CPU là từ viết tắt của cụm Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), là một bộ phận tính toán chính của máy tính. Nó được cấu thành bởi đơn vị số học-lôgic (ALU) và đơn vị điều khiển. Ngày nay, CPU trong hầu hết các máy tính được chứa trọn vẹn trên một chip đơn. CPU, đồng hồ và bộ nhớ là những thành phần chính yếu tạo nên máy vi tính của bạn. Nhưng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh cần đòi hỏi thêm các thành phần khác như: các đơn vị điều khiển, các thiết bị nhập, xuất và lưu trữ dữ liệu và một hệ điều hành CPU là bộ phận quan trọng của một máy tính. Nếu không có CPU máy tính sẽ không hoạt động và mọi dữ liệu được đưa ra sẽ không được xử lý, vì vậy CPU được gọi là bộ vi xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU). Đây là một vi mạch có độ tích hợp cao, cấu trúc phức tạp, có thể thực hiện được hàng tỉ phép tính trong một giây.

Một bộ vi xử lí - còn được biết đến như CPU hay đơn vị xử lí trung tâm - là một bộ máy tính toán hoàn thiện được chế tạo trên một chip đơn lẻ. Bộ vi xử lí đầu tiên là Intel 4004, được giới thiệu năm 1971. 4004 không mạnh lắm, tất cả những gì nó có thể làm là cộng và trừ, và nó chỉ có thể làm điều này 4 bit mỗi lần. Nhưng thật kinh ngạc là tất cả chỉ nằm trên một con chip.Trước khi có 4004, các kỹ sư thiết chế tạo máy tính từ một tập họp các chip hay từ các thành phần riêng biệt. Bộ vi xử lí 4004 được dùng trong những chiếc máy tính điện tử cầm tay đầu tiên.

Bộ vi xử lí đầu tiên đến với máy tính gia đình là Intel 8080, một máy tính 8 bit hoàn thiện trên một chip, được giới thiệu vào năm 1974. Bộ vi xử lí đầu tiên làm khuấy động thì trường chính là Intel 8088, được giới thiệu vào năm 1979 và được gắn vào máy tính IBM (xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1982). Nếu bạn thông thuộc thị trường và lịch sử máy tính, bạn sẽ biết rằng thị trường máy tính đi từ bộ vi xử lí 8088 đến 80826đến 80836 đến 80846 rồi đến Pentium, Pentium II, Pentium III và Oentium 4. tất cả những bộ vi xử lí này đều là những cải tiến từ 8088. Bộ vi xử lí Petium 4 có thể chạy tất cả các đoạn mã của 8088, nhưng nó xử lí nhanh hơn 5000 lần.

Để giúp CPU hoạt động nhanh hơn thì ngoài việc tăng số lượng bóng bán dẫn bên trong CPU, người ta còn tạo ra cho CPU một bộ nhớ đệm ( hay thường gọi là CACHE ). Hiểu đơn giản Cache là một loại RAM đặc biệt chứa dữ liệu tạm thời cho CPU trong quá trình xử lý, có vị trí gần nhân nhất cho nên có tốc độ truy xuất cao hơn các bộ nhớ gắn ngoài nhiều.

Cache trước đây còn đặt trên Mainboard với khe cắm riêng, hiện nay cache được tích hợp vào bộ xử lý. Cache có hai mức là L1 (bên trong bộ vi xử lý) và L2 (trong hoặc ngoài chip, nếu ngoài thì rất gần chip, thường chạy với một nửa xung nhịp bộ vi xử lý). Cache L1 làm việc trực tiếp với nhân CPU, Cache L2 thì nhận dữ liệu từ bộ nhớ hệ thống (DRAM).

Nếu cache càng lớn thì tốc độ xử lý dữ liệu trên máy tính càng nhanh. Hiện nay chỉ có dòng CPU Intel Pentium 4 Extreme Edition có tốc độ 3.20 Ghz và 3.46 Ghz là được trang bị Cache L3.

