Chip 8080 tròn 40 tuổi & câu chuyện tiếp theo

Discussion in 'Tin tức - Đồ chơi số' started by Robot Siêu Nhân, Feb 28, 2015.

  1. Robot Siêu Nhân

    Robot Siêu Nhân Moderator

    (Lượt xem: 283)

    (PCWorldVN) Xuất hiện hồi năm 1974, Altair 8800 là chiếc máy tính chạy bộ xử lý 8080, và sau đó hàng triệu người nhận ra đó có thể là chiếc máy tính cá nhân, máy tính của riêng mình.


    Đến nay, sau hơn 40 năm, từ sau sự xuất hiện của bộ xử lý Intel 8080, ngành công nghiệp vi xử lý đã đưa ra những sản phẩm kế thừa chip đầu tiên này với khả năng tính toán mạnh mẽ hơn nhiều. Nhưng bộ xử lý sẽ như thế nào trong 40 năm tới?

    Đối với những ai làm việc và theo dõi ngành công nghiệp này, tấm giấy khai sinh của 8080 thực sự là nền móng cho ngành công nghiệp PC và môi trường số hóa hiện nay. Nhưng các nhà công nghiệp quan tâm nhiều hơn đến chuyện gì sẽ xảy ra, những gì mà con người sẽ tiếp nhận trong vài thập niên tới. Bài viết gồm nhiều nhận xét sâu sắc của các nhà thiết kế chip lâu năm trong ngành.

    [​IMG]
    Chip 8080
    [​IMG]
    Altair 8800, máy tính thương mại thành công đâu tiên dựa trên chip 8080

    Khởi đầu của 8080

    Tại Intel lúc đó, một người nhập cư từ Ý tên là Fredericco Faggin đã thiết kế ra 8080, là bản cải tiến của chip 8-bit đầu tiên 8008 của Intel xuất hiện khoảng 2 năm trước đó. 8008 là chip xử lí giả lập đơn trong máy tính để bàn Datapoint 2200 mà Computer Terminal Corp. of Texas giới thiệu hồi cuối năm 1970.

    Một trong những cải tiến quan trọng nhất của 8080 là nâng số chân kết nối (pin) lên 40 chân, so với chỉ 18 chân của 8008. Nghĩa là nếu với 18 chân, vài đường I/O sẽ phải chia sẻ trên một số chân. Do vậy, nhà thiết kế buộc phải sử dụng nhiều chip hỗ trợ để dồn hàng I/O trên 8008, khiến cho chip này khó ứng dụng thực tế.

    Và chip 8080 đã khắc phục nhược điểm này.

    Khi hướng đến tương lai, nhà thiết kế chip Faggin hy vọng ông có thể thấy những thiết kế không lặp lại cách xử lý cũ của ông. Vì theo Faggin, máy tính hiện nay về quy cách không khác gì so với những hệ thống từ đầu thập niên 1950, gồm một bộ xử lý, bộ nhớ và các thuật toán để thực hiện tính toán theo chuỗi tuần tự. Faggin muốn thấy có sự thay đổi về điều này.

    Faggin cũng hy vọng về một quy cách khác, bắt chước những tiến trình xử lý trong sinh học. Cách xử lý thông tin bên trong một tế bào sống hoàn toàn khác biệt so với cách vận hành của máy tính. Trong một tế bào, nó được thực hiện bởi các hệ thống động phi tuyến tính, và sự phức tạp của nó đến nay chúng ta vẫn chưa hình dung được. Có đến hàng tỉ thành phần tương tác với nhau theo cách gần như hỗn độn. Nhưng nếu chúng ta hiểu được quy trình vận hành, xử lý thông tin của tế bào thì đó sẽ là một thành công vượt bậc.

    Theo Faggin, 40 năm qua, đến nay chúng ta mới bắt đầu mở được khe hẹp về cách vận hành này. Chúng ta cần đến rất nhiều máy tính để chạy được các giả lập về cấu trúc động. Song song đó, các quy trình xử lý tính toán vẫn sẽ tiếp tục vận hành theo cách truyền thống.

