TỔNG QUAN VỀ TIN HỌC

Vào thời kỳ đầu tiên, người ta gọi nó là Điện toán, ám chỉ sự kết hợp giữa toán học và điện tử, khi mà máy tính chủ yếu được sử dụng để thực hiện các phép tính toán.. Đây là thời kỳ sơ

MỤC LỤC

Chương 1 Tin Học đã ra đời và phát triển như thế nào?

ƒ Khái niệm về Tin Học 1

ƒ Quá trình lịch sử phát triển 5

Chương 2 Vai trò của Tin Học ƒ Vai trò đối với xã hội loài người 17

ƒ Vai trò đối với Việt Nam 19

ƒ Vai trò đối với ngành Công an 21

Chương 3 Mặt trái của Tin Học ƒ Virus 23

ƒ Hacker và tội phạm máy tính 27

ƒ Chiến tranh thông tin 33

ƒ Ảnh hưởng tiêu cực của Tin học đối với con người 37

Chương 1 Tin Học đã ra đời và phát triển như thế nào?

ƒ Khái niệm về Tin Học

Tin học là một ngành khoa học mới mẻ, lịch sử phát triển thực sự của nó

chỉ mới vài chục năm, thế nhưng sự phát triển như vũ bão của nó, đặc biệt từ

những năm thập niên 90 thế kỷ 20 cho đến nay, đã khiến cho Tin học trở thành

một khoa học có phạm vi rất rộng lớn, có liên quan đến rất nhiều lĩnh vực khoa

học - kỹ thuật khác Sự phát triển nhanh chóng đó đã khiến cho mọi cố gắng

nắm bắt, khái quát về ngành khoa học này đều tỏ ra thiếu chính xác hoặc lạc

hậu rất nhanh Chỉ riêng về tên gọi chỉ khái niệm đã liên tục thay đổi trong

những khoảng thời gian ngắn Vào thời kỳ đầu tiên, người ta gọi nó là Điện

toán, ám chỉ sự kết hợp giữa toán học và điện tử, khi mà máy tính chủ yếu được

sử dụng để thực hiện các phép tính toán Sau đó, vào khoảng những năm 60,

người ta dùng tên gọi là Khoa học máy tính, tức là khoa học nghiên cứu, chế

tạo và ứng dụng máy tính Lúc này đã thừa nhận nó như một ngành khoa học

độc lập, mà đối tượng tác động chính là máy tính Vào những năm 80, tên gọi

Tin học xuất hiện, nguyên gốc tiếng Anh của từ “Tin học” là Informatic, bắt

nguồn từ Information, nghĩa là “thông tin” Đối tượng tác động lúc này được

xác định không phải là máy tính nữa mà là thông tin Những tên gọi hiện đại

hơn xuất hiện vào thời gian gần đây như CNTT, đề cập đến những ứng dụng

công nghệ vào thực tiễn cuộc sống; hay CNTT & truyền thông để nhấn mạnh

vai trò của viễn thông và thông tin liên lạc, trong đó Internet là điển hình

Như vậy là cho đến nay vẫn chưa có một sự thống nhất về tên gọi, về

định nghĩa, về khái niệm của ngành khoa học này Trong sách báo, tài liệu, trên

các phương tiện thông tin đại chúng, 5 tên gọi trên vẫn đang được sử dụng đan

xen Người ta sử dụng tên gọi này hay tên gọi khác tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ

thể

Tóm lại chúng ta có thể hiểu Tin học là “Ngành khoa học về xử lý thông

tin tự động bằng máy tính điện tử” Tin học là một ngành khoa học, cũng

tương đương như các khoa học khác, như Toán học, Vật lý học, Hóa học hay

Sinh học Nó nghiên cứu về thông tin và xử lý thông tin, trong đó xử lý thông

tin là nội dung cơ bản quan trọng xuyên suốt Chức năng xử lý thông tin trong

Tin học bao gồm 5 quá trình:

- Thu thận thông tin: lấy thông tin từ thế giới thực và biểu diễn thông tin

đó dưới các dạng dữ liệu mà máy tính hiểu được

- Lưu trữ thông tin: ghi nhớ thông tin lên các thiết bị lưu trữ để có thể đem

ra sử dụng trong những lần xử lý về sau

- Xử lý thông tin: tác động lên các thông tin đã có thông qua các phép biến

đổi, phân tích, tổng hợp, tra cứu,… để tạo ra các thông tin mới

- Xuất thông tin: hiển thị thông tin ra ngoài thế giới thực dưới các dạng mà

con người có thể nhận biết được

- Truyền thông tin: gửi thông tin từ máy này sang máy khác, từ điểm này

sang điểm khác

Lưu trữ tin

Thu nhận tin

Dữ liệu

Xử lý tin liệu Dữ

mới

Xuất thông tin

Âm thanh

Hình ảnh

Hình 1: Lưu đồ về các quá trình xử lý thông tin

Đầu tiên, thông tin trong thế giới thực như văn bản, âm thanh, hình ảnh,

tín hiệu,… được thu nhận và biến đổi thành các dạng dữ liệu ở trong máy tính

Từ các dữ liệu đã có này thông qua tác động, biến đổi, phân tích, tổng hợp, tra

cứu để tạo ra các dữ liệu mới Đây là giai đoạn rất quan trọng, vì một lý do rất

đơn giản, điều mà người sử dụng cần đến, quan tâm nhất chính là nội dung của

các dữ liệu mới này Dữ liệu mới tạo ra càng chất lượng thì càng phục vụ tốt

cho lợi ích của con người Dữ liệu sau khi thu nhận hoặc xử lý được ghi nhớ lại

trên các thiết bị lưu trữ như các dạng đĩa từ hay đĩa quang để có thể đem ra sử

dụng lại Chúng cũng có thể được truyền tới máy khác, nơi khác bằng sao chép

thủ công hoặc thông qua hệ thống mạng Và cuối cùng, dữ liệu sau khi xử lý

được hiển thị trở lại thế giới thực để con người nhận biết được kết quả cần thiết