CPU dành cho máy tính để bàn có một quá trình phát triển nhanh đến mức chóng mặt, chì mới vài năm thôi từ khi xuất hiện CPU với mã là Pentium, tới hôm nay đã phát triển lên dòng Pentium 4, tiếp đến là Core 2 DUO và CORE 2 Quard với 4 nhân thực không như dòng CPU siêu phân luồng Hyper-Threading (HT), nó mô phỏng một bộ xử lý vật lý thành hai bộ xử lý ảo (logic) cho phép bộ vi xử lý của máy tính làm việc tối ưu hơn với những ứng dụng cần xử lý đa luồng, do đó nâng cao hiệu suất hoạt động khi chạy các ứng dụng phức tạp. Hiện tại các CPU và Mainboard đang phát triển theo công nghệ 64 bit, vậy tại sao chúng ta lại cần đến công nghệ 64 bit?

Lý do duy nhất là vì chúng ta cần đến không gian địa chỉ được mở rộng của các CPU này. Các CPU 32-bit có thể hỗ trợ truy xuất tối đa 2 Gb hoặc 4Gb bộ nhớ RAM.

Nghe thì có vẻ quá nhiều vì các máy tính cá nhân của chúng ta hiện nay chỉ cần đến 256 Mb hoặc 512 Mb. Nhưng, giới hạn 4-Gb có thể khiến các máy chủ cũng như máy tính chạy các chương trình cơ sở dữ liệu lớn phải "đau đầu". Đó là chưa nói đến với xu hướng phát triển hiện tại, ngay cả các máy tính gia đình cũng sẽ sớm tiến đến vạch 4Gb. Trong khi, các CPU 64-bit lại không gặp phải "rào cản" này vì không gian địa chi 64-bit về căn bản sẽ là một không gian vô tận (2^64 Bytes).

Nhờ tuyến địa chỉ 64-bit cùng các tuyến dữ liệu rộng và nhanh trên bo mạch chủ, các hệ thống 64-bit gia tăng tốc độ nhập/xuất cho các thiết bị như đĩa cứng hay bo mạch đồ họa. Nhờ vậy mà tốc độ của toàn bộ hệ thống được nâng cao rõ rệt.

Với các máy tính chủ, lợi ích mà 64 bit mang lại quá rạch ròi. Còn với người dùng gia đình thì sao? Ngoài việc phá bỏ rào cản giới hạn bộ nhớ hệ thống, 64-bit hiện tại vẫn chưa mang lại lợi ích xác thực nào cho người dùng gia đình. Tuy nhiên, nó có thể rút ngắn thời gian xử lý các dữ liệu phức tạp gồm rất nhiều số thực. Nhờ vậy, các ứng dụng đồ họa lớn, ứng dụng hiệu chỉnh video hay các trò chơi máy tính thế hệ mới sẽ là những lĩnh vực đầu tiên hưởng lợi từ sức mạnh xử lý 64-bit.

Riêng đối với dòng máy Laptop thì công nghệ về CPU có cách đánh giá hơi khác tí xíu. Các CPU từ thời Pentium II cho đến Pentium III  thì Laptop dùng các CPU Pentium Moblie nhằm tiết kiệm năng lượng và tăng thời gian sử dụng Pin. Nhưng sau đó chuyển sang dòng máy Pentium M và cao hơn là các đời Centrino, Sonoma và mới nhất là Santa Rosa, đây là những chuẩn công nghệ được đánh giá dựa trên một tập hợp các thiết bị chứ không chỉ riêng lẽ một chip CPU.

Để đạt được chứng nhận là một laptop dùng công nghệ Centrino thì phải tập hợp được: CPU là Pentium M có FSB là 400 , Ram có bus 400Mhz, mainboard dùng chipset 855 và card wifi là 802.11b.

Sau đó Intel lại đưa ra công nghệ Sonoma cho Laptop là : CPU Pentium M có cache là 2M, FSB 533, Mainboard dùng chipset Intel 915, Ram có bus 533, Intel Wifi 802.11g. Hiện tại mới nhất là công nghệ Santa Rosa được đánh giá khá cao: CPU Core 2 duo bus 800, Mainboard sử dụng chipset 965, card wifi 4965g, Ram bus 667Mhz. Sau đây là quá trình phát triển của CPU laptop từ centrino đến nay Santa Rosa.

