30 năm ngành PC “thay da đổi thịt”: Từ những cỗ máy khô khan khó gần đến thứ thân thuộc trong cuộc sống

Tăng trưởng theo cấp số nhân

Khi Gordon Moore, người đứng đầu R&D tại Fairchild Semiconductor, viết về xu hướng sản xuất chip vào năm 1965, ông đã dự đoán rằng một bộ xử lý trung bình có thể chứa hơn 60.000 linh kiện trong vòng một thập kỷ. Dự đoán của ông không chỉ chính xác mà còn trở thành một mô hình cho nhiều thập kỷ tiếp theo.

Vào năm 1993, máy tính cá nhân cao cấp đã có những con chip mà ba mươi năm trước đó là không thể tưởng tượng. Chip Pentium của Intel chứa đến 3,1 triệu bóng bán dẫn bên trong một con chip có kích thước chỉ bằng nửa inch vuông (294 mm2).

Không chỉ vậy, sức mạnh xử lý của nó cũng rất ấn tượng, thực hiện hơn 100 triệu lệnh mỗi giây, nhờ vào thiết kế thông minh và tốc độ xung nhịp tương đối cao lên đến 60 MHz

Vào giữa những năm 1970, Định luật Moore vẫn duy trì tính hiệu quả bởi các tiến bộ không ngừng trong thiết kế và sản xuất mạch tích hợp bán dẫn. Thật khó để so sánh hiện tại với hàng chục năm trước bởi vì số liệu trước đây không còn phù hợp với hiện tại.

Pentium có khả năng xử lý 2 lệnh trong mỗi chu kỳ xung (clock cycle) trong điều kiện lý tưởng, nhưng chúng phải thuộc về cùng một luồng. Một CPU tương đương hiện nay, nếu được kiểm tra theo cách tương tự, có thể thực hiện từ 300.000 đến 800.000 lệnh mỗi giây.

Hầu hết sự cải tiến này xuất phát từ khả năng của các bộ xử lý hiện đại để hoạt động đồng thời trên nhiều luồng. Tuy nhiên, các vi xử lý đa lõi vẫn chỉ thực hiện một số lệnh trong mỗi chu kỳ. Hiệu suất thực tế đã được cải thiện đáng kể, đặc biệt là do những cải tiến trong lĩnh vực khác, chẳng hạn như khả năng tính toán của máy tính, và đặc biệt là bộ nhớ.

Ba mươi năm trước, việc trang bị một máy tính cá nhân mới với hơn 8 MB bộ nhớ DRAM loại Fast Page Mode (FPM) hoặc Extended Data Out (EDO) là một khoản đầu tư không nhỏ. Tốc độ ít khi được đề cập bởi vì nó chỉ đóng một vai trò nhỏ so với dung lượng bộ nhớ tồn tại.

Ngày nay, ngay cả những chiếc laptop cơ bản cũng có bộ nhớ RAM với dung lượng lớn hơn gấp hơn 1.000 lần so với những thiết bị tiền nhiệm xa xôi của chúng, và tốc độ truy cập dữ liệu đã tăng đáng kể.

Khả năng làm cho các linh kiện bán dẫn trở nên nhỏ gọn hơn bao giờ hết cũng đã dẫn đến việc các CPU hiện đại có một lượng bộ nhớ trong lớn, được gọi là bộ nhớ đệm, hoạt động ở tốc độ cao hơn. Thiết kế của chip P5 của Intel, ví dụ, chỉ có 8 kB để lưu trữ lệnh và 8 kB khác để lưu trữ dữ liệu, với chip SRAM lên đến 256 kB được tích hợp trên bo mạch chủ.

Mặc dù trên bề ngoài, Core i9-13900K gần đây có vẻ không có nhiều cải tiến đáng kể. Các lõi P của nó có 32 kB và 48 kB lần lượt cho lệnh và dữ liệu, trong khi các lõi E có 64 kB và 32 kB. Tuy nhiên, chúng được hỗ trợ bởi 2 MB bộ nhớ đệm bổ sung và một 36 MB bộ nhớ chia sẻ trên tất cả các lõi, tất cả đều nằm sâu bên trong CPU.

