Chip, chipset, bộ vi xử lí là gì? Chúng có thực sự quan trọng?

Có lẽ bạn đã nghe thuật ngữ "bộ vi xử lí', hay "chip", "chipset" ở đâu đó khi mọi người nói về những chiếc máy tính, nhưng liệu bạn có biết như thế nào là một bộ vi xử lí, và nó ảnh hưởng như thế nào tới hiệu năng của máy tính?

Nói ngắn gọn, bộ xử lí hoạt động như một trung tâm truyền thông và điều khiển bo mạch chủ, và cuối cùng là xác định thành phần tương thích với bo mạch chủ như CPU, RAM, ổ cứng và card đồ họa. Nó cũng chỉ ra các lựa chọn mở rộng trong tương lai, và ở một mức nào đó, nếu có thể, hệ thống của bạn có thể được ép xung. Và những điều trên sẽ giúp bạn lựa chọn được cho mình một chiếc bo mạch chủ thích hợp. Hãy cùng tìm hiểu nhé.

Tóm tắt lịch sử về những con chip

Chiếc bo mạch chủ ở thời điểm năm 1981

Quay lại thời đại của những chiếc máy tính thùng, bo mạch chủ PC bao gồm rất nhiều mạch tích hợp rời rạc. Chính vì vậy nên cần phải có một chip riêng hoặc chip để kiểm soát từng thành phần hệ thống: chuột, bàn phím, đồ họa, âm thanh,v.v.

Thế nhưng hãy thử nghĩ xem, một hệ thống có biết bao nhiêu thành phần, cứ mỗi thành phần cần một con chip riêng như vậy, thực sự không hiệu quả lắm. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư máy tính cần phải tạo ra một hệ thống tốt hơn, và bắt đầu giảm lượng chip được tích hợp hơn.

Với sự ra đời của bus PCI (Peripheral Componet Interconnect), một thiết kế vi xử lí mới được hình thành, chính là thiết kế cầu bắc - cầu nam. Thay vì một bó chip, bo mạch chủ chỉ đi kèm với hai chip, một chip cầu bắc và một chip cầu nam.

Chip cầu bắc, sở dĩ gọi như thế vì nó nằm trên cùng, hoặc phía bắc của bo mạch chủ. Chip này được kết nối trực tiếp với CPU và hoạt động như một trung gian truyền thông cho các thành phần hiệu suất hoạt động cao hơn của hệ thống như RAM (điều khiển bộ nhớ), bộ điều khiển PCI Express, và cuối cùng là một phần khá đặc biệt, chỉ có trên các bo mạch kiểu cũ, bộ điều khiển AGP. Nếu các thành phần này muốn giao tiếp với CPU, trước tiên chúng phải đi qua chip cầu bắc.

Chip cầu nam, ngược với cầu bắc, nó được đặt phía dưới (phía nam) của bo mạch chủ, có trách nhiệm xử lí các thành phần có hiệu suất hoạt động thấp hơn như khe cắm PCI (cho thẻ mở rộng), các kết nối SATA và IDE (cho ổ đĩa cứng), cổng USB, âm thanh, mạng máy tính và hơn thế nữa.

Để các thành phần này giao tiếp với CPU, trước tiên chúng phải qua cầu nam, sau đó đi đến cầu bắc, từ đó tới CPU.

Các bo mạch chủ dần thay đổi các thiết kế hiệu quả hơn theo thời gian.

Các chip này dần được được biết đến với cái tên "chipset" hay "bộ vi xử lí".

Tổng thể vững chắc dần hội nhập

Thiết kế chipset truyền thống cầu nam và cầu bắc rõ ràng đã được cải thiện hơn trước đây, chính thiết kế này đã giúp chúng ta có được "chipset" như ngày hôm nay, nhưng có vẻ nó không còn là một "bộ" như trước đây nữa.

Thay vào đó, thiết kế cầu bắc cầu nam đã được thay bằng một hệ thống chip đơn, hiện đại hơn. Nhiều thành phần như bộ nhớ và bộ điều khiển đồ họa đã được tích hợp và xử lí trực tiếp trên CPU. Khi các chức năng điều khiển ưu tiên cao chuyển sang cho CPU, những nhiệm vụ còn lại được đẩy cho con chip còn lại ở phía nam bo mạch.

