Tại sao tất cả lõi trong CPU luôn có cùng một tốc độ?

Trên phần hỏi đáp của trang SuperUser, người đọc Jamie đã đăng một câu hỏi khi cô muốn biết vì sao các lõi của CPU lại có cùng một tốc độ. Khi mua máy tính mới, bạn sẽ xác định mình sẽ dùng vi xử lý nào dựa trên khối lượng công việc cần thiết. Nếu chơi game thì sẽ cần lõi đơn, nhưng với các phần mềm chỉnh sửa video thì có thể cần đa lõi. Trên thị trường, tất cả các CPU dường như đều có cùng một tốc độ, khác biệt chính là đa lõi và đa luồng. Ví dụ như:
Tại sao lại cho đây là nhiều lõi hơn trong khi tất cả các lõi đều có tốc độ xung nhịp (clock speed) như nhau? Tại sao không có tốc độ xung nhịp khác? Ví dụ như 2 lõi lớn và nhiều lõi nhỏ. Thay vì 4 lõi 4.0 GHz (ví dụ như 4x4 GHz, tối đa 16GHz) sao không phải là 2 lõi chạy 4.0 GHz và 4 lõi chạy 2.0 GHz (ví dụ như 2x4.0 Ghz + 4x2.0 GHz, tối đa 16 GHz)? Lựa chọn thứ hai có phải là tương đương như wordload đơn luồng, nhưng có tiềm năng tốt hơn wordload đa luồng không? Tôi đặt câu hỏi chung chung như vậy chứ không nói cụ thể tới các CPU được nhắc tới ở trên hay workload cụ thể nào.

Tại sao các lõi trong CPU lại có cùng một tốc độ? Người dùng bwDraco trên SuperUser đã có câu trả lời. Đây được gọi là đa xử lý không đồng nhất (HMP) và được chấp thuận rộng rãi trên các thiết bị di động. Với thiết bị dùng nhân ARM sử dụng big.LITTLE, vi xử lý chứa lõi với khả năng hoạt động và mức tiêu thụ điện khác nhau, ví dụ như một số lõi chạy nhanh và tốn nhiều điện (kiến trúc nhanh hơn và/hoặc tốc độ xung nhịp cao hơn) trong khi lõi khác kém hiệu quả hơn và chậm hơn (kiến trúc thấp hơn và/hoặc tốc độ xung nhịp chậm hơn). Điều này rất hữu ích vì mức tiêu thụ điện có xu hướng tăng bất hợp lý khi bạn tăng mức sử dụng và vượt qua một điểm nhất định. Vấn đề ở đây là làm sao vẫn đáp ứng được nhu cầu khi bạn cần, còn khi không thì có được thời lượng sử dụng lâu nhất. Trên desktop, mức tiêu thụ điện không phải là vấn đề lớn nên điều này là không cần thiết. Hầu hết các ứng dụng đều muốn mỗi lõi có khả năng làm việc tương tự nhau, lên kế hoạch xử lý cho hệ thống HMP phức tạp hơn cho hệ thống đối xứng (SMP). (Về mặt kỹ thuật, Windows hỗ trợ HMP nhưng chủ yếu cho thiết bị di động sử dụng big.LITTLE). Hầu hết vi xử lý của desktop và laptop không giới hạn về nhiệt và điện, tới điểm mà một số lõi cần chạy nhanh hơn các lõi khác, thậm chí là rất nhanh. Chúng ta về cơ bản đã bế tắc trong việc tạo ra lõi đơn nhanh nhất, nên việc thay thế một số lõi bằng lõi chậm hơn sẽ không cho phép những lõi còn lại chạy nhanh hơn. Trong khi có một số vi xử lý desktop có một hoặc 2 lõi có thể chạy nhanh hơn các lõi khác, khả năng này giờ chỉ giới hạn trên những vi xử lý Intel high-end (Turbo Boost Max Technoloty 3.0) và chỉ chỉ có được thêm một chút hiệu suất với các lõi chạy nhanh hơn. Dù có thể thiết kế vi xử lý x86 truyền thống với lõi nhanh, to hơn và lõi nhỏ, chậm hơn để tối ưu hóa workload nặng, điều này sẽ khiến việc thiết kế vi xử lý phức tạp hơn và ứng dụng khó có thể hỗ trợ. Hãy xem thử hai 2 Kaby Lake nhanh (thế hệ thứ 7) và 8 lõi Goldmont (Atom) chậm. Bạn sẽ có tổng cộng 10 lõi, workload nặng tối ưu hóa cho vi xử lý này có thể mang lại hiệu quả cao hơn vi xử lý 4 lõi Kaby Lake thông thường. Nhưng những lõi khác nhau sẽ có mức hiệu quả khác nhau, lõi chậm thậm chí còn không hỗ trợ một số hướng dẫn mà lõi nhanh có hỗ trợ, như AVX (ARM tránh vấn đề này bằng cách yêu cầu cả lõi “big” và “LITTLE” hỗ trợ cùng hướng dẫn như nhau). Các ứng dụng đa luồng của Windows giả định rằng mỗi lõi có cùng hoặc gần cùng mức hiệu suất, có thể thực thi cùng một hướng dẫn, nên sự bất đối xứng này sẽ dẫn tới hiệu suất ít lý tưởng hơn, có lẽ thậm chí còn gây crash nếu không hỗ trợ hướng dẫn. Dù Intel có thể điều chỉnh hướng dẫn lõi chậm, nhưng cũng không giải quyết được vấn đề với việc hỗ trợ phần mềm cho các vi xử lý không đồng nhất khác. Một cách tiếp cận khác khi thiết kế ứng dụng, gần với việc bạn đang nghĩ tới trong câu hỏi của mình, có thể sử dụng GPU để tăng tốc cho các phần song song trong ứng dụng. Điều này có thể làm thông qua API như OpenCL và CUDA. Với giải pháp một chip, AMD khuyến khích phần cứng hỗ trợ GPU Accleration trong APU, kết hợp CPU truyền thống và GPU tích hợp hiệu suất cao trên cùng một con chip, giống HSA (Heterogeneous System Architecture), dù không được thu hút lắm ngoài một số ứng dụng chuyên biệt.

TIN LIÊN QUAN

3 cách kiểm tra CPU hoặc GPU có ép xung không

Việc ép xung CPU hoặc GPU nếu không cẩn thận có thể làm hỏng phần cứng. Để tránh điều đáng tiếc này xảy ra, dưới đây là 3 cách đơn giản để kiểm tra xem CPU và GPU có được ép xung không?

Hướng dẫn theo dõi FPS và thông số phần cứng trong game bằng MSI AfterBurner

Theo dõi FPS và thông số phần cứng bằng MSI AfterBurner – công cụ phổ biến nhất hiện nay đã không còn là điều gì quá mới mẻ nhưng liệu bạn đã biết làm chưa? Trước hết hãy cùng tìm hiểu qua 1 chút về AfterBurner, đây là ứng dụng do chính MSI phát

CPU binning là gì ? Tại sao nó ảnh hưởng đến việc ép xung CPU ?

Có thể bạn không biết, mỗi khi mua một CPU desktop, bạn cũng sẽ nhận được một lượt quay may mắn gọi là “xổ số silicon”. Hai CPU của cùng tên có thể hoạt động khác nhau khi bị đẩy đến giới hạn xung nhịp của chúng do một thứ gọi là “CPU binning”.

Kích hoạt Game Speed Booster trên smartphone Xiaomi chạy MIUI 9 Beta

Xiaomi giới thiệu khả năng tăng tốc CPU thông minh và phân bổ nguồn lực chủ động để tối ưu hóa hệ thống cũng như nâng cao trải nghiệm người dùng với MIUI 9

XMP và Intel XMP là gì? Hướng dẫn kích hoạt để tối ưu tốc độ RAM

XMP và Intel XMP sẽ được giải đáp chi tiết trong bài viết, cùng cách để kích hoạt công nghệ nhằm gia tăng sức mạnh cho máy tính của bạn hoạt động trơn tru hơn!

Intel Extreme Tuning Utility là gì? Hướng dẫn chi tiết dùng Intel XTU để ép xung

Bài viết giải đáp thắc mắc Intel Extreme Tuning Utility là gì? Đồng thời hướng dẫn chi tiết cách thực hiện ép xung CPU, đưa ra các thử nghiệm thực tế đối với máy tính của bạn.

Giải mã các thông số kỹ thuật trên laptop

Khi mua mẫu laptop thế hệ mới, người dùng sẽ gặp những thông số kỹ thuật thể hiện những tính năng mà laptop mang lại. Hiểu được những thông số này, người dùng sẽ dễ dàng chọn đúng mẫu laptop phù hợp. Những thông tin dưới đây giúp độc giả “giải mã”

THỦ THUẬT HAY

Hướng dẫn tra soát ứng dụng thu thập dữ liệu Facebook trên smartphone

Theo chỉ dẫn từ Facebook, công cụ tra soát ứng dụng thu thập dữ liệu sẽ được tự động gợi ý cho người dùng ngay đầu bảng tin (News Feed), tuy nhiên một số tài khoản hiện vẫn chưa nhận được chỉ dẫn này. Đừng quá lo lắng,

Cách chơi game, lướt web nhanh và mượt mà hơn khi cáp quang gặp sự cố

Tuyến cáp AAG bị đứt khiến nhiều bạn gặp khó khăn khi truy cập Internet đi quốc tế. Và đây là hướng dẫn cách chơi game, lướt web mượt mà hơn khi cáp quang gặp sự cố...

Kiểm tra xem ai đang câu trộm wifi nhà bạn bằng iPhone

Việc Wifi nhà mình bị kẻ khác sử dụng mà không xin phép là vô cùng khó chịu. Vậy làm cách nào để xem ai đang xài trộm wifi nhà bạn? Mình sẽ hướng...

Hướng dẫn cách chuyển vùng iPhone để cài đặt ứng dụng Hago

Ngoài ra ứng dụng Hago cho iOS chưa hỗ trợ người dùng Việt Nam nên rất nhiều người đang tò mò về mạng xã hội này. Dưới đây chúng tôi sẽ hướng dẫn cách.

Lý do khiến ngôn ngữ lập trình C không bao giờ lỗi thời

Tạp chí IEEE Spectrum xếp ngôn ngữ C như là ngôn ngữ hàng đầu trong năm 2017 trước cả Java, C # và jаvascript. Nếu bạn học C trong năm nay, nó sẽ không làm lãng phí thời gian và công sức của bạn. Dưới đây là năm lý do

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá tai nghe Harman Kardon SOHO: tinh tế và giàu kinh nghiệm

Harman Kardon bán kèm một hộp đựng bằng nhựa cứng khá đẹp và chắc chắn. Ban đầu tôi cũng...

Đánh giá chi tiết laptop Dell Inspiron N3576-N3576E

Không phải bất cứ ai cũng có khả năng tậu cho mình một chiếc Ultrabook sang chảnh. Càng không nhiều người sẵn sàng bỏ ra hàng chục triệu đồng mua những chiếc laptop gaming hầm hố. Nếu bạn là một sinh viên với ngân sách

Đánh giá HP Neverstop Laser 1200w: Máy tốt nhất dành riêng cho giới văn phòng?

HP Neverstop Laser 1200w hoạt động rất trơn tru và mực có thể được nạp lại khá đơn giản. Do đó, vì nó ngăn chặn việc trộn bột mực vào môi trường mà nó được sử dụng, nó lành mạnh hơn các phương pháp đổ mực bên ngoài, và