Có nhiều cải tiến khác, nhưng có lẽ các cột mốc quan trọng trong sự phát triển của bộ xử lý, từ đầu những năm 1990, thể hiện qua các thiết bị di động.

Các laptop từ thời kỳ đó thường sử dụng CPU phiên bản điện áp thấp, xung nhịp thấp so với các phiên bản trên máy tính để bàn, trong khi các thiết bị PDA dựa trên bộ xử lý 8 bit từ thập kỷ trước.

Ngày nay, bạn có thể mua một chiếc smartwatch có CPU mạnh hơn nhiều so với các chip Pentium ban đầu. Ví dụ, Galaxy Watch 5 của Samsung sử dụng một con chip lõi kép Arm Cortex-A55 với tốc độ 1.18 GHz, một con chip có khả năng thực hiện các lệnh nhanh hơn Pentium từ 20 đến 100 lần.

Tất nhiên, kỳ vọng của chúng ta đối với các thiết bị ngày nay cao hơn đáng kể (duyệt web, xem video, xử lý hình ảnh, chơi game, v.v.), làm cho việc so sánh trực tiếp có phần không công bằng, vì PC di động thời kỳ đó đơn giản không có công nghệ hỗ trợ để xử lý các nhiệm vụ hiện tại.

Có thể nói rằng các bộ xử lý hiện đại quá mạnh đối với hầu hết các tình huống sử dụng. Dù AMD và Intel đã đầu tư hàng tỷ đô la vào nghiên cứu và phát triển, mỗi thế hệ chip tiếp theo thường chỉ mang lại những cải tiến tương đối nhỏ.

Thậm chí trong lĩnh vực đồ họa 3D (GPU), mà thực tế chỉ mới xuất hiện trên thị trường tiêu dùng vào năm 1993, cũng đã có dấu hiệu cho thấy sự tiến bộ đang diễn ra với tốc độ chậm hơn.

Ba mươi năm trước, các bộ xử lý thường không bao giờ đủ nhanh. Nhưng ngay bây giờ, để thực sự đẩy chúng đến giới hạn, thường cần sự hỗ trợ từ các ứng dụng chuyên dụng.

Phần mềm và sự thân thiện

Mặc dù máy tính hiện đại mạnh mẽ hơn nhiều so với những chiếc PC từ những năm 90, cách chúng ta tương tác và sử dụng máy tính đã phát triển đáng kể. Một trong những cải tiến quan trọng nhất trong lĩnh vực máy tính là sự xuất hiện của GUI (Giao diện đồ họa người dùng). Thay vì phải nhập các lệnh bằng văn bản hoặc dòng lệnh, bây giờ bạn có thể đạt được các kết quả tương tự thông qua tương tác trực quan với các biểu tượng và giao diện được thiết kế dễ sử dụng để hiển thị tệp, thư mục và ứng dụng.

Sự ra đời của Windows 3.0 (1990) và Windows 95 (1995) của Microsoft cùng với System 7 (1991) của Apple đã chơi một vai trò quan trọng trong việc biến máy tính trở nên thân thiện hơn với người dùng. Kết quả là máy tính trở nên phổ biến hơn trong xã hội vì nó đòi hỏi ít kiến thức kỹ thuật và đào tạo hơn. Tuy nhiên, quản lý máy tính gia đình vẫn có thể gặp khó khăn, đặc biệt khi liên kết với các thiết bị ngoại vi và thẻ mở rộng.

Nhờ sức mạnh xử lý được cải thiện và sự xuất hiện của các tiêu chuẩn chung, những khó khăn trước đây dần dần được thay thế bằng thế hệ “cắm và chạy” – khả năng gắn thiết bị vào máy tính và để hệ điều hành xử lý tất cả các thiết lập và cấu hình.

Các hệ thống kết nối như USB (1996) và PCI Express (2003) đã mở rộng sự tiện lợi này đến mức người dùng chỉ cần nhấn nút ‘OK’ trên vài lời nhắc để hoàn tất quá trình kết nối.

Các tiêu chuẩn không dây, chẳng hạn như Bluetooth và Wi-Fi, cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa máy tính đến gần với đại chúng. Việc tích hợp các tiêu chuẩn này vào hệ điều hành đã cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng. Các vấn đề khó khăn trước đây như thiết lập và kết nối mạng hoặc thiết bị cụ thể, giờ đây có thể đạt được chỉ với vài cú nhấp chuột.