    Nick Tredennik, nhà thiết kế ra chip Motorola 68000 hồi cuối thập niên 1970, là bộ xử lý sau đó được dùng trong chiếc máy tính Apple Macintosh đầu tiên, cũng đồng ý với quan điểm trên. Theo ông, tiến bộ lớn nhất trong công nghệ sẽ xảy ra trong 4 thập kỷ tới, khi đó chúng ta hiểu được cách hoạt động của cơ chế sinh học, gọi là bio-informatics (tin-sinh học). Từ đó, chúng ta sẽ bắt chước các mô hình vận hành sinh học của tự nhiên và ứng dụng vào thực tế.

    Theo Carl Helmers - nhà sáng lập ra tạp chí Byte viết về ngành công nghiệp máy tính từ năm 1975 - mô hình công nghệ silicon hiện thời của chúng ta vẫn còn dựa trên quy tắc vận hành của cỗ máy Turing, được xây dựng trên cơ sở kiến trúc 70 năm tuổi của Von Neumann (là kiến trúc máy tính được nhà vật lý và toán học Von Neumann đưa ra vào năm 1945).

    [​IMG]
    Fredericco Faggin với chip 4004 vào năm 1971. Đây là chip do ông thiết kế, tiền thân của chip 8080.

    Kết hợp người - máy?

    Các chuyên gia quan tâm đến cách mà con người chúng ta giao tiếp với máy tính trong tương lai nhiều hơn so với bản chất của máy tính.

    Nhà phân tích công nghệ Rob Enderle cho rằng: “Bốn thập kỷ vừa qua, chúng ta đã tạo ra được môi trường điện toán, và bốn thập kỷ tiếp theo, chúng ta sẽ hòa trộn giữa con người và máy tính.”

    “Cách phối hợp này sẽ liên quan đến việc con người học cách điều khiển máy bằng não bộ, giống như cách chúng ta học chơi nhạc”, đó là xu hướng mà Lee Felsenstein dự đoán. Ông là người giúp thiết kế ra máy Sol-20, một trong những máy tính đầu tiên chạy với chip 8080 và chiếc Osborne 1, máy tính xách tay thương mại hóa đầu tiên trên thị trường. Học để nắm biết một giao tiếp hệ thống máy tính với mô hình vận hành như não bộ sẽ cần bắt đầu từ những bước căn bản nhất, thậm chí phải học từ những năm học phổ thông.

    Felsenstein dự đoán: “Sẽ diễn ra sự kết hợp giữa con người và máy, và kết quả không do máy hay nhà thiết kế chiếc máy đó quyết định. Mỗi người và chiếc máy của chính mình sẽ tạo ra một chút khác biệt, và chúng ta sẽ hòa hợp với lối sống ấy.”

    Aaron Goldberg, nhà phân tích công nghiệp từ năm 1977 và là chủ của trang Content 4 IT, lại cho rằng: “Sắp đến sẽ là một giao tiếp xuyên suốt giữa con người và máy.”

    Còn với nhà phân tích công nghiệp lâu năm Andrew Seybold, ông cho rằng: “Lý tưởng nhất là máy hiểu được bạn đang nghĩ gì và không cần đào tạo chúng. Việc tương tác với máy sẽ ít tiếp xúc hơn và ra lệnh bằng giọng nói nhiều hơn. Chúng ta nói chuyện với máy nhiều hơn, chúng trả lời chúng ta nhiều hơn và thông hiểu nhau hơn. Đó có thể vừa là điều tốt, cũng có thể là điều đáng ngại.”

    [​IMG]
    Chip Intel 8080

    Mặt tối

    Vài nhà quan sát cho rằng máy tính có năng lực xử lý mạnh hơn có thể mang lại rắc rối.