Ví dụ, các hệ thống mới hơn của Intel kết hợp với Platform Controller Hub (PCH), với hệ thống này, chỉ còn lại duy nhất một con chip trên bo mạch chủ đảm nhiệm tất cả nhiệm vụ của chip cầu nam cũ.

PCH sau đó được kết nối với CPU thông qua Direct Media Interface (DMI). DMI thực sự không phải là sự đổi mới, và nó hoạt động với cơ chế tương tự như thiết kế hai cầu trước kia trên hệ thống của Intel từ năm 2004.

Sơ đồ tính năng, tiềm năng của hệ thống chip Intel X99.

Các chip AMD cũng không khác biệt nhiều lắm, với chiếc cầu nam cũ được đặt tên là Fusion Controller Hub (FCH). CPU và FCH trên các hệ thống AMD sau đó được kết nối thông qua Unified Media Interface (UMI). Về cơ bản nó có kết cấu giống như của Intel, nhưng khác biệt quan trọng, là cái tên.

Nhiều CPU của cả Intel và AMD đều có tích hợp card đồ họa, vì vậy bạn không cần một card đồ họa chuyên dụng (trừ khi bạn đang làm nhiều thứ chuyên sâu hơn như chơi game hay chỉnh sửa video). AMD đề cập đến những con chip này với cái tên Accelerated Processing Units (APU), nhưng thực chất đó chỉ là một thuật ngữ tiếp thị giúp phân biệt giữa CPU của AMD – được tích hợp card đồ họa – và những CPU không có.

Và tất cả những điều trên đồng nghĩa với việc các công cụ như bộ điều khiển lưu trữ (cổng SATA), bộ điều khiển mạng và tất cả các bộ phận hoạt động với hiệu suất thấp bây giờ đã có một bước nhảy vọt. Thay vì đi từ cầu bắc rồi tới CPU, chúng có thể nhảy từ PCH (hoặc FCH) tới thẳng CPU. Do đó, thời gian xử lí được thu hẹp và hệ thống đáp ứng nhanh hơn.

Chip của bạn sẽ xác định những bộ phận tương thích với hệ thống máy

Như chúng tôi đã đề cập ở phần đầu, chip của máy tính sẽ xác định ba yếu tố chính: tương thích thành phần (CPU và RAM có thể dùng), tùy chọn mở rộng (có thể dùng bao nhiêu card PCI) và khả năng ép xung. Và chúng ta sẽ bắt đầu đi vào chi tiết của ba yếu tố trên – bắt đầu với tính tương thích.

Sự lựa chọn thành phần trên bo mạch chủ là rất quan trọng. Liệu hệ thống mới của bạn có phải là bộ vi xử lí Intel Core i7 đời mới nhất, hay bạn nên dùng hàng cũ hơn (và rẻ hơn)? Bạn muốn một bộ RAM DDR4 tốc độ đọc cao hơn hay là dùng DDR3? Bạn có bao nhiêu ổ đĩa cứng và đó là loại nào? Bạn có cần tích hợp Wifi hay bạn sẽ dùng Ethernet? Bạn sẽ chạy nhiều card đồ họa, hay một card đồ họa với các thẻ mở rộng khác? Tâm trí trở nên rối rắm, khó quyết định trước các cân nhắc tiềm năng, và các chip tốt sẽ cung cấp nhiều tùy chọn hơn (cả các tùy chọn mới nữa).

Giá cả cũng sẽ là một yếu tố quyết định ở đây. Không cần nói quá nhiều, một hệ thống tốt hơn và tệ hơn ăn thua nhau ở mức giá – và cả về các thành phần lẫn bo mạch chủ hỗ trợ. Nếu bạn đang dựng một máy tính, có thể bạn nên đưa ra các nhu cầu của mình dựa trên ngân sách cho phép.

Chipset sẽ xác định các tùy chọn mở rộng của thiết bị

Chip sẽ chỉ ra có khoảng bao nhiêu chỗ cho thẻ mở rộng (như card màn hình, bộ điều chỉnh TV, card RAID,v.v..) mà bạn có trong máy, nhờ vào các hệ thống chuyển dữ liệu (bus) mà nó đang dùng.