Trước kia, các bo mạch chủ thường phải điều chỉnh bằng cách cấu hình các công tắc DIP nhỏ cho từng bộ phận bên trong chúng. Tuy nhiên, hiện nay, việc gắn các bộ phận này vào máy tính và phần mềm sẽ tự động xử lý các cài đặt cần thiết. Mặc dù một số người dùng PC vẫn thích tự cài đặt driver, nhưng các hệ điều hành như Windows và macOS có thể dễ dàng thực hiện việc này cho bạn.

Không thể tránh khỏi việc thấy rằng dung lượng cần thiết cho phần mềm cơ bản để chạy máy tính đã tăng đáng kể. Trong khi Windows 95 chỉ yêu cầu khoảng 50MB dung lượng, phiên bản hệ điều hành mới nhất của Microsoft đòi hỏi ít nhất 64 GB. Dung lượng lưu trữ hiện nay lớn hơn tới hơn 1.000 lần, và tương tự với các driver phần cứng như card đồ họa.

Sự gia tăng này cũng đồng nghĩa với việc tăng khả năng xảy ra sự cố trong các đoạn mã khi nhà cung cấp cập nhật phần mềm, dẫn đến việc cần thêm các bản vá lỗi thường xuyên để khắc phục những sự cố đó. Tuy nhiên, sự tăng trưởng này phần lớn được bù đắp bởi giá trị thiết bị lưu trữ kỹ thuật số giảm đi và việc máy tính kết nối Internet phổ biến, cho phép cập nhật phần mềm diễn ra tự động.

Máy tính ngày nay là một hệ thống phức tạp, tuy nhiên, cũng rất dễ sử dụng đến mức hàng triệu người trên khắp thế giới có thể sử dụng chúng mà không cần nhiều đào tạo.

Tự do hình thức

Các hệ thống PC thời xưa thường chung một đặc điểm về kích thước, hình dạng và màu sắc.

Bất kể thương hiệu nào, đa số các công ty đều lựa chọn mô phỏng thiết kế ban đầu của IBM và bão hòa thị trường bằng việc sản xuất những chiếc hộp màu nâu lớn.

Hầu hết các thiết bị ngoại vi thời xưa đều được sản xuất từ cùng một loại nhựa và sử dụng cùng một màu sắc. Tuy nhiên, có một số nhà sản xuất đã dám bước ra khỏi vùng an toàn này và tạo ra sản phẩm có hình dáng độc đáo, ví dụ như một số mẫu trong dòng sản phẩm Compaq Presario. Mặc dù vẫn tuân theo tiêu chuẩn màu nâu phổ biến vào thời đó, nhưng ít nhất chúng đã thêm sự sáng tạo vào thiết kế của họ.

Cũng công bằng khi nói rằng đối với các nhà cung cấp máy tính thời đó, hầu như không có kỳ vọng và cơ hội để thay đổi hình thức của một chiếc PC ra khỏi môôi trường do IBM tạo ra vào những năm 1980. Các thiết bị ngoại vi cũng bị ràng buộc bởi những hạn chế về hình dáng, vì ổ đĩa mềm và ổ đĩa CD-ROM là những thành phần bắt buộc trên bất kỳ máy tính nào và chúng phải tuân theo các định dạng tiêu chuẩn.

Mặc dù một số hạn chế này vẫn tồn tại đến ngày nay, nhưng sự đa dạng về hình dáng của các máy tính hiện đại là minh chứng rõ ràng cho sự thay đổi đã diễn ra. Màu đen đã trở thành màu sắc phổ biến được lựa chọn cho hầu hết các thiết bị điện tử, chủ yếu vì mục đích thẩm mỹ (nó che điểm bẩn và các khuyết điểm một cách tốt hơn so với màu nâu), còn màu trắng, bạc và các gam màu nhạt khác cũng đang trở nên ngày càng phổ biến do yếu tố thời trang.

