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

Hoặc là bạn trực tiếp sử dụng hoặc gián tiếp dùng các dịch vụ từ nó, thì có một điều phải công nhận: chiếc máy tính thân thuộc đã là một phần trong cuộc sống của chúng ta.

Những biến đổi quan trọng nhất của máy tính đã diễn ra trong vòng 30 năm qua. Trong thời gian này, PC đã thay đổi hoàn toàn về hình thức, khả năng và cách sử dụng.

Tăng trưởng theo cấp số nhân

Khi Gordon Moore, giám đốc R&D tại Fairchild Semiconductor, viết về xu hướng sản xuất chip vào năm 1965, ông đã suy 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 những được chứng minh là đúng mà còn trở thành hình mẫu chính xác cho nhiều thập kỷ sau này.

Đến năm 1993, một chiếc PC cao cấp đã tự hào có những con chip mà ba mươi năm trước đó không thể tưởng tượng được. Pentium của Intel chứa tới 3,1 triệu bóng bán dẫn bên trong một con chip có kích thước chỉ bằng nửa inch vuông (294 mm2).

Sức mạnh xử lý của nó cũng ấn tượng không kém, thực hiện hơn 100 triệu lệnh mỗi giây nhờ thiết kế thông minh và tốc độ xung nhịp tương đối cao 60 MHz.

Đến giữa những năm 1970, Định luật Moore tiếp tục không suy giảm bởi những tiến bộ công nghệ không ngừng diễn ra trong việc thiết kế và sản xuất các mạch tích hợp bán dẫn. Thật khó để nắm bắt được hiện tại các con chip có khả năng hoạt động tốt hơn so với hàng chục năm trước bao nhiêu, chủ yếu là do các số liệu được sử dụng trước đây không còn phù hợp ở thời điểm này.

Pentium có thể xử lý 2 lệnh trên mỗi clock cycle (thời gian của một chu kỳ CPU) trong các điều kiện thích hợp, nhưng chúng phải đến từ cùng một luồng. Một CPU tương đương ngày nay nếu được thử nghiệm theo cách tương tự, sẽ cho kết quả từ 300.000 đến 800.000 lệnh mỗi giây.

Hầu hết sự cải tiến này là do bộ xử lý hiện đại có thể hoạt động đồng thời trên nhiều luồng. Mặc dù vậy, các chip đa lõi vẫn chỉ thực hiện một số lệnh trong mỗi chu kỳ. Hiệu suất thực tế đạt được cao hơn nhiều, chủ yếu là do những cải tiến trong các lĩnh vực khác về khả năng tính toán của PC, cụ thể là bộ nhớ.

Ba mươi năm trước, sẽ phải tốn một khoản không nhỏ để trang bị cho PC mới của bạn hơn 8 MB Fast Page Mode (FPM) hoặc Extended Data Out (EDO) DRAM. Tốc độ hầu như không được đề cập đến vì nó chỉ là một yếu tố nhỏ so với dung lượng bộ nhớ có sẵn.

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

Khả năng làm cho các thành phần bán dẫn nhỏ hơn bao giờ hết cũng dẫn đến việc các CPU ngày nay có rất nhiều bộ nhớ trong, được gọi là bộ nhớ đệm, hoạt động ở tốc độ cao hơn nữa. Thiết kế P5 của Intel có 8 kB để lưu trữ lệnh và 8 kB khác để lưu trữ dữ liệu, với chip SRAM lên tới 256 kB được hàn vào bo mạch chủ.

Nhìn bề ngoài, Core i9-13900K gần đây có vẻ không có nhiều cải tiến. Các lõi P của nó có lần lượt là 32 kB và 48 kB, 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 36 MB nữa được chia sẻ trên tất cả các lõi, tất cả đều nằm sâu bên trong CPU.

Có rất nhiều cải tiến khác, nhưng có lẽ các cột mốc quan trọng nhất về mức độ phát triển của bộ xử lý kể từ đầu những năm 1990 đã được thể hiện qua các thiết bị di động.