Trong Tin học, toàn bộ các quá trình xử lý thông tin trên đây được thực hiện

chủ yếu thông qua máy tính điện tử Máy tính điện tử không chỉ là công cụ,

phương tiện, mà còn như một bộ phận hữu cơ không thể tách rời của Tin học

Nói đến Tin học là phải có mặt máy tính Máy tính có những tính năng rất đặc

biệt tạo nên lợi thế cho Tin học so với các ngành khoa học khác Các tính năng

đó là:

Tính năng thứ nhất: Tốc độ xử lý cao Máy tính có tốc độ xử lý rất cao Các

máy tính cá nhân bình thường hiện nay có tốc độ xử lý vào khoảng vài chục

triệu phép tính/s Còn như chiếc máy tính chơi cờ Deep Blue từng đánh bại vua

cờ Gary Gasparop có khả năng tính được 200 triệu phép tính/s Chiếc máy tính

mạnh nhất thế giới hiện nay là siêu máy tính Blue Gene L của hãng IBM có tốc

độ tính toán là 70,72 nghìn tỷ phép tính/s Chúng ta hãy tưởng tượng thế này,

trên trái đất có khoảng 7 tỷ người, nếu mỗi người có khả năng tính được 10.000

phép tính/s thì cộng lại cũng mới chỉ xấp xỉ khả năng tính toán của siêu máy

tính Blue GeneL Nhờ có tốc độ xử lý cao như vậy mà máy tính có khả năng

thực hiện mọi công việc rất nhanh chóng, gần như là tức thời Đó chính là ưu

Tính năng thứ hai: Khả năng lưu trữ thông tin lớn: Máy tính điện tử có

khả năng lưu trữ thông tin rất lớn chỉ trong những thiết bị lưu trữ rất nhỏ Các

bạn hãy thử tự tìm một vài ví dụ về khả năng lưu trữ thông tin của máy tính Tôi

có một ví dụ thế này, một đĩa mềm 1,4MB có thể lưu được nội dung của 1 cuốn

sách dày 300 trang, mỗi trang có trung bình 50 dòng, mỗi dòng 80 chữ cái

Những ổ đĩa cứng cho máy tính cá nhân hiện bán trên thị trường có dung lượng

tới 200Gb Mà 1Gb=1000Mb Tính ra một đĩa cứng như vậy có thể lưư trữ

được 140.000 quyển sách như trên Một đĩa cứng có thể lưu trữ được cả một thư

viện sách Chúng ta có thể thấy được khả năng lưu trữ rất lớn của máy tính điện

tử, và điều đó tạo nên lợi thế thứ hai của Tin học

Lưu trữ

Ổ cứng laptop

100Gb

100.000 cuốn sách

Hình 3: Khả năng lưu trữ của máy tính

Tính năng thứ ba: Xử lý tự động: đó là khả năng xử lý thông tin bằng các

chương trình một cách tự động mà không cần đến sự can thiệp từng bước của

con người Đây là một khả năng quan trọng của máy tính, nhờ nó mà máy tính

có thể hoạt động độc lập, hay ở mức độ cao hơn là có thể “suy nghĩ” để quyết

định hành động tiếp theo Tất nhiên, suy nghĩ ở đây phải được đặt trong ngoặc kép Hiện tại, máy tính không

có khả năng suy nghĩ như con người, đó là điều chắc chắn; còn trong tương lai thì không ai có thể khẳng định trước một điều gì cả

Một trong những cách suy nghĩ đơn giản nhất của máy tính là liệt kê tất

cả các phương án có thể xảy ra và lựa chọn phương án tốt nhất Đó chính là cách mà máy tính chơi cờ Deep Blue dùng để đánh bại vua cờ

Hình 4: Robot ASIMO (Honda)

Gary Gasparop, cứ mỗi nước đi của nó đã được tính trước hàng trăm, hàng

nghìn khả năng có thể xảy ra tiếp theo, điều mà ông vua cờ không làm được

Ba tính năng trên của máy tính điện tử cũng chính là các lợi thế của Tin học

Chính nhờ những lợi thế này mà Tin học đã phát triển rất mạnh mẽ và hiện tại

đã xâm nhập vào hầu như mọi lĩnh vực trong cuộc sống

ƒ Quá trình lịch sử phát triển

Lịch sử phát triển của Tin học có rất nhiều vấn đề và sự kiện, ở đây chúng ta

sẽ cùng điểm qua các cột mốc quan trọng trong sự phát triển của các công cụ

tính toán và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật có liên quan Nguyên nhân là tại vì

lịch sử Tin học gắn liền rất chặt chẽ với sự phát triển của các công cụ tính toán;

sự hình thành, ra đời và phát triển của Tin học đều xuất phát từ các nỗ lực của

con người để chế tạo các công cụ tính toán mới có thể tính toán nhanh hơn,

nhiều hơn, chính xác hơn Nhìn vào lịch sử Tin học theo khía cạnh này, chúng

ta có thể chia làm 2 giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất - Các công cụ tính toán sử dụng hệ thập phân