Tuy nhiên, sự thay đổi đáng kể nhất về kích thước và hình dạng của PC đã xảy ra trong thời gian gần đây, khi từ những hệ thống gọn gàng, kín đáo, chúng đã phát triển đến những cỗ máy khổng lồ, có rất ít giới hạn về kích thước của một máy tính gia đình ngày nay.

Ngày xưa, các nhà sản xuất máy tính thường quảng cáo khả năng chứa nhiều thiết bị kích thước 5,25″ hoặc 3,25″ nhất có thể trong sản phẩm của họ; nhưng ngày nay, vấn đề quan trọng hơn là số lượng quạt làm mát, diện tích chiếm dụng và mức độ im lặng của máy.

Mặc dù máy tính ngày nay thường có vẻ ngoài đơn giản và trang nhã, việc sử dụng hệ thống đèn LED để tạo ra màu sắc và hoa văn bên trong đã trở thành tiêu chuẩn đặc biệt trong các máy tính được đánh dấu “gaming”. Tuy nhiên, các máy tính văn phòng và máy trạm thường giữ vẻ ngoài tối giản giống những chiếc máy tính từ thập kỷ 90, thậm chí không còn đi kèm với ổ đĩa DVD.

Có người cho rằng sự thay đổi này có thể bắt nguồn từ Apple khi họ ra mắt chiếc iMac đầu tiên vào năm 1998. Sự phổ biến của chiếc iMac với thiết kế ngoại hình trong suốt, nhiều tùy chọn màu sắc đã cho thấy rằng người tiêu dùng thích thú với những thiết kế đột phá như vậy. Tuy máy tính ngày nay đã thay đổi rất nhiều so với thế hệ máy tính IBM, nhưng những nguyên tắc cơ bản vẫn tồn tại.

Mặc dù không có một lý do cụ thể nào dẫn đến tất cả những thay đổi này, thì với sự giảm giá và sự thân thiện hơn đối với người dùng, đã mở ra những thị trường mới để tận dụng tiềm năng. Ví dụ, sự phổ biến của các quạt tản nhiệt RGB và vỏ máy tính kính cường lực có thể xuất phát từ đam mê của những người sử dụng PC muốn tùy chỉnh hệ thống của họ theo cách riêng biệt.

Các nhà sản xuất phần cứng theo dõi xu hướng trên các diễn đàn thảo luận và điều chỉnh sản phẩm của họ để cho phép người dùng xây dựng máy tính dễ dàng và gọn gàng hơn. Những chiếc máy tính gọn nhẹ, giá cả hợp lý với dây cáp gọn gàng đã thay thế những chiếc PC lớn lẻo với dây điện lộn xộn bên trong, và chúng thường sử dụng vỏ kim loại và kính cường lực, trưng bày các bộ phận với kết nối ẩn trong tầm nhìn.

Các máy tính mini như máy tính SFF, Apple Mac Mini, Intel NUC và Raspberry Pi cho phép người dùng có một máy tính gia đình không lớn hơn một cuốn tiểu thuyết và có thiết kế đẹp, không gây xấu hổ bất kỳ nơi nào bạn đặt chúng.

Dù laptop vẫn giữ thiết kế gần như không thay đổi từ quá khứ, nhưng đã có sự tiến bộ đáng kể trong việc lắp ráp, công nghệ màn hình, pin và lưu trữ flash NAND, làm cho chúng trở nên bền bỉ và dễ sử dụng hơn. Mặc dù có những dòng sản phẩm gọi là “2 trong 1”, chúng thực chất vẫn là máy tính xách tay.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mọi thứ hiện nay đều tốt hơn. Sự cố gắng không ngừng để duy trì thị trường đã đôi khi làm cho các laptop trở nên quá mỏng và nhẹ, giới hạn số lượng cổng kết nối.

Nhưng ít nhất, chúng ta có nhiều sự lựa chọn và khả năng tùy chỉnh theo nhiều cách sử dụng và cấu hình mà chúng ta muốn.

Khả năng vô hạn

Bằng cách phù hợp, bạn có thể sử dụng máy tính để tiến hành nghiên cứu chuyên sâu, tạo tài liệu, quản lý và xử lý các tập dữ liệu phức tạp, sản xuất âm nhạc, video và đồ họa 3D. Tất nhiên, nhiều người chỉ tận dụng một số tính năng này trên thiết bị của họ và đa phần máy tính ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp giải trí hàng tỷ USD.

