Tốc độ xung nhịp là một trong các thông số kỹ thuật chính của CPU – nhưng nó thực sự có nghĩa gì?1
Tốc độ xung nhịp là một trong các thông số kỹ thuật chính của CPU – nhưng nó thực sự có nghĩa gì?1
Hiệu suất CPU của bạn – "bộ não" của chiếc máy tính cá nhân của bạn – có tác động lớn đến tốc độ tải các chương trình và độ chạy mượt của chúng. Tuy nhiên, có một vài cách khác nhau để đo lường hiệu suất của bộ xử lý. Tốc độ xung nhịp [cũng là "xung nhịp" hoặc "tần số"] là một trong những thông số quan trọng nhất.
Nếu bạn đang tự hỏi làm thế nào để kiểm tra tốc độ xung nhịp, hãy nhấp vào bảng chọn Bắt đầu [hoặc nhấp vào phím Windows*] và nhập “Thông tin Hệ thống.” Tên mẫu CPU của bạn và tốc độ xung nhịp sẽ được liệt kê trong mục "Bộ xử lý".
Tốc Độ Xung Nhịp Là Gì?
Nói chung, tốc độ xung nhịp cao hơn đồng nghĩa là CPU nhanh hơn. Tuy nhiên, có rất nhiều yếu tố khác tác động.
CPU của bạn xử lý nhiều chỉ lệnh [tính toán cấp thấp như số học] từ các chương trình khác nhau mỗi giây. Tốc độ xung nhịp đo số chu kỳ mà CPU của bạn thực hiện mỗi giây, được đo bằng GHz [gigahertz].
Một chu kỳ của máy kỹ thuật là một xung được đồng bộ hóa bởi một bộ dao động bên trong, nhưng với mục đích của chúng ta, nó là một đơn vị cơ bản để hiểu được tốc độ của CPU. Trong mỗi chu kỳ, hàng tỉ bóng bán dẫn trong bộ xử lý đóng và mở.
Một CPU có tốc độ xung nhịp 3.2 GHz thực hiện 3.2 tỷ chu kỳ mỗi giây. [Các CPU cũ hơn có tốc độ được đo bằng megahertz, hoặc hàng triệu chu kỳ mỗi giây.]
Đôi lúc, nhiều chỉ lệnh được hoàn thành trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất; trong các trường hợp khác, một lệnh có thể được xử lý qua nhiều chu kỳ xung nhịp. Do các thiết kế CPU khác nhau xử lý các chỉ lệnh khác nhau nên tốt hơn hết là so sánh tốc độ xung nhịp trong cùng một thương hiệu và thế hệ CPU.
Ví dụ, CPU có tốc độ xung nhịp cao hơn từ năm năm trước có thể bị lép vế khi so với CPU mới có tốc độ xung nhịp thấp hơn, vì cấu trúc mới hơn xử lý các chỉ lệnh hiệu quả hơn. Bộ xử lý Intel® dòng X có thể vượt trội hơn bộ xử lý dòng K với tốc độ xung nhịp cao hơn, vì nó phân chia các tác vụ giữa nhiều lõi hơn và có bộ nhớ đệm CPU lớn hơn. Tuy nhiên, trong cùng một thế hệ CPU, bộ xử lý có tốc độ xung nhịp cao hơn thường sẽ vượt trội hơn bộ xử lý có tốc độ xung nhịp thấp hơn trên nhiều ứng dụng. Đây là lý do tại sao chúng ta cần so sánh các bộ xử lý từ cùng một nhãn hiệu và thế hệ .
Tốc Độ Xung Nhịp Tác Động Như Thế Nào Đến Việc Chơi Game?
Trước sự ra đời của CPU đa lõi, tốc độ xung nhịp được xem là thông số chính để so sánh bộ xử lý lõi đơn. Ngày nay, nó đã được xem xét cùng với số lượng lõi, bộ nhớ đệm CPU và mức tiêu thụ điện năng.
Tác động của tốc độ xung nhịp lên một trò chơi riêng lẻ phụ thuộc vào công cụ trò chơi và các công cụ được sử dụng để tạo ra trò chơi. Các trang web điểm chuẩn như Tom's Hardware đã phát hiện ra rằng một số công cụ chơi game như Far Cry: Primal's Dunia, được hưởng lợi nhiều hơn từ hiệu suất đơn luồng mạnh hơn đa luồng.2 Mặc khác, nhiều trò chơi AAA mới hơn, đặc biệt là trong các công cụ thân thiện đa luồng như Unreal Engine 4, có thể mang lại lợi ích cho cả lõi bổ sung và tăng xung nhịp.3
Điểm chuẩn cụ thể là cách tốt nhất để đánh giá hiệu suất CPU trong một công cụ chơi game cụ thể, tuy nhiên, tốc độ xung nhịp là một hướng dẫn chung tốt cho hiệu suất tương đối của bộ xử lý trong một họ sản phẩm.
