Xem nhanh
Nhắc tới những công ty công nghệ lớn, thống lĩnh ngành công nghiệp toàn cầu thì thường người ta nghĩ tới Intel, Apple hay Qualcomm,… tuy nhiên hóa ra có một công ty khác, còn vượt trên tất cả nữa, đến từ một quốc gia khá xa lạ trên bản đồ công nghệ trong tâm trí nhiều người nhưng lại xuất hiện trên hầu hết tất cả những thiết bị di động, smartphone, máy chơi game,… và mới đây nhất là Macbook M1 của Apple.
Đó là một hành trình dài, bắt đầu từ sự kém may mắn nhưng rồi lại mở ra một cơ hội quan trọng, một lợi ích kỹ thuật bất ngờ xuất hiện đã chứng minh cho tính quan trọng của một thiết bị – vốn ban đầu được cho là thất bại thảm hại. Tuy nhiên, mọi thứ bắt đầu từ một chương trình truyền hình, cụ thể là chương trình của BBC năm 1982 mang tên The Computer Program. Nội dung chương trình nhằm giáo dục người dân hiểu hơn về máy tính, giải đáp cho những thắc mắc về những chiếc máy tính vốn vẫn còn cực kỳ lạ lẫm với người thời đó.
Yêu cầu đạo cụ cho một TV Show
Chương trình này là một phần của dự án Tìm hiểu về máy tính khởi xướng bởi chính phủ Anh, BBC bắt đầu tiến hành trước mối lo ngại rằng người dân Anh sẽ không cập nhật kịp làn sóng cách mạng về máy tính cá nhân đang diễn ra mạnh mẽ ở Mỹ. Khác với các chương trình truyền hình khác, BBC muốn dùng một chiếc máy tính ngay trong chương trình để giải thích bản chất hoạt động của máy tính và dạy một ít về lập trình cơ bản. Các nội dung giảng dạy bao gồm giao diện đồ họa, âm thanh, khả năng kết nối với mạng telenet, mô phỏng giọng nói và thậm chí là những phiên bản thô sơ ban đầu của AI. Do đó, họ cần dùng một chiếc máy tính thật sự tốt và trên thực tế, yêu cầu đó không có một chiếc máy nào trên thị trường có thể thực sự thỏa mãn yêu cầu của BBC.
Khi đó, BBC đã gởi yêu cầu tới cả ngành công nghiệp máy tính vốn vẫn còn non trẻ của nước Anh vốn đang được thống trị bởi Sinclair, một công ty thành công trong lĩnh vực máy tính và ti vi cỡ nhỏ. Cuối cùng, một công ty nhỏ hoàn toàn chưa có tên tuổi là Acorn Computers đã nhận lời của BBC.
Sự bùng nổ của Acorn Computers
Acorn là một công ty có trụ sở tại Cambridge, thành lập năm 1979 và ban đầu họ phát triển các hệ thống máy tính được dùng trong máy đánh bạc Slot Machine. Sau đó họ biến tấu thành các hệ thống máy tính nhỏ chạy vi xử lý 6502. Dòng vi xử lý cũng đã được dùng cho Apple II, Atari 2600 và Commodore 64,… Anh em nhớ tên của con 6502 này nhé, vì tầm quan trọng của nó là cực kỳ, cực kỳ lớn đối với cả ngành công nghiệp sau này.
Acorn cũng phát triển một hệ thống máy tính nhỏ gọi là Atom và khi có yêu cầu của BBC, họ đã nắm cơ hội này, bắt đầu kế hoạch phát triển thế hệ tiếp theo của Atom và sau này đặt là BBC Micro. BBC khi đó yêu cầu một loạt những tính năng mà chiếc máy tính phải có nhằm đảm bảo đó là cỗ máy mạnh nhất thời bấy giờ, vượt quá thiết kế Atom thế hệ thứ 2 của Acorn đề ra.