Chip Centrino được giới thiệu tới người dùng lần đầu tiên vào tháng 3 năm 2003 dưới cái tên Carmel. Nét chính của nền tảng Carmel là CPU Centrino đầu tiên có mã Banias kết hợp với giải pháp mạng không giây Intel 802.11b. Thực tế thì sự thành công của dòng Centrino đầu tiên chính là ở CPU với việc giảm thiểu trong tiêu thụ điện năng so với bất kì chip Intel nào vào thời điểm đó, và chính dòng chip này đã vực lại Intel để đưa Intel trở lại đường đua với AMD trong thị trường chipset dành cho máy tính xách tay.
Sau đó gần 16 tháng, vào tháng 4 năm 2004 Intel cho ra mắt Centrino CPU thế hệ thứ 2 với mã Dothan. Trên tổng thể Dothan không đem lại một bước bứt phá vượt bậc như Banias nhưng cũng có những thành công nhất định do Intel đã mở rộng cache và chỉnh sửa nhiều lỗi trong cấu trúc bộ xử lý mà vào thời điểm ra mắt Banias Intel chưa thể sửa được. Nền tảng Centrino sau đó được nâng cấp tốt hơn với thế hệ thứ 3 - Sonoma - với chipset mới đi cùng giải pháp không dây 802.11g. Sự thay đổi lớn nhất của Centrino là thế hệ thứ 4 có tên là Napa với nền tảng bộ vi xử lý kép. Việc dùng Duo Core đã cho phép người dùng có thể làm việc tốt hơn rất nhiều mà không phải quá lo ngại về việc thời gian sử dụng pin bị rút ngắn lại. Ngay sau đó Merom ra mắt thành phần là bộ vi xử lý Core 2 Duo dùng công nghệ 65nm. Và mới đây, Intel cho ra mắt Centrino đệ Ngũ - Santa Rosa. Và vào thời điểm hiện tại, khi mà bất cứ ai đi mua 1 chiếc máy tính xách tay mới đều được "tiêm nhiễm" cái tên Santa Rosa từ người bán, ta hãy cùng nhau xem Santa Rosa là cái gì mà Intel lại muốn làm cho nó có sự quyến rũ đến mê hoặc như vậy.
Cũng như tất cả các nền tảng Centrino khác, Santa Rosa là mã tên được đặt cho một tập hợp các thiết bị của Intel gồm CPU, chipset và wireless Ethernet. Ta cũng có thể thêm một thiết bị tùy chọn thứ 4 - Intel Turbo Memory - để cấu thành Santa Rosa.

CPU của Santa Rosa dùng chung bộ vi xử lý Core 2 Duo với công nghệ 65nm như của Merom nhưng đã được tinh chỉnh vài chỗ. Điểm khác biệt lớn nhất và rõ ràng nhất của CPU Santa Rosa là FSB đã được đẩy lên 800MHz thay cho 667MHz của Core Duo hay Core 2 Duo. Việc nâng FSB lên sẽ giúp ta nâng cao hiệu suất xử dụng và tăng tốc độ clock. Intel cũng đã cho ra mắt công nghệ SpeedStep để hỗ trợ FSB ở tốc độ 800MHz.

Ở các nền tảng Centrino trước, CPU chỉnh tốc độ clock theo nhu cầu sử dụng bằng một cách đơn giản là tự chỉnh clock multiplier ở mức tương ứng. Ví dụ nếu ta có Core 2 Duo ở tốc độ 2.33GHz chạy ở mức 14x multiplier với 667MHz FSB thì khi ta làm những công việc cơ bản như lướt web hay soạn thảo văn bản thì CPU có thể giảm clock multiplier trong khi vẫn giữ nguyên tần số FSB để giảm mức tiêu thụ năng lượng. Còn với Santa Rosa, Intel đã cho phép điều chỉnh cả multiplier của CPU lẫn tần số FSB để giảm thiểu việc sử dụng điện năng. Tần số FSB có thể chạy ở mức 800MHz với multiplier là 14x hoặc chỉ chạy 50% tần số ở mức 400MHz, điều mà các CPU ở thế hệ trước không thể làm được.

Intel cũng cải thiện việc tiết kiệm năng lượng khi máy ở trạng thái idle. Với trạng thái Enhanced Deeper Sleep, cả hai lõi CPU và chipset sẽ giảm năng lượng ở mức tối đa mà không làm tắt hệ thông hoàn toàn.