Tần Số Turbo Có Nghĩa Là Gì?
Thông số kỹ thuật CPU Intel liệt kê cả Tần số Turbo Tối đa và Tần số Cơ bản của Bộ xử lý. Tần số cơ bản của bộ xử lý đề cập đến điểm hoạt động thường xuyên của CPU, trong khi Tần số Turbo Tối đa đề cập đến tốc độ tối đa mà bộ xử lý có thể đạt được bằng Công nghệ Intel® Turbo Boost.
Công nghệ Intel® Turbo Boost là một công cụ giúp tăng tốc độ xung nhịp một cách linh hoạt để xử lý các khối lượng công việc nặng. Nó hoạt động mà không cần bất kỳ cài đặt hoặc cấu hình của người dùng. Công nghệ đánh giá khoảng trống nhiệt mà bộ xử lý có, cũng như số lượng lõi sử dụng, sau đó tăng tốc độ xung nhịp lên mức an toàn tối đa. Tìm hiểu thêm về công nghệ tại đây.
Đâu là con số quan trọng với việc chơi game? Tần số turbo. Khi được làm mát đầy đủ, đây là tốc độ mà CPU của bạn sẽ hoạt động khi xử lý khối lượng công việc nặng [chẳng hạn như di chuyển qua thành phố hoặc tính toán hành vi AI [Trí tuệ nhân tạo] ở lượt của kẻ thù trong game chiến lược] trong các tựa game nặng nhất đối với CPU.
Làm Thế Nào Để Bạn Điều Chỉnh Tốc Độ Xung Nhịp CPU Của Mình?
Thuật ngữ "ép xung"4 có nghĩa là tăng tốc xung nhịp CPU để tăng thêm sức mạnh xử lý. Các CPU của Intel với chữ “K” trong tên có một hệ số nhân đã được mở khóa để thực hiện việc ép xung dễ dàng khi được ghép nối với bo mạch chủ tích hợp hỗ trợ ép xung.
Ép xung có thể cải thiện FPS5, thậm chí cho cả các CPU cao cấp như bộ xử lý Intel® Core™ i9 mới nhất. Tìm hiểu thêm về cách để tìm phương pháp ép xung ổn định và tận dụng tối đa phần cứng mà bạn hiện có tại đây.
Tại Sao Tốc Độ Xung Nhịp Lại Quan Trọng?
Tốc độ xung nhịp của CPU là một chỉ số thể hiện hiệu suất của bộ xử lý của bạn. Mặc dù các ứng dụng như chỉnh sửa video và phát trực tuyến là dựa vào hiệu suất đa lõi, nhiều video game mới vẫn đạt điểm chuẩn tốt nhất trên CPU với tốc độ xung nhịp cao nhất.
Khi số lượng máy tính tăng lên, người ta lại gặp vấn đề khác: làm sao kết nối các máy lại với nhau mà vẫn đảm bảo chúng nhận dữ liệu đủ nhanh, chứ không thì sẽ tạo ra hiện tượng nghẽn cổ chai. CPU và RAM thì đợi dữ liệu vào, nhưng kết nối mạng quá chậm khiến dữ liệu đi vào không kịp thì cũng như không. Vậy nên các nhà sản xuất siêu máy tính phải dùng các công nghệ mới nhất về cáp truyền dữ liệu quang học để không ngừng cải tiến các hệ thống của họ. Như chiếc siêu máy tính Tianhe-1 của Trung Quốc dùng một hệ thống mạng được phát triển riêng mới chịu nổi. Và trong một siêu máy tính, hình ảnh bạn thường thấy sẽ như bên dưới. Đây là một computer card dùng trong siêu máy tính Titan, từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới vào năm 2013 và đặt tại Mỹ.
Ngoài CPU, ngày nay người ta còn gắn thêm cả GPU cho siêu máy tính. Tất nhiên không phải là để chơi game rồi. GPU có khả năng tính toán song song tốt hơn so với CPU, nên nó được dùng như một bộ xử lý phụ trợ để giúp giải toán nhanh hơn. Thời 2012-2013, người ta còn tranh cãi về hiệu quả của GPU trong các hệ thống siêu máy tính vì nó làm cho phần mềm trở nên phức tạp. Nhưng năm 2020 thì mọi chuyện đã khác, các công nghệ xử lý dữ liệu lớn, xử lý thuật toán AI đều hỗ trợ GPU rất tốt nên việc gắn GPU vào siêu máy tính đã không còn phải bàn cãi gì nữa.