Theo kế hoạch ban đầu, thế hệ tiếp theo của Atom sẽ có 2 CPU, test thử thì sẽ dùng một con 6502 và CPU thứ 2 phải là 16 bit nhưng chưa chốt là dùng con nào. Cuối cùng, Acorn loại bỏ luôn CPU đó, giữ nguyên giao diện hệ thống mang tên Tube, đồng thời mở ra cách cho phép kết nối thêm CPU vào máy.
Nhu cầu tạo ra chiếc máy BBC Micro đã khiến cho Acorn phải đẩy giới hạn công nghệ của họ thêm một bậc nữa bởi đây sẽ là cỗ máy tiên tiến nhất thời điểm đó. Từ đó đã dẫn tới vô số những quyết định kỹ thuật hơi buồn cười nhưng hoàn toàn khả thi, bao gồm cả việc thiết kế mô phỏng đặt một ngón tay của kỹ sư lên bo mạch bằng một nhóm điện trở để máy có thể hoạt động. Thậm chí, chẳng ai biết là tại sao máy lại chạy khi đặt ngón tay vào một điểm trên bo mạch, tuy nhiên khi họ đã mô phỏng lại thao tác đó thì máy chạy, không thì không chạy, vậy nên họ chấp nhận chuyện đó và tiếp tục đi nghiên cứu thứ khác.
Tất nhiên Acorn hoàn thành chiếc máy BBC Micro cho BBC, đánh dấu một nước thành công đối với công ty. Đồng thời BBC Micro trở thành chiếc máy tính giáo dục thống thị nước Anh trong giai đoạn những năm 1980.
Và cho anh em nào lỡ quên, những năm 1980 là thời điểm cực kỳ quan trọng trong lịch sử ngành máy tính. PC của IBM cũng được phát triển vào năm 1981, định nghĩa lại tiêu chuẩn của máy tính cá nhân trong nhiều thập kỷ sau đó. Apple Lisa ra đời vào năm 1983 cũng đã định sẵn vận mệnh cho máy Mac và khơi mào cho cả một cuộc cách mạng về giao diện người dùng với con trỏ, cửa sổ, vốn thống trị cả ngành công nghiệp sau này.
Lúc đó, Acorn cũng chứng kiến những sự tiến bộ này và họ nhận thấy cần phải làm cái gì đó mạnh mẽ hơn nếu muốn cạnh tranh, thay vì vẫn cứ bám víu vào 6502 đã cũ kỹ dù an toàn. Acorn đã thử nghiệm với một loạt các CPU 16 bit, bao gồm: 65816, biến thể 16 bit của 6502, Motorola 68000 vốn dùng cho Apple Macintosh và cả con chip tương đối lạ lẫm và hiếm gặp là National Semiconductor 32016.
Tuy nhiên, không ứng cử viên nào thỏa yêu cầu và Acorn đã phải liên hệ với Intel để tìm cách triển khai CPU 80286 vào kiến trúc mới của họ.
Và Intel đã hoàn toàn phớt lờ
Và trước sự khước từ không thương tiếc của Intel, Acorn tự quyết định vận mệnh của họ bằng cách tự thiết kế con CPU riêng. Lấy cảm hứng từ hoạt động của Western Design Center (công ty phát triển ra các phiên bản 6502 mới) và nhiều nghiên cứu khác nhau về khái niệm mô hình thiết kế vi xử lý gọi là Reduced Instruction Set Computing (RISC), Acorn quyết định tiến tới. Dự án được khởi động và 2 kỹ sư Steve Furber và Sophie Wilson đóng vai trò là những người quan trọng trong dự án.
RISC được định nghĩa là máy tính tập lệnh đơn giản hóa, là một phương pháp thiết kế vi xử lý, tương tự như cách thiết kế máy tính tập lệnh phức tạp (bộ xử lý CISC).