Tuy nhiên, nếu bạn xem qua một tạp chí máy tính điển hình từ đầu những năm 90, bạn sẽ thấy câu chuyện có một chút khác biệt – tập trung nhiều hơn vào “năng suất,” và ít liên quan đến giải trí.

Điều này không phải là nói rằng máy tính gia đình không được sử dụng cho giải trí; thực tế, đã có một ngành công nghiệp game PC phát triển mạnh. Tuy nhiên, sự chú ý nhiều hơn đã được đổ vào các máy chơi game console vì doanh số bán tổng cộng của các sản phẩm như SNES của Nintendo và Sega Genesis đã vượt xa toàn bộ thị trường PC.

Trong quá khứ, máy tính đã là một sản phẩm vô cùng đắt đỏ, đặc biệt là đối với các mẫu máy tính cao cấp. Vào năm 1993, nếu bạn làm việc trong lĩnh vực thiết kế đồ họa và muốn một chiếc máy tính trang bị bộ vi xử lý Pentium mới từ Intel, RAM 32 MB, ổ cứng 500 MB, card đồ họa 2 MB và một màn hình 20 inch độ phân giải cao, bạn phải trả hơn 9.000 USD cho một chiếc máy tính như vậy.

Một số người có thể sẵn sàng chi 9.000 USD cho một máy tính ngày nay, nhưng hồi đó, thu nhập trung bình của một hộ gia đình ở Mỹ vào thời điểm đó chỉ khoảng 30.000 USD một năm – nói cách khác, một gia đình thông thường sẽ phải bỏ ra khoảng một phần ba tổng thu nhập hàng năm của họ để mua một chiếc máy tính như thế. Những thông số kỹ thuật đó được xem là hàng đầu vào thời đó, nhưng để có được sự tương tự ngày nay, có lẽ bạn chỉ cần nửa số tiền đó và thu nhập trung bình đã tăng gấp đôi kể từ đầu những năm 1990.

Hơn nữa, bạn thực sự không cần phần cứng cao cấp nhất để thực hiện bất kỳ công việc nào ngày nay. Ngay cả các tác vụ có độ phức tạp cao như xử lý trí tuệ nhân tạo và đồ họa cũng có thể được thực hiện trên các cấu hình có ngân sách hợp lý hơn. Đúng vậy, việc này có thể mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành công việc, nhưng nó hoàn toàn khả thi; phần cứng được xem là đặc biệt vào thời kỳ đó bây giờ đã phổ biến trong tất cả các máy tính.

Máy tính gia đình ngày nay không chỉ mang lại sự sáng tạo – chúng ta có thể dễ dàng làm việc và chơi cùng nhau, tất cả diễn ra trong thời gian thực, với hàng chục người được kết nối một cách liền mạch trong cùng một nhiệm vụ hoặc trò chơi. Internet giá rẻ và tốc độ cao đã nhận được nhiều lời khen ngợi cho điều này, cũng như những tiến bộ trong công nghệ màn hình và camera.

Connectix QuickCam, một trong những webcam dành cho người tiêu dùng đầu tiên, ra mắt vào năm 1994, nhưng chỉ cung cấp chất lượng 320 x 240 đơn sắc, tốc độ 15 khung hình một giây. Ban đầu chỉ hỗ trợ trên Apple Mac, sản phẩm được bán lẻ với giá 100 USD – tương đương khoảng 210 USD ngày nay. Nhưng với một khoản chi tiêu gấp khoảng ba lần đó, bạn có thể sở hữu một máy tính xách tay tích hợp webcam với chất lượng hình ảnh rõ nét hơn gấp 12 lần và tốc độ khung hình gấp đôi.

Và với phần cứng phù hợp, bạn có khả năng ghi lại hình ảnh và video hoặc trực tiếp phát sóng chúng từ bất kỳ nơi nào trên thế giới.

Bất kỳ ai cũng có thể thu thập dữ liệu này, chỉnh sửa và tối ưu hóa chúng, tạo ra phương tiện truyền thông mới cho giáo dục và giải trí. Cái thời mà những chiếc máy tính cực kỳ đắt tiền và đòi hỏi kiến thức chuyên môn để thực hiện việc này đã qua lâu rồi.

