Phần cứng và robot – Phần I


Các phần mềm và ngay cả những ứng dụng hợp thị hiếu nhất cũng vô dụng nếu không có phần cứng để chạy chúng trên điện thoại, máy tính bảng, máy tính, đồng hồ, kính… Bản thân những thiết bị này đã trở nên khá hữu dụng: điện thoại có thể thay thế thẻ tín dụng, kính râm có thể quay video, và robot có thể chiến đấu mà không có sự can thiệp của con người. Vậy những vật dụng tuyệt vời làm từ sillicon này hoạt động như thế nào. Chúng ta hãy bắt đầu tìm hiểu.

Byte, KB, MB và GB là gì?

Cho dù bạn mua một chiếc iPhone 128 GB, tải xuống một ứng dụng 50 MB hay chỉnh sửa một tài liệu 15 KB, có thể bạn sẽ luôn gặp phải những giá trị đo độ lớn của mọi thứ thuộc về kỹ thuật số. Nhưng KB, MG và GB thực sự có nghĩa là gì?

Trước tiên, chúng ta sẽ bắt đầu với những khái niệm cơ bản: làm thế nào để viết ra thông tin? Những người nói tiếng Anh như chúng tôi viết ra thông tin bằng cách sử dụng 26 chữ cái và 10 chữ số, xâu chuỗi chúng lại với nhau thành các từ và số tương ứng. Trong khi đó, máy tính chỉ sử dụng hai chữ số 0 và 1, và lưu trữ tất cả các loại thông tin, từ văn bản đến hình ảnh đến phim, bằng cách sử dụng một chuỗi các chữ số 1 và 0. Mỗi số 1 hoặc 0 được gọi là 1 bit. Các bit quá nhỏ nên sẽ không tiện lới nếu chỉ sử dụng đơn vị đo này, vì vậy chúng ta thường đo dữ liệu theo byte, là các nhóm có 8 bit. Ví dụ, số mà chúng ta viết là 166 sẽ được viết thành 10100110 trong hệ nhị phân (số đo có độ lớn là 8 bit, tức là 1 byte).

Byte là một đơn vị để đo độ lớn của file, giống như cách ta dùng yard là đơn vị để đo các sân bóng đá. Ví dụ: mỗi chữ sẽ có độ lớn từ 1 đến 2 byte, file nhạc MP3 có thể có độ lớn 1 – 2 triệu bytes cho mỗi phút nhạc. Và một bộ phim có chất lượng cao có thể lên đến 25 tỷ bytes. Vì byte là đơn vị đo lường thông tin, chúng ta có thể đo lường kích thước file và khả năng lưu trữ của máy tính bằng byte. Nói cách khác, cũng giống như chúng ta đo độ nặng của một cuốn sách, bạn có thể đo lường kích thước file bằng byte.

Vì file có thể rất lớn, nên chúng ta sẽ dùng nhiều đơn vị khác nhau để đo độ lớn của bộ nhớ lưu trữ file, giống như chúng ta có cm, m và km để đo khoảng cách. 1 kilobyte (KB) là 1000 byte, 1 megabyte (MB) là 1 triệu byte và 1 gigabyte (GB) là 1 tỷ byte. Như vậy, quay lại ví dụ của chúng tôi, một bức ảnh có độ lớn là 3 – 7 MB, một phút nhạc có độ lớn là 1 – 2 MB và một bộ phim HD có độ lớn lên đến 25 GB.

Ngoài các đơn vị tiêu chuẩn là KB, MG và GB, còn có terabyte (bằng 1 nghìn tỷ byte), petabyte (bằng 1 triệu tỷ byte) và đặc biệt exabyte (bằng 1 nghìn triệu tỷ byte). Đôi khi những đơn vị này rất hữu ích: ví dụ, tổng lượng truy cập Internet trong năm 2013 là 5 exabyte, tức là bằng 5 tỷ GB hoặc 5 nghìn triệu tỷ byte.

CPU, RAM và các thông số kỹ thuật khác của máy tính và điện thoại nghĩa là gì?

Bất cứ khi nào bạn mua một chiếc máy tính xách tay MacBook, điện thoại Samsung Galaxy, hoặc bất kỳ thiết bị nào khác, bạn sẽ liên tục gặp phải những “thông số kỹ thuật” hoặc những con số giải thích thiết bị của bạn sẽ mạnh và nhanh như thế nào. Một vài thông số khá đơn giản, như iPhone có dung lượng lưu trữ là 32GB. Nhưng cũng có những thông số thật sự khiến bạn hoang mang: dù sao thì “Intel Core i9 4 lõi” và “SSD 512GB trên bo mạch” là gì?

Chừng đó thôi là đủ khiến đầu óc bạn quay cuồng. Chúng tôi có thể viết cả một cuốn sách về những thông số kỹ thuật này, nhưng chúng ta sẽ xem xét những thông số kỹ thuật quan trọng nhất. Mọi thiết bị điện toán (máy tính xácy tay, máy tính bảng, điện thoại, đồng hồ thông minh… – bất cứ thứ gì có màn hình tương tác) đều có những tính năng giống nhau.

CPU: Bộ xử lý trung tâm

Chúng ta sẽ bắt đầu với “bộ não của mọi hoạt động”, là bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU. CPU là một con chip vuông, nhỏ, có nhiệm vụ thực hiện tất cả các tính toán, giúp thiết bị của bạn hoạt động, như quyết định sẽ vẽ gì trên màn hình, kết nối Internet, hoặc tính toán số liệu.

