WEBVTT

00:00:06.681 --> 00:00:09.871
Máy tính hiện đại đang cách mạng hóa 
cuộc sống của chúng ta,

00:00:09.871 --> 00:00:13.726
thực hiện những công việc
chỉ vài thập kỷ trước tưởng như không thể.

00:00:13.726 --> 00:00:17.209
Điều này đã trở nên khả thi
sau hàng loạt những cải tiến,

00:00:17.209 --> 00:00:22.680
nhưng có một phát minh căn bản
mà hầu như mọi thứ khác đều dựa vào:

00:00:22.680 --> 00:00:24.198
linh kiện bán dẫn.

00:00:24.198 --> 00:00:25.292
Vậy nó là thứ gì,

00:00:25.292 --> 00:00:30.403
làm sao thiết bị đó có thể khiến máy tính
làm được những điều tuyệt vời như thế?

00:00:30.403 --> 00:00:34.239
Về mặt cốt lõi, máy tính,
đúng như ý nghĩa tên gọi của chúng,

00:00:34.239 --> 00:00:37.362
là những chiếc máy
thực hiện các phép toán.

00:00:37.362 --> 00:00:40.617
Những chiếc máy tính đầu tiên
là những thiết bị tính toán thủ công,

00:00:40.617 --> 00:00:41.929
như chiếc bàn tính,

00:00:41.929 --> 00:00:44.341
còn máy tính đời sau
sử dụng các bộ phận cơ khí.

00:00:44.341 --> 00:00:48.752
Những thiết bị này trở thành máy tính
bởi chúng có thể thể hiện các con số

00:00:48.752 --> 00:00:51.171
và có một hệ thống để điều khiển chúng.

00:00:51.171 --> 00:00:53.423
Máy tính điện tử
cũng hoạt động theo cách đó,

00:00:53.423 --> 00:00:55.060
nhưng thay vì
những lắp rắp cơ học,

00:00:55.060 --> 00:00:58.870
các con số được thể hiện
qua điện áp dòng điện.

00:00:58.870 --> 00:01:02.625
Phần lớn các máy tính như vậy
sử dụng thuật toán lô-gíc Boolean

00:01:02.625 --> 00:01:04.949
mà trong đó chỉ có hai giá trị có thể có,

00:01:04.949 --> 00:01:07.584
điều kiện lô-gíc đúng hoặc sai,

00:01:07.584 --> 00:01:11.319
được biểu thị bằng các số nhị phân 1 và 0.

00:01:11.319 --> 00:01:14.246
Chúng được đại diện bởi
các mức điện áp cao và thấp.

00:01:14.246 --> 00:01:17.899
Các phương trình được thực hiện qua
các mạch điện cổng lô-gíc

00:01:17.899 --> 00:01:21.014
cho ra giá trị thể hiện bởi 1 hoặc 0

00:01:21.014 --> 00:01:25.123
dựa trên việc liệu các dữ liệu nhập vào
có thỏa mãn điều kiện lô-gíc nhất định.

00:01:25.123 --> 00:01:28.834
Những mạch điện này thực hiện
ba phép toán lô-gíc cơ bản,

00:01:28.834 --> 00:01:32.114
phép và, phép hoặc, 
và phép đảo.

00:01:32.114 --> 00:01:36.751
Phép và hoạt động theo kiểu "cổng AND"
cung cấp hiệu suất điện áp cao

00:01:36.751 --> 00:01:40.327
chỉ khi nó nhận vào hai dòng điện áp cao,

00:01:40.327 --> 00:01:43.158
và các cổng còn lại cũng hoạt động 
theo nguyên lý tương tự.

00:01:43.158 --> 00:01:46.594
Các mạch này có thể được tổ hợp
để tạo ra các phép toán phức tạp,

00:01:46.594 --> 00:01:48.755
như là cộng hoặc trừ.

00:01:48.755 --> 00:01:51.393
Và phần mềm máy tính
chứa các hướng dẫn

00:01:51.393 --> 00:01:54.838
để thực hiện các phép toán này
theo phương thức điện tử.

00:01:54.838 --> 00:01:58.024
Kiểu hệ thống này cần một phương pháp
tin cậy và chính xác

00:01:58.024 --> 00:02:00.243
để điều khiển các dòng điện.

00:02:00.243 --> 00:02:02.785
Những máy tính điện tử đầu tiên,
như là ENIAC,

00:02:02.785 --> 00:02:05.556
sử dụng một thiết bị gọi là 
ống chân không.

00:02:05.556 --> 00:02:07.712
Hình thái trước đây của nó, điôt,

00:02:07.712 --> 00:02:12.316
tạo bởi hai điện cực đặt 
trong một ống thủy tinh chân không.

00:02:12.316 --> 00:02:17.115
Khi có điện áp ở cực âm, nó sẽ
nóng lên và giải phóng electron.