    Goldberg cho rằng: “Trong 4 thập kỷ tiếp theo, vấn đề lớn nhất có thể xảy ra là khi thiết bị thông minh hơn, có nhiều kiến thức và khả năng hơn chính con người chúng ta. Nếu chúng ta cứ đi theo sự tiến bộ này, rõ ràng chúng ta sẽ tụt lại so với công nghệ. Kết quả có thể rất khủng khiếp, hoặc rất tuyệt vời. Nhưng luôn có sợi dây nối kết giữa hai cực ấy. Chúng vừa khiến cuộc sống hấp dẫn hơn, thú vị hơn nhưng vấn đề mà chúng có thể gây ra cũng lớn hơn nhiều.”

    Trong khi đó, nhà phân tích Enderle cho rằng chúng ta đang phát triển ra một chủng tộc thay thế chúng ta, hệt như những gì mà nhà vật lý học nổi tiếng Stephen Hawking từng mường tượng. “Chúng ta có thể tạo ra một thứ gì đó quá thông minh đến nỗi nó có thể tự tồn tại mà không cần đến con người. Nó có thể nhận thấy con người không phải lúc nào cũng đủ lý trí và giải quyết được các vấn đề”.

    Dĩ nhiên, không phải ai cũng tán thành với suy nghĩ bi quan như trên, như Helmers của tạp chí Byte, ông cho rằng: “Cho dù 40 năm nữa, chúng ta có đạt được một thành tựu vĩ đại nào đó chăng nữa thì công nghệ vẫn luôn nằm ở mức độ mà con người kiểm soát được.”

    Còn Bob Frankston, đồng sáng lập VisiCalc, một ứng dụng nổi tiếng đầu tiên cho PC hồi năm 1978, cho rằng: “CPU chỉ là một phần nhỏ của vấn đề ngày nay. Điều mà chúng ta làm với CPU mới là vấn đề lớn.”

    Còn Jonathan Schmidt, một trong những nhà thiết kế ra Datapoint 2200, đặt ra câu hỏi: “Liệu bạn có muốn một chiếc đồng hồ đeo tay hay một cái gì đó gắn bên trong cơ thể bạn thông minh cỡ như Watson?” Watson là tên của hệ thống trí tuệ nhân tạo nổi tiếng mà IBM xây dựng, đã thắng cuộc trong trò chơi truyền hình "Jeopardy!" khi thi đấu với 2 nhà cựu vô địch hồi năm 2011.

    Ted Nelson, người từng sáng chế ra thuật ngữ “hypertext” hồi những năm 1960, lại nghĩ khác. Ông cho rằng 40 năm qua và 40 năm tới chỉ toàn là chuyện... linh tinh vì người dùng web ngày nay vào một trang web, và họ chỉ làm được những thứ trang web ấy cho họ làm mà thôi.

    [​IMG]
    Ý tưởng kết hợp giữa người và máy tính được thể hiện qua bộ phim khoa học giả tưởng Robocop (Cảnh sát người máy).

    Những tiến bộ cụ thể

    Một số chuyên gia đã dự đoán được một vài tiến bộ cụ thể. Ví dụ, Stan Mazor, nhà thiết kế chip ở Intel trong đội thiết kế ra chip 8008, cho rằng máy tính có thể nhận diện hình ảnh sẽ là bước tiếp theo. “Khi máy tính có khả năng nhìn thấy, chúng ta sẽ có được một bước đột phá lớn hơn về mặt ứng dụng. Mặc dù hiện nay một tác vụ đơn nào đó có thể có tối đa khoảng 16 CPU cùng xử lý, nhưng nếu tác vụ ấy được phân nhỏ ra nữa thì chúng ta có thể sẽ được thấy 100.000 CPU trên một chip. Phân tích hình ảnh là một trong những dạng tác vụ phù hợp với kiểu tính toán song song quy mô lớn như vậy”, theo Mazor.

