưng đây không phải là kích thước vật lý của con chip mà là sự thu nhỏ của các bóng bán dẫn tạo nên bộ não CPU.

Intel Broadwell sử dụng bóng bán dẫn có kích thước 14nm, gần bằng 1 nửa so với haswell và chỉ bằng 1/5 so với thế hệ đầu tiên. Intel tự hào cho biết Broadwell hoạt động hiệu quả hơn haswell 30%, có nghĩa nó tiêu thụ điện ít hơn 30% nhưng mang đến hiệu năng cao hơn khi ở cùng một tốc độ xung nhịp. Intel Broadwell hứa hẹn sẽ tạo ra 1 cuộc cách mạng mới với các ưu điểm như: tiết kiệm PIN, nâng cao hiệu suất ….. Dự kiến Intel sẽ chính thức đưa thế hệ CPU mới của mình vào các sản phẩm vào đầu năm 2015.

Skylake (thế hệ thứ 6)

Skylake là vi xử lý của Intel chạy trên tiến trình 14 nm như Broadwell. CPU Skylake sử dụng socket LGA1151 mới, nghĩa là sẽ không tương thích với các bo mạch chủ LGA1150 đang được sử dụng cho các bộ xử lý thế hệ thứ 4 (Haswell) và thứ 5 (Broadwell). Skylake hỗ trợ bộ nhớ RAM DDR4, nghĩa là RAM DDR3 xem như đã hết thời dù vậy, Intel đã bao gồm hỗ trợ DDR3 trong bộ điều khiển bộ nhớ mới tích hợp trong CPU Skylake, nhưng không phải là DDR3 có điện áp tiêu chuẩn mà là DDR3L.

CPU Skylake nhanh hơn khoảng 10% so với Core i7-4790K, 20% so với Core i7-4770K và 30% so với Core i7-3770K. So với CPU thế hệ 4 (Haswell) thì Skylake nhanh hơn không đáng kể, nhưng với những ai đang dùng CPU thế hệ 3 (Ivy Bridge) thì đáng để suy nghĩ.[2] Không tương thích với hệ điều hành Windows 7 trở xuống, dù vẫn có thể cài được nhưng chạy không ổn định.

Kabylake (thế hệ thứ 7)

Tiếp theo thế hệ CPU Skylake, Intel đã chính thức ra mắt dòng CPU thế hệ thứ 7 của mình với tên mã Kaby Lake. Đây vẫn là dòng CPU được sản xuất trên công nghệ 14 nm của Intel, nhưng đã được cải tiến đáng kể về hiệu năng xử lý đồ họa và tiết kiệm điện năng. Intel cho biết, các CPU Kaby Lake sẽ tập trung rất nhiều vào khả năng xử lý đồ họa, đặc biệt là video với độ phân giải 4K, các video 360 độ và công nghệ thực tế ảo. Đồng thời hiệu năng xử lý các ứng dụng cũng được tăng lên 12%, còn hiệu năng duyệt web cao hơn 19% so với Skylake.

Công nghệ 14 nm được sử dụng để tạo ra các CPU Kaby Lake này được Intel cải tiến, và gọi là tiến trình 14 nm+. Thế hệ CPU mới này cũng sẽ được trang bị cho những chiếc laptop siêu mỏng, những chiếc tablet lai với chiều dày dưới 7mm. Intel cũng tiết lộ thế hệ CPU mới này sẽ hỗ trợ tối đa cho các game thủ, với khả năng xử lý đồ họa mạnh hơn gấp 5 lần những chiếc PC ra mắt cách đây 5 năm. Đặc biệt là những chiếc laptop mỏng nhẹ cũng sẽ có khả năng xử lý những tựa game có yêu cầu khả năng xử lý đồ họa cao, như OverWatch.

Kết nối Thunderbolt 3 sẽ cho phép những chiếc laptop được trang bị CPU Kaby Lake có thể kết nối dễ dàng với card đồ họa rời gắn bên ngoài máy. Giúp tăng cường khả năng xử lý đồ họa trong game, hỗ trợ độ phân giải 4K và đón đầu công nghệ thực tế ảo. Dòng CPU Kaby Lake cho máy tính để bàn có thể được ra mắt vào đầu năm 2017

Coffelake (thế hệ thứ 8)

Theo những đánh giá đầu tiên của các chuyên gia công nghệ trên thế giới, CPU Intel Coffee Lake giống như một con quái vật. Mặc dù xung nhịp giảm xuống một chút, nhưng việc bổ sung thêm các lõi xử lý đã đem lại sự cải thiện đáng kể về hiệu năng. Tổng cộng có 6 bộ vi xử lý Intel Coffee Lake cho desktop vừa được ra mắt. Mạnh nhất chính là Core i7-8700K, với hiệu năng mạnh hơn 25% so với i7-7700K. Đặc biệt khả năng xử lý đa nhiệm, vừa chơi game vừa xử lý đồ họa streaming mạnh hơn 45% so với thế hệ trước.

Coffee Lake Refresh (thế hệ thứ 9)

Bản chất Coffee Lake Refresh (Coffee Lake-R) vẫn là phiên bản cải tiến của Coffee Lake-S (Core I thế hệ 8 cho desktop phổ thông) và vẫn thuộc chu kỳ Optimize 14 nm ++ đồng bọn với Kaby Lake chứ vẫn chưa thoát khoải vòng luẩn quẩn này.