Các thành phần hệ thống và thiết bị ngoại vi – CPU, RAM, thẻ mở rộng, máy in,… - kết nối với bo mạch chủ thông qua các tuyến bus. Mỗi bo mạch chủ chứa nhiều loại bus khác nhau, có thể khác về tốc độ và băng thông, nhưng để cho đơn giản và dễ hiểu, ta chia chúng thành hai loại: bus ngoại (USB, nối tiếp, và song song) và bus nội.

Bus nội tìm thấy trên bo mạch chủ hiện đại được gọi là Express (PCIe). PCIe là tuyến bus riêng, giúp các thành phần như RAM và thẻ mở rộng giao tiếp với CPU và ngược lại.

Một bus sẽ có hai cặp kết nối có dây, một cặp gửi dữ liệu, cặp còn lại nhận. Vì vậy, một bus PCIe 1x sẽ bao gồm 4 luồng, 2x có 8, và tương tự. Càng nhiều luồng, càng nhiều dữ liệu được trao đổi. Kết nối 1x có thể xử lí 250MB cho từng luồng đi và nhận, 2x có thể xử lí được 512MB,v.v…

Liên kết giữa 2 thiết bị PCIe gồm các đường truyền. Số đường liên kết phụ thuộc vào số đường truyền của bo mạch chủ, cũng như số lượng băng thông mà CPU có thể cung cấp.

Ví dụ, nhiều CPU máy tính bàn của Intel có 16 đường truyền (các CPU thế hệ mới có 28 hoặc thậm chí 40). Ngoài số trên, nếu là bo mạch chủ Z170, nó sẽ cung cấp thêm 20 đường, nâng tổng số lên 36 đường truyền.

Bộ vi xử lí X99 cung cấp 8 đường truyền loại PCI Express 2.0, và lên đến 40 đường truyền PCI Express 3.0 tùy thuộc vào loại CPU bạn đang dùng.

Vì vậy, trên bo mạch chủ Z170, một card đồ họa PCI Express 16x sẽ có tối đa 16 đường truyền. Như vậy, bạn có thể sử dụng cả hai card đồ họa loại này trên một chiếc Z170 với tốc độ tối đa, trừ hao 4 đường truyền cho các bộ phận truyền thống. Ngoài ra, bạn có thể chạy 1 chiếc card PCI Express 3.0 16x và 2 card 8x, hoặc 4 card 8x (nếu bo mạch chủ của bạn có đủ khe mở rộng).

Ngày nay, việc này không còn là vấn đề đối với đa số người dùng PC. Chạy nhiều card 8x hay chạy mỗi card 16x chỉ hơn thua nhau vài FPS (tỉ lệ khung hình). Tương tự như vậy, giữa PCIe 3.0 và PCI 2.0 cũng không chênh lệch nhiều về hiệu suất, chỉ khoảng 10% đổ xuống.

Nhưng nếu bạn có ý định dùng nhiều thẻ mở rộng – ví dụ như 2 card đồ họa, 1card TV turner, và 1 card Wifi – bạn có thể làm quá tải bo mạch chủ. Trong nhiều trường hợp, bạn sẽ không còn khe mở rộng và tiếp sau là kéo toàn bộ băng thông PCIe xuống. Nhưng trong vài trường hợp khác, bạn cần đảm bảo CPU và bo mạch chủ có đủ đường truyền để hỗ trợ toàn bộ số card mà bạn muốn gắn thêm (nếu không sẽ không đủ đường truyền cho toàn bộ sẽ dẫn đến một số card không thể hoạt động).

Vi xử lí sẽ quyết định khả năng ép xung cho PC

Như vậy, bộ vi xử lí của bạn sẽ quyết định các yếu tố chính như các thành phần tương thích với hệ thống, và số card mở rộng bạn có thể dùng. Nhưng vẫn còn một yếu tố nữa, chính là khả năng ép xung.

