Các giai đoạn phát triển của máy tính

Thomas Waston, cựu chủ tịch của IBM, vào năm 1943 đã từng nói “tôi nghĩ trên thế giới chỉ tồn tại một thị trường cho 5 chiếc máy tính”. Còn A. G. Bell cũng tin rằng phát minh điện thoại của ông chỉ dùng được cho người khiếm thính. Cả 2 ông đã nhầm khi mà ngày nay, các sản phẩm của họ đã và đang làm thế giới ngày càng trở nên bé nhỏ.

BÀI BÁO CÁO

L CH S KHOA H C MÁY TÍNH Ị Ử Ọ

NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1

1. Nguyễn Viết Tuệ

2. Nguyễn Thị Ngân Vang

MỞ ĐẦU

 Thomas Waston, cựu chủ tịch của IBM, vào năm 1943 đã từng nói “tôi nghĩ trên thế giới chỉ tồn tại một thị trường

cho 5 chiếc máy tính” Còn A G Bell cũng tin rằng phát minh điện thoại của ông chỉ dùng được cho người khiếm thính

Cả 2 ông đã nhầm khi mà ngày nay, các sản phẩm của họ đã và đang làm thế giới ngày càng trở nên bé nhỏ

 Bài viết này của nhóm chúng tôi nhằm tóm lược quá trình phát triển của máy tính và các thế hệ máy tính

 Giai đoạn từ 1990 đến nay

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

GIAI ĐOẠN TRƯỚC NĂM

1900

 Cách đây khoảng 5000 năm, con người đã có nhu cầu tính toán và

truyền thông

 Người tiền sử giao tiếp thông qua việc ra dấu và tới nay vẫn còn tồn tại như gật đầu,vẫy tay…và hình vẽ

 Con người sử dụng lửa khói, nhịp trống để báo hiệu từ xa Các hình vẽ dần được thay thế bằng chữ viết và thư tín bắt đầu được sử dụng

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Các dụng cụ tính toán đầu

tiên là 10 ngón tay của con người

 Bàn tính được phát minh

(Babylons và Egyptions), ban đầu

có nhiều kiểu và dần được cải tiến

 Vẫn sử dụng đến thế kỷ XVI,

và một số còn dùng tới ngày nay

Một số hình ảnh về bàn tính

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Năm 820, Al-Khwarizmi đưa ra khái niệm thuật toán Năm 1000, hệ thống

số Arap được phát minh và số 0 được

tìm ra

 Năm 1500, Leonardo da vinci vẽ

bảng phát thảo máy tính cơ học và

nhiều mô hình thiết bị kỹ thuật khác

 Năm 1617, Napier (1550–1617)

sáng tạo dụng cụ tính toán logic

“Napier’s Bone” có thể thực hiện được 4 phép toán cơ bản: cộng, trừ, nhân, chia

 Thước loga được phát minh vào

những năm 1620 thực hiện phép nhân

và chia nhanh hơn rất nhiều so với trước đó

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Thước loga được sử dụng nhiều cho đến khi có phát minh máy tính bỏ túi.

Briggs áp dụng để chế ra bảng logarit

được sáng chế, thực hiện được phép nhân, chia kỹ thuật và các phép toán phức tạp

 Phương pháp hiện đại này được sử dụng đến thế kỷ 20, sau đó được thay thế bằng máy tính bỏ túi

Thướt trượt

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Vào năm 1623, WilhelmSchickard

đã tạo ra chiếc máy tính cơ khí kỹ thuật đầu tiên

 Sử dụng nhiều kỹ thuật như răng và bánh răng, được phát triển đầu tiên

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Đồng hồ tính toán

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Năm 1642, Blaise Pascal

(1623-1662) đã chế tạo ra bàn tính Pascaline với 6 chữ số có thể thực hiện 4 phép toán cơ bản: cộng, trừ, nhân, chia

 Được chế tạo thành nhiều mẫu, máy

Pascaline, chiếc máy đầu tiên đã cơ khí

hóa một bước hoạt động của trí óc.