Hệ thập phân là hệ số gồm mười chữ số từ 0 -> 9 mà con người sử dụng để

tính toán hàng ngày Đây là thời kỳ sơ khai của Tin học, khi mà các công cụ

tính toán còn rất đơn giản, được chế tạo trên cơ sở bắt chước các phép tính toán

thập phân của con người Các công cụ tính toán giai đoạn này chủ yếu chỉ thực

hiện được bốn phép tính cơ bản: cộng, trừ, nhân, chia Tuy nhiên cũng chính

trong giai đoạn này, đã xuất hiện những nền tảng lý thuyết và kỹ thuật làm tiền

đề cho sự ra đời của Tin học hiện đại

Công cụ tính toán đầu tiên mà con người nghĩ ra là bàn tính tay Các bàn

tính tay đầu tiên xuất hiện ở Trung Quốc và Ấn Độ khoảng 300 năm TCN

Các bàn tính khung gỗ này khá hoàn thiện về mặt cấu tạo cũng như quy tắc, luật tính toán Chúng có thể thực hiện được các phép tính cộng, trừ, nhân, chia một cách khá nhanh chóng với những con số lớn đến trên 10 chữ

số Và chúng ta hay

Hình 5: Các dạng bàn tính tay Trung Quốc

gọi với tên gọi với tên gọi quen thuộc là “ Bàn tính Trung Quốc”

Việc tính toán trên các bàn tính Trung Quốc đòi hỏi phải học thuộc các quy

tắc, luật riêng, đặc biệt là đối với phép nhân và phép chia Bàn tính chủ yếu

được các thương nhân sử dụng để phục vụ cho việc kinh doanh buôn bán

Những kỹ năng sử dụng bàn tính được xem là bắt buộc đối với những người

hành nghề kinh doanh, buôn bán Và ở phương Đông, mãi cho đến thế kỷ 19,

bán tính vẫn là công cụ tính toán phổ biến trong xã hội Còn ở phương Tây thì

từ năm 1642 đã xuất hiện những chiếc máy tính cơ học hoạt động bằng các

bánh xe răng cưa

Chiếc máy tính cơ học đầu tiên được phát minh bởi nhà toán học người

Pháp là ông Blaise Pascal Vào năm 1642, Pascal đã thiết kế và chế tạo một

chiếc máy tính cơ học hoạt động bằng các bánh

xe răng cưa, chiếc máy được đặt tên là máy Pascaline Chúng ta hãy quan sát hình ảnh và cấu tạo bên trong của chiếc máy Pascaline Chiếc máy được cấu tạo từ nhiều bánh xe răng cưa được sắp xếp liền nhau

Khi bánh xe đơn vị quay

10 vòng sẽ kéo theo bánh

xe hàng chục quay 1 vòng, bánh xe hàng chục quay 10 vòng sẽ kéo bánh xe hằng trăm quay 1 vòng,… cứ thế, đó là nguyên tắc hoạt động của máy

Pascaline Máy Pascaline có thể thực hiện được 4 phép tính cơ bản: cộng, trừ,

nhân, chia tương đương như một máy tính bỏ túi 4 chức năng ngày nay Mô

hình của chiếc máy tính cơ thời đó vẫn còn xuất hiện trong một số dụng cụ máy

móc hiện đại ngày nay như đồng hồ đo điện, đồng hồ đo nước, công tơ mét ôtô,

xe máy

Blaise Pascal

(1623 - 1662)

Hình 6: Máy tính cơ Pascaline (1642)

Sự ra đời của máy Pascaline đánh dấu một cột mốc quan trọng trong nỗ lực

chế tạo các công cụ tính toán của con người, và thực sự là nó có các ưu điểm

vượt trội so với bàn tính tay như tính toán nhanh hơn, sử dụng tiện lợi hơn Tuy

nhiên, khả năng của nó vẫn chỉ mới dừng lại ở mức độ thực hiện được 4 phép

cộng, trừ, nhân, chia và vẫn cần đến các tao tác của người sử dụng

Charles Babbage

(1792 – 1871)

Chương trình hoạt động

Kết quả out

in

Hình 7: Máy phân tích (1823)

Bước tiến tiếp theo trong lịch sử chế tạo máy tính đến từ nước Anh Năm

1823, một giáo sư ở đại học Cambrigde tên là Charles Babbage đã nhận được

tài trợ của chính phủ Anh để nghiên cứu và thiết kế chiếc máy phân tích

(Analytical Engine) có thể lập trình được bằng các thẻ đục lỗ để thực hiện bất

kỳ phép tính nào với độ chính xác trên 20 chữ số Khả năng lập trình được của

máy phân tích là điều mà những công cụ tính toán trước đây không có Ở máy

phân tích, các chương trình hoạt động được mã hóa trên các bìa giấy cứng đục

lỗ gọi là thẻ đục lỗ, máy sẽ đọc các thẻ đục lỗ này và tự động hoạt động theo

chương trình đã được mã hóa trên đó, sau đó cho ra kết quả Như vậy máy phân

tích có khả năng hoạt động một cách độc lập và thực hiện được nhiều phép tính

khác nhau tuy theo chương trình đã vạch sẵn từ trước của người sử dụng

Những chương trình được mã hóa trên các thẻ đục lỗ này chính là những phần

mềm đầu tiên trên thế giới

Bản thiết kế máy phân tích của Charles Babbage bao gồm 4 thành phần:

- Phần nhập: bộ phận đọc các thẻ đục lỗ

- Nhà máy: nơi thực hiện các phép tính toán, chế tạo từ các bánh xe răng

cưa và chạy bằng động cơ hơi nước

- Kho: nơi lưu trữ các toán tử và kết quả

- Phần xuất: nơi cho ra kết quả dưới dạng các bản đục lỗ hay các bản in

Các máy tính hiện đại ngày nay cũng có cấu trúc cơ bản gồm 4 phần giống

cấu trúc của máy phân tích ở trên

Charles Babbage đã theo đuổi dự án

nh phủ Anh tài trợ cho dự án, nhưng sau đó họ cắt tài trợ vì chi phí quá cao

mà triển vọng áp dụng vào thực tế trong thời gian gần là không có Thế là

Charles Babbage bỏ tiền túi ra để tiếp tục nghiên cứu, nhưng đáng tiếc là ông đã

không hoàn thiện được chiếc máy phân tích của mình Vấn đề ông gặp phải là

cần phải có hàng ngàn bánh răng mới có thể đạt đến mức độ chính xác mà công

nghệ của thế kỷ 19 không đáp ứng được Lúc này mới chỉ trong thời đại động

cơ hơi nước Một trong những mẫu thiết kế của Charles Babbage bao gồm tới

50.000 chi tiết, hoạt động trong một cỗ máy hoạt động bằng động cơ hơi nước,

có kích thước bằng cả một đầu máy xe lửa Tuy nhiên, ý tưởng của Charles

Babbage đã đi trước thời đại và đặt nền móng cho những nhà phát minh thiết kế

máy tính sau này

Cột mốc quan

n được đem vào áp dụng trong thực tiễn đưa lại những hiệu quả to lớn, đó là

chiếc máy sắp xếp (Tabulating Machine), do một nhà phát minh người Mỹ là

ông Herman Hollerith chế tạo vào năm 1890 Chiếc máy được sử dụng để sắp

xếp những thông tin về thống kê cho việc điều tra dân số ở Hoa Kỳ, và nó

nhanh chóng chứng minh sự hiệu quả của mình Những cuộc điều tra dân số

trước đó mất gần 7 năm rưỡi để thống kê bằng tay, nhưng khi sử dụng máy sắp

xếp, cuộc thống kê cơ bản năm 1890 chỉ mất 6 tuần, và chỉ mất hai năm rưỡi để

phân tích tỉ mỉ tất cả dữ liệu đó

g, năm 1896, Herman Hollerith thành lập Công ty máy tính thống kê (Tabulating Machine Company) sản xuất hàng loạt những chiếc máy tương tự cung cấp cho các hệ thống thông tin kinh tế Năm

1924, công ty đổi tên là Công

ty kinh doanh máy tính quốc

tế (International Business Machines Coporation), viết tắt

là IBM: một nhãn hiệu máy tính nổi tiếng ngày nay

Herman Hollerith

Hình 8: Máy sắp xếp (1890)

Trên đây, chúng ta vừa tìm hiểu về các công cụ tính toán cơ học Mặc dù

đạt được một số thành công nhất định, nhưng các công cụ tính toán cơ học gặp

phải rất nhiều hạn chế do cố gắng bắt chước cách tính toán thường ngày của con

người Tuy nhiên, các nỗ lực chế tạo ra các công cụ tính toán trong giai đoạn

này đã tạo ra những nền tảng lý thuyết và kỹ thuật làm tiền đề cho sự ra đời của

Tin học hiện đại sau này Với bàn tính tay, việc sử dụng bàn tính tay đã khiến

cho con người nghĩ đến những quy tắc, luật tính toán và tìm cách ghi nhớ chúng

dưới dạng các bài thơ, bài vè Tiếp theo là máy tính cơ Pascaline, đánh dấu việc

sử dụng các kết cấu máy móc cơ học để áp dụng vào tính toán, nhằm nâng cao

mức độ chính xác, tốc độ tính toán và sự tự động Rồi đến máy phân tích, người

ta bắt đầu suy nghĩ đến việc tạo ra các chương trình hoạt động lập sẵn cho máy

tính mà ngày nay ta gọi là phần mềm, cũng như hoàn thiện mô hình cấu trúc

máy tính gồm 4 phần cơ bản Rồi đến máy sắp xếp, con người bắt đầu có ý thức

tận dụng khả năng tính toán của máy tính, ứng dụng vào các công việc thực tế

để đạt được hiệu quả cao hơn

Với những nền tảng lý thuyết và kỹ thuật đó, khi kỷ nguyên điện tử ra đời,

các nhà phát minh, nghiên cứu chuyển sang một hướng đi mới: chế tạo các công

cụ tính toán hoạt động dựa trên các nguyên lý điện tử

Giai đoạn thứ hai - Công cụ tính toán điện tử và các kỹ thuật liên quan:

Đây là giai đoạn Tin học hiện đại ra đời và phát triển trên nền tảng của các

nguyên lý điện tử và lý thuyết nhị phân

Mọi việc xuất phát từ năm 1848, khi nhà toán học George Boole hoàn thiện

lý thuyết Đại số nhị phân Nội dung cơ bản của Đại số nhị phân là biểu diễn

mọi thông tin chỉ bằng hai ý nghĩa ĐÚNG và SAI Nghĩa là, với 2 giá trị cơ bản

là ĐÚNG và SAI, đại số nhị phân có thể biểu diễn được tất cả mọi dạng thông

tin

Nền tảng lý thuyết của Đại số nhị phân chính là cơ sở để chế tạo các máy

tính điện tử hoạt động theo nguyên lý nhị phân, dựa trên hai trạng thái của dòng

điện:

- Ngắt mạch: biểu diễn ý nghĩa KHÔNG (0)

- Đóng mạch: biểu diễn ý nghĩa CÓ (1)