Nhiều computer card như trên kết nối lại với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh, như hình bên dưới bạn có thể thấy.Tới thập niên 21, tức thời hiện nay, người ta bắt đầu làm ra thêm những kiến trúc mới để đáp ứng nhu cầu mới. IBM Blue Gene đánh đổi sức mạnh của từng CPU để đổi lấy mức độ tiêu thụ năng lượng thấp hơn, bù lại họ có thể cho nhiều vi xử lý cùng chạy ở nhiệt độ phòng và làm mát chúng bằng máy lạnh thông thường. Việc này giúp giảm kinh phí vận hành siêu máy tính đi rất nhiều. Siêu máy tính Tianhe-1A thì dùng kiến trúc lai, nó kết hợp giữa 14.000 bộ xử lý Xeon Phi của Intel với 7.000 card đồ họa NVIDIA Tesla, gắn trên 3.500 khung máy và lắp đặt vào 112 cabin khác nhau. Tổng cộng nó có 262 terabyte RAM, 2 petabyte bộ nhớ lưu trữ.
Để đo hiệu năng của siêu máy tính, hay thậm chí là CPU và GPU, người ta dùng khái niệm FLOPS. Đây là chữ viết tắt của floating point operations per second, tức là trong một giây máy tính đó có thể tính toán được bao nhiêu phép tính dấu chấm động [còn gọi là dấu phẩy động]. Đây là cách mà máy tính biểu diễn số thực, anh em nào muốn biết thêm thì xem ở đây. Với các bộ xử lý bình thường thì người ta hay đo tới gigaflops, nhưng còn siêu máy tính thì phải đo bằng teraflops.
Có một danh sách các siêu máy tính mạnh nhất thế giới, gọi là TOP500, trang web của họ đây. Tính đến tháng 6/2019, siêu máy tính Summit của Mỹ đang mạnh nhất thế giới với năng lực tối đa 200.794 TFLOPS. Chiếc máy này sở hữu 2.414.592 nhân tính toán, bao gồm cả CPU + GPU và các loại card bổ trợ khác. Anh em có thể dùng link này để xem danh sách các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay.
Tháng 5/2020, VinAI [thuộc Vingroup] công bố họ mua siêu máy tính NVIDIA DGX A100 để phục vụ cho công tác nghiên cứu các mô hình machine learning, AI nói chung, và mục đích là để xử lý ngôn ngữ tự nhiên cũng như xử lý hình ảnh. Một chiếc DGX A100 có năng lực 5 petaflops [5 triệu tỷ phép tính/giây]. Đây là hệ thống phát triển dựa trên kiến trúc NVIDIA Ampere được chế tạo với quy trình công nghệ 7nm, sức mạnh xử lý tương đương một trung tâm dữ liệu.
Cứ một máy A100 có 2 CPU AMD 64 nhân, 8 GPU A100 và tổng bộ nhớ của card đồ họa [vRAM] là 320GB. 8 GPU này được kết nối với nhau bằng kết nối tốc độ cao NVLink. RAM của máy là 1TB, SSD NVMe 15TB. Giá của một chiếc NVIDIA DGX A100 là 199.000 USD, giảm phân nửa so với thế hệ trước.
NVIDIA cũng mới giới thiệu A100 hồi đầu tháng 5/2020 thôi.Chưa rõ Vin sẽ mua bao nhiêu con NVIDIA DGX A100, nhưng thường thì người ta sẽ mua một vài đến chục máy và kết nối chúng với nhau để tạo ra một cluster xử lý rất mạnh, sức tính toán sẽ tăng lên vài lần. Nếu chỉ dùng 1 con thì cũng được không sao cả. Anh em thấy là siêu máy tính này rất khác so với những gì chúng ta đọc từ đầu. Nó nhỏ gọn hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn. Điều này là hoàn toàn hợp lý, vì quy mô của mỗi siêu máy tính mỗi khác, đâu phải lúc nào cũng cần cả data center siêu to khổng lồ đâu. Và NVIDIA, hay VInAI, gọi đây là siêu máy tính cũng hợp lý, bởi nó có năng lực xử lý số liệu cao hơn rất nhiều lần so với máy tính cá nhân, hay các server chung chung mà chúng ta đang xài. Và đó cũng là định nghĩa của "siêu máy tính" đấy. Ngoài VinAI, nhiều công ty, tổ chức trên thế giới cũng như các siêu máy tính nhỏ nhỏ kiểu này để phục vụ cho việc nghiên cứu của họ. NVIDIA đã ra mắt dòng DGX đến thế hệ thứ 3 rồi. Thế hệ đầu tiên xuất hiện tận vào năm 2016.
Nguồn: Wikipedia [1], [2]