Khả năng của một chiếc PC hiện đại và các thiết bị ngoại vi liên quan đã biến tất cả những điều này trở thành hiện thực.

Tương lai của máy tính

Việc dự đoán cấu hình PC trong tương lai, thậm chí chỉ vài năm tới, vẫn là một nhiệm vụ đầy thách thức. Nhiều khía cạnh cơ bản vẫn giữ nguyên kể từ ba thập kỷ trước, chẳng hạn như việc sử dụng bộ xử lý dựa trên kiến trúc x64, thiết lập cơ bản về RAM, lưu trữ, đồ họa, và các tùy chọn kết nối.

Các máy tính trong tương lai có thể vẫn tuân theo cấu trúc cơ bản này, nhưng thiết kế của các bộ phận khác nhau có thể sẽ thay đổi đáng kể.

Chúng ta có thể thấy dây cáp bị loại bỏ, trừ khi đó là dây nguồn kết nối với mặt sau của PC. Hiện nay, dây cáp vẫn cần thiết để cung cấp nguồn cho các bộ phận bên trong và truyền dữ liệu đến một số thiết bị. Tuy nhiên, chúng có thể sẽ được thay thế bằng các khe cắm tiêu chuẩn cung cấp cả hai chức năng.

Thậm chí hiện tại, chúng ta đã có những sự tiến bộ trong việc sử dụng các khe cắm PCI Express và M.2 cho card đồ họa và ổ cứng SSD. Tuy PCI Express vẫn cần dây cáp lớn để cung cấp nguồn cho các thiết bị này, nhưng một số nhà sản xuất đã cố gắng giảm bớt số lượng cáp cần thiết.

Việc dự đoán máy tính vào năm 2053 sẽ mạnh mẽ đến đâu là một thách thức. Chúng ta đang bắt đầu tiến gần đến giới hạn của những gì các quy trình sản xuất bán dẫn có thể đạt được trong quá trình sản xuất các bộ xử lý quy mô lớn. Tuy nhiên, còn lâu nữa chúng ta mới đối mặt với một bức tường không thể vượt qua. CPU máy tính bàn trong tương lai có thể không hoạt động ở tốc độ 50 GHz hoặc xử lý hàng nghìn luồng mỗi chu kỳ, nhưng chúng có khả năng xử lý tốt hơn đối với khối lượng công việc mà bạn mong đợi.

Máy tính đã có đủ kích thước và hình dạng mà bạn có thể tưởng tượng, do đó dự đoán về cách chúng sẽ trông như trong tương lai là một nhiệm vụ khó khăn. Tuy nhiên, chúng ta có thể thấy sự tăng cường về việc tái chế và sử dụng lại các bộ phận khác nhau, đặc biệt là khi nguồn rác điện tử đã trở nên đáng báo động.

Tương tự, xu hướng tiêu thụ năng lượng cũng là một điểm đáng chú ý. Các CPU cao cấp hiện nay tiêu thụ nhiều năng lượng hơn khoảng từ 10 đến 20 lần so với các CPU từ thập kỷ 90, và các card đồ họa lớn nhất trong máy tính gia đình tiêu thụ năng lượng nhiều hơn tới 100 lần. Khía cạnh môi trường ngày càng được xem xét và có thể ảnh hưởng đến thiết kế của máy tính trong tương lai hơn là dựa vào nhu cầu sử dụng hoặc tiến bộ công nghệ.

Trong hơn 30 năm qua, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển phi thường của máy tính cá nhân. Những thiết bị này đã cách mạng hóa cách chúng ta sống, làm việc, giải trí, giao tiếp với bạn bè và người thân yêu. Những cỗ máy cồng kềnh và kém bắt mắt của thời trước đã tiến hóa thành những thiết bị đẹp mắt, mạnh mẽ và ấn tượng nhất có thể.

IT Xanh cảm ơn đã đọc bài viết, mong các thông tin trên có thể giúp ích cho bạn – Kham khảo thêm nhiều thủ thuật hay và bổ ích cùng IT Xanh