Và từ đây các nhà nghiên cứu bắt đầu bắt tay vào chế tạo máy tính làm từ

những bóng đèn điện tử

Chiếc máy tính điện tử đầu tiên, đó là chiếc máy tính Colossus do nhà toán

học người Anh là Alan Turing chế tạo năm 1943 Chiếc máy Colossus được

dùng để giải mã Nguyên nhân ra đời của nó xuất phát từ chiến tranh thế giới

lần thứ hai

Vào thời kỳ đầu chiến tranh, tàu ngầm quân Đức liên tục đánh phá tàu thuyền Anh, lệnh truyền từ bộ chỉ huy quân Đức ở Berlin đến các tàu ngầm thông qua sóng radio Quân Anh có bắt được những sóng này, nhưng vấn đề

là những thông điệp đó

đã được người Đức mã hóa bằng hệ mã Navi, được coi là hoàn toàn bảo mật, không có khả năng bị giải mã lúc bấy giờ Thế là chính phủ Anh mới lập ra một phòng thí nghiệm tuyệt mật chế tạo

máy tính điện tử Colossus để giải mã các thông điệp Nhà toán học nổi tiếng

Alan Turing phụ trách thiết kế chiếc máy tính này

Colossus đi vào hoạt động từ năm 1943, và đã góp công lớn giúp người Anh

bảo vệ được hòn đảo của họ trước sự tấn công của người Đức Vì tính chất quan

trọng của nó, dự án này được phân loại bí mật quân sự trong suốt 30 năm, nên

Colossus không có triển vọng tương lai Nó chỉ có ý nghĩa là chiếc máy tính

điện tử đầu tiên trên thế giới.Tuy Colossus là chiếc máy tính điện tử đầu tiên,

nhưng nó chỉ được thiết kế với chức năng duy nhất là giải mã Có nghĩa rằng nó

chỉ là chiếc máy tính đơn chức năng Còn chiếc máy tính điện tử đa chức năng

đầu tiên, đó là chiếc máy tính do hai kỹ sư người Mỹ là Mauchley và Eckert ở

đại học Pensyvania chế tạo vào năm 1946, được đặt tên là ENIAC

ENIAC là tên viết tắt của cụm từ tiếng Anh Electronic Numerical

Integrator And Computer, dịch ra nghĩa tiếng Việt là Bộ tích phân điện tử số

ENIAC là một cỗ máy khổng lồ, chiếm diện tích cả một gian phòng lớn Nó

nặng tới 30 tấn, bao gồm gần 18000 bóng đèn điện tử Nó được lập trình bằng

cách thiết đặt 6000 công tắc nhiều vị trí, nối vô số ổ cắm cùng cả rừng cáp dài

tới 500 dặm Nó tiêu thụ tới 140KW điện ENIAC chính là hình ảnh hoàn thiện

của máy phân tích Chắc chúng ta vẫn còn nhớ chiếc máy phân tích của Charles

Babbage? Vào thế kỷ 19, nền tảng khoa học kỹ thuật thấp kém không cho phép

Charles Babbage chế tạo thành công máy phân tích, mà phải đến hơn 100 năm

sau, Mauchley và Eckert mới biến ý tưởng của ông thành sự thực ENIAC hoạt

động dựa trên các chương trình được lập trình sẵn và tốc độ tính toán của nó là

100.000 phép tính/s

ENIAC

Nặng 30 tấn Cao 5,5 m Dài 24 m

17468 bóng đèn điện tử Dây dẫn dài

500 dặm 100.000 phép tính/s

Hình 10: Máy tính điện tử đa chức năng đầu tiên

Để ENIAC hoạt động được người ta cần đến cả một đội ngũ chuyên gia điều

hành được đào tạo cẩn thận ENIAC có thể thực hiện được rất nhiều công việc

khác nhau, chủ yếu là các phép tính toán trong khoa học Một trong những thử

nghiệm đầu tiên của nó là thực hiện các tính toán để nghiên cứu tính khả thi của

việc chế tạo bom hydro trong lĩnh vực hạt nhân

ENIAC lúc đầu cũng được tài trợ bởi quân đội và cũng phục vụ cho các mục

đích quân sự Tuy nhiên khi cỗ máy hoàn thành năm 1946 thì chiến tranh đã

qua đi, do đó Mauchley và Eckert được phép tổ chức một khóa học hè để trình

bày công trình nghiên cứu của mình cho các đồng nghiệp khoa học Khóa học

hè đó đã mở đầu cho sự bùng nổ mối quan tâm đến việc chế tạo máy tính điện

tử số cỡ lớn, sau khóa học hè, nhiều nhà nghiên cứu khác bắt tay vào chế tạo

máy tính điện tử Và lịch sử chế tạo máy tính bước vào một giai đoạn mới

Chính vì điều này, người ta thường coi sự ra đời của ENIAC chính là sự mở đầu

cho Tin học hiện đại

Theo sau ENIAC, lần lượt có rất nhiều máy tính điện tử số cỡ lớn khác được

chế tạo Đặc điểm chung của những chiếc máy này là được thiết kế từ thành

phần cơ bản là các bóng đèn điện tử Do đó chúng có kích thước rất lớn, tiêu

tốn nhiều năng lượng Tình trạng đó tiếp diễn cho đến khi một phát kiến kỹ

thuật mới ra đời vào năm 1948, đó là kỹ thuật bán dẫn

Ba nhà vật lý là các ông John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley đã phát minh ra kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, cũng nhờ đó mà các ông được trao giải Nobel năm 1956 Kỹ thuật bán dẫn ra đời đã tạo ra một cuộc cách mạng trong chế tạo máy tính Các máy tính lúc trước được chế tạo từ các bóng đèn điện tử, bây giờ được thay thế bởi các bóng bán dẫn nhỏ hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn, tính năng

