CPU server là gì? Sự khác biệt của CPU server với CPU truyền thống

CPU server là gì? Nó có gì khác biệt với các dòng CPU máy tính hiện nay? Đây đều là những thắc mắc mà người dùng đặt ra khi lựa chọn cho nhu cầu sử dụng. Để tìm câu trả lời, bạn đọc sẽ không thể bỏ lỡ bài viết ngay sau đây!

1. CPU server là gì?

CPU server là bộ vi xử lý trung tâm dành cho máy chủ, đóng vai trò không thể thiếu của máy chủ với nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu và quản lý tất cả các máy tính khác trong cùng hệ thống.

Mạch CPU server được sử dụng để xử lý dữ liệu theo các chương trình đã được lập trình trước đó. Đây là một mạch tích hợp tương đối phức tạp, bao gồm hàng triệu transistor được gắn trên cùng một bảng mạch nhỏ.

Ngày nay, có rất nhiều thương hiệu lớn sản xuất CPU máy chủ trên thị trường. Tuy nhiên, AMD và Intel vẫn là 2 thương hiệu nổi tiếng nhất và được khách hàng doanh nghiệp tin tưởng và lựa chọn sử dụng.

CPU server là bộ vi xử lý trung tâm dành cho máy chủ với nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu và quản lý các máy tính khác

2. Cấu tạo chi tiết của CPU server

Cấu tạo chi tiết của CPU server bao gồm 3 phần chính: Bộ điều khiển (Control Unit), bộ số học-logic (ALU-Arithmetic Logic Unit) và Thanh ghi (Register).

Bộ điều khiển (Control Unit): Trong máy tính bộ điều khiển có nhiệm vụ xử lý diễn giải các lệnh trong chương trình và điều khiển các hoạt động xử lý khác. Control Unit được điều tiết bởi các xung nhịp từ đồng hồ hệ thống, giúp đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU server theo các khoảng thời gian cố định.
Bộ số học-logic (ALU-Arithmetic Logic Unit): Bộ phận thực hiện các lệnh được điều khiển và xử lý tín hiệu. Nó thực hiện cả phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép tính logic (so sánh lớn hơn - nhỏ hơn).
Thanh ghi (Register): Có nhiệm vụ lưu trữ các mã lệnh trước khi xử lý và kết quả sau khi xử lý. Nó thực hiện việc ghi mã lệnh trước khi xử lý và ghi kết quả sau khi xử lý.

Mô hình sơ đồ cấu trúc cơ bản của CPU Server

3. Các thông số tiêu chuẩn của CPU server là gì?

Số nhân/ số luồng xử lý: CPU PC thông thường chỉ sử dụng chip 2 nhân hoặc 4 nhân, trong khi số nhân của CPU máy chủ có thể lên đến 8 nhân trở lên. Khả năng xử lý đa tác vụ tốt hơn, xử lý được nhiều công việc cùng một lúc và tối ưu thời gian xử lý.
Bộ nhớ Cache: Bộ nhớ Cache của CPU máy chủ cao cấp hơn rất nhiều so với CPU PC thông thường. Hiện nay bộ nhớ cache của CPU Xeon E7 lên tới 24MB (Xeon E7), trong khi bộ nhớ cache của CPU PC chỉ là 6MB đối với core i7. Tác vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ Cache nhanh hơn rất nhiều so với đọc từ ổ đĩa cứng, tốc độ của cả hệ thống cũng như các ứng dụng được tăng lên đáng kể khi sử dụng CPU server.
Tốc độ xử lý: CPU máy chủ có tốc độ xử lý nhanh hơn so với CPU PC truyền thống nhờ vào xung nhịp. Vì vậy độ bền cũng cao hơn, hệ thống không bị nóng nhanh.
Phân luồng xử lý dữ liệu: CPU máy chủ được trang bị công nghệ siêu phân luồng giúp tăng hiệu năng xử lý. Khả năng xử lý hai luồng dữ liệu song song cùng một thời điểm giúp cải thiện hiệu suất xử lý CPU lên 20%.
Socket hỗ trợ giao tiếp tốc độ cao: CPU máy chủ được hỗ trợ trên nhiều loại socket và giao tiếp có tốc độ cao, giúp kết nối với các thiết bị khác được dễ dàng hơn. Hiện nay các giao tiếp có tốc độ cao như RAM ECC, HDD SCSI – SAS, Raid được hỗ trợ trên nhiều dòng CPU server. Điểm qua một số loại Socket CPU Server được sử dụng phổ biến hiện nay như: LGA 2011, LGA 1155, LGA 1366, LGA 1356 và mới nhất chính là LGA 1150 và LGA 3647.
Khả năng tiết kiệm điện năng vượt trội: Cuối cùng, CPU máy chủ tiết kiệm điện năng và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với CPU PC. Các dòng CPU Xeon vừa đảm bảo hiệu năng vượt trội vừa đảm bảo mức tiết kiệm điện năng tốt nhất.