00:02:17.115 --> 00:02:20.492
Nếu ở cực dương đang có
điện thế dương cao hơn,

00:02:20.492 --> 00:02:22.839
các electron sẽ bị hút vào đó,

00:02:22.839 --> 00:02:24.384
và mạch sẽ được khép kín.

00:02:24.384 --> 00:02:27.346
Dòng điện một chiều này
có thể được điều khiển

00:02:27.346 --> 00:02:29.766
bằng cách thay đổi điện áp ở cực âm,

00:02:29.766 --> 00:02:33.209
khiến nó giải phóng ít nhiều electron.

00:02:33.209 --> 00:02:34.764
Tiếp theo là ống ba cực (triôt),

00:02:34.764 --> 00:02:37.929
sử dụng điện cực thứ ba
là một cái lưới.

00:02:37.929 --> 00:02:41.485
Đây là một lưới thép
giữa cực âm và cực dương

00:02:41.485 --> 00:02:43.724
mà electron có thể được truyền qua đó.

00:02:43.724 --> 00:02:46.237
Thay đổi điện áp có thể khiến nó hoặc đẩy

00:02:46.237 --> 00:02:49.703
hoặc hút các electron phát ra từ cực âm,

00:02:49.703 --> 00:02:52.389
từ đó tạo nên sự chuyển dòng điện nhanh.

00:02:52.389 --> 00:02:57.636
Khả năng khuếch đại tín hiệu khiến triôt
trở thành phần thiết yếu của radio

00:02:57.636 --> 00:03:00.067
và liên lạc đường dài.

00:03:00.067 --> 00:03:04.595
Mặc dù có những cải tiến, ống chân không
lại thiếu tin cậy và tốn diện tích.

00:03:04.595 --> 00:03:09.173
Với 18,000 triôt, ENIAC có kích cỡ
gần bằng một sân quần vợt

00:03:09.173 --> 00:03:11.036
và nặng 30 tấn.

00:03:11.036 --> 00:03:13.039
Những chiếc ống này thường xuyên hỏng,

00:03:13.039 --> 00:03:19.478
trong một giờ, nó đã tiêu thụ lượng điện
15 hộ gia đình sử dụng trong một ngày.

00:03:19.478 --> 00:03:21.454
Giải pháp chính là linh kiện bán dẫn.

00:03:21.454 --> 00:03:24.420
Thay vì dùng điện cực,
nó sử dụng chất bán dẫn,

00:03:24.420 --> 00:03:27.015
như việc xử lý silicon
bằng các nguyên tố khác

00:03:27.015 --> 00:03:29.932
để tạo ra chất bán dẫn loại N
phát ra electron,

00:03:29.932 --> 00:03:32.576
và loại P hấp thụ electron.

00:03:32.576 --> 00:03:35.435
Những loại này được sắp xếp
vào ba lớp xen kẽ nhau

00:03:35.435 --> 00:03:37.258
với một cực điện ở mỗi lớp.

00:03:37.258 --> 00:03:40.002
Cực phát, cực nền, và cực thu.

00:03:40.002 --> 00:03:42.495
Trong linh kiện bán dẫn NPN
đặc trưng này,

00:03:42.495 --> 00:03:45.373
do các hiện tượng nhất định
xảy ra tại bề mặt chung P-N,

00:03:45.373 --> 00:03:50.398
một vùng đặc biệt gọi là mối nối P-N
được hình thành giữa cực phát và cực nền.

00:03:50.398 --> 00:03:52.491
Nó chỉ dẫn điện

00:03:52.491 --> 00:03:56.604
khi đưa vào mức điện áp
vượt trên một ngưỡng nhất định.

00:03:56.604 --> 00:03:58.990
Còn nếu không,
nó vẫn bị ngắt mạch.

00:03:58.990 --> 00:04:02.339
Bằng cách này, những biến thiên nhỏ
trong điện áp truyền vào

00:04:02.339 --> 00:04:07.130
có thể được sử dụng để nhanh chóng
chuyển giữa dòng điện ra cao và thấp.

00:04:07.130 --> 00:04:12.186
Lợi thế của linh kiện bán dẫn chính là
tính hiệu quả và độ rắn của nó.

00:04:12.186 --> 00:04:16.564
Bởi chúng không cần làm nóng,
chúng bền hơn và tốn ít năng lượng hơn.

00:04:16.564 --> 00:04:22.332
Chức năng của ENIAC giờ trở nên vượt trội
nhờ vi mạch đơn, cỡ chỉ bằng cái móng tay

00:04:22.332 --> 00:04:24.612
nhưng chứa hàng tỉ linh kiện bán dẫn.

00:04:24.612 --> 00:04:27.057
Thực hiện được hàng ngàn tỉ phép toán
mỗi giây,

00:04:27.057 --> 00:04:30.545
máy tính ngày nay dường như
đang tạo ra những phép màu,

00:04:30.545 --> 00:04:31.767
nhưng thực sự thì

00:04:31.767 --> 00:04:36.587
mỗi phép toán lại vẫn đơn giản
như gạt một công tắc vậy.