hoàn hảo hơn Kích thước của các máy tính chế tạo từ bóng bán dẫn, như chúng

ta thấy trên màn hình, được thu nhỏ đáng kể, ngược lại, các tính năng lại vượt

trội hơn rất nhiều các thế hệ máy tính làm từ bóng đèn điện tử lúc trư

John

Bardeen

Walter Brattain

William Shockley

Hình 11: Các tác giả của kỹ thuật bán dẫn

ớc

Với kỹ thuật bán dẫn, các hệ thống máy tính được thu nhỏ, nhưng lại trở nên

phức tạp hơn trước rất nhiều Các chức năng của máy tính ngày càng đa dạng

khiến cho việc điều hành quản lý hoạt động của máy tính cũng như việc tạo ra

các chương trình hoạt động theo cách thức thủ công cũ không đáp ứng nổi yêu

cầu Thế là trong những năm 60, người ta bắt đầu hoàn thiện hệ điều hành và

ngôn ngữ lập trình

Như chúng ta đã biết, vào thời kỳ đầu tiên của máy tính điện tử, với mỗi

chiếc máy tính người ta phải đào tạo một đội ngũ chuyên gia để điều hành hoạt

động của nó Việc này rất phiền phức và kém hiệu quả Vì thế người ta bắt đầu

phát triển những chương trình để điều khiển máy tính hoạt động một cách độc

lập, gọi là hệ điều hành Đầu tiên chỉ là những chương trình Monitor theo dõi

hoạt động của các thành phần trong máy, sau đó phát triển dần lên thành hệ điều

hành hoàn chỉnh vào năm 1960, mà đầu tiên có thể kể đến đó là hệ điều hành

UNIX, tiếp theo là các hệ điều hành khác như DOS, WINDOWS rồi LINUX

Trong đó, hiện nay hệ điều hành Windows đang chiếm ưu thế tuyệt đối với

khoảng 95% máy tính trên thế giới đang sử dụng Windows, còn lại 5% sử dụng

Linux và một số hệ điều hành khác

Cũng trong thời gian này, người ta hoàn thiện các ngôn ngữ lập trình có

cấu trúc dựa theo các câu lệnh tiếng Anh Ngôn ngữ lập trình là những chương

trình dùng để tạo ra các chương trình hoạt động khác của máy tính Ngôn ngữ

lập trình đầu tiên là Algol 60, rồi tiếp đến là Pascal, C, C++, Visual C, Visual J,

Visual Basic, Java Cho đến hiện nay thì có rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác

nhau

Việc hoàn thiện hệ điều hành và ngôn ngữ lập trình đã khiến cho việc sử

dụng máy tính trở nên dễ dàng, và máy tính cũng trở nên phổ biến vì thực hiện

được nhiều công việc nhờ có nhiều chương trình phần mềm hơn

Sau kỹ thuật bán dẫn, một kỹ thuật cực kỳ quan trọng tiếp theo được phát

kiến là kỹ thuật mạch tích hợp

Năm 1958, một kỹ sư người Mỹ là ông Jack Kiby đã chế tạo ra mạch tích

hợp IC (Integrated Circuit) Nguyên mẫu đầu tiên của ông là một bản mỏng

bằng germanium, trên đó có tích hợp các bóng bán dẫn, các điện trở và các tụ

điện – những thành phần chính của một mạch điện tử

Kỹ thuật mạch tích hợp cho phép đưa nhiều linh kiện vào một bản mạch nhỏ

gọn để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó Điều này mở ra khả năng vô

