* Nhóm Thuyết Trình : 1 ( @Ranger)
- Nguyễn Thế Anh
- Võ Minh Hoàng Ân
- Nguyễn Huy Hoài Bảo
- Phan Văn Bảo
- Nguyễn Thành Chí
* Lớp : MT0905
I. Nhu Cầu Xã Hội & Sự Ra Đời Của Máy Tính
- XH ngày càng phát triển , của cải hàng hóa ngày nhiều, trình độ khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển vì thế
khối lượng công việc tính toán ngày lớn. Con người phải làm việc với những con số rất lớn, việc tính toán bằng phương
pháp thủ công ngày càng phức tạp, mất thời gian và khó thực hiện. Vấn đề đặt ra lúc này là cần một phương tiện phù hợp
giúp con người giải quyết các phép tính số học phức tạp, với những con số đồ sộ….
Đứng trước nhu cầu đó, những thế hệ “máy tính” đầu tiên đã ra đời, và một trong những chiếc “máy tính “ đầu
tiên là bàn tính abacus của người Trung Quốc ( khoảng 300 năm trước công nguyên ).
II . Sự ra đời của máy tính số - Sự phát triển của máy tính
- Vào năm 1623, Wilhelm Schickard đã tạo ra chiếc máy tính cơ khí kỹ thuật số đầu tiên và trở thành cha đẻ của
kỷ nguyên máy tính. Vì chiếc máy của ông sử dụng nhiều kỹ thuật như răng và bánh răng được phát triển đầu tiên dành cho
đồng hồ, nên còn có tên 'đồng hồ tính toán'. Nó được sử dụng vào thực tế nhờ người bạn của ông, Johannes Kepler, người
đã tạo ra cuộc cách mạng về thiên văn học Tiếp sau đó là những bộ máy do Blaise Pascal (Pascaline, 1642) và Gottfried
Wilhelm von Leibniz (1671) sáng chế.
- Máy tính đầu tiên đúng theo nghĩa "máy" là của Blaise Pascal (1623-1662), gọi là Pascaline, chế tạo từ hồi ông
mới có 19 tuổi, năm 1642. Lúc đó ông đã là bác học, triết gia và nhà văn. Tiếc thay ông mất quá sớm, mới 39 tuổi.
Pascaline với chữ ký của
Pascal(20/05/1642). Mẫu này gồm
4 số + đồng xu + đồng denier
ABACUS – Một trong những chiếc máy tính sơ khai đầu tiên
"Thật là không đáng khi những con người xuất sắc lại mất hàng giờ để làm công việc tính toán như nô lệ trong
khi nó có thể được giao cho bất cứ ai nếu máy móc được sử dụng." — Leibniz
- Khoảng năm 1820, Charles Xavier Thomas đã tạo thành công chiếc máy tính cơ học được sản xuất hàng loạt đầu
tiên. Máy kế toán Thomas có thể cộng, trừ, nhân, và chia. Nó dựa chủ yếu vào công trình của Leibniz. Những chiếc máy
tính cơ học, như máy cộng trừ cơ số 10, máy đếm, Monroe, Curta và Addo-X vẫn còn được sử dụng cho đến những năm
lỗ. Với kiến thức về 'máy tính phổ quát mang tính lý thuyết của Alan Turing, John von Neumann đã định nghĩa một kiến
trúc sử dụng cùng một bộ nhớ cho việc lưu trữ chương trình lẫn dữ liệu: hầu như tất cả các máy tính ngày nay đều sử dụng
kiến trúc này (hoặc một biến thể nào đó của nó).Về mặt lí thuyết hoàn toàn có thể tạo ra các máy tính dùng cơ học và điện
từ học.Những ý tưởng này đóng vai trò không nhỏ trong việc cải tiến về tốc độ cũng như kích thước của máy tính và dần
dần các dòng máy tính hiện đại hơn xuất hiện.
- Có ba xu hướng phát triển máy tính song song với nhau trong thời gian Chiến tranh thế giới II:
Colossus
ENIAC
+ Xu hướng thứ nhất là công trình Konrad Zuse của người Đức nhưng nhanh chóng bị quên lãng.
+ Thứ hai là việc triển khai máy tính Colossus trong vòng bí mật của Anh.
Cả 2 xu hướng này không phổ biến, nhanh chóng bị quên lãng hay vẫn còn nằm trong vòng bí mật.
