CPU tính toán thế nào khi chỉ là cục sắt vô tri vô giác?|KIẾN THỨC THÚ VỊ Official

Xin chào! Có bao giờ bạn thắc mắc làm thế nào để một cái máy tính vô trì vô giác được tạo nên từ những cục sát, cục đá, cục đất, cục cát mà lại có thể phát ra tiếng nhạc ru rương hay gì mix sôi động, có thể phân tích cả nối dữ liệu chỉ trong trước mắt hay là hiển thị cho chúng ta xem những hình ảnh vô cùng mát mẻ và hấp dẫn giữa những ngày hè nóng nực. Tại sao máy tính lại có thể làm được điều kỳ diệu như vậy? Trong video hôm nay, mình sẽ giải thích cách mà một cái máy tính được cấu tạo từ những vật vô trì vô giác lại có thể xử lý được những phép toán cực kỳ phức tạp. Cụ thể hơn, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của cái CPU. Phải nói rằng, đây là lượng kiến thức cực kỳ phức tạp và khó hiểu thế nên mình cũng không thể chia sẻ một cách đầy đủ và trọn vẹn. Thay vào đó, mình sẽ chia sẻ với các bạn những thứ đơn giản được xem như là bản chất của vấn đề. Từ cái bản chất này mà người ta có thể nghiên cứu và phát triển nó phức tạp hơn giúp máy tính làm được những điều mà gần như không tưởng với những người sống cách đây 100 năm. Ok, vậy thì CPU hoạt động như thế nào? Chắc chắn nếu bạn trao Google sẽ thấy rằng CPU được cấu tạo từ rất nhiều bóng ban dẫn hay còn gọi là Transistor. Và bạn cũng biết rằng, CPU tính toán được là nhờ việc bật tắt của bóng ban dẫn. Người ta quy ước việc bật tắt tương ứng với 0 và 1 áp dụng mã nhịp vân vào máy tính có thể xử lý được phép toán. Thế nhưng, tại sao quy ước là 0 và 1 thì lại giúp máy tính giải quyết được bài toán? Đây mới là điều chúng ta thắc mắc, thế nhưng lại rất ít bài viết giải thích về vấn đề này. Thế nên, sắp tới mình sẽ giúp các bạn hiểu rõ. Nhưng trước khi tìm hiểu về cách thức giải toán với những cái Transistor, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một chút về những chiếc bóng ban dẫn tính hòn này. Trong một con chip có vô vàng các bóng ban dẫn. Chúng rất nhỏ, siêu nhỏ đến mức 2000 chiếc bóng ban dẫn 45nm, có thể nằm vừa trên bề ngang của một sợi tóc. Hơn 30 triệu bóng ban dẫn 45nm có thể nằm gọn trong một chiếc đầu kim. Và chúng ta phải dùng kính hiển vi mới có thể nhìn thấy được những chiếc bóng này. Nhưng đó mới là những thành tiệu từ năm 2007, tức là cách đây tới 13 năm. Còn cho đến bây giờ, người ta đã tạo ra những chiếc bóng ban dẫn chỉ 7nm, nghĩa là chỉ bằng 15% so với chiếc bóng thời 2007. Và một con chip bây giờ đã chưa tới cả tỷ chiếc bóng ban dẫn. Thêm một điều thú vị là một dù bóng ban dẫn nhỏ tỷ hình như vậy, nhưng một bóng ban dẫn 45nm có thể bật tắt tới 300 tỷ lần mỗi giây. Thời gian bật bóng nhanh tới mức 1 tiếng sáng chỉ đi được 0.2mm mỗi lần như vậy. Và bây giờ, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu xem CPU đã sử dụng những cái Transistor để tính toán như thế nào mà cái não của máy tính nó thông minh gấp cả tỷ lần não người vậy. Như các bạn đã biết, một cái bóng ban dẫn thì có 3 chân và một đặc tính rất khác biệt, đó là nó có thể cho dòng điện chạy qua hoặc không bằng cách cho dòng điện vào chân thứ 3 hoặc không và có thể xem nó là một cái câu tắt điện sử dụng điện để đóng hoặc mở. Như vậy, CPU là cả tỷ cái câu tắt, câu tắt đóng thì quy ước là 0, còn câu tắt mở thì quy ước là 1. Khi máy tính tiếp nhận thông tin từ con người, nó sẽ được mã hóa thông tin dưới dạng tín hiệu điện. Khi tín hiệu điện này đi vào CPU thì nó sẽ làm cho những cái Transistor đóng hoặc mở theo tín hiệu điện, mà việc đóng hay mở thì được quy ước là 0 hoặc 1 rồi, thế nên CPU đã hiểu được tín hiệu của người dùng. Ví dụ dãy số 0110001 thì có nghĩa là chữ A. Người và CPU đã hiểu nhau, thế còn bây giờ làm sao để CPU nó biết tính toán dựa vào các bóng ban dẫn? Như bạn thấy, bóng ban dẫn đứng một mình thì nó chỉ là một cái công tắc, bật hoặc tắt có nghĩa là 0 và 1 và như vậy thì chẳng giải quyết vấn đề gì. Thế nhưng, người ta ghép các công tắc này lại với nhau theo một quy ước nhất định mang tính logic thì nó lại tạo ra những cái mạch điện biết tính toán và người ta gọi nó là cổng logic. Hình dung như thế này, một số cái bóng nhận thông tin của dòng điện thì sẽ có cái bật, cái tắt mang giá trị đầu vào. Những cái bóng này được nối với một loạt bóng trong mạch và khi bóng ban dẫn vào thì nó sẽ giải quyết vấn đề gì?