 Máy tính nguyên thủy của pascal

hiện còn được bảo quản tại bảo tàng Zwinger

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Máy tính pascal

Bên trong máy tính pascal

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Một Pascaline mở ra để quan sát các bánh răng luân phiên để hiển thị các kết quả tính toán

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Sau chiến tranh thế giới thứ

nhất(1712-1730), phát minh máy

dệt và máy hơi nước tạo những sự

thay đổi lớn đối với truyền thông và máy tính

 Từ năm 1725 Basile Bouchon đã dùng một cuộn giấy được đục lỗ

trong máy dệt để tạo những kiểu

mẫu có thể dùng đi dùng lại trên vải,

và vào năm 1726 đồng nghiệp của ông là Jean-Baptiste Falcon đã phát triển thiết kế bằng cách sử dụng

những thẻ giấy đục lỗ gắn với nhau

để thuận tiện trong việc tra lắp và

thay đổi chương trình

 Máy dệt Bouchon-Falcon là bán tự động và cần phải có người đưa chương trình vào.

 Vào năm 1801, Joseph-Marier

Jacquard đã phát triển một máy dệt, trong đó kiểu mẫu đang dùng để dệt được điều khiển bằng thẻ đục lổ Một loạt các thẻ có thể được thay đổi mà không phải thay đổi thiết kế cơ khí của máy dệt

 1820 Jacquard chế tạo máy dệt,

được xem là máy tính thật sự đầu tiên

 Sử dụng thẻ đục lỗ để lưu trữ các chỉ thị và dữ liệu

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Punch card

Thẻ đục lỗ trong máy phát nhạc

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Thể đục lỗ với bảng chữ cái mở rộng

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Năm 1832 Charles Babbage phát minh ra Difference Engine No 1.

Difference Engine No 1

 1833, Charles Babbage đưa ra một thiết kế hoàn chỉnh hơn, máy phân tích Nó kéo trực tiếp những thẻ đục lỗ của Jacquard để lập

 Tuy nhiên dự án tan vỡ do

những tranh cãi với người thợ thủ công làm ra những bộ phận đó và kết thúc bằng sự rút vốn của chính phủ

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Cuối năm 1840 Charles Babbage thiết kế chiếc Difference Engine No 2.

 Chiếc máy này nặng 8 tấn, dài 3,4 mét, cao 2,1 mét và có 8.000 linh kiện bằng chất liệu đồng, sắt, thép

 Cỗ máy được giới thiệu tại triển

lãm Babbage Engine tại bảo tàng lịch

sử máy tính ngày 10/5/2008, ở Mountain View (bang California, Mỹ)

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Một phần đằng sau

cỗ máy

cho thấy các bánh xe số theo hệ thập phân Có tổng cộng 248 bánh xe số như thế này được khóa liên động với nhau để thực hiện các phép tính

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Bánh xe được quay bằng tay, tính đến 31 chữ số sau dấu phẩy (phần thập phân), ra 1 kết quả cho mỗi vòng quay bánh xe

Cỗ máy in được kết quả một cách tự động

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Ada Lovelace, con gái

của nhà thơ Byron

 Năm 1844 phát minh điện tín của Samuel F.B.Morse ra đời.

 Nó chuyển các mã chấm và gạch thành các xung điện tương ứng và truyền qua dây điện tín

 Bộ mã Morse là cơ sở cho bộ mã ASCII

 Năm 1868, máy in ra đời

 Năm 1879, phát minh máy tính tiền

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 1889, Herman Hollerith

(1860-1929) đã tìm cách tự động hóa việc tính kết quả điều tra dân số của Mỹ

tính toán cho mỗi lần điều tra

GIAI ĐOẠN 1900-1939

1904:John Fleming phát minh đèn chân không(đèn hai cực đầu tiên)

1907:Lee De Forest chế ống 3 cực từ đèn 2 cực

1911:phát minh ra chữ tự động

1913:Irving Langmuir,ống tube electronique multigrille

1919:Eccles-Jordan chế ra chữ rơ le lật ”Flip-Flop”

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Vào những năm 1920 sở thích của Lewis Fry Richardson trong việc dự đoán thời tiết đã đưa

ông đến việc nghiên cứu phân tích số, đến nay

những máy tính mạnh nhất trên trái đất đều cần đến mô hình hóa đầy đủ phương trình Navier-

Stokes, được dùng để mô hình hóa thời tiết

Những công ty như Friden, Marchant Caculator và Monroe đã tạo ra những máy tính toán cơ khí để bàn từ những năm 1930 có thể thực hiện các

phép tính cộng, trừ, nhân và chia Từ “computer”

là một loại công việc dùng cho những người sử

dụng máy tính này để thực hiện các phép tính

toán học

Năm 1936, một bài báo của Alan Turing đã được chứng minh là

vấn đề(gọi là bài toán dừng)không

thể giải bằng quy trình tuần tự nào.