Giải thích một chút, các CPU là một nhóm các mạch điện tử trong máy tính, thực hiện các câu lệnh của chương trình máy tính. CPU CISC có các tập lệnh lớn, phức tạp, cho phép chúng chạy các tác vụ phức tạp trên nhiều “chu kỳ xung nhịp” của CPU. Điều này đồng nghĩa với việc độ phức tạp thực sự được tích hợp sẵn trong phần cứng của chip và code phần mềm có thể ít phức tạp hơn. Vì vậy, việc lập trình cho các máy CISC sẽ không cần nhập nhiều lệnh, nhưng số chu kỳ của CPU cần để thực thi các lệnh sẽ tăng lên.
Trong khi đối với RISC thì ngược lại: ít lệnh hơn, ít phần cứng hơn trên chip và mọi lệnh có thể được thực thi trong một chu kỳ xung nhịp. Do đó, đòi hỏi code phải dài hơn và có vẻ kém hiệu quả hơn do cần nhiều bộ nhớ hơn. Dù vậy, do bản thân chip đơn giản hơn nên có thể thực thi các lệnh đơn giản nhanh chóng hơn.
Rõ ràng lựa chọn RISC phù hợp với Acorn khi họ muốn thiết kế CPU do con chip mà họ đã quá quen thuộc là 6502, thường được ví như một proto-RISC. Cũng chính vì thế, khi thiết kế tập lệnh cho con chip mới của Acorn, Sophie Wilson đã lấy cảm hứng rất nhiều từ con chip 6502.
Cuối cùng thì nguyên mẫu đầu tiên đã ra đời, được Acorn đặt tên là Acorn RISC Machine, sử dụng giao diện Tube của BBC Micro làm thử nghiệm. Và anh em để ý chứ? Acorn RISC Machine viết tắt là ARM đó.
Không lâu sau đó, nhà sản xuất chip của Acorn là VLSI đã bắt đầu sản xuất những con CPU ARM, trước tiên là để phục vụ cho quá trình nghiên cứu và phát triển trong nội bộ Acorn. Không lâu sau đó, phiên bản thương mại là ARM2 đã sẵn sàng sản xuất.
Tới năm 1987, Acorn ra mắt Acorn Archimedes – chiếc máy tính cá nhân RISC đầu tiên, chạy CPU ARM2. CPU ARM được chứng minh là có hiệu suất tốt hơn 286 của Intel, mặc dù có ít hơn tới 245.000 bóng bán dẫn so với chip lớn của Intel. Archimedes chạy hệ điều hành Arthur OS cài trên ROM, đã chứng minh được tính linh hoạt, nhanh và mạnh mẽ của nó tới công chúng. Máy được đánh giá cao tại thời điểm bấy giờ, có giao diện người dùng thân thiện, có cả demo đồ họa, game, chạy nhanh, mát, mỏng và lại mạnh.
Khi đó, Archimedes được tuyên bố là chiếc máy tính cá nhân nhanh nhất mọi thời đại, cho hiệu suất cao gấp vài lần so với 80286 của Intel.
Tối giản hóa ra lại tốt
Việc ít sử dụng bóng bán dẫn hơn đã qua đó cho thấy sự đơn giản của ARM, kết quả là chip cũng ít ăn điện hơn và chạy ít nóng hơn trong hầu hết các tác vụ tính toán.
Tuy nhiên, đặc điểm ít tốn điện hay ít nóng của ARM lại không phải là mục tiêu ban đầu của Acorn khi thiết kế bởi họ muốn tạo ra CPU cho máy tính để bàn cơ. Nhưng ARM cuối cùng lại trở thành một “phụ phẩm” ngoài kế hoạch, may mắn xuất hiện và phù hợp với nhu cầu của lịch sử điện toán lúc bấy giờ và mãi về sau này.
Đặc tính ít ăn điện và lại sinh ít nhiệt đã khiến ARM nghiễm nhiên trở thành con chip phù hợp cho các thiết bị di động. Đó cũng là 2 lý do tại sao Apple luôn tìm kiêm một con CPU đủ mạnh để, nói một cách hài hước là để dịch chữ viết tay thành văn bản và chạy GUI, dùng pin AA và đặc biệt là thiết bị cầm tay đó không nóng bỏng tay người dùng. Thiết bị cầm tay mà chúng ta nhắc tới ở đây chính là Newton trứ danh và chỉ có các nhân CPU ARM mới đủ nhanh, gọn và mát phục vụ được nhu cầu của nó.