Tuy nhiên công nghệ đáng đồng tiền bát gạo nhất của Santa Rosa là Dynamic Acceleration Technology. Mặc dù trên thực tế hiện tại rất nhiều chương trình sử dụng môi trường lõi đôi hoặc đa lõi nhưng cũng có còn rất nhiều chương trình vẫn hoạt động bằng lõi đơn, vì thế ta sẽ có hiện tượng một lõi sẽ hoạt động tối đa trong khi vẫn ta vẫn phải cung cấp điện năng cho lõi còn lại. Intel đã đưa ra cách giải quyết vấn đề này với công nghệ Smart Cache cho dòng Duo Core hơn 1 năm về trước. Thay vì phân bổ cache tới từng lõi CPU, Smart Cache là một nơi bộ nhớ chung mà cả 2 lõi đều có thể truy cập để khi một lõi đang ở tình trạng tải cao thì lõi đó có thể truy cập vào tất cả cache chứ không chỉ vào mỗi phần được chia sẻ lúc đầu.

Còn với Dynamic Acceleration Intel đã tiến thêm một bước dài bằng cách làm cân bằng các phân vùng tài nguyên một cách cẩn thận hơn. Khi khởi động 1 chương trình đơn nhiệm Santa Rosa sẽ tắt một lõi CPU đi để loại bỏ sự phung phí năng lượng. Chưa hết, khi lõi thứ hai ở trạng thái idle, tốc độ clock ở lõi đang hoạt động sẽ được nâng lên để tăng hiệu suất sử dụng. Intel đã rất cẩn thận khi không làm tác động tới TDP vì thế việc tăng tần số ở lõi hoạt động sẽ chỉ tạo nên một nhiệt lượng tương đương với nhiệt lượng của cả 2 lõi khi chạy ở tốc độ bình thường.

Nền tảng Santa Rosa sẽ được chia thành hai dòng sản phẩm riêng biệt. Dòng sản phẩm dành cho người dùng thông thường sẽ vẫn được mang tên Centrino Duo trong khi dòng máy dành cho kinh doanh sẽ có tên mới là Centrino Pro. Tuy có khác biệt về tên gọi nhưng cơ bản hai nền tảng này đều dựa trên bộ vi xử lý Core 2 Duo.

Với Centrino Pro, Intel ngắm tới lượng khách hàng có cài đặt Intel hệ thống có vPro. Centrino Pro sẽ là nền tảng động đầu tiên không liên kết với vPro, điều này sẽ giúp cho các máy tính xách tay của công ty bạn có cùng 1 hệ thống Active Management Technology như ở trên những máy để bàn. Với người dùng hay đi lại, họ sẽ thường đem máy ra khỏi công ty để đi đây đó, điều này sẽ làm tăng khả năng nhiễm virus cho máy họ dùng. Với AMT khi người dùng đem máy trở lại công ty máy sẽ được quét, phong tỏa và xóa virus từ xa qua phòng IT mà không cần phải có bất cứ động thái nào từ phía người sử dụng. Thường trong phòng IT việc tốn thời gian và tiền bạc nhất là việc hỗ trợ kỹ thuật qua điện thoại. vì thế khả năng có thể truy cập các hệ thống từ xa sẽ giúp giảm được rất nhiều chi phí. Người quản lý có thể đặt ra lịch bảo trì định kỳ cho từng máy vì thế nếu chẳng may có máy nào đó bị nhiễm virus thì hệ thống có thể tự động khôi phục lại hiện trạng từ lần back up cũ gần nhất, tất cả đều được điều khiển từ xa.

Xương sống của nền tảng Santa Rosa là Mobile 965 Express Chipset. Với giải pháp đồ họa GMA X3100 chạy ở tốc độ 500 MHz, tương tự chip Xenos trong Xbox360 và nVidia GeForce 8800 đã giúp cho đồ họa có thể hỗ trợ Windows Vista với đầy đủ các hiệu ứng của Aero một cách hoàn hảo. Intel cũng thông báo là giải pháp đồ họa này sẽ hỗ trợ hoàn toàn DirectX 10 và có thêm công nghệ INTEL Clear Video tương tự với AVIVO và PureVideo của AMD và Nvidia. So với chipset 945 đời trước, 965 sẽ hõ trợ tốt hơn SATA với 3 cổng SATA 3.0 Gbps mặc dù thường thì người dùng chi cần đến RAID 0 hoặc RAID 1 nhưng việc có thêm 1 một ổ cứng nữa chưa bao giờ là điều thừa thãi. Số cổng USB 2.0 sẽ được nâng lên 10 cổng và sẽ có 6 đường dành cho 1x PCI-Express.

Như vậy chúng ta đã tìm hiểu khá sâu về CPU của Intel , nhưng đối với CPU của AMD chúng ta sẽ có thêm một bài nữa.