Con đ ng phía tr c – Bill Gatesườ ướ
Ch ng 2. Giai Đo n M Đ u C a Th i Đ i Thông Tin (p2)ươ ạ ở ầ ủ ờ ạ
Vào đ u th p liên 60, transistor đã thay th đèn chân không trongầ ậ ế
ngành đi n t dân d ng. đi u đó x y ra kho ng h n 10 năm sau vệ ử ụ ề ả ả ơ ụ
phát hi n t i Bell Labs r ng h t silicon màu b c tí hon có th th cệ ạ ằ ạ ạ ể ự
hi n các công vi c gi ng nh đèn chân không. Các transistor, gi ngệ ệ ố ư ố
nh đèn chân không, cũng ho t đ ng nh các công t c đi n, nh ngư ạ ộ ư ắ ệ ư
chúng ch c n m t l ng năng l ng r t nh đ ho t đ ng, và nhỉ ầ ộ ượ ượ ấ ỏ ể ạ ộ ờ
v y to r t ít nhi t và chi m r t ít ch . B transistor đa m ch có thậ ả ấ ệ ế ấ ỗ ộ ạ ể
k t h p vào trong m t chip đ n đ t o ra m t m ch t h p. Nh ngế ợ ộ ơ ể ạ ộ ạ ổ ợ ữ
chip c a máy đi n toán chúng ta s d ng hi n nay là nh ng m ch tủ ệ ử ụ ệ ữ ạ ổ
h p ch a m t l ng t ng đ ng hàng tri u transistor đ c nén l iợ ứ ộ ượ ươ ươ ệ ượ ạ
thành m t kh i silicon và kích th c nh h n m t inch vuông.ộ ố ướ ỏ ơ ộ
Trong m t bài báo đăng trên Scientific American năm 1977, Bobộ
Noyce m t trong nh ng ng i sáng l p ra hãng Intel, đã ch ra sộ ữ ườ ậ ỉ ự
gi ng nhau gi a b vi x lý tr giá 300 M c ng v i máy ENIAC,ố ữ ộ ử ị ỹ ươ ớ
m t chi c máy kh ng l b m i m t phá ho i ra đ i t bu i bình minhộ ế ổ ồ ị ố ờ ạ ờ ừ ổ
c a th i đ i máy đi n toán. B vi s ký nh xíu ch ng nh ng m nhủ ờ ạ ệ ộ ử ỏ ẳ ữ ạ
h n,mà nh Bob Noyce nh n xét, "nó nhanh h n g p hai m i l n, cóơ ư ậ ơ ấ ươ ầ
b nh l n h n, đáng tin c y g p ngàn l n, tiêu th m t ngu n năngộ ớ ớ ơ ậ ấ ầ ụ ộ ồ
l ng ch b ng m t bóng đèn ch không ph i b ng m t đ u máy xeượ ỉ ằ ộ ứ ả ằ ộ ầ
l a, ch chi m 1/30.000 th tích và giá thành th p h n 1/10.000 l n.ử ỉ ế ể ấ ơ ầ
B n có th đ t mua qua đ ng b u đi n ho c t i các c a hàng n iạ ể ặ ườ ư ệ ặ ạ ử ơ
b n .ạ ở
T t nhiên, b vi x lý c a năm 1977 so v i hi n nay ch là th đấ ộ ử ủ ớ ệ ỉ ứ ồ
ch i c a tr con. Và, th c ra,có nhi u lo i đ ch i r ti n có ch a cácơ ủ ẻ ự ề ạ ồ ơ ẻ ề ứ
chip c a máy đi n toán còn m nh h n nhi u so v i các chip c a th pủ ệ ạ ơ ề ớ ủ ậ
liên 70, nh ng con b đi n t đã m đ u cho cu c cách m ng máy viữ ỏ ệ ử ở ầ ộ ạ
tính. Nh ng t t c các máy đi n toán hi n nay, dù kích th c và côngư ấ ả ệ ệ ướ
su t có khác nhau, chúng đ u x lý thông tin và tr li u b ng các conấ ề ử ữ ệ ằ
s nh phân.ố ị
S nh phân đ c s d ng đ l u tr văn b n trong máy đi n toánố ị ượ ử ụ ể ư ữ ả ệ
cá nhân, nh c trong đĩa nh c, ti n trong h th ng máy gi ti n c aạ ạ ề ệ ố ữ ề ủ
giân hàng. Tr c khi thông tin đi vào máy đi n toán, nó ph i đ c đ iướ ệ ả ượ ổ
ra thành nh ng s nh phân. R i máy móc, các thi t b d ng s , l iữ ố ị ồ ế ị ạ ố ạ