Để làm điều đó Turing đã cung cấp

một định nghĩa về một máy tính tổng

quát xử lý chương trình đươc lưu trên

giấy Cách xây dựng này được gọi là

 Máy Turing là một mô

hình về thiết bị xử lý các ký

tự, tuy đơn giản, nhưng có

thể thực hiện được tất cả

các thuật toán máy tính

dựng không dành cho việc

trực tiếp chế tạo ra máy

Turing khác được gọi là

máy Turing vạn năng (hay

MÔ T MÁY TURING Ả

MÔ T MÁY TURING Ả

Máy Turing có thể được

mô tả với các bộ phận sau:

Một dải băng có nhiều ô

Mỗi ô có ghi một ký tự, và ký

tự này có thể được đọc ra

bên ngoài, hoặc được bên

ngoài ghi đè lên Các ký tự

thuộc một bảng ký tự hữu

hạn V (tức là có hữu hạn các

ký tự), trong đó có một ký tự

đặc biệt gọi là ký tự trống

Các ô trên dải băng chưa bao

giờ được ghi đè lên từ bên

ngoài, luôn được coi là có ghi

sẵn ký tự trống

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Một đầu đọc và ghi chạy

trên dải băng (hoặc đứng

yên cho dải băng chạy

qua) Tại một thời điểm,

đầu đọc này có thể thực

hiện một trong 4 nhiệm vụ:

 Đọc ký tự trên ô mà đầu

đọc đang nằm trên nó

 Ghi ký tự mới lên ô mà

đầu đọc đang nằm trên

nó

 Di chuyển sang ô bên trái

 Di chuyển sang ô bên

phải

Trong Đệ nhị thế chiến, Turing là một người tham gia đóng góp quan trọng tại

Bletchley Park, trong việc phá mật mã của Đức Ông đóng góp những hiểu biết sâu

sắc về việc giải mã cả hai máy Enigma và máy Lorenz SZ 40/42 (một máy điện báo đánh chữ dùng làm bộ mã hoá ghép thêm, được quân đội Anh đặt tên là "Tunny"), và ông đã từng một thời là trưởng phòng Hut 8-bộ phận chịu trách nhiệm thu và đọc tín hiệu của hải quân Đức.

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Tiếp theo sau đó Turing đã sáng chế ra một

cái máy cơ-điện tử (electromechanical machine)

giúp vào việc giải mã máy Enigma, đặt tên là

máy bombe, lấy tên theo cái máy "bomba" được sáng chế tại Ba Lan Máy bombe, với một nâng cấp được đề bạt bởi nhà toán học Gordon

Welchman, trở thành dụng cụ chủ yếu dùng để đọc nguồn tin truyền qua lại từ máy Enigma

Máy bombe của Turing lần đầu tiên được lắp ráp vào ngày 18 tháng 3 năm 1940 Có đến trên

200 cái máy bombe như vậy vẫn đang hoạt động khi chiến tranh kết thúc

Máy BOMBE

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

 Sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta phát hiện rằng có một dòng máy tính mang tên Z đã được phát triển và sử dụng ở Đức từ trước đó Điều này chứng minh rằng người Đức đã phát minh ra chiếc máy đầu tiên của thế giới.