cùng để thu nhỏ máy tính, tùy thuộc vào số linh kiện được tích hợp trên một vi

mạch Lúc đầu, người ta chỉ có khả năng tích hợp vài chục bóng bán dẫn trên

một bản mạch Sau đấy với sự phát triển của các kỹ thuật mạch tích hợp cỡ lớn,

cỡ rất lớn, các kỹ sư có khả năng tích hợp hàng nghìn, hàng chục nghìn linh

kiện trên một vi mạch Và ngày nay, với công nghệ mạch tích hợp cỡ siêu lớn

thì số linh kiện đó đã lên tới con số hàng triệu, hàng chục triệu

Với kỹ thuật mạch tích hợp, người ta bắt đầu

đóng gói toàn bộ các bộ phận thực hiện tính

toán của máy tính vào trong một vi mạch nhỏ

gọn gọi là con chíp Con chíp đầu tiên ra đời

vào năm 1971, đó là con chíp Intel 4004 do

hang Intel chế tạo

Intel 4004 bao gồm 2250 bóng bán dẫn, thực

hiện được 60000 phép tính/s

Chúng ta hãy làm một phép so sánh: Con

chíp Intel 4004 nằm gọn trong lòng bàn tay, có

khả năng tính được 60000 phép tính /s; và chiếc máy ENIAC khổng lồ, chiếm

Hình 12: Con chíp đầu tiên

diện tích cả một gian phòng, có tốc độ 100.000 phép tính/s Qua đó có thể thấy

được sự phát triển vượt bậc của công nghệ chỉ trong vòng 25 năm: 1946-1971

Sự ra đời của con chip đã tạo nên một bước đột phá mới trong lịch sử Tin

học Con chip được ví như “ bộ óc ” của máy tính Việc con chip ngày càng

hoàn thiện, đã khiến cho máy tính ngày càng được thu nhỏ, ngày càng đa năng,

và bắt đầu được ứng dụng rộng rãi vào trong cuộc sống

Nếu như trước đây, việc sử dụng máy tính chỉ bó hẹp trong các viện nghiên

cứu, các trường đại học với mục đích khoa học; thì bây giờ mọi người bình

thường bắt đầu có cơ hội tiếp xúc, sở hữu và sử dụng máy tính để phục vụ cho

các nhu cầu công việc và giải trí của mình Từ những năm 1970, máy tính bắt

đầu xuất hiện đến tận từng gia đình, với dòng máy mới là các máy tính cá nhân,

dưới hai dạng cơ bản là máy tính để bàn và máy tính xách tay

Hình 13: Desktop và laptop

Máy tính cá nhân là các máy tính được thiết kế nhỏ gọn để một cá nhân có

thể sử dụng được Máy tính cá nhân lúc này đã rất đa năng, có thể thực hiện

được rất nhiều công việc khác nhau, hỗ trợ rất tốt cho công việc của mỗi người,

kể cả phục vụ cho nhu cầu giải trí Vào những năm thập niên 80, máy tính cá

nhân bắt đầu phát triển vì nhu cầu sử dụng cực kỳ lớn Chúng ta hãy tưởng

tượng, nếu như trước đây chỉ có các viện nghiên cứu, trường đại học mới cần

máy tính, còn bây giờ mỗi người đều có nhu cầu sử dụng một máy tính cá nhân

Nhu cầu đó, thị trường đó vô cùng lớn Nắm bắt được điều này, các công ty

máy tính bắt đầu tập trung vào phát triển dòng máy tính cá nhân Có được sự

kích thích của lợi nhuận và thị trường, Tin học bắt đầu có những bước phát triển

nhảy vọt Các thế hệ máy tính cá nhân liên tiếp nối nhau ra đời, thế hệ sau ưu

việt hơn thế hệ trước Các chương trình phần mềm ngày càng nhiều hơn, đa

dạng hơn giúp cho máy tính cá nhân ngày trở nên tiện dụng hơn, thực hiện được

rất nhiều công việc khác nhau Bắt đầu từ thập niên 80 là giai đoạn thống trị của

Ở đây, có một chi tiết thú vị là sự ra đời của chiếc máy vi tính cá nhân

đầu tiên trên thế giới gắn liền với một người gốc Việt Nam Vào năm 1985,

viện bảo tàng máy tính ở Boston, Mỹ đã làm một cuộc điề

là người đã chế tạo ra chiếc máy vi tính cá nhân đầu tiên

Máy vi tính đầu tiên: MICRAL

Sử dụng bộ vi xử lý Intel 8008

Chế tạo năm 1973 Giá 1750 USD

Hình 14: Chiếc máy vi tính đầu tiên trên thế giới và tác giả của nó

Và kết quả đó là ông Trương Trọng Thi, một người Pháp gốc Việt đã chế tạo

ra chiếc máy vi tính đầu tiên, chiếc Micral Vào năm 1973, ông Trương cùng

hãng R2E của mình đã tận dụng bộ vi xử lý Intel 8008 mới sản xuất, chế tạo ra

chiếc máy vi tính Micral, chiếc máy vi tính đầu tiên, được giới thiệu trên quy

mô toàn thế giới và có giá bán lúc đó là 1750 $ Ông Trương Trọng Thi được

xem là “cha đẻ của chiếc máy vi tính”, tên của ông cùng với chiếc máy Micral

hiện được trưng bày vĩnh viễn tại viện bảo tàng máy tính ở Boston, Mỹ Chú

ó thể tự hào vì trong lịch sử Tin học có dấu ấn của một người Việt Nam

Trong lịch sử Tin Học có một cột mốc quan trọng không thể không nhắc

đến, đó là sự ra đời của mạng Internet Internet có tiền thân là mạng Arpanet

của bộ quốc phòng Mỹ Vào năm 1969, bộ quốc phòng Mỹ thực hiện một dự án

kết nối mạng giữa Bộ quốc phòng và một số trường đại học, các trung tâm

nghiên cứu khoa học, các trung tâm quân sự lại với nhau Mục đích ban đầu của

Arpanet là để duy trì liên lạc trong trường hợp có chiến tranh hạt nhân xảy ra

Arpanet thành công vang dội, và lúc này mọi trường đại học trong nước Mỹ đều

muốn gia nhập Arpanet bắt đầu phát triển, sau đó nó không còn giới hạn trong

phạm vi nước Mỹ nữa mà vươn ra các nước lân cận và ra toàn thế giới, và trở

ạnh mẽ, kéo xã hội loài người vào mộ

iện chiếm một vai trò, vị trí cực kỳ quan trọng trong xã hội hiện đại

Hình 15: Mạng Internet

thành mạng Internet như chúng ta biết ngày nay

Internet là mạng kết nối các máy tính trên toàn thế giới Các máy tính

trên thế giới đều có thể kết nối với nhau, trao đổi thông tin, dữ liệu một cách

nhanh chóng Tương tự, tất cả mọi người trên thế giới đều có thể thông qua

Internet trao đổi, liên lạc với nhau một cách gần như tức thời Internet kết nối cả

thế giới lại với nhau Có thể nói Internet đã mở ra những khả năng vô hạn trước

mắt loài người Sau khi Internet ra đời, Tin học bắt đầu thâm nhập vào mọi

ngóc ngách của cuộc sống, ảnh hưởng sâu rộng trên mọi lĩnh vực, mọi ngành

nghề, và hiện vẫn đang trên đà phát triển m

t kỷ nguyên mới: Kỷ nguyên thông tin

Trên đây, chúng ta đã điểm qua các cột mốc quan trọng trong lịch sử phát

triển Tin học Chúng ta đã thấy sự hình thành của Tin học là bắt nguồn từ nỗ

lực chế tạo các công cụ tính toán của con người, và Tin học hiện đại đã ra đời

theo sau kỷ nguyên điện tử, khi các máy tính được chế tạo hoạt động theo

nguyên lý điện tử Với các ưu thế nổi bật của mình, Tin học càng ngày càng

được ứng dụng rộng rãi, và h

Chương 2 Vai trò của Tin Học

ƒ Vai trò đối với xã hội loài người

Nói về sự phát triển của Tin học, có một nhà nhà tương lai học tên là

Toffler đã đưa ra hình tượng “3 làn sóng” Trong đó làn sóng thứ ba chính là

làn sóng thông tin đang tràn tới trên mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế - xã hội,

nối tiếp 2 làn sóng vẫn đang chảy với các mức độ khác nhau ở các quốc gia là

làn sóng nông nghiệp và làn sóng công nghiệp Phải cần đến hàng ngàn năm

cho làn sóng thứ nhất; 200 năm cho làn sóng thứ hai; nhưng chỉ cần vài chục

năm cho làn sóng thứ ba Vai trò của Tin học, đó chính là “Thúc đẩy nhanh sự

phát triển của xã hội loài người”

Hình 16: Siêu máy tính IBM phục vụ dự án Bộ gien người

Vào thời kỳ những cỗ máy điện tử đầu tiên như Colossus và ENIAC, Tin

học chỉ giới hạn vai trò của mình trong một số mục đích khoa học và quân sự

đặc biệt Nhưng rất nhanh sau đó, với sự ra đời của các kỹ thuật bán dẫn, mạch

tích hợp, sự phát triển và phổ biến của máy tính cá nhân, rồi mạng Internet, máy

tính bắt đầu phát huy tối đa các tính năng của mình: tốc độ tính toán ngày càng

nhanh hơn, khả năng lưu trữ dữ liệu ngày càng lớn hơn, và tính tự động hoá

ngày càng cao hơn Những ưu điểm của các tính năng đó quá vượt trội, sự vượt

trội đó cũng giống như sự vượt trội của đầu máy xe lửa và tàu thuỷ thời kỳ công

nghiệp so sánh với xe ngựa, thuyền buồm thời kỳ nông nghiệp, và còn ở một

mức độ cao hơn hẳn Và thế là tất cả mọi công việc, mọi hoạt động của con

người bắt đầu thay đổi để nhằm mục đích tận dụng tối đa các tính năng đó của

máy tính

Một số ví dụ minh họa:

Trong khâu sản xuất ở các nhà máy, các dây chuyền của thời đại công

nghiệp cũ được thay thế bởi những dây chuyền sản xuất thời đại Tin học, mức

độ tự động hoá được đẩy lên cao độ, hầu hết các thao tác được thực hiện bởi

máy móc dưới sự điều khiển của máy tính điện tử Chính điều này đã gây ra

nhiều cuộc biểu tình lớn của công nhân ở các nước phương Tây, để chống lại sự

“xâm lấn” của máy tính, họ cho rằng máy tính sẽ cướp hết công ăn việc làm của

họ

Tiếp theo là sự xâm nhập của Tin học vào các văn phòng, công sở, khả

năng lưu trữ cực lớn của máy tính đã khiến hình ảnh những văn phòng, công sở

đầy ắp giấy tờ, hồ sơ, tài liệu trở thành quá khứ Máy tính trở thành công cụ làm

việc chính yếu của các công chức văn phòng Các chương trình Tin học khiến

cho công việc trở nên nhẹ nhàng và hiệu quả hơn hẳn

Các ngành khoa học cơ bản khác cũng có những bước tiến mới mạnh mẽ

nhờ việc áp dụng Tin học Với khả năng tính toán cực nhanh của mình, máy

tính giúp cho các nhà toán học giải quyết được những bài toán hóc búa, giúp

cho các nhà vật lý tìm ra những vật liệu mới, giúp cho các nhà sinh học lai tạo

thành công những giống mới,… Tin học trở thành phương tiện hữu hiệu giúp

cho các nhà khoa học đạt được thành công trong nghiên cứu nhanh chóng hơn

Trong lĩnh vực tài chính ngân hàng, Tin học được ứng dụng một cách

mạnh mẽ và hiệu quả Tiền bạc được lưu trữ trong những chiếc thẻ thông minh,

có thể dễ dàng thanh toán cho các hàng hóa, dịch vụ nhanh chóng và tiện lợi

Nền tài chính toàn cầu được phản ánh hàng ngày qua các con số trên bảng điện

tử của thị trường chứng khoán Không thể hình dung nổi hệ thống ngân hàng

hiện nay sẽ như thế nào nếu thiếu những chiếc máy tính

Không có lĩnh vực nào thể hiện ảnh hưởng của Tin học rõ nét hơn trong

lĩnh vực thông tin liên lạc Nhờ có mạng Internet, mọi khoảng cách đều bị xóa

nhòa, thế giới trở nên nhỏ hẹp Tất cả mọi người ở bất cứ quốc gia nào cũng có

thể liên lạc với nhau một cách tức thời Thư từ điện tử có thể gửi và tới nơi

trong phút chốc, thậm chí người ta có thể nói cho nhau nghe, nhìn thấy mặt

nhau dù cách xa nửa vòng trái đất

Số liệu thống kê về Internet năm 2008:

- 1,3 tỉ người sử dụng email trên toàn thế giới

- 210 nghìn tỉ email được gửi đi mỗi ngày

- 186.727.854 website tồn tại trên Internet tính đến tháng 12/2008

- Năm 2008 có 31,5 triệu website được tạo mới và có 900 nghìn bài viết

mới mỗi ngày xuất hiện trên Internet