chuy n thông tin v d ng nguyên thu c a nó. B n có th hình dungể ề ạ ỷ ủ ạ ể
m i m t thi t b đó là các dây chuy n m ch, kh ng ch các dòng đi nỗ ộ ế ị ể ạ ố ế ệ
t . Nh ng các m ch liên quan, th ng đ c làm b ng silicon, h t s cử ư ạ ườ ượ ằ ế ứ
nh và ch có th phóng đ c b ng các ngu n đi n c c nhanh - đờ ỉ ể ượ ằ ồ ệ ự ể
t o l i văn b n trên màn hình c a máy đi n toán cá nhân, nh c và đĩaạ ạ ả ủ ệ ạ
CD, và các l nh t các máy đ i ti n đ phân ph i.ệ ừ ổ ề ể ố
Nh ng công t c đèn ch ng h n, minh ho cách các s có th đ i di nữ ắ ẳ ạ ạ ố ể ạ ệ
d i d ng nh phân. Sau đây ld cách máy th hi n văn b n d i d ngướ ạ ị ể ệ ả ướ ạ
nh phân. Theo quy c, con s 65 đ i di n cho ch A hoa, con s 66ị ướ ố ạ ệ ữ ố
đ i di n cho ch B hoa, vv...ạ ệ ữ
Trên máy đi n toán m i m t s trên đ c bi u th d i d ng mã nhệ ỗ ộ ố ượ ể ị ướ ạ ị
phân: ch A hoa c a con s 65 s tr thành 01000001.Ch B hoa chữ ủ ố ẽ ở ữ ỉ
con s 66 s tr thành 01000010. M t kho ng tr ng đ c đ i di nố ẽ ở ộ ả ố ượ ạ ệ
b i con s 32, ho c 00100000.ở ố ặ
Vì v y câu "Socrates is a man" s tr thành chu i 136 các s 1và 0:ậ ẽ ở ỗ ố
01010011 01101111 01100011 01110010 01100001 01110100
01100101 01110011 00100000 01101001 01110011 00100000
01100001 01100001 01101101 01100001 01101110
Qua ví d trên chúng ta có th hi u đ c m t cách d dàng cách m tụ ể ể ượ ộ ễ ộ
dòng văn b n tr thành m t dãy s nh phân nh th nào. Đ hi uả ở ộ ố ị ư ế ể ể
đ c cách các lo i thông tin khác đ c s hoá ra sao, chúng ta hãy xétượ ạ ượ ố
m t ví d khác c a d ng thông tin t ng t . M t đĩa hát c đi n làmộ ụ ủ ạ ươ ự ộ ổ ể
b ng nh a vinyl là m t đ i di n t ng t c a giao đ ng âm thanh. Nóằ ự ộ ạ ệ ươ ự ủ ộ
l u tr thông tin âm thanh trong nh ng ký hi u vi mô ch y d c theoư ữ ữ ệ ạ ọ
các đ ng rãnh theo hình xo n c c a đĩa hát. N u b n nh c có m tườ ắ ố ủ ế ả ạ ộ
đo n âm thanh l n thì các ký hi u đ c kh c sâu vào đ ng rãnh, vàạ ớ ệ ượ ắ ườ
n u có m t n t nh c có âm thanh cao thì các ký hi u đ c nén ch tế ộ ố ạ ệ ượ ặ
l i v i nhau. Các ký hi u trong đ ng rãnh là d ng t ng t c a âmạ ớ ệ ườ ạ ươ ự ủ
thanh nguyên thu - các sóng âm đ c micro thu l i. Khi chi c kimỷ ượ ạ ế
máy hát ch y trong các đ ng rãnh, nó giao đ ng trong s c ng h ngạ ườ ộ ự ộ ưở
v i nh ng ký hi u li ti kia. S giao đ ng đó, v n còn d ng t ng tớ ữ ệ ự ộ ẫ ở ạ ươ ự
c a âm thanh ban đ u, đ c khuy ch đ i lên và truy n ra h th ngủ ầ ượ ế ạ ề ệ ố
loa phát ra b n nh c.ả ạ
Gi ng nh b t c m t ph ng ti n t dùng đ l u tr thông tin, đĩaố ư ấ ứ ộ ươ ệ ự ể ư ữ
hát có nh ng nh c đi m c a nó. Khi m t đĩa hát b tr y s c, b b iữ ượ ể ủ ặ ị ầ ướ ị ụ