Bên trong chip CPU Intel

CPU được làm từ một số linh kiện nhỏ hơn, gọi là nhân “core”, mỗi nhân có thể thực hiện các tính toán riêng biệt. CPU có nhiều nhân hơn sẽ nhanh hơn và có thể đồng thời thực hiện nhiều tác vụ hơn. Ví dụ, nếu bốn người cùng xúc tuyết trên đường, có thể họ sẽ hoàn thành công việc nhanh hơn gấp bốn lần so với chỉ có một người cố gắng làm một mình. Nói chung, các thiết bị sử dụng CPU có nhiều nhân hơn sẽ có thể thực hiện các tác vụ tính toán chuyên sâu hơn, như các ứng dụng chỉnh sửa video, trò chơi nặng về đồ họa hoặc tính toán số liệu.

CPU cũng có tốc độ đồng hồ, là số lượng phép tính mà chúng có thể thực hiện mỗi giây. Tốc độ đồng hồ thường được đo bằng gigahertz (GHz), tức là 1 tỷ phép tính mỗi giây. Về lý thuyết, CPU có tốc độ đồng hồ cao hơn sẽ nhanh hơn. Nhưng trong thực tế, hầu hết mọi người không còn sử dụng tốc độ đồng hồ để so sánh các CPU nữa, nguyên nhân chính là có quá nhiều yếu tố khác có thể xác định tốc độ CPU, và vì trong thực tế, bạn không thể so sánh tốc độ đồng hồ giữa các thương hiệu CPU khác nhau.

So sánh từng CPU rất khó vì có rất nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến độ nhanh và mạnh của chúng. Để ước tính sơ bộ về hai CPU xem cái nào hơn, ta hãy nhìn vào số sê-ri: Các chíp CPU của Intel có các số như i3, i5, i7, i9. Nói chung, các chip đánh số cao hơn, như i9, nhanh hơn và mạnh hơn các chip có số thấp hơn, như i3.

Vậy CPU nào là tốt nhất? Điều đó phụ thuộc vào nhu cầu của bạn là gì. CPU càng mạnh thì chi phí càng cao và càng nhanh hết pin. Vì vậy, nếu bạn chỉ cần lướt Facebook và gửi email, bạn không cần một CPU mạnh, giống như bạn không cần mua một chiếc Ferrari nếu tất cả những gì bạn làm là lái xe đến cửa hàng tạp hóa và quay trở về.

Cuối cùng, chúng tôi sẽ đề cập sơ qua về hai loại chip CPU chính: ARM và Intel. Trước kia, chip Intel (còn gọi là x86) thường mạnh hơn, trong khi chip ARM rẻ hơn và tiêu tốn ít điện năng hơn. Vì vậy trước đây, máy tính thường sử dụng Intel còn điện thoại sử dụng ARM. Tuy nhiên, khi hiệu suất của ARM liên tục được cải thiện, việc sử dụng hai dòng sản phẩm này không còn rạch ròi như vậy: một số máy tính Chromebook chạy ARM trong khi số khác vẫn chạy Intel, và Apple công bố máy tính MacBook sẽ chuyển Intel sang ARM vào năm 2020.

Lưu trữ dữ liệu: bộ nhớ dài hạn

Thiết bị của bạn cần lưu trữ hình ảnh, ứng dụng, tài liệu và những thứ khác mà bạn muốn theo dõi. Để làm được điều này, bạn cần một số hình thức lưu trữ dài hạn. Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách xem xét các hình thức lưu trữ trong máy tính (nghĩa là chưa xem xét đến điện thoại hay máy tính bảng – chúng ta sẽ nói về hai thiết bị đó sau).

Cách truyền thống để lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số là ổ cứng (HDD – hard drive). Ổ cứng là một tấm kim loại có thể quay được, bề mặt phủ một lớp vật liệu từ tính để lưu trữ thông tin. Có một cánh tay đặc biệt để đọc và ghi dữ liệu vào ổ cứng.

Hình: Đây là hình ảnh một ổ cứng. Hầu hết các ổ cứng đều có đường kính từ 6 đến 9 cm.

Tiếp theo, có một loại ổ cứng mới hơn, ở thể rắn, là SSD (solid-state drive). Loại ổ cứng này không có bộ phận chuyển động, thay vào đó chúng lưu trữ thông tin trong một mạng lưới gồm rất nhiều các ô nhỏ, gọi là “cell” (phân tử). Mỗi ô nhỏ lưu trữ một chữ số 0 hoặc 1. (Giống như chiếc bánh quế có một mạng lưới các ô vuông trên bề mặt và bạn có thể đổ xi-rô vào từng ô vuông riêng lẻ nếu muốn). Vì SSD không có gì khác ngoài một số lượng lớn các ô, nên nó không có bộ phận chuyển động. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao điều này lại quan trọng. Công nghệ này còn được gọi là “bộ nhớ flash” và nó rất phổ biến: SSD, ổ flash và thẻ SD đều sử dụng bộ nhớ flash để lưu trữ thông tin.

Một ổ đĩa thể rắn. Chú ý là nó không có bộ phận chuyển động.

(còn tiếp)

TH: T.Giang – CSCI

Nguồn tham khảo: Neel Mehta, Aditya Agashe & Parth Detroja – Gạt mở chiến lược kinh doanh ẩn sau thế giới công nghệ – NXB CT 2021

Advertisement

Trả lời

Điền thông tin vào ô dưới đây hoặc nhấn vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s