Laptop từ thời kỳ đó chứa CPU thường là phiên bản điện áp thấp, xung nhịp thấp của mẫu trên máy tính bàn, trong khi thiết bị PDA dựa trên bộ xử lý 8 bit từ thập kỷ trước.

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

Tất nhiên, kỳ vọng của chúng ta đối với các thiết bị này ngày nay cao hơn đáng kể (duyệt internet, phát video, xử lý hình ảnh, chơi game, v.v.), khiến việc so sánh trực tiếp có phần không công bằng, vì PC di động ngày đó đơn giản là không có công nghệ hỗ trợ để xử lý các công việc này.

Có thể nói rằng bộ xử lý hiện đại quá mạnh đối với phần lớn các tình huống sử dụng. Bất chấp việc AMD và Intel đầu tư hàng tỷ đô la vào nghiên cứu và phát triển, các thế hệ chip tiếp theo mỗi lần chỉ cho thấy những cải tiến nhỏ.

Ngay cả trong lĩnh vực đồ họa 3D (GPU), vốn hầu như không tồn tại trên thị trường tiêu dùng vào năm 1993, vẫn có những dấu hiệu cho thấy tiến bộ đang giảm dần.

Ba mươi năm trước, bộ xử lý chưa bao giờ đủ nhanh. Giờ đây, cần có các ứng dụng chuyên dụng để thực sự đưa chúng đến giới hạn.

Phần mềm và sự thân thiện

Mặc dù PC hiện tại mạnh hơn rất nhiều so với những chiếc PC từ những năm 90 nhưng khả năng sử dụng máy của chúng ta đã phát triển đến mức không thể nhận ra so với trước đây. Một trong những tiến bộ quan trọng nhất trong điện toán là sự ra đời của GUI (giao diện đồ họa người dùng). Thay vì phải lướt qua vô số dòng lệnh, bạn có thể đạt được kết quả tương tự bằng cách tương tác đơn giản với các biểu tượng được thiết kế hợp lý để thể hiện chính xác các tệp, thư mục và chương trình.

Windows 3.0 (1990) và Windows 95 (1995) của Microsoft, cùng với System 7 (1991) của Apple đóng vai trò quan trọng trong việc làm cho PC trở nên thân thiện hơn với người dùng. Kết quả là, máy tính trở nên phổ biến hơn với những người bình thường vì yêu cầu ít kiến thức và đào tạo về kỹ thuật hơn. Tuy nhiên, máy tính gia đình vẫn có thể còn hơi khó để quản lý, đặc biệt là khi kết nối với các thiết bị ngoại vi và thẻ mở rộng.

Nhờ sức mạnh xử lý được cải thiện cùng với sự xuất hiện của các tiêu chuẩn chung, những khó khăn này dần dần nhường chỗ cho cái thường được gọi là 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 đầu vào duy nhất mà người dùng cần thực hiện là nhấp vào nút ‘OK’ trên một vài lời nhắc.

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

Bo mạch chủ đã từng được trang bị các công tắc DIP nhỏ cần được điều chỉnh chính xác cho các bộ phận bên trong chúng. Bây giờ, người ta chỉ cần gắn bộ phận đó vào và phần mềm sẽ xử lý phần còn lại của cấu hình. Mặc dù nhiều người dùng PC cảm thấy thoải mái khi tự cài đặt driver nhưng các hệ điều hành như Windows và macOS có thể dễ dàng làm điều đó cho bạn.

Một điều không thể tránh khỏi là phần mềm cơ bản cần thiết để chạy máy tính đã tăng rất nhiều. Trong khi Windows 95 yêu cầu khoảng 50MB dung lượng thì phiên bản hệ điều hành mới nhất của Microsoft yêu cầu ít nhất 64 GB. Dung lượng lưu trữ lớn hơn 1.000 lần và tương tự đối với các driver phần cứng như card đồ họa.

Sự gia tăng này cũng có nghĩa là tăng khả năng xảy ra sự cố trong các đoạn mã khi nhà cung cấp cập nhật phần mềm, dẫn đến bản cập nhật thường xuyên cần một bản vá lỗi khác chỉ để khắc phục những sự cố đó. Sự tăng trưởng này phần lớn được bù đắp bởi chi phí cho thiết bị lưu trữ kỹ thuật số ngày càng giảm và sự phổ biến của máy tính luôn kết nối Internet, cho phép cập nhật phần mềm tự động.

