Đã từ lâu, chiếc máy tính bỏ túi đã trở thành một vật dụng quen thuộc đối với nhiều người, từ sinh viên, học sinh cho đến các nhân viên bán hàng, kế toán và nhiều ngành nghề khác. Máy tính bỏ túi giúp chúng ta thực hiện các phép tính toán cơ bản như cộng trừ, nhân chia và cả những phép tính phức tạp hơn như giải phương trình, tính toán ma trận. Tuy nhiên, để trở thành một thiết bị nhỏ gọn như hiện nay, máy tính bỏ túi đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển trong lịch sử.
Mục lục
Lịch sử phát triển
Máy tính bỏ túi được tiền thân từ chiếc bàn tính cơ học. Đây là công cụ tính toán số học đầu tiên được biết đến, sử dụng bởi người Sumer và người Ai Cập khoảng 2000 năm trước Công nguyên. Bàn tính cơ học từ đó trở nên phổ biến ở Châu Á, châu Phi và nhiều nơi khác, đặc biệt là trong việc giao dịch thương mại. Ngày nay, vẫn còn nhiều người sử dụng bàn tính cơ học truyền thống của Trung Quốc với hạt được xếp thành chuỗi dọc trong khung gỗ chữ nhật.
Năm 1964, Công ty Nhật Bản Sharp đã thành công trong việc chế tạo máy tính đầu tiên có khả năng tự thực hiện các phép tính toán, tuy kích thước gần bằng một chiếc ô tô. Năm 1967, Texas Instruments giới thiệu dự án công nghệ “Cal Tech” với chiếc máy tính bỏ túi đầu tiên nhỏ gọn, có khả năng thực hiện các phép tính đơn giản như cộng trừ và nhân chia.
Sau đó vài năm, Canon đã sử dụng công nghệ này để sản xuất và bán rộng rãi những chiếc máy tính bỏ túi thương mại đầu tiên với giá khoảng 400 USD. Tuy nhiên, chỉ đến năm 1971, sau khi Intel ra mắt mẫu chip xử lý thương mại đầu tiên là Intel 4004, máy tính bỏ túi mới thực sự trở nên hữu dụng với khả năng tính toán tốt hơn, kích thước nhỏ hơn và giá thành hợp lý hơn.
Cấu tạo và các thành phần bên trong
Máy tính bỏ túi gồm một chip vi xử lý để thực hiện các phép tính và thuật toán. Bên cạnh đó, nó có một bảng mạch với các nút cao su hoặc nhựa phía trên để nhập dữ liệu và thực hiện các phép tính. Tương tự như một chiếc điều khiển từ xa, khi bạn nhấn một nút trên bàn phím, một mạch điều khiển được đóng phía dưới lớp cao su và gửi xung điện đến chip xử lý, đồng thời gửi tín hiệu đến màn hình hiển thị.
Màn hình của máy tính bỏ túi ban đầu thường là loại LED hoặc đi-ốt chân không. Sau đấy, màn hình tinh thể lỏng hay màn hình LCD được sử dụng để tiết kiệm năng lượng hơn.
Máy tính bỏ túi sử dụng pin làm nguồn năng lượng chính. Trước đây, các pin rất cồng kềnh và có kích thước lớn. Nhưng nhờ vào sự phát triển công nghệ, pin ngày nay đã nhỏ gọn hơn, giúp giảm kích thước của máy tính bỏ túi hiện đại. Hơn nữa, máy tính bỏ túi sử dụng rất ít năng lượng, nên một miếng pin năng lượng mặt trời nhỏ cũng có thể cung cấp đủ điện cho máy hoạt động. Từ năm 1970, nhiều máy tính bỏ túi được trang bị pin năng lượng mặt trời để cung cấp nguồn điện bổ sung cho pin hóa học.
Máy tính bỏ túi cũng có khả năng lưu trữ dữ liệu ngắn hạn trong bộ nhớ tương tự bộ nhớ RAM. Các máy tính bỏ túi hiện đại có khả năng lưu trữ nhiều hơn và có thể gán dữ liệu vào biến và truy xuất khi cần.
Cơ chế hoạt động
Máy tính bỏ túi thực hiện các phép tính thông qua hệ thống mạch tích hợp và chip vi xử lý. Các mạch này sử dụng bóng bán dẫn để thực hiện các phép tính cộng, trừ và các phép tính phức tạp khác như số mũ và căn. Số lượng bóng bán dẫn trong máy tính quyết định khả năng tính toán của nó. Hiện nay, các máy tính bỏ túi hiện đại đều có tiêu chuẩn về mạch tích hợp với số lượng bóng bán dẫn gần như nhau.
Tương tự như các hệ thống điện tử khác, chip xử lý sẽ chuyển đổi thông tin bạn nhập từ bàn phím thành hệ nhị phân tương đương. Trong hệ nhị phân chỉ có hai số 1 và 0, vi mạch sử dụng logic nhị phân bằng cách bật hoặc tắt các bóng bán dẫn.
Ví dụ, nếu bạn muốn tính phép “2 + 2”, máy tính sẽ chuyển số “2” thành hệ nhị phân là “10” sau đó cộng với nhau dọc theo từng hàng. Hàng đơn vị sẽ là “0 0”, do đó giá trị của nó sẽ là “0”. Tiếp theo, hàng chục “1 1” tương ứng với giá trị “2”. Tuy nhiên, hệ nhị phân không hiển thị số 2, nên sẽ được thay bằng “10”. Vậy kết quả cuối cùng là “100”, chuyển về hệ thập phân sẽ là 4.
Cách hiển thị trên màn hình của máy tính bỏ túi cũng sử dụng logic nhị phân này. Mỗi ô trống trên màn hình hiển thị có 7 vạch, giúp hiển thị tất cả các số từ 0 đến 9. Ví dụ, số 3 sẽ được hiển thị bằng 5 vạch. Những vạch này được bật hoặc tắt tùy thuộc vào thông tin từ chip xử lý, giúp hiển thị các giá trị nhập và kết quả phép tính trên màn hình.
Tương lai của máy tính bỏ túi
Máy tính bỏ túi đang ngày càng trở nên phổ biến hơn, giúp tiết kiệm thời gian tính toán và đảm bảo độ chính xác trong các phép tính phức tạp. Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu đã lưu ý rằng sử dụng quá nhiều máy tính bỏ túi có thể ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tư duy và tính toán của học sinh. Vì vậy, nhiều trường học đã cấm sử dụng máy tính bỏ túi cho các phép tính cơ bản, nhằm rèn luyện kỹ năng tính toán cần thiết.
Mặc dù vậy, máy tính bỏ túi vẫn tiếp tục phát triển cùng với công nghệ, giúp nó có thêm nhiều chức năng tính toán phức tạp hơn. Hiện nay, máy tính không chỉ dùng để tính toán, mà còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như tính toán cân nặng cơ thể kết hợp với lượng calo cần thiết hàng ngày, chuyển đổi tiền tệ hoặc đơn vị, tính toán khí thải và nhiều hơn nữa. Các hệ thống tính toán này thường kết nối trực tiếp với nguồn dữ liệu lớn và có thể được truy cập bởi mọi người.
Với sự sáng tạo và nỗ lực nghiên cứu không ngừng, các nhà khoa học đã tạo ra nhiều phát minh hữu ích, giúp cuộc sống của chúng ta trở nên dễ dàng hơn. Trong các bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về những phát minh khác đã mang lại thay đổi to lớn cho cuộc sống.