Apple và đối tác sản xuất chip của Acorn là VLSI đã hợp tác với chính Acorn để tách bộ phận ARM ra thành một công ty mới, gọi là Advanced RISC Machines, sử dụng tên gọi ARM. Với liên minh này, đặc biệt là nguồn lực đáng kể do Apple bổ sung vào, ARM đã phát triển ra các nhân ARM6, cuối cùng là con CPU ARM610 20 MHz được trang bị cho Apple Newton vào năm 1993.
Mặc dù được đánh giá là thất bại nhưng Apple Newton sau này nhìn lại vẫn có những dấu ấn nhất định như một thiết bị cầm tay có màn hình cảm ứng, chạy pin, chip ARM. Và với những dòng mô tả này có thể được dùng để nói về hàng tỷ chiếc điện thoại thông minh đang được dùng trên khắp thế giới ngày nay.
ARM610 sau đó tiếp tục được trang bị cho thế hệ tiếp theo của Archimedes và một chiếc máy tính khác của Apple là eMate. Tới năm 2001, con CPU nhân ARM7 được trang bị cho iPod của Apple và cả máy chơi game Game Boy Advance của Nintendo. Tới 2004, Nintendo tiếp tục dùng 2 con ARM để vận hành chiếc máy 2 màn hình Nintendo DS.
Và sau đó, tới 2007, Apple cho ra mắt chiếc iPhone đầu tiên chạy CPU nhân ARM11. Từ đó tới giờ, ARM cất cánh và hàng tỷ thiết bị mà người ta dùng nó mỗi ngày.
CPU ARM đã trở thành lựa chọn mặc định cho tất cả các hãng muốn làm smartphone, cho dù đó là Apple hay bất kỳ ai khác. CPU ARM hỗ trợ mọi máy suy nghĩ không phải là máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay hoặc máy chủ dựa trên Intel. Giờ đây, với ARM Chromebook và máy tính để bàn và máy tính xách tay dựa trên MacOS ARM mới của Apple, ARM có vẻ như cuối cùng sẽ quay trở lại nơi mà tất cả đã bắt đầu – trong một máy tính để bàn. ARM được trang bị trên hầu hết các cỗ máy, ngoại trừ máy tính bàn, laptop hay server Intel. Giờ đây, với sự trỗi dậy của các máy laptop ARM như Chromebook hay gần đây nhất là Macbook M1 của Apple, ARM có vẻ như cuối cùng cũng đang quay lại quỹ đạo mà ban đầu những người tạo ra nó muốn.
Và sau nhiều năm, người ta vẫn không ngừng kể lại câu chuyện của ARM như một chuỗi những sự kiện kỳ lạ, từ kế hoạch ban đầu không chắc chắn, lại may mắn tìm ra được phương án phụ và thành công tột bậc nhờ nó, cuối cùng là cái đích vươn lên thống trị thế giới.
Tóm gọn cả câu chuyện là như thế này, có thể vì người Anh cảm thấy họ bị bỏ lại sau cuộc cách mạng máy tính, do đó họ quyết định cần làm một chương trình truyền hình về máy tính. Để làm được điều đó, họ cần một chiếc máy tính, và rồi một công ty kém cỏi vô dành nào đó đã đáp ứng được.
Và khi công ty đó muốn làm ra một con CPU nhanh hơn nhưng Intel từ chối họ, họ đã tự làm một mình. Và con CPU này lại không tốn điện, không tỏa nhiều nhiệt, và gây sự chú ý tới Apple, người đã đầu tư vào nó, dùng con chip mà nhiều người cho rằng là thất bại. Cuối cùng, công ty đó đã thống trị thế giới.