bám, ho c b h n d u tay, nh ng v t này có th làm cho kim giaoặ ị ằ ấ ữ ế ể
đ ng không chính xác, gây ti ng n khi nghe nh c. N u đĩa hát quayộ ế ồ ạ ế
không đúng t c đ thì âm thanh c a b n nh c s không chính xác.ố ộ ủ ả ạ ẽ
M i l n máy ch y, kim c a máy hát bào mòn các ký hi u li ti trongỗ ầ ạ ủ ệ
dãnh làm cho vi c tái t o âm thanh không hoàn h o c a đĩa hát cũngệ ạ ả ủ
s chuy n sang băng cát-xét thì t t c nh ng âm thanh không hoàn h oẽ ể ấ ả ữ ả
c a đĩa hát s chuy n sang băng m t cáchủ ẽ ể ộ
vĩnh vi n, và các t p âm khác l i đ c thêm vào vì chính b n thânễ ạ ạ ượ ả
máy cát-xét thông th ng cũng là d ng t ng t . và thông tin s bườ ạ ươ ự ẽ ị
m t d n ch t l ng qua m i l n thu.ấ ầ ấ ượ ỗ ầ
Trên đĩa Compact, nh c đ c l u tr d i d ng m t chu i s nhạ ượ ư ữ ướ ạ ộ ỗ ố ị
phân, m i m t bit (gi ng nh m t công t c) đ c đ i di n b ng m tỗ ộ ố ư ộ ắ ượ ạ ệ ằ ộ
pit vi mô trên b m t c a đĩa. Đĩa CD hi n nay ch a kho ng 5 t pit.ề ặ ủ ệ ứ ả ỷ
Tia la-de ph n chi u trong đĩa CD- m t d ng t ng t - l n l t đ cả ế ộ ạ ươ ự ầ ượ ọ
các pit đ xác đ nh v trí 1 ho c 0 nó ph i chuy n t i, và sau đó t pể ị ị ặ ả ể ớ ậ
h p l i và chuy n thông tin v d ng b n nh c ban đ u b ng cách t oợ ạ ể ề ạ ả ạ ầ ằ ạ
ra các d u hi u đi n t đ nh tr c và chúng s đ c h th ng loaấ ệ ệ ử ị ướ ẽ ượ ệ ố
chuy n thành sóng âm. M i l n cho đĩa ho t đ ng, âm thanh đ c t oể ỗ ầ ạ ộ ượ ạ
ra hoàn toàn chính xác nh nhau.ư
Ngày nay, vi c chuy n m i th thành d ng s hoá r t thu n ti n,ệ ể ọ ế ạ ố ấ ậ ệ
nh ng vi c hình thành s l ng bit di n ra r t nhanh. Khi nh p quáư ệ ố ượ ễ ấ ậ
nhi u l ng âm thông tin có th khi n cho b nh c a máy b quá t iề ượ ể ế ộ ớ ủ ị ả
ho c t n khá nhi u th i gian khi mu n truy n t máy này sang máyặ ố ề ờ ố ề ừ
khác. Vì th cho nên, kh năng c a m t máy đi n toán đ nén d li uế ả ủ ộ ệ ể ữ ệ
s , l u tr ho c phát ra, r i chuy n d ki n v d ng ban đ u là đi uố ư ữ ặ ồ ể ữ ệ ề ạ ầ ề
r t quan tr ng và trong t ng lai s có nhi u lo i máy nh th ra đ i.ấ ọ ươ ẽ ề ạ ư ế ờ
D i đây, chúng tôi xin trình bày vì sao máy đi n toán hoàn toàn đ cướ ệ ượ
các chi n tích đó. Chúng ta ph i quay tr v th i Ông Claude Shannon.ế ả ở ề ờ
M t nhà toán h c, vào th p liên 30, đã nghĩ ra đ c ph ng pháp trìnhộ ọ ậ ượ ươ
bày thông tin d i d ng nh phân. Trong cu c chi n tranh th gi i thướ ạ ị ộ ế ế ớ ế
hai, ông b t đ u nghiên c u cách trình bày toán h c v thông tin vàắ ầ ứ ọ ề
hình thành m t lĩnh v c mà sau này ng i ta g i là lý thuy t thông tin.ộ ự ườ ọ ế
Shannon đ nh nghĩa thông tin là s gi m b t tính không ch c ch n.ị ự ả ớ ắ ắ
Theo đ nh nghĩa đó thì gi d b n đã bi t đó là ngày th b y, và có aiị ả ụ ạ ế ứ ả