    Trong khi đó, Marcian E. "Ted" Hoff, người quản lý dự án 8008 tại Intel, lại đưa ra câu hỏi: “Tại sao chúng ta không thể sử dụng năng lực xử lý của máy tính mà chúng ta có được ngày nay để làm cho máy tính giao tiếp với con người hiệu quả hơn? Hiện còn tồn tại nhiều quy trình xử lý ngôn ngữ tự nhiên không hiệu quả. Nhưng tôi hy vọng tương lai sẽ giải quyết được vấn đề này. Tôi cũng quan tâm đến điện toán đám mây như một thể thống nhất. Trước đây, độ trễ do khoảng cách vài inch giữa CPU và bộ nhớ, đến nay độ trễ chỉ còn tương đương vài tập lệnh CPU mà thôi. Lưu trữ chưa lúc nào rẻ hơn bây giờ. Và chúng ta vẫn chưa có kế hoạch di dời dữ liệu của mình lên mây, có thể vì vấn đề bảo mật, nhưng đó cũng chỉ là vấn đề về thời gian mà thôi. Chúng ta cũng cần tính đến băng thông, đường truyền.”

    Đối với Nick Tredennik, cựu kỹ sư thiết kế ở Motorola, từng nghiên cứu bộ xử lý MC68000 và đồng sáng lập công ty sản xuất chip NexGen, đặt ra yêu cầu phần cứng phải cấu hình được phù hợp với nhu cầu của phần mềm. “Chúng ta cần giúp các nhà phát triển ứng dụng truy cập được vào phần cứng, mà không chỉ là các nhà thiết kế logic. Cách nay vài năm, tôi từng dự đoán như vậy nhưng điều này chưa xảy ra”. Ông tiên đoán các hệ thống vi cơ điện MEMS (micro-electromechanical systems) kết hợp với Internet of Things sẽ được ứng dụng trong các tòa nhà, công trình xây dựng để người giám sát có thể biết được tình trạng của công trình và khi nào cần bảo dưỡng.

    Kết quả là chúng ta sẽ có một tương lai dựa nhiều vào năng lực xử lý của điện toán. Theo Frankston, công nghệ sẽ mang lại hòa bình cho thế giới, cũng như kéo dài tuổi thọ con người đến 300 tuổi. Công nghệ có là gì đi chăng nữa thì chục năm nữa, cha mẹ vẫn sẽ luôn than phiền về con cái họ thế nọ thế kia mà thôi.

    Bộ xử lý - khởi đầu và hiện tại
    [​IMG]
    Số lượng transistor của chip Intel Core i7-5960X là 2,6 tỉ, nhiều gấp 433.333 lần so với chip 8080, chỉ có 6.000 transistor.

    Định luật Moore (do Gordon Moore, nhà đồng sáng lập Intel đưa ra năm 1965) cho rằng số lượng thành phần có thể đặt lên một chip ở cùng mức giá cứ hai năm sẽ tăng gấp đôi. Vì thế, bộ xử lý 8-bit thương mại hóa đầu tiên được tung ra hồi năm 1974 đến nay có được 20 lần gấp đôi, tương đương với hệ số phát triển là 1.048.576.

    Hãy thử xét bộ xử lý "hậu duệ" của 8080 mới nhất hiện nay là chip Intel Core i7-5960X, thì năng lực tính toán chênh lệch rất lớn, cho dù các thông số khác không hoàn toàn tương đương.

    Ví dụ, bộ nhớ cao hơn 1 triệu lần, từ 64KB đến 64GB. Nhưng số lượng transistor của bộ xử lý tăng lên gấp 433.333 lần, từ 6.000 lên 2,6 tỉ.

    Tốc độ xung nhịp trong các bộ xử lý hiện nay lại bị giới hạn do yếu tố tản nhiệt. Bộ xử lý mới nhất có xung nhịp 3GHz, cao gấp 1.500 lần so với 2MHz của 8080.

    i7-5960X có 8 nhân, trong khi 8080 chỉ có 1 nhân. 8080 cần đến 4 chu trình xung nhịp để chạy được một tập lệnh, nên tốc độ đạt được khoảng 500.000 tập lệnh mỗi giây. Còn hiện nay, chuẩn của bộ xử lý là 4 tập lệnh mỗi chu trình xung nhịp, và với i7 có 8 nhân, tốc độ đạt được là 96 tỉ tập lệnh mỗi giây, cao hơn 192.000 lần so với 8080.