Máy tính ngày nay là một hệ thống vô cùng phức tạp, tuy nhiên cũng đơn giản đến mức hàng triệu người trên thế giới vẫn sử dụng chúng mà không cần đào tạo quá nhiều.

Tự do hình thức

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

Bất kể thương hiệu nào, hầu hết mọi công ty đều chọn sao chép thiết kế ban đầu của IBM và làm bão hòa thị trường bằng những chiếc hộp màu be to lớn.

Hầu hết mọi thiết bị ngoại vi đều được chế tạo bằng cùng một loại nhựa, cùng màu. Một số nhà cung cấp đã dám đi chệch hướng và đưa ra thứ gì đó khác biệt về hình thức, chẳng hạn như một số mẫu nhất định trong dòng sản phẩm Compaq Presario. Mặc dù vẫn tuân theo tiêu chuẩn màu be thịnh hành của thời đại, nhưng ít nhất vỏ của chúng đã được thêm nhiều đường nét hơn.

Công bằng mà nói, đối với các nhà cung cấp máy tính cũ, có rất ít kỳ vọng và cơ hội để hình thức của một chiếc PC sẽ khác với hình dáng do IBM đặt ra vào những năm 1980. Các thiết bị có thể được thêm vào máy tính của bạn cũng bị hạn chế về hình thức, vì ổ đĩa mềm và CD là thành phần bắt buộc của bất kỳ máy nào và chúng bắt buộc phải tuân theo định dạng tiêu chuẩn.

Mặc dù một số hạn chế này vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay, nhưng vô số hình dạng PC hiện có cho thấy mức độ thay đổi đã nhiều như thế nào. Màu đen đã trở thành màu được lựa chọn cho hầu hết các thiết bị điện tử, chủ yếu vì lý do thẩm mỹ (nó che giấu bụi bẩn và các khuyết điểm hư hại khác tốt hơn màu be), màu trắng, bạc và các màu nhạt khác cũng đang ngày càng phổ biến vì tính thời trang.

Nhưng chính kích thước và hình dạng của PC đã thay đổi đáng kể nhất – từ những hệ thống kiểu dáng nhỏ gọn, kín đáo, cho đến những cỗ máy khổng lồ, có rất ít giới hạn về mức độ nhỏ hay lớn của một chiếc máy tính gia đình hiện nay.

Các nhà sản xuất thùng máy tính trước đây hẳn đã quảng cáo về khả năng chứa được nhiều thiết bị 5,25″ hoặc 3,25″ nhất có thể của sản phẩm của họ; bây giờ chủ đề quan trọng hơn là số lượng quạt/làm mát, diện tích chiếm chỗ của nó nhỏ như thế nào hoặc độ im lặng của thế nào.

Và trong khi các máy tính ngày nay nhìn chung có màu sắc đơn giản ở ngoài, thì việc sử dụng hệ thống đèn LED để cung cấp màu sắc và hoa văn bên trong giờ đây đã trở thành một tính năng tiêu chuẩn của bất kỳ PC nào gắn mác “gaming”. Tất nhiên, các máy văn phòng và máy trạm sẽ bỏ qua những thứ phù phiếm như vậy và duy trì vẻ ngoài không quá khác biệt so với các máy của thập niên 90, nhưng hiếm khi thấy bất kỳ mẫu máy nào đi kèm ổ đĩa DVD chẳng hạn.

Vậy sự chuyển đổi này diễn ra như thế nào? Một số người cho rằng sự thay đổi này bắt nguồn từ Apple khi họ phát hành chiếc iMac đầu tiên vào năm 1998. Sự phổ biến của nó, với lớp vỏ trong mờ, nhiều màu sắc, chứng tỏ rằng người tiêu dùng thấy hấp dẫn với những thiết kế như vậy. Và trong khi những chiếc máy tính ngày nay đã khác xa với thế hệ IBM, nhưng những thứ cơ bản vẫn còn đó.