 Cha đẻ của cỗ máy này

là kỹ sư Konrad Zuse

(1910- 1995)

 Từ năm 1936 đến năm

1938, Zuse đã phát triển và

xây dựng chiếc máy kỹ thuật

số nhị phân đầu tiên có tên

+ Chiếc Z1 của Zuse hoàn

toàn bằng cơ khí, nhưng đã

sử dụng số nhị phân

Konrad Zuse (1910- 1995)

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Bản mô phỏng máy tính Z1 của ZUSE

Trong khoảng thời gian từ 1937-1939, một trong những nổ lực xây dựng máy tính sớm nhất

là tất cả đều bằng điện tử kỹ thuật số máy tính vào năm 1937 bởi JV Atanasoff, một giáo sư vật

lý và toán học tại Đại học Bang Iowa

Vào 1939, John Vincent Atanasoff và Clifford E.Berry đã phát triển chiếc máy tính Atanasoff-Berry-Computer(ABC)

+ Đó là chiếc máy tính điện tử kỹ thuật số có

mục đích cụ thể là: giải hệ phương trình tuyến tính, có thể giải quyết 29 ẩn số

+ Bản thiết kế này sử dụng trên 300 ống chân không để tăng tốc độ tính toán và sử dụng tụ

điện gắn cứng vào trục quay bằng động cơ để làm bộ nhớ

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Các Atanassoff-Berry-Computer.

Cũng vào năm 1939, người ta bắt đầu chế tạo chiếc máy Harvard Mark I tại phòng thí

nghiệm Endicott của IBM Được biết đến chính thức với tên gọi Automatic Sequence Controlled Caculator(Máy tính được điều khiển bằng chuỗi

tự động), Mark I là một máy tính cơ điện đa

năng được chế tạo bằng tiền bạc và sự hỗ trợ

nhân lực từ IBM, dưới sự hướng dẫn của nhà

toán học Howard Aiken của trường Harvard Bản thiết kế của nó ảnh hưởng từ máy phân tích của Babbage, sử dụng số thập phân và bánh xe lưu trữ cùng với công tắc xoay kèm với rơ-le điện từ

Nó có thể lập trình được nhờ máy đục lỗ, và có thể cùng lúc tính toán vài đơn vị song song

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

GIAI ĐOẠN 1940 ĐẾN 1950

Máy tính Z3

Năm 1941 kĩ sư người Đức

Konrad Zuse xây dựng thành

công cỗ máy điện toán thực

thụ đầu tiên là chiếc Z3 Chiếc

máy này được thiết kế dựa

trên các tần số điện thoại vì

đây là những thiết bị đáng tin

cậy và phổ biến nhất vào thời

đó

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Máy tính Z3(tt)

Trên nhiều khía cạnh nó giống với nhưng chiếc máy hiện đại tiên phong trong nhiều cải tiến như số thực dấu chấm động Sự thay thế hệ thống thập phân khó thực hiện trước đó bằng hệ thống nhị phân đơn giản Nó có thể thực hiện những phép toán

cơ bản như cộng, trừ,nhân, chia và tính căn bậc Tốc độ của Z3 là khoảng 3-4 phép cộng/giây, còn nếu làm phép nhân một khối lượng tương tự thì mất khoảng 5 giây Chương trình được nạp

vào phần cứng qua một đoạn phim cũ vì giấy thời đó khan

hiếm

Cỗ máy Z3 được sử dụng nhiều trog chiến tranh thế giới

thứ II nhưng không phải trong vai trò của một thiết bị giải mã mà nó được dùng để ûthực hiện những phân tích thống kê về độ ứng suất trên máy bay

Máy tính nhị phân ABC

 Năm 1941 Atanasoff và Berry

chế tạo thành công một chiếc

máy có thể giải hệ phương

trình với 29 ẩn số Nó mang

tên Atanasoff-Berry Computer

hay còn được viết tắt là ABC.

 Hệ thống số học: nhị phân

 Cơ chế tính toán: điện tử

 Mục đích đơn không lập trình

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Máy tính ABC(tt)

 Đây là chiêc máy sử dụng điện tử để lưu trữ dữ liệu và cũng là chiếc máy đầu tiên sử dụng tính toán nhị phân Nó không có khả năng lập trình, nó chỉ được thiết kế để giả một lớp các bài toán toán học định sẵn như giải hệ phương trình tuyến tính Chính vì vậy mà từ sau chiến tranh thế gới 2 nó không được tiếp tục phát triển

Máy tính Colossus

Máy Clossus được chế

tạo vào khoảng giữa

tháng 3 và tháng12 năm

1943 do Tommy

Flowers và đồng nhiệp

của ông tại trạm nghiên

cứu bưu chính ở

Dollis,London thực

hiện.