Về cơ bản, ép xung có nghĩa là bạn đẩy các thông số hoạt động, hiệu suất của một bộ phận nào đó như RAM, CPU, GPU lên mức cao hơn so với mức nhà sản xuất đánh giá. Nhiều công nghệ tối ưu ép xung cho CPU và GPU, giúp bạn chơi game mượt hơn hoặc tăng các hiệu suất hoạt động mà không cần đầu tư thêm tiền. Nghe đến cải thiện hiệu suất mà chẳng cần đầu tư thôi là đã thấy ép xung tuyệt vời đến như thế nào rồi, tuy nhiên, đi kèm với sự gia tăng tốc độ đó, năng lượng và nhiệt lượng tiêu hao cũng lớn hơn, và nó có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của máy và làm giảm tuổi thọ các bộ phận được ép. Tức là bạn cần một tản nhiệt lớn hơn và những cánh quạt (hoặc tản nhiệt nước) để đảm bảo nhiệt lượng máy được ổn định. Khuyến cáo: hình thức ép xung này không dành cho những người dùng thiếu can đảm, vì nó có thể khiến chiếc PC của bạn "hẹo" trước tuổi hưu đấy.

Trước khi ép xung, bạn nên để ý cân nhắc những điều sau. Thứ nhất, không phải CPU nào cũng ép xung được (tốt nhất là dùng dòng high – k CPU của AMD hoặc Intel). Thứ hai, chỉ một số vi xử lí cho phép ép xung, và một trong số đó có thể yêu cầu thêm phần mềm để kích hoạt khả năng ép xung. Vì vậy nếu muốn ép xung, hãy lưu ý tới vi xử lí.

Những vi xử lí cho phép ép xung sẽ có các điều kiện cần và đủ (điện áp, nhân, tốc độ chuẩn,v.v…) trong UEFI hoặc BIOS để tăng xung nhịp của CPU. Nếu là loại không thể ép xung, những thứ nêu trên sẽ không có (còn nếu có, cũng không dùng được) và đồng nghĩa với việc, đồng tiền mồ hôi nước mắt của bạn đã đổ vào một chiếc CPU chỉ có thể chạy ở mức hiệu suất nhà sản xuất đánh giá, không thể "rướn' qua mức này.

Vì vậy, nếu quá trình ép xung là sự cân nhắc nghiêm túc, bạn nên chi nhiều hơn ngay từ đầu để tậu những bộ vi xử lí thích hợp. Nếu bạn định hướng ngay từ đầu là mình muốn và mình sẽ ép xung trong tương lai, hãy liên hệ người bán, họ sẽ tư vấn hướng dẫn cho bạn.

Tin tốt là giờ đây, chúng ta thực sự không cần biết mọi thứ về vi xử lí để chọn bo mạch chủ nữa. Chắc chắn là bạn có thể nghiên cứu mọi mẫu vi xử lí hiện đại, hoặc tìm hiểu mọi thứ về dòng vi xử lí A và 9 của AMD. Nhưng tại sao không để cho những trang như Neweeg làm việc đó thay bạn?

Nếu muốn dựng một bộ máy tính chơi game mạnh mẽ với bộ vi xử lí Intel. Bạn chỉ cần lên thẳng Neweeg, dùng điều hướng từ trang này để chọn ra các bo mạch chủ phù hợp với yêu cầu của bạn. Từ kết quả tìm kiếm trên trang, nếu bạn thích kết quả nào, tick vào ô trống ở mục "Compare" bên dưới, sau khi đã tick từ 2 sản phẩm trở lên, chọn tiếp nút "So sánh" để trang so sánh với nhau, bạn có thể chọn thoải mái, bất cứ sản phẩm nào từ bo mạch đến CPU, sau đó trang sẽ đưa ra bản so sánh, giúp bạn có sự lựa chọn tốt nhất.

Và điều cuối cùng, khi xem xét bo mạch chủ hay bất cứ thành phần nào khác. Hãy suy xét thật kĩ càng, tìm xem các chuyên gia nhận định như thế nào về chúng, đừng chỉ dựa vào các bài đánh giá của người dùng.

Build máy tính thật sự là một nghệ thuật, và nó không chỉ gói gọn trong những nội dung chúng ta nhắc đến hôm nay. Nhưng hy vọng những dòng trên sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ nét hơn về chipset, tầm quan trọng của nó và một số vấn đề cần lưu ý khi chọn một bo mạch chủ hay các thành phần khác cho chiếc máy tính của bạn.