Không có một lý do cụ thể nào cho tất cả những thay đổi này, nhưng khi PC ngày càng trở nên rẻ hơn và thân thiện hơn với người dùng, các thị trường mới đã mở ra để tận dụng mọi điều có thể. Ví dụ như sự phổ biến của quạt tản nhiệt RGB và vỏ ốp kính có thể là do những người đam mê PC muốn tùy chỉnh thêm hệ thống của họ.

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 build máy đơn giản và gọn gàng hơn – những chiếc PC ọp ẹp, rẻ tiền với hệ thống dây điện lộn xộn bên trong đã nhường chỗ cho những tấm kim loại và kính chắc chắn, trưng bày các bộ phận có kết nối ẩn khỏi tầm nhìn.

Máy tính SFF, Apple Mac Mini, Intel NUC và Raspberry Pi,… ngày nay người ta có thể có một máy tính gia đình không lớn hơn một cuốn tiểu thuyết và có vẻ ngoài không làm xấu hổ bất kỳ nơi nào bạn muốn đặt chúng.

Laptop vẫn mang những ràng buộc về thiết kế rõ ràng với quá khứ, nhưng những tiến bộ đáng kể về chất lượng lắp ráp, công nghệ màn hình và pin, cùng với sự phát triển của flash NAND để lưu trữ, đã khiến chúng chắc chắn hơn và dễ sử dụng hơn, nhưng hình thức của chúng hầu như không thay đổi. Ngay cả cái gọi là thiết bị 2 trong 1, ra đời từ sự phổ biến của máy tính bảng (được thúc đẩy bởi iPad của Apple), về bản chất vẫn là máy tính xách tay.

Điều này không có nghĩa là mọi thứ bây giờ đã tốt hơn. Nỗ lực không ngừng để duy trì vị thế trên thị trường đã khiến laptop được cho là quá mỏng và nhẹ, hạn chế số lượng cổng kết nối.

Nhưng ít nhất chúng ta cũng có vô số lựa chọn, mọi cách sử dụng và cấu hình mà mình muốn.

Khả năng vô hạn

Với những cách phù hợp, bạn có thể sử dụng PC để thực hiện nghiên cứu chuyên sâu; tạo ra các tài liệu; quản lý và xử lý các mảng dữ liệu phức tạp; tạo nhạc, video và đồ họa 3D. Đương nhiên, nhiều người chỉ sử dụng một số khả năng này trên thiết bị của mình và phần lớn máy tính là ngành công nghiệp giải trí hàng tỷ USD.

Nhưng khi xem qua một tạp chí máy tính điển hình từ đầu những năm 90, bạn sẽ nhận thấy một câu chuyện hơi khác – mọi thứ đều có cảm giác thiên về ‘năng suất’, chỉ có một chút liên quan đến giải trí.

Điều đó không có nghĩa là máy tính gia đình không được sử dụng cho mục đích giải trí; thực sự đã có một ngành công nghiệp game PC phát triển mạnh. Tuy nhiên, người ta tập trung nhiều hơn vào game console vì doanh số bán hàng tổng hợp của SNES của Nintendo và Sega Genesis vượt xa đáng kể so với toàn bộ thị trường PC.

Suy cho cùng, PC đã từng là thứ cực kỳ đắt tiền, đặc biệt là các mẫu máy cao cấp. Vào năm 1993, nếu bạn làm việc trong ngành thiết kế đồ họa và muốn một chiếc máy được trang bị CPU Pentium mới của Intel, RAM 32 MB, ổ cứng 500 MB, card đồ họa 2 MB và màn hình 20 inch độ phân giải cao, bạn sẽ phải trả hơn 9.000 USD cho một chiếc máy như vậy.

Một số người có thể sẵn sàng chi số tiền 9.000 USD cho máy tính bây giờ, nhưng hồi đó, thu nhập trung bình của một hộ gia đình ở Mỹ là khoảng 30.000 USD – nói cách khác, một gia đình thông thường sẽ phải chi khoảng 1/3 tổng thu nhập hàng năm của họ cho chiếc máy tính đó. Những thông số kỹ thuật đó là hàng đầu lúc bấy giờ, nhưng để đạt được điều tương tự ngày nay, có thể bạn chỉ cần một nửa số tiền đó và thu nhập trung bình đã tăng hơn gấp đôi kể từ đầu những năm 1990.

