Bên trong chiếc máy tính của bạn - Bettina Bair

Xem bài đầy đủ tại: http://ed.ted.com/lessons/inside-your-computer-bettina-bair

Máy tính hoạt động như thế nào? Thành phần cốt yếu của chiếc máy tính là các thiết bị ngoại vi (bao gồm chuột máy tính), tiểu hệ thống vào ra (kiểm soát lượng thông tin ra và vào), và bộ xử lý trung tâm (bộ não), cũng như các chương trình do con người viết ra và bộ nhớ. Bettina Bair dẫn chúng ta qua từng bước máy tính hoạt động với mỗi lần nhấp chuột.

Bài giảng bởi Bettina Bair, minh họa bởi Flaming Medusa Studios.

Liệu bạn còn nhớ lần đầu tiên nhận ra

rằng chiếc máy tính của bạn

không chỉ bao gồm màn hình và bàn phím?

Và rằng
giữa cú nhấp chuột và trình phát video

có thứ gì đó đã bắt lấy ý định của bạn,

hiểu nó

và biến nó trở thành thực tế?

Vậy nó là gì?

Một sinh vật giả tưởng chăng?

Hãy tưởng tượng ta có thể thu nhỏ lại

bằng kích thước 1 electron

và tự đưa mình vào một cú nhấp chuột.

Nếu tháo rời con chuột của bạn ra

bạn sẽ thấy nó thực sự là
một cỗ máy rất đơn giản.

Nó có một cặp nút bấm

và một hệ thống nhận diện
chuyển động và khoảng cách.

Bạn có thể có 1 con chuột quang

thực hiện việc đo lường trên
với ánh sáng và cảm biến

nhưng loại chuột cũ lại dùng
một quả bóng cao su cứng

và một vài bánh xe nhựa.

Cách hoạt động gần như giống nhau.

Khi bạn nhấp nút trên con chuột,

nó gửi một thông điệp đến máy tính

cùng với thông tin về vị trí của mình.

Sau đó thông tin về cú nhấp chuột

sẽ được xử lý bởi
tiểu hệ thống vào ra cơ bản.

Hệ thống con này hoạt động
như tai mắt

cũng như miệng và tay của máy tính.

Cơ bản, nó cung cấp một
cách cho phép máy tính

tương tác với môi trường của nó.

Nhưng nó cũng hoạt động
như bộ đệm

nhằm giữ cho CPU không bị
quá tải bởi những sự sao nhãng.

Trong trường hợp này,
tiểu hệ thống vào ra cho rằng

cú nhấp chuột của bạn là khá quan trọng

vì vậy nó tạo ra một
lệnh ngắt đến CPU

"Này, CPU!
Có một cú nhấp chuột ở đây"

CPU, hay bộ xử lý trung tâm,

là bộ não của toàn bộ máy tính.

Giống như bộ não của bạn
không chiếm toàn bộ cơ thể

CPU cũng chỉ chiếm một không gian nhỏ,

nhưng nó cũng điều khiển
mọi việc gần giống như vậy.

Và toàn bộ nhiệm vụ của CPU

là nạp tập lệnh từ bộ nhớ

và thực thi chúng.

Vì vậy, trong khi bạn đang gõ, gõ và gõ

có lẽ là rất nhanh,

cỡ 60 từ trong một phút,

CPU đang liên tục nạp và thực thi

hàng tỷ lệnh mỗi giây.

Vâng, hàng tỷ lệnh mỗi giây:

di chuyển chuột trên màn hình,

chạy đồng hồ trên màn hình của bạn,

bật radio trên mạng,

quản lý tệp bạn đang chỉnh sửa
trong bộ nhớ,

và nhiều, nhiều nữa.

CPU có khả năng đa nhiệm
thật đáng kinh ngạc!

"Nhưng trời ơi

một cú nhấp chuột quan trọng

đang tới.

Hãy bỏ hết mọi việc và xử lý nó đã!"

Luôn có chương trình cho mọi thứ

mà CPU thực hiện.

Một chương trình riêng cho chuột,

một cho đồng hồ,

một cho radio trên mạng,

và một cho các thông tin
được gửi từ bàn phím.

Mỗi chương trình ban đầu
đều được viết bởi con người

bằng ngôn ngữ lập trình mà người đọc được,

như Java,

C++,

hay Python.

Nhưng chương trình của con người
tốn quá nhiều chỗ

và chứa quá nhiều thông tin
không cần thiết cho máy tính,

nên chúng được biên dịch, thu nhỏ

và lưu trong bộ nhớ
dưới dạng những bit 0 và 1.

CPU nhận ra nó cần chỉ dẫn

làm thế nào để xử lí các cú nhấp chuột,

vì vậy nó tra địa chỉ
của chương trình cho chuột

và gửi yêu cầu tới tiểu hệ thống bộ nhớ

để tìm lệnh được lưu ở đây.

Mỗi lệnh trong driver của chuột

được lấy ra và thực thi.

Và đó chưa phải là kết thúc
của câu chuyện.

Vì CPU biết rằng chuột được nhấp

khi con trỏ di lên trên hình

của một nút bấm trên màn hình chính,

và vì vậy, CPU hỏi bộ nhớ
về chương trình của màn hình

để tìm ra đó là nút bấm gì.

Và khi CPU hỏi bộ nhớ

về chương trình cho nút bấm,

nghĩa là CPU cần

chương trình màn hình một lần nữa

để xem video có liên quan tới nút bấm,

và cứ thế tiếp tục.

Tóm lại là có rất nhiều
chương trình liên quan

thậm chí trước khi bạn thấy
nút bấm trên màn hình sáng lên

khi bạn nhấp chuột vào nó.

Vì vậy, một nhiệm vụ đơn giản
như nhấp chuột

cần tới tất cả các bộ phận quan trọng

trong cấu trúc máy tính:

thiết bị ngoại vi,

hệ thống vào ra căn bản,

CPU,

chương trình,

và bộ nhớ,

chứ không phải sinh vật giả tưởng nào.