Luồng xử lý của CPU

Hi All,

Các bạn đã nói hết những phần thầy dạy ở bài 4 rồi. Mình cũng không còn ý gì để nói hơn. Mình xin đưa một bài nói về luồng xử lý của CPU để các bạn tham khảo và hiểu rõ hơn.


Các CPU đã được hệ điều hành yêu cầu xử lý đồng thời các phần mềm một cách gián đoạn và xen kẽ nhau khi người sử dụng thực hiện đồng thời nhiều phần mềm. Mỗi phần mềm nếu không đòi hỏi một sự xử lý liên tục thì chúng được đáp ứng từng phần. Đa số các phần mềm sử dụng trong văn phòng một cách thông thường nhất đều đã được xử lý như vậy. Ví dụ: khi bạn đang duyệt web và cùng soạn thảo một văn bản sẽ có các khoảng thời gian mà bạn phải đọc một trang web hoặc lúc bạn đang soạn thảo văn bản thì có nghĩa là trình duyệt web lúc đó có thể không cần thiết phải xử lý bởi chúng đã tải xuống (download) đủ thông tin để phục vụ hiển thị nội dung trang web đó. Đây chỉ là một ví dụ đơn giản với những ứng dụng đơn giản để cho thấy việc các CPU có thể phân tách để xử lý các nhiệm vụ một cách đồng thời.
Nếu như người sử dụng thực thi các phần mềm ứng dụng yêu cầu đến xử lý lớn một cách đồng đều thì dễ nhận thấy rằng hệ thống có thể trở nên chậm chạp bởi mỗi ứng dụng lại chỉ được xử lý lần lượt xen kẽ nhau.

Có một ví dụ sau:
Nếu có một nhóm người chờ trước cổng một phòng khám da liễu, phòng chờ cách cửa vào một khoảng xa.
• CPU đơn nhân, đơn luồng: giống như việc chỉ có một cửa vào, và trong đó có một bác sĩ chỉ khám lần lượt từng người với điều kiện mỗi người hết 10 phút, trong đó ưu tiên khám hết nữ giới sau đó mới đến lượt nam giới - thời gian khám hết nhóm người đó sẽ rất lâu và nam giới phải chờ lâu hơn mặc dù đến sớm.
• CPU đơn nhân, đa luồng: giống như việc có một cửa, mỗi người khám 10 phút, khám xen kẽ cả nam giới và nữ giới. Giải quyết được việc người nào đến trước thì xong trước.
• CPU đơn nhân, đa luồng, có công nghệ phân luồng ảo: Giống như có một cửa, ai khám xong trước thì ra trước (có thể dưới 10 phút), có hai bác sĩ phụ nhau chia theo từng công đoạn lúc này thời gian nhanh hơn nhiều cho việc khám tất cả nhóm người.
• CPU đa nhân: Giống như phòng khám có hai cửa, trong đó có hai nhóm bác sĩ độc lập và đồng thời có thể khám hai người một thời điểm.
• CPU có lượng cache L2 lớn hoặc có thêm cache L3: Tương đương với phòng chờ ở ngay cửa của phòng khám (người được yêu cầu vào khám đi vào nhanh hơn).
Qua ví dụ trên ta thấy rằng CPU có khả năng xử lý nhiều luồng, đa nhân, có công nghệ siêu phân luồng...thì sẽ xử lý công việc nhanh hơn.
Hình thức sử dụng nhiều CPU trên cùng một máy tính hoặc nhiều máy tính kết nối với nhau để trở thành một hệ thống máy tính lớn hơn để cùng thực hiện một nhiệm vụ hoặc đồng thời nhiều nhiệm vụ có liên quan đến nhau đã được áp dụng từ trước khi xuất hiện các CPU hai nhân. Các máy trạm hoặc máy chủ trước đây thường được gắn nhiều hơn một CPU trên cùng một bo mạch chủ để có thể thực hiện công việc tối ưu hơn, tốc độ nhanh hơn. Đây có thể là những lý do đầu tiên để các nhà sản xuất phần cứng bắt tay vào nghiên cứu để cho ra đời các CPU đa nhân sau này.

CPU đơn nhân, đơn luồng: giống như việc chỉ có một cửa vào, và trong đó có một bác sĩ chỉ khám lần lượt từng người với điều kiện mỗi người hết 10 phút, trong đó ưu tiên khám hết nữ giới sau đó mới đến lượt nam giới - thời gian khám hết nhóm người đó sẽ rất lâu và nam giới phải chờ lâu hơn mặc dù đến sớm.
• CPU đơn nhân, đa luồng: giống như việc có một cửa, mỗi người khám 10 phút, khám xen kẽ cả nam giới và nữ giới. Giải quyết được việc người nào đến trước thì xong trước.
• CPU đơn nhân, đa luồng, có công nghệ phân luồng ảo: Giống như có một cửa, ai khám xong trước thì ra trước (có thể dưới 10 phút), có hai bác sĩ phụ nhau chia theo từng công đoạn lúc này thời gian nhanh hơn nhiều cho việc khám tất cả nhóm người.
• CPU đa nhân: Giống như phòng khám có hai cửa, trong đó có hai nhóm bác sĩ độc lập và đồng thời có thể khám hai người một thời điểm.
• CPU có lượng cache L2 lớn hoặc có thêm cache L3: Tương đương với phòng chờ ở ngay cửa của phòng khám (người được yêu cầu vào khám đi vào nhanh hơn).
Qua ví dụ trên ta thấy rằng CPU có khả năng xử lý nhiều luồng, đa nhân, có công nghệ siêu phân luồng...thì sẽ xử lý công việc nhanh hơn