Bảng thông số tiêu chuẩn của một CPU Server

4. Chi tiết về cách hoạt động của CPU server

Máy chủ sử dụng CPU để hoạt động theo ba bước cơ bản: Tìm nạp, giải mã và thực thi.

4.1. Tìm nạp

Trong bước tìm nạp, lệnh được lưu trữ trong RAM dưới dạng chuỗi số và được gửi tới CPU. Bộ đếm chương trình (PC) lưu trữ địa chỉ lệnh hiện tại và được đưa vào thanh ghi lệnh (IR). Độ dài của PC sẽ được tăng lên để tiến hành tham chiếu đến địa chỉ của lệnh tiếp theo.

4.2. Giải mã

Trong bước giải mã, lệnh được tìm nạp và lưu trữ trong IR sẽ được CPU chuyển đến bộ giải mã lệnh để chuyển đổi thành tín hiệu gửi đến các bộ phận khác của CPU để thực thi hành động..

4.3. Execute (Thực thi)

Cuối cùng, trong bước thực thi, các lệnh được gửi đến các bộ phận tương ứng của CPU để thực thi và ghi kết quả vào thanh ghi CPU. Thanh ghi này hoạt động tương đối giống RAM.

Có thể giải thích ngắn gọn thì: CPU server sẽ hoạt động như một trung tâm điều khiển để nhận lệnh từ người dùng, giải mã thành ngôn ngữ máy, lưu trữ và truyền chúng đến các bộ phận thực thi của máy tính để thực hiện yêu cầu.

Máy chủ sử dụng CPU để hoạt động theo ba bước cơ bản: Tìm nạp, giải mã và thực thi.

5. Điểm giống và khác nhau giữa CPU thông thường và CPU server là gì?

Vậy điểm giống và khác nhau giữa CPU thông thường và CPU server là gì? Bạn đọc hãy cùng tìm hiểu ngay sau đây!

5.1. Đối tượng ứng dụng

CPU server được thiết kế dành cho các doanh nghiệp và cá nhân yêu cầu khả năng hoạt động liên tục với tốc độ và sự ổn định lâu dài. Điển hình là bộ xử lý Xeon E5, thường được sử dụng cho các máy chủ mức trung bình và dựa trên kiến trúc Haswell của Intel.

5.2. Giá thành triển khai

Giá thành CPU server sẽ cao hơn nhiều lần so với các dòng CPU PC, laptop truyền thống. Đây là điều dễ hiểu với khả năng mà dòng CPU này mang lại.

5.3. Độ ổn định và tin cậy

Trước khi được thương mại, CPU server sẽ được kiểm tra nghiêm ngặt về độ bền và khả năng tải tính trong các điều kiện khắc nghiệt. CPU server hoạt động cực kỳ ổn định, khả năng chịu lỗi cao với CPU kép.

Nói sâu hơn về CPU kép thì tính năng này sẽ giúp giảm thiểu tối đa tình trạng crash, reboot máy chủ khi có sự cố. Tương tự như máy bay luôn có 2 phi công đảm nhiệm, 1 người có vấn đề về sức khỏe thì người kia sẽ kiểm soát quá trình điều khiển máy bay.

CPU server sẽ được kiểm tra nghiêm ngặt về độ bền và khả năng tải tính trong các điều kiện khắc nghiệt

5.4. Khả năng tự sửa lỗi bộ nhớ

Công nghệ ECC hay Error Code Correction là điểm khác biệt đắt giá nhất giữa CPU server và CPU PC thông thường. Khả năng tự sửa lỗi bộ nhớ giúp đảm bảo 100% sự ổn định của hệ thống, quá trình xử lý không bị gián đoạn.

5.5. Khả năng xử lý vượt trội

Với việc xây dựng cấu hình CPU server với các bus băng thông cao hơn rất nhiều so với CPU truyền thống, việc xử lý dữ liệu sẽ nhanh hơn, khối lượng công việc được xử lý trong 1 khoảng thời gian nhất định cũng lớn hơn.

5.6. Khả năng bảo mật nâng cao

Bên cạnh đó CPU server cũng mang tới khả năng bảo mật nâng cao cho phép cải tiến mã hóa dữ liệu và cung cấp khả năng bảo vệ cao hơn khỏi các cuộc tấn công vào dữ liệu khi chúng được di chuyển từ các thiết bị tại biên, qua mạng đến đám mây.

5.7. Ứng dụng đa nền tảng, lĩnh vực hiện nay

Với độ tin cậy cao và khả năng xử lý mạnh mẽ, các dòng CPU server đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, thiết bị mạng, thiết bị cấp quân đội, bảo mật kỹ thuật số và giám sát y tế.

6. Điểm khác biệt giữa Intel Xeon và Epyc AMD

Chip Intel Xeon là sản phẩm bộ vi xử lý đến từ hãng máy tính nổi tiếng toàn cầu - Intel. Đây là một trong những thương hiệu được hầu hết các doanh nghiệp toàn cầu sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới.