+ Xu hướng thứ ba trong sự phát triển máy tính là ENIAC và EDVAC của Eckert Mauchly, được biết đến rộng rãi
và có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của máy tính hiện đại bây giờ.
ENIAC
ENIAC thực hiện phép tính toán quỹ đạo đường đạn với năng lượng 160 kW.
- Chiếc máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - Máy tính hợp và tính toán số học điện tử) là
chiếc máy tính đa năng điện tử đầu tiên do Mỹ chế tạo dưới sự chỉ đạo của John Mauchly và J. Presper Eckert tại Đại học
Pennsylvania. Sự phát triển và chế tạo ENIAC kéo dài từ năm 1943 đến khi có thể hoạt động hoàn toàn vào cuối năm 1945.
- Khi bản thiết kế được đưa ra , nhiều người nghĩ rằng những cái “ống chân không” mỏng manh sẽ dễ bị cháy, sẽ
khá mất thời gian để sữa chửa và do đó việc sử dụng chiếc máy này không hiệu quả. Thế nhưng kết quả là nó có thể thực
hiện được hàng nghìn phép toán trên giây trong thời gian vài giờ, trước các lần bị cháy.
- ENIAC chắc chắn là một thiết bị Turing đầy đủ. Tuy nhiên, một "chương trình" trên ENIAC được định nghĩa bởi
những trạng thái của cáp nối tạm và chuyển mạch. Lập trình nó có nghĩa là lắp lại dây cho nó. Sự phát triển hoàn tất vào
năm 1948 đã giúp nó có thể xử lý các tập chương trình lưu trữ trong bảng bộ nhớ chức năng, khiến cho việc lập trình bớt
khó khăn hơn, dễ thực hiện hơn. Nó có thể thực hiện phép tính song song, vì có thể được nối dây để thực hiện nhiều bộ cộng
tích lũy cùng lúc. Do đó phép tính tuần tự là đặc trưng của máy von Neumann diễn ra sau ENIAC.
2. Các Thế Hệ Tân Tiến Của Máy Tính Số
a. Máy Von Neumann thế hệ đầu tiên
- Khi nghiên cứu và hoàn thành ENIAC, Eckert và Mauchly đã nhận thấy được những điểm hạn chế của nó và nghĩ
đến việc bắt tay vào thiết kế một chiếc máy có khả năng lưu chương trình, đó là EDVAC (Electronic Discrete Variable
tạo EDIVAC lấy cảm hứng từ những kế hoạch của EDVAC. EDVAC sử dụng một đơn vị xử lí đơn với thiết kế khá đơn
giản, đánh dấu một cột mốc đầu tiên cho làn sóng mini hóa và cũng góp phần tăng độ tin cậy của các thế hệ máy sau nảy.
- Chiếc máy tính lập trình được phổ thông đầu tiên ở Liên Xô được một nhóm các nhà bác học chế tạo dưới sự chỉ
đạo của Sergei Alekseyevich Lebedev đến từ Viện Công nghệ điện Kiev, Liên Xô (Ukraina ngày nay). Đó là MESM
(МЭСМ, Máy tính toán điện tử nhỏ). Vào năm 1950 nó bắt đầu được vận hành với khoảng 6.000 ống chân không, tiêu thụ
25 kW năng lượng và có thể thực hiện xấp xỉ 3.000 phép tính một giây. Năm 1949, một chiếc máy đời đầu khác cũng được
nghiên cứu và chạy thử nghiệm. Đó là chiếc CSIRAC của người Úc. Nó chiếc máy tính cũ nhất còn tồn tại và là chiếc đầu
tiên được dùng để chơi nhạc kỹ thuật số.
- Vào 10-1947, những ứng dụng của kĩ thuật máy tính được nghĩ đến trong việc quản lí văn phòng. Điều này đã
đóng vai trò quan trọng trong việc quảng bá sự phát triển thương mại của máy tính. Năm 1950, lần đầu tiên trên thế giới
máy tính được sử dụng và hoạt động với các công việc văn phòng hằng ngày, đó là chiếc LEO I – Chiếc máy tính văn phòng
đầu tiên. Vào tháng 11-1951, công ty J.Lyons bắt đầu thực hiện công việc tính giá bánh mì trên LEO ( Lyons Electronic
Office ), đánh dấu một bước phát triển quan trọng của máy tính – Lần đầu tiên công việc kinh doanh được thực hiên trên
một chiếc máy tính lưu trữ chương trình.