Hơn nữa, bạn thực sự không cần phần cứng tốt nhất để thực hiện bất kỳ tác vụ nào ngay bây giờ. Ngay cả những khối lượng công việc có độ phức tạp cao như xử lý AI và đồ họa cũng có thể được thực hiện trên các cấu hình với ngân sách hợp lý hơn. Đúng vậy, hệ thống sẽ mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành công việc, nhưng nó có thể làm được; phần cứng được xem là chuyên dụng của những năm 90 hiện đã phổ biến trong tất cả các PC.

Máy tính gia đình hiện nay không chỉ mang lại sự sáng tạo – chúng ta có thể dễ dàng làm việc và chơi cùng nhau, tất cả đều diễn ra trong thời gian thực, với hàng chục người được kết nối liền mạch trong cùng một nhiệm vụ hoặc trò chơi. Internet giá rẻ, tốc độ cao xứng đáng 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 có sẵn cho Apple Mac, nó được bán lẻ ở mức 100 USD – tương đương 210 USD ngày nay. Nhưng với số tiền gấp khoảng ba lần đó, ngày nay bạn có thể có cả một máy tính di động, tích hợp webcam có đủ màu sắc và tạo ra video sắc nét hơn 12 lần, với tốc độ khung hình gấp đôi.

Và với phần cứng phù hợp, hình ảnh và video có thể được ghi lại hoặc phát trực tiếp ở mọi nơi trên thế giới.

Bất cứ ai đều có thể lấy dữ liệu này, chỉnh sửa và nâng cao nó, 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 cần 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 dễ dàng kết nối đã biến tất cả những điều này thành hiện thực.

Tương lai của máy tính

Việc dự đoán cấu hình PC trong tương lai – thậm chí chỉ vài năm tới chứ đừng nói đến 30 năm – vẫn là điều đầy thách thức. Nhiều khía cạnh cơ bản vẫn không thay đổi kể từ ba thập kỷ trước, chẳng hạn như bộ xử lý dựa trên kiến trúc x64, cũng như thiết lập cơ bản về RAM, bộ lưu trữ, đồ họa và các tùy chọn kết nối.

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

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

Thậm chí hiện chúng ta cũng đã có điều này, các khe cắm PCI Express và M.2 được sử dụng cho card đồ họa và ổ SSD, và trong khi PCI Express vẫn cần những dây cáp lớn để cấp nguồn cho chúng, một số nhà cung cấp đã cố gắng giảm thiểu số lượng cáp cần thiết.

Khó có thể đoán được những chiếc PC của năm 2053 sẽ mạnh hơn bao nhiêu. Chúng ta đang bắt đầu đến giới hạn mà các quy trình xử lý bán dẫn có thể đạt được trong quá trình chế tạo bộ xử lý quy mô lớn. Tuy nhiên, sẽ còn khá lâu nữa chúng ta mới chạm phải 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 nó có khả năng xử lý tốt hơn khối lượng công việc mà bạn mong đợi.

Máy tính đã có đủ kích thước, hình dạng mà bạn có thể tưởng tượng được, do đó dự đoán chúng sẽ trông như thế nào trong tương lai là rất khó, nhưng chúng ta có thể thấy sự chú trọng ngày càng tăng vào việc tái chế và tái sử dụng các bộ phận khác nhau do lượng rác thải điện tử đáng báo động hiện nay.

Điều tương tự cũng có thể nói về xu hướng tiêu thụ điện năng. CPU cao cấp tiêu thụ năng lượng nhiều hơn từ 10 đến 20 lần so với những CPU từ những năm 90 và card đồ họa lớn nhất trong PC gia đình sử dụng năng lượng nhiều hơn tới 100 lần. Mối quan tâm về môi trường có thể quyết định thiết kế của PC trong tương lai hơn là nhu cầu sử dụng hoặc tiến bộ công nghệ.

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