đó b o b n r ng là ngày th b y, nh v y b n không nh n đ cả ạ ằ ứ ả ư ậ ạ ậ ượ
thông tin nào c . Nh ng, n u b n không bi t ngày đó là ngày gì, và cóả ư ế ạ ế
ai đó b o b n r ng đó là ngày th b y, nh v y b n có nh n đ cả ạ ằ ứ ả ư ậ ạ ậ ượ
thông tin, b i vì s không ch c ch n c a b n s đ c gi m đi,ở ự ắ ắ ủ ạ ẽ ượ ả
Lý thuy t thông tin c a Shannon, trên th c t , đã d n t i đ t pháế ủ ự ế ẫ ớ ộ
khác. M t trong nh ng đ t phá đó là nén d ki n. S nén d ki n đóộ ữ ộ ữ ệ ự ữ ệ
r t quan tr ng đ i v i c hai lĩnh v c đi n toán l n thông tin liên l c.ấ ọ ố ớ ả ự ệ ẫ ạ
Nh ng gì ông nói r t rõ ràng: Nh ng ph n d li u nào không cung c pữ ấ ữ ầ ữ ệ ấ
đ c thông tin duy nh t đ u là th a và có th lo i b . Các nhà báoượ ấ ề ừ ể ạ ỏ
chuyên vi t m c tóm tin th ng lo i b nh ng t vô nghĩa, nh ngế ụ ườ ạ ỏ ữ ừ ữ
ng i g i đi n tín, vi t qu ng cáo đ u nh v y. Nh ng nguyên lý đóườ ử ệ ế ả ề ư ậ ữ
c a Shannon đang đ c áp d ng trong lĩnh v c nén âm thanh và hìnhủ ượ ụ ự
nh. Ng i ta có th nén thông tin t 27 tri u bit xu ng 1 tri u bit đả ườ ể ừ ệ ố ệ ể
truy n đi nh th v n gi đ c ý nghĩa và ng i xem v n thích thú.ề ư ế ẫ ữ ượ ườ ẫ
Tuy nhiên, trong k thu t nén còn đang có nh ng h n ch và trongỹ ậ ữ ạ ế
t ng lai không xa, chúng ta cũng s chuy n m t s l ng bit t n iươ ẽ ể ộ ố ượ ừ ơ
này sang n i khác. Các bit s di chuy n theo dây cáp đ ng, trongơ ẽ ể ồ
không khí, trong c u trúc c a xa l thông tin, mà ph n l n s là cápấ ủ ộ ầ ớ ẽ
quang. Cáp quang là lo i cáp đ c làm b ng thu tinh hay ch t d oạ ượ ằ ỷ ấ ẻ
h t s c tr n làng và trong su t đ n m c b n có th nhìn th y m t đènế ứ ơ ố ế ứ ạ ể ấ ộ
c y đang cháy phía bên kia m t b c t ng dày 70 d m làm b ngầ ở ộ ứ ườ ặ ằ
lo i cáp quang đó. Các tín hi u nh phân, d i d ng ánh sáng đã đ cạ ệ ị ướ ạ ượ
bi n đi u, lan truy n qua các kho ng cách r t dài b ng cáp quang.ế ệ ề ả ấ ằ
M t tín hi u di chuy n trong cáp quang không nhanh h n trong dâyộ ệ ể ơ
cáp đ ng; c hai cùng di chuy n v i t c đ ánh sáng. Nh ng l i thồ ả ể ớ ố ộ ư ợ ế
vô cùng to l n c a cáp quang so v i cáp đ ng là c d i thông mà nóớ ủ ớ ồ ả ả
mang theo. D i thông là th c đo s l ng bit di chuy n trong m chả ướ ố ượ ể ạ
trong th i gian 1 giây. Nó th c hi n gi ng nh m t xa l .M t đ ngờ ự ệ ố ư ộ ộ ộ ườ
l liên t nh có tám làn xe dĩ nhiên là xe c l u thông d dàng h n m tộ ỉ ộ ư ễ ơ ộ
con đ ng nh h p. D i thông càng l n thì xe c càng nhi u, nh v yườ ỏ ẹ ả ớ ộ ề ờ ậ
mà nhi u xe, ho c nhi u bit thông tin, có th di chuy n trong m tề ặ ề ể ể ộ
giây. Nh ng cáp có d i thông gi i h n, dùng đ chuy n t i văn b n vàữ ả ớ ạ ể ể ả ả