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Colossus là thiết bị tính toán hoàn toàn bằng điện tư ûđầu tiên Colossus sử dụng một số lượng lớn ống chân không cóùù ngõ nhập bằng băng giấy.

Mark I Colossus là loại thiết bị định hình có vai trò quan trọng của công nghệ thông tin trong các cuộc chiến tranh Sự ra đời của Colossus đã mang lại

hiệu quả tức thì trong những ngày đen tối nhất cả chiến tranh thế giới II và bản thân nó mang dắu ấn lịch sử: Turing và các đồng sự của mình đã thành công ở lĩnh vực mà Babbage đã thất bại, đó là xây dựng một máy điện toán vừa tự đôïng vừa có thể lập trình đựơc.

Máy tính Mark I

Năm 1944 trưòng Đại Học Havard và IBM đã xây dựng thành

công máy tính Mark I Đây là lần

đầu tiên lập trình máy tính kĩ thuật

số được thực hiện ở Hoa Kỳ nhưng

không phải là máy tính điện tử

Sử dụng số thập phân và bánh xe

lưu trữ cùng với công tắc xoay kèm

với rơ- le điện từ Nó có thể lập trình

được nhờ cuộn giấy đục lỗ và có thể

cùng lúc tính toán vài đơn vị song

Máy tính Mark I

Bên trong Mark I có các

bộ chuyển mạch, rơ le ,

trục quay và khớp ly hợp

Máy nặng 5 tấn, cao 2,4

mét, dài 15 mét, chứa 800

km dây điện và có một trục

dây quay dài 50 mét quay

bởi một mô tơ điện 5 mã

lực.

Trung tâm trục lái của Mark I

Maùy tính Mark I

 Mark I laøm vieôc vôùi caùc soâ daøi

23 chöõ soâ Noù coù theơ coông hay

tröø hai soâ nhö vaôy trong 3/10

giađy, nhađn maât 4 giađy vaø chia

maât 10 giađy (45 naím sau caùc

maùy tính coù theơ thöïc hieôn caùc

pheùp coông trong voøng 1 /tyû

giađy) Maịc duø Mark chöùa ñeẫn

haøng trieôu thaønh phaăn song noù

chư coù theơ löu tröõ ñöôïc 72 soâ

Ngaøy nay caùc maùy tính coù theơ

löu tröõ 30 trieôu soâ trong RAM

vaø 10 tư soâ tređn ñóa cöùng. Boô phaôn náp chöông

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Máy tính ENIAC

Vào tháng 2 năm 1946 J.Presper Eckert và Jonh

Mauchly cho ra mắt hệ thống

điện toán ENIAC(Electric

numerical integrator and

Computer), đây đựơc xem là

tiền thân của máy tình hiện

nay

Giáo Sư J.Presper và

Máy tính ENIAC

 Hệ thống số học: thập phân

 Cơ chế tính toán: điện tử

 Điều khiển chương trình bằng

cáp nối tạm và chuyển mạch

 Nó chiếm diện tích 170 mét

vuông,dài 20 mét , cao 2,8

mét Máy nặng 30 tấn, sử

dụng17.468 đèn điện tử,

70.000 điện trở,10.000 điện

dung,1.500 rơle và 6.000 cái

ngắt mạch Ngoài ra phải quay

tay mỗi bộ chuyển mạch và

nối hàng trăm dây cáp khi thực

hiện chương trình

ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Máy tính ENIAC(tt )

 ENIAC được sử dụng với nhiều mục đích, từ phục vụ công tác dự báo thời tiết, tính toán năng lượng hạt nhân, nghiên cứu tia vũ trụ, số ngẫu nhiên đến các dự án nghiên cứu khoa học Nó có thể thực hiện 5000 phép tính cộng hoặc trừ 10 chữ số trên giây và nhanh hơn bất cứ thiết bị tính toán nào ở thời điểm đó

 So với những chiếc máy tính thực hiện chức năng thực tiễn khác, ENAC là một con chim lạc đàn theo khía cạnh kĩ thuật số Nó sử dụng hệ thống thập phân 10 con số, chứ không

phải là là hệ thống nhị phân bao gồm các con số 0 và 1 được gần như các máy tính sau này sử dụng