Đặc tính của một số máy tính kĩ thuật số thời sơ khai
Tên Hoạt động lần đầu Hệ thống số học Cơ chế tính toán Lập trình
Z3
( Đức )
5-1941 Nhị Phân Cơ Điện Điều khiển chương trình bằng cuộn phim
đục lỗ
Máy tính
Atanasoft – Berry
(US)
Hè 1941 Nhị Phân Điện Tử Mục đích đơn không lập trình
Colossus
(UK)
1-1944 Nhị Phân Điện Tử Điều khiển chường trình bằng cáp nối
tạm và chuyển mạch
ENIAC 11-1945 Thập phân Điện Tử Điều khiển chương trình bằng cáp nối
tạm và chuyển mạch
nhớ lõi từ, đã trở thành tiêu chuẩn cho những chiếc máy cỡ lớn. Ngôn ngữ lập trình cấp cao đa mục đích đầu tiên, Fortran,
cũng được phát triển tại IBM để dùng cho 704 trong năm 1955 và 1956 và phát hành vào đầu năm 1957. Một nhóm người
dùng tình nguyện được thành lập năm 1955 để chia sẻ phần mềm và kinh nghiệm của họ với IBM 701; nhóm này, vẫn còn
tồn tại đến ngày nay, là tiền bối của mã nguồn mở sau này.
- 1954, IBM cho ra mắt chiếc máy tính “nhỏ” và rẻ hơn.Chiếc máy này đã đón nhận được sự chú ý của nhiều người.
Đó là chiếc IBM 650 nặng trên 900 kg, bộ cung cấp điện đi kèm nặng khoảng 1350 kg và cả hai được đựng trong những tủ
rời nhau với kích thước 1,5 x 0,9 x 1,8 mét. Nó trị giá 500.000 USD hoặc cho thuê với giá 3.500 USD một tháng. Bộ nhớ
trống (drum memory) của nó nguyên thủy chỉ có 2000 word 10 chữ số, và cần phải lập trình rất phức tạp thì mới tính toán
được hiệu quả. Những giới hạn về bộ nhớ như vậy vẫn là vấn đề đối với ngành lập trình cho đến nhiều thập kỷ về sau, cho
đến khi có một cuộc cách mạng về khả năng của phần cứng và một mô hình lập trình phù hợp với sự phát triển của phần
mềm.
- Vào năm 1955, Maurice Wilkes đã sáng chế ra vi lập trình, sau đó được sử dụng rộng rãi trong các CPU như dòng
IBM 360. Vi lập trình cho phép tập lệnh nền được định nghĩa hoặc mở rộng bằng các chương trình tích hợp sẵn (ngày nay
gọi là firmware hoặc microcode).
- Vào năm 1956, IBM đã bán hệ thống đĩa từ đầu tiên, RAMAC (Random Access Method of Accounting and
Control - Phương pháp truy cập ngẫu nhiên của Tính toán và điều khiển). Nó sử dụng 50 đĩa kim loại 24 inch (609,6 mm),
với 100 rãnh mỗi mặt. Nó có thể lưu trữ 5 megabyte dữ liệu và có giá là 10.000 USD mỗi megabyte (vào năm 2008, bộ lưu
trữ từ tính, ở dạng đĩa cứng, có giá dưới 1 phần 50 cent mỗi megabyte).
b. T hế hệ thứ hai: Tranzito
- Vào nửa sau thập niên 1950 tranzito lưỡng cực (BJT) đã thay thế ống chân không. Những chiếc máy tính của
“thế hệ thứ 2” xuất hiện .
- Thời gian đầu,trước khi Tranzito ra đời người ta nghĩ rằng sẽ có rất ít máy tính được tạo ra vì kích thước, giá cả
và kiến thức tối thiểu để vận hành cũng như đọc kết quả.
- 1947, sự ra đời của Tranzito tạo ra một bước nhảy vọt đáng kể.Nó giúp làm giảm kích thước, giá thành ban đầu và
chi phí vận hành của các máy tính “thế hệ thứ 2” so với các máy ra đời trước đó. Nếu không có dòng điện chạy qua đường
cực B-E của tranzito lưỡng cực, đường cực C – E của tranzito sẽ chặn dòng điện (tranzito khi đó gọi là "tắt hoàn toàn").
Nếu có dòng điện đủ lớn đi qua đường cực B – E của một tranzito, đường cực C - E của tranzito đó cũng cho dòng điện đi
qua (và tranzito được gọi là "mở hoàn toàn"). Việc cho đi qua hay ngăn lại dòng điện là cách biểu diễn hai số 1 (true) và 0
(false) của số thập phân.
- So với ống chân không, tranzito có nhiều lợi điểm:
Stanley Mazor
- Trong suốt thập niên 1960, đã có những bước đột phá trong công nghệ chế tạo máy tính.1964, IBM đã chế tạo các
mô-đun Công nghệ Logic rắn IBM trong mạch lai dành cho hệ thống IBM/360. Đến cuối năm 1975,Sperry Univac vẫn tiếp
tục phát triển các loại máy thuộc thế hệ thứ II như UNIVAC 494
- Các hệ thống lớn Burriughs như B5000 cho phép việc lập trình trở nên đơn giản hơn và gây ảnh hưởng không nhỏ
đến thiết kế ngôn ngữ lập trình.Các vi máy tính được dùng để bán cho ngành công nghiệp,kinh doanh, trường học với giá
thấp. Nó có thể thực hiện giống như những mạch tương tự bằng “chương trình mô phỏng tập trung vào mạch tích hợp”
(simulation program with integrated circuit emphasis ),hay SPICE (1971). Việc phát triển của vi xử lý đã kéo theo sự phát
triển của vi máy tính
- Các vi máy tính lần đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào thập niên 1970.Chúng nhanh chóng dược mọi người
chấp nhận và sử dụng vì giá cả thấp và có hình dáng nhỏ gọn.Đến năm 1980,chúng có mặt ở khắp mọi nơi.Người được vinh
danh trong việc phát triển những chiếc máy tinh gia đình dành cho đại chúng đầu tiên đó chính là Steve Wozniak ,1 người
đồng sang lập nên APPLE Computer
- Tuy nhiên, chiếc máy tính đầu tiên của ông là Apple I lai xuất hiện trên thị trường sau các máy KIM-1và Altair
8800.Không lâu sau đó chiếc máy tính Apple II đầu tiên có khả năng đồ họa âm thanh,Commodore PET, đã xuất hiện trên
thi trường .Việc tạo ra những vi máy tính co kiến trúc đẹp với những tính năng đã có của những máy tính có kích thước lớn
ngày càng chiếm lĩnh hầu hết các phân khúc thị trường.
- Những hệ thống phức tạp như vi máy tính đòi hỏi phải có độ tin cậy rất cao.ENIAC đã được duy trì từ năm 1947
đến năm 1955 trước khi lui vào quá khứ.Từ viêc thay thế những ống chân không bị hỏng trong máy ENIAC mà không cần
tắt máy đã tạo ra một ý tưởng mới đó là những ổ cứng gắn trên máy vẫn có thể sử chữa trong khi đang vận hành liên tục.
- Ngày nay các các thiết bi càng phải có độ tin cậy cực cao ,chặt chẽ hơn Google đã nảy ra ý tưởng sử dụng phần
mềm chịu lỗi để phục hồi khi có lỗi về phần cứng thậm chí có thể thay thế hoàn toàn cụm máy chủ trong khi vẫn hoạt động
binh thường
- Ngày nay,CPU đa nhân đã có mặt rộng rãi ở khắp mọi nơi. Từ x2 như Dual Core, Core2Dou đến x4 như
Core2Quad và gần đây nhất là x4 với công nghệ siêu phân luồng ( tương đương x8 ) như ở Core i5, Core i7.Trong thời gian
không xa, các dòng Core i9 cao cấp cũng sẽ được sản xuất hàng loạt với các tính năng vượt trội hơn so với các anh em của
nó . Tuy nhiên, với các dung CPU mới thì cũng đòi hỏi những thiết bị phần cứng phù hợp. Một mặt nó giúp sư tương thích
giữa các thiết bị, giúp quá trình xử lí tinh toán nhanh hơn, nhưng mặt khác nó cũng khá tốn kém vì không phải dòng CPU
nào cũng xài cùng loại MainBoard. Bên cạnh đó, những thiết bị đi kèm cũng khá tốn kém như quạt mát chẳng hạn….
- Bộ nhớ có thể ghi lai nội dung ( Content-addressable memory-CAM) đã được dung rộng rãi trong các mạng lưới