CPU Epyc AMD là dòng sản phẩm tới từ thương hiệu con thuộc AMD. Dù sinh sau đẻ muộn hơn so với Intel Xeon song CPU AMD Epyc đã và đang cho thấy sức mạnh đáng gờm với số lõi xử lý nhiều hơn, nhiều làn PCIe hơn và dung lượng RAM cũng lớn hơn.

6.1. Đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm Intel Xeon

Các phiên bản CPU Intel Xeon đều có hỗ trợ RAM ECC (Error Checking và Correction): Khả năng phát hiện và tự động sửa lỗi dữ liệu trước khi xảy ra sự cố. Chính vì thế CPU Intel XEon có thể dễ dàng loại bỏ hoàn toàn các nguyên nhân gây ra sự cố hệ thống làm ảnh hưởng đến hiệu suất thực thi.
CPU nhiều lõi: Bộ vi xử lý CPU Xeon có tối đa tới 56 lõi và sau khi siêu phân luồng là 112. Vì vậy việc xử lý khối lượng tác vụ khổng lồ của các doanh nghiệp hiện nay diễn ra nhanh chóng và dễ dàng.
Bộ nhớ đệm L3 cache: Hầu hết các bộ vi xử lý Intel Xeon hiện nay đều có khoảng 15 – 30 Mb bộ nhớ cache L3 tùy từng dòng cao, thường hay tiêu thụ ít. Vì vậy, bộ nhớ đệm Xeon sẽ đảm bảo tốc độ xử lý của hệ thống hay các ứng dụng cùng một lúc.
Độ bền bỉ cao: Bộ vi xử lý Chip Intel Xeon có độ bền bỉ cực kỳ cao, xử lý thông tin trong thời gian lâu dài. Vì vậy CPU Xeon cũng góp phần vào việc nâng cao tuổi thọ của hệ thống server của người dùng, doanh nghiệp.
Công nghệ siêu phân luồng tích hợp sẵn: Tất cả các CPU Xeon đều có siêu phân luồng thông qua việc tạo ra các lõi ảo để xử lý nhiều tác vụ trong cùng 1 thời điểm.

Các phiên bản CPU Intel Xeon đều có hỗ trợ RAM ECC (Error Checking và Correction)

6.2. Ưu điểm của các sản phẩm CPU Epyc AMD

Phương thứ giao tiếp Infinity Fabric được sử dụng để kết nối giao tiếp giữa hai CPU Epyc trong 1 cấu hình server đa bộ xử lý.
Mỗi kênh bộ nhớ được hỗ trợ bởi mỗi chip máy chủ là 8 .
Số làn PCIe 3.0 được nâng cấp lên tới 128 làn. Việc chia đôi số làn đóng vai trò đảm bảo việc giao tiếp giữa hai CPU trong hệ thống bo mạch chủ diễn ra ổn định, trơn tru.
Không giống với Opteron, CPU Epyc AMD và dòng chip có thông số giống của nhà Intel đều không có chứa socket AM1.
Bộ xử lý Epyc còn được gọi là SoC hay System On Chip khi loại bỏ nhu cầu sử dụng của chipset được đặt trên bo mạch chủ. Các tính năng quan trọng như bộ nhớ, bộ điều khiển PCI Express, bộ điều khiển SATA thì đều được tích hợp sẵn trong bộ xử lý.
Giá thành rẻ hơn, đã có các doanh nghiệp bắt đầu sử dụng CPU Epyc AMD vào hệ thống server.

Các tính năng như bộ nhớ, bộ điều khiển PCI Express, bộ điều khiển SATA thì đều được tích hợp sẵn trong bộ xử lý

Liệu CPU server có thể thay thế cho CPU PC thông thường?

Câu trả lời là Có thể. Tuy nhiên mỗi loại CPU được sản xuất với các yêu cầu về thông số, yêu cầu sử dụng của nhiều người dùng khác nhau:

CPU PC được sản xuất để phục vụ cho các công việc cá nhân.
CPU server được sản xuất phục vụ cho doanh nghiệp lớn - nhỏ với khối lượng tác vụ khổng lồ.
CPU server mang tới sự ổn định cao, hoạt động liên tục. Việc thay thế CPU server cho CPU PC là khả thi nhưng với các nhu cầu sử dụng cá nhân, hiệu năng thực tế của CPU server có thể bị lãng phí, không được sử dụng hết hiệu năng vốn có.

Tạm kết

Chúng ta đã cùng tìm hiểu CPU server là gì? Cấu tạo chi tiết và cách thức hoạt động đầy đủ. Với những kiến thức mà chúng tôi vừa cung cấp trên hy vọng bạn có thể hiểu hơn về dòng CPU này và dễ dàng lựa chọn sản phẩm phù hợp cho yêu cầu cá nhân hay doanh nghiệp.