    Dĩ nhiên, những yếu tố khác biệt chưa tính vào như là tốc độ bộ nhớ và dung lượng bộ nhớ, tốc độ lưu trữ và dung lượng lưu trữ, bộ đệm cache trực tiếp trên bộ xử lý, và gồm cả bộ xử lý âm thanh, đồ họa tích hợp cũng tăng khả năng cho các hệ thống đời mới.

    Trong khi đó, giá bán lẻ của 8080 hồi năm 1974 là 360 USD, nếu tính tỉ lệ lạm phát hiện nay, mức giá này tương đương 1.740 USD. Trong khi đó, giá của i7-5960X năm 2014 là 1.059 USD, rẻ hơn gần 40%.

    Vậy nên trong 40 năm tiếp theo, về lý thuyết, năng lực bộ xử lý sẽ tăng gấp đôi thêm 20 lần nữa, bộ xử lý sẽ mạnh hơn 8080 gốc khoảng 40 tỉ lần. Cũng trong 40 năm, giá của chip (tính tương đương tỉ lệ lạm phát 2014) vào khoảng 635 USD. Dù vậy, vẫn có những giới hạn nào đó trong việc phát triển chip nên buộc ngành công nghiệp phải chuyển sang những phương thức, kiến trúc thay thế khác như một số chuyên gia dự đoán.

    Máy tính Compute Stick của Intel gọn trong túi
    [​IMG]
    Compute Stick của Intel dự kiến sẽ chính thức xuất hiện trên thị trường vào tháng 3 tới, với 2 phiên bản: Linux 89 USD và Windows 149 USD.

    Hồi tháng 11/2014, Intel công bố Compute Stick, là chiếc PC có kích thước như một chiếc bút nhớ USB. Đến nay, họ đã sẵn sàng tung ra thị trường chiếc máy tính bỏ túi này, chạy Windows, với mức giá 149 USD.

    Trong hội chợ CES 2015 vừa qua, Intel cho biết Compute Stick sẽ chính thức được bán đại trà bắt đầu vào tháng 3. Compute Stick sẽ có hai phiên bản: Windows (với Bing) giá 149 USD và Linux điện năng thấp, giá 89 USD.

    Thiết bị cực kỳ nhỏ gọn này được thiết kế để gắn vào mặt sau của smart TV. Dĩ nhiên đây không phải là ý tưởng gì mới. Amazon, Google và vài hãng khác cũng đã có những dạng thiết bị giống bút nhớ, gắn trực tiếp vào ngõ HDMI phía sau màn hình, đóng vai trò như hộp truyền video trực tiếp từ các dịch vụ TV trên mạng về. Mới đây nhất là thiết bị Wyse Cloud Connect (130 USD) của Dell, có thể biến một màn hình thành một chiếc máy tính, máy chơi game và thiết bị truyền đa phương tiện.

    Trở lại với Compute Stick, thiết bị có cấu hình: bộ xử lý Atom Z3735F, RAM 2GB và lưu trữ 32GB, đủ để chạy các ứng dụng Windows cơ bản, không hơn không kém. Nhưng Compute Stick có thêm một khe cắm thẻ microSD để cho bạn mở rộng dung lượng lưu trữ, đồng thời có tích hợp kết nối không dây Wi-Fi và Bluetooth (phiên bản Compute Stick chạy Linux có cấu hình thấp hơn, với RAM 1GB và lưu trữ 8GB).

    Đầu tiên là máy tính để bàn, sau đó đến máy tính xách tay, máy tính bảng, NUC của Intel và các máy tính dạng module như Amplicity, và nay là Compute Stick. Máy tính càng ngày càng nhỏ hơn.

    Tại sao phải quan tâm? Có lẽ bạn sẽ không có ý định thay thế chiếc PC hiện thời của mình bằng Compute Stick của Intel. Nhưng khi mọi thứ ngày càng liên quan đến điện toán đám mây thì Compute Stick có thể là công cụ cho các nhà quản lý CNTT khi phải ra ngoài làm việc.


    PC World VN, 02/2015

    [​IMG]
    Nguồn PC World VN
     
  2. Facebook comment - Chip 8080 tròn 40 tuổi & câu chuyện tiếp theo

Share This Page