Cache CPU là gì? Kiến thức phần cứng máy tính

1 Cache là gì?

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). Các máy tính hiện đại hơn thì có thêm bộ nhớ cache ngoại (external cache) gọi là Level 2 (L2) Cache (bộ nhớ đệm cấp 2). Các cache này nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM. Sau này, do nhu cầu xử lý nặng hơn và với tốc độ nhanh hơn, các máy chủ (server), máy trạm (workstation) và mới đây là CPU Pentium 4 Extreme Edition được tăng cường thêm bộ nhớ đệm L3 Cache.

Disk cache: Bộ nhớ đệm đĩa cũng hoạt động cùng nguyên tắc với bộ nhớ cache, nhưng thay vì dùng SRAM tốc độ cao, nó lại sử dụng ngay bộ nhớ chính. Các dữ liệu được truy xuất gần đây nhất từ đĩa cứng sẽ được lưu trữ trong một buffer (phần đệm) của bộ nhớ. Khi chương trình nào cần truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa, nó sẽ kiểm tra trước tiên trong bộ nhớ đệm đĩa xem dữ liệu mình cần đang có sẵn không. Cơ chế bộ nhớ đệm đĩa này có công dụng cải thiện một cách đáng ngạc nhiên sức mạnh và tốc độ của hệ thống. Bởi lẽ, việc truy xuất 1 byte dữ liệu trong bộ nhớ RAM có thể nhanh hơn hàng ngàn lần nếu truy xuất từ một ổ đĩa cứng. Sẵn đây, xin nói thêm, người ta dùng thuật ngữ cache hit để chỉ việc dữ liệu được tìm thấy trong cache. Và hiệu năng của một cache được tính bằng hit rate (tốc độ tìm thấy dữ liệu trong cache).

Trở lại chuyện bộ nhớ cache. Hồi thời Pentium đổ về trước, bộ nhớ cache nằm trên mainboard và một số mainboard có chừa sẵn socket để người dùng có thể gắn thêm cache khi có nhu cầu. Tới thế hệ Pentium II, Intel phát triển được công nghệ đưa bộ nhớ cache vào khối CPU. Nhờ nằm chung như vậy, tốc độ truy xuất cache tăng lên rõ rệt so với khi nó nằm trên mainboard. Nhưng do L2 Cache vẫn phải ở ngoài nhân CPU nên Intel phải chế ra một bo mạch gắn cả nhân CPU lẫn L2 Cache. Và thế là CPU có hình dạng to đùng như một cái hộp (gọi là cartridge) và được gắn vào mainboard qua giao diện slot (khe cắm), Slot 1. Tốc độ truy xuất cache lúc đó chỉ bằng phân nửa tốc độ CPU.

Thí dụ, CPU 266 MHz chỉ có tốc độ L2 Cache là 133 MHz. Sang Pentium III cũng vậy. Mãi cho tới thế hệ Pentium III Coppermine (công nghệ 0.18-micron), Intel mới thành công trong việc 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.

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 “prồ” 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).

Intel Core 2 Duo T5600 1.8GHz, 2MB L2 Cache, 667 MHz FSB.

CPU (Central Processing Unit) là thành phần quan trọng nhất của máy tính, nó sẽ quyết định việc máy tính “suy nghĩ” nhanh hay chậm. Có 2 hãng sản xuất CPU nổi tiếng là Intel và AMD, CPU dành cho laptop.

Các dòng CPU Intel cho laptop (theo thứ tự nhanh dần)

(Trên mặt bàn phím bạn sẽ nhìn thấy các logo CPU mà laptop đó sử dụng).

Hiện nay đa số các laptop đều trang bị CPU Core Duo (2 nhân – 2 trong 1, tức là có 2 CPU trong 1 CPU) hoặc Core 2 Duo (chip 2 nhân thế hệ 2) hoặc mới nhất là Core 2 Extreme (CPU 4 nhân).

Như vậy giá thành của latop sẽ bị ảnh hưởng bởi việc nó sử dụng CPU loại gì: Celeron M, Pentium M hay Core (Solo, Duo, 2 Duo, Extreme)

Một yếu tố khá quan trọng nữa là tốc độ của CPU, các bạn sẽ nhìn thấy sau loại CPU mà laptop đó sử dụng là tốc độ của CPU đó, tốc độ được tính bằng GHz

Ví dụ: Intel Core 2 Duo Processor T5600 1.8 GHz có nghĩa chiếc laptop này sử dụng CPU 2 nhân thế hệ 2 tốc độ là 1.8 GigaHerz (T5600 là tên của CPU)

Ngoài CPU của hãng Intel vừa nêu như trên, còn có các dòng CPU của hãng AMD.

Top

HDD (Hard disk driver) : ổ cứng mới là nơi lưu trữ dữ liệu lâu dài, dung lượng ổ cứng được tính theo GB (Gigabyte), có 2 chuẩn truyền dữ liệu là ATA/PATA/EIDE và SATA (về lý thuyết ATA truyền nhanh hơn do dùng phương thức truyền song song, trong khi SATA là nối tiếp, nhưng thực tế thì SATA là nhanh hơn và dây tín hiệu cũng gọn gàng hơn so với ATA, chính vì vậy mà hiện nay chuẩn SATA được sử dụng ngày càng nhiều).

Một thông số nữa về ổ cứng đó là số vòng quay/ phút, quay càng nhanh thì tìm dữ liệu cũng càng nhanh, có 2 thông số hay gặp đó là 5400 rpm (round per minute – vòng/ phút) và 7200 rpm.

Ví dụ : 120GB, 5400 RPM Serial ATA tức là ổ có dung lượng 120GB, tốc độ quay là 5400 vòng/phút, chuẩn SATA (Serial ATA, đối lập với Parallel ATA).

Top

Driver của thiết bị chính là một phần mềm đóng vai trò như một cầu nối giữa hệ điều hành (HĐH) và thiết bị ngoại vi. Nói chung Windows có thể tự nhận được phần lớn các loại máy in, máy scan, ổ CD-ROM, ổ cứng, nhưng có một số thiết bị ngoại vi đặc dụng mà chúng không thể điều khiển được nếu không có driver riêng của hãng sản xuất.

Một số HĐH Windows như Windows XP của Microsoft được trang bị công nghệ Plug and Play (cắm là chạy), có nghĩa là nó có khả năng tự động cài đặt driver riêng cho thiết bị. Sở dĩ Windows XP có khả năng nhận dạng và tự động cài đặt đại đa số các thiết bị ngoại vi là vì khi xây dựng chúng, Microsoft đã tích hợp sẵn driver các thiết bị ngoại vi do nhà sản xuất thiết bị đó cung cấp. Tuy nhiên, Windows XP sẽ không thể tự động cài những thiết bị ngoại vi mà trước đó driver của nó không được tích hợp vào hệ thống.

Cũng cần phải lưu ý một điểm là không phải loại driver nào cũng có thể tương thích với các thiết bị khác nhau cho dù các thiết bị đó do cùng một nhà sản xuất cung cấp. Chính vì vậy, biết đích xác loại driver để cài đặt cho từng thiết bị sẽ là điều cần thiết nếu bạn muốn chúng hoạt động một cách ổn định.

Cài đặt driver thông qua Windows

Có hai cách cài đặt driver. Bạn có thể tự cài đặt chúng bằng cách sử dụng ổ CD, đĩa mềm hoặc có thể tải từ website cung cấp driver ( http://www.driversguide.com, với tên đăng ký là "driver" và mật khẩu là "all"); hoặc bạn có thể để Windows làm việc này.

Chẳng hạn khi bạn gắn một thiết bị ngoại vi vào máy tính với HĐH là Windows XP, hệ thống sẽ báo cho bạn biết rằng nó đã phát hiện một thiết bị ngoại vi mới. Đối với các thiết bị ngoại vi bên trong, thông báo này sẽ hiển thị lần đầu tiên khi bạn khởi động hệ thống với một thiết bị ngoại vi mới. Còn đối với các thiết bị ngoại vi ngoài như USB, FireWire… thông báo sẽ hiển thị khi bạn cắm thiết bị vào máy tính trong lần đầu tiên. Nếu máy tính đã có sẵn driver cho thiết bị đó, nó sẽ tự động cài đặt bằng thông báo "The Device Is Ready To Use" (thiết bị đã sẵn sàng sử dụng) và bạn cứ thế mà làm việc. Còn nếu máy tính không có sẵn driver cho thiết bị đó, nó sẽ khởi tạo trình cài đặt driver "Found New Hardware Wizard", để tìm vị trí lưu driver của thiết bị.
Đầu tiên trình cài đặt (wizard) sẽ hỏi bạn có muốn nó cài đặt tự động (đây là lựa chọn được khuyến nghị) hay sử dụng một file đặc biệt. Nếu thiết bị ngoại vi có driver kèm theo đĩa CD, bạn hãy cho đĩa CD vào ổ và chọn "Install The Software Automatically". Trình wizard sẽ tìm driver trên ổ CD và trên Internet và sẽ cài đặt chúng. Bạn có thể phải khởi động lại hệ thống trước khi sử dụng thiết bị ngoại vi.

Sử dụng trình cài đặt của nhà sản xuất

Trình cài đặt này sẽ thay thế cho trình "Found New Hardware Wizard" của Windows, và có thể được chứa trong đĩa CD hoặc có thể tải từ website nhà sản xuất.

Cài đặt driver từ đĩa CD thường là cài trực tiếp, mặc dù thủ tục cài đặt có thể khác nhau giữa các sản phẩm. Thông thường, bạn sẽ cho đĩa CD vào ổ, nhấn Install (cài đặt) và chờ máy tính hoàn tất quá trình, và rất có thể bạn sẽ phải khởi động lại hệ thống.

Tương tự, nếu bạn tải driver từ trên mạng xuống, bạn sẽ phải kích hoạt quá trình cài đặt và thực hiện các bước hướng dẫn tiếp theo.

Hầu hết chúng ta không thích đọc tài liệu hướng dẫn về các thiết bị ngoại vi vì cho rằng điều đó là mất thời gian. Tuy nhiên, hướng dẫn này có vai trò khá quan trọng vì bạn có thể phải cài driver của nhà sản xuất trước khi bạn kết nối thiết bị ngoại vi vào máy tính lần đầu tiên. Đối với một số thiết bị ngoại vi, các driver mặc định của Windows có thể không tương thích hoặc không thể thực hiện chính xác các chức năng của thiết bị nếu cố tình được cài đặt. Nếu bạn kết nối thiết bị trước khi cài đặt driver của nhà sản xuất, rất có thể trình "Add New Hardware Wizard" sẽ xuất hiện và cố cài đặt driver mặc định của Windows.

Một số người dùng có kinh nghiệm thường chỉ sử dụng đĩa CD cài đặt các phần mềm gói kèm theo phần cứng nhưng không cài đặt driver trên đĩa CD này. Thay vì đó, họ tải driver từ website của nhà sản xuất vì phần cứng đó (thiết bị ngoại vi) có thể đã lưu trong kho một thời gian, và trong thời gian đó, nhà sản xuất có thể đã cho ra một phiên bản mới hơn với nhiều tính năng được nâng cấp. Chính vì vậy, cài đặt driver từ website nhà sản xuất đôi khi lại tốt hơn cả.

Các driver không được đăng ký

Khi cài đặt một số driver, rất có thể hệ thống sẽ thông báo cho bạn rằng phần cứng được cài đặt không từng có trong quá trình "Windows Logo Testing" (kiểm tra logo Windows) hoặc phần cứng có sử dụng "Unsigned Driver" (driver chưa được ký tên). Tiếp sau đó, máy tính sẽ xuất hiện thông báo "Continuing Your Installation Of This Software May Impair Or Destabilize The Correct Operation Of Your System" (Tiếp tục quá trình cài đặt phần mềm này có thể khiến hệ thống hoạt động không ổn định).

Sở dĩ xảy ra lỗi trên là do driver đó không có dấu chứng thực chính thức tương thích với hệ điều hành Windows mà bạn đang sử dụng. Lỗi có thể xảy ra nếu bạn cố cài đặt driver cũ (thường là các loại driver thiết kế cho Windows 95), đã không được bổ sung các thay đổi trong hệ điều hành đó. Nếu bạn không muốn có rắc rối phát sinh, bạn có thể ngừng quá trình cài đặt và tìm kiếm một driver mới trên website của nhà sản xuất.

Cảnh báo "Unsigned Driver" cũng có thể xuất hiện khi cài đặt driver sẽ tương thích với HĐH bạn đang sử dụng nhưng hãng sản xuất driver đó lại không có chứng thực của Microsoft. Nếu trong sách hướng dẫn nói rằng phần cứng tương thích với hệ điều hành đang sử dụng, bạn có thể tiếp tục quá trình cài đặt mà không phải lo lắng nhiều. Tuy nhiên, trong trường hợp xấu khi driver này làm hệ thống hoạt động không ổn định, bạn hoàn toàn có thể sử dụng trình System Restore (phục hồi hệ thống) để quay lại thời điểm trước đây.

Trong Windows XP, bạn có thể tắt cảnh báo trên hoặc điều khiển Windows không bao giờ cài đặt "Unsigned Driver". Để làm điều này, bạn mở Control Pannel và nhấn vào Performance And Maintainance, nhấn tiếp vào System và tiếp đến chọn tab Hardware và nhấn vào nút Driver Signing, cuối cùng là nhấn vào lựa chọn "Block".

Nâng cấp driver

Cũng giống phần mềm, driver cần được nâng cấp thường xuyên để bịt các lỗi có thể phát sinh hoặc để bổ sung thêm các tính năng mới. Bạn có thể truy cập vào website nâng cấp của Microsoft để cập nhật một số driver (http://windowsupdate.microsoft.com). Còn với các loại nâng cấp khác, bạn cần truy nhập vào website của nhà sản xuất ra thiết bị ngoại vi để tải driver mới hơn.
Nếu bạn gặp vấn đề với thiết bị phần cứng, điều đầu tiên cần làm là thử driver mới nhất của thiết bị. Mặt khác nếu hệ thống báo rằng driver đã có nhưng phần cứng vẫn tương thích với driver cũ, bạn cũng cần phải suy xét trước khi quyết định cài đặt driver cũ. Thường thì mỗi nhà sản xuất đều có một bản mô tả các tính năng mới trong phiên bản driver nâng cấp, bạn nên đọc kỹ trước khi quyết định có cần nâng cấp chúng hay không.

Để biết bạn đang chạy phiên bản nào của driver, mở Control Panel (trong Windows XP) và nhấn vào Performance And Maintainance, tiếp đó nhấn vào System, chọn thẻ Hardware và nhấn vào nút Device Manager. Bạn hãy tìm thiết bị ngoại vi trong danh sách Device Manager, kích đúp vào biểu tượng đó, và chọn thẻ Driver, bạn sẽ nhìn thấy số phiên bản và ngày xuất xưởng của driver đó. Các nút chức năng bạn đang nhìn thấy sẽ cho phép tháo cài đặt, nâng cấp và thậm chí cho phép quay trở lại phiên bản driver cũ hơn. Tính năng này sẽ hữu ích trong trường hợp bạn nâng cấp driver nhưng lại gặp rắc rối và cần quay lại phiên bản cũ hơn.

Giải quyết xung đột driver

Vì hệ thống của bạn có rất nhiều driver được cài đặt nên xu hướng các driver xung đột với nhau rất dễ xảy ra. Xung đột driver có thể khiến cho hệ thống tê liệt, hoặc ngăn không cho thiết bị ngoại vi hoạt động ổn định và chính xác. Bạn khó có thể truy tìm được nguồn gốc của xung đột driver.

Nếu vấn đề phát sinh ngay sau khi bạn cài đặt một phần cứng mới, cách tốt nhất là tháo cài đặt driver của thiết bị đó. Với rất nhiều loại driver, bạn có thể tháo cài đặt bằng cách mở Control Pannel, nhấn Add Or Remove Programs, chọn tên của driver phần cứng và nhấn vào nút Add/Remove. Bạn cũng có thể sử dụng các hướng dẫn vừa liệt kê bên trên để tháo cài đặt driver xung đột.

Trong một số trường hợp, rất có thể nhà sản xuất đã ban hành phiên bản nâng cấp cho driver bị lỗi. Vì thế bạn có thể truy cập vào website của nhà sản xuất tải phiên bản này về. Nếu điều này không giúp ích được gì, bạn có thể cần liên hệ với nhóm hỗ trợ kỹ thuật của nhà sản xuất. Nếu vấn đề vẫn phát sinh, cách còn lại là sử dụng trình phục hồi hệ thống (System Restore) trong Windows XP để máy tính quay lại thời điểm chưa phát sinh xung đột. Sử dụng System Restore bằng cách vào Control Pannel, nhấn Performance And Maintainance, và kích vào System Restore.

Vậy driver của thiết bị là sợi dây kết nối vô hình giữa hệ điều hành với phần cứng cài đặt. Bạn không cần phải quá lo nghĩ về chúng, nhưng tốt nhất là bạn hãy đọc kỹ hướng dẫn của nhà sản xuất trước khi cài đặt bất cứ một thiết bị ngoại vi nào.

Top

-Để chạy "suôn sẻ" các phần mềm trình diễn trên màn hình và những tác vụ đòi hỏi khả năng xử lý đồ hoạ, thì lượng bộ nhớ đồ hoạ cần tối thiểu từ 32 MB đến 64 MB RAM. Hãy đảm bảo rằng lượng bộ nhớ này chỉ sử dụng cho đồ hoạ chứ không phải lấy từ bộ nhớ hệ thống. Các laptop sử dụng bộ nhớ hệ thống làm bộ nhớ đồ hoạ giúp tiết kiệm chi phí, nhưng khả năng xử lý đồ hoạ chậm chạp. Là "gamer" chuyên nghiệp hay sử dụng với mục đích giải trí, bạn nên trang bị lượng bộ nhớ từ 64 MB cho đến 128 MB. Tuy nhiên, khả năng xử lý đồ hoạ không những phụ thuộc vào lượng bộ nhớ mà còn phụ thuộc rất lớn vào bộ xử lý đồ hoạ. Những laptop sử dụng bộ xử lý đồ hoạ của ATI và Nvidia như: Mobility Radeon và GeForce2Go... luôn là lựa chọn sáng giá

“Dual channel đạt được hiệu quả tối ưu trên CPU và mainboard có bus tốc độ gấp 2 lần tốc độ của bộ nhớ. Nếu CPU và mainboard có tốc độ bus 800MHz, 2 thanh RAM 400DDR2 dual channel sẽ đạt được tốc độ 400 x 2 = 800MHz và sử dụng 100% băng thông giữa CPU và bộ nhớ. Bạn có thể xài dual channel memory trong trường hợp của bạn, nhưng tốc độ băng thông giữa CPU và bộ nhớ vẫn là 533MHz, là tốc độ của Pentium D 805 FSB”.

Nếu như trước đây laptop sử dụng công nghệ của Intel gần như độc chiếm thị phần laptop ở việt nam, thì thời gian gần đây tình hình có vẻ nhiều thay đổi. Các dòng laptop sử dụng chíp AMD đã dần xuất hiện ngày một nhiều. Cùng với sự tăng trưởng vững mạnh của AMD đặc biệt là sau khi họ mua lại hãng sản xuất card đồ họa danh tiếng ATI, đã làm nên một thách thức lớn với các nhà sản xuất chuyên cung cấp laptop sử dụng công nghệ của Intel. Điều này cũng khiến người tiêu dùng đứng trước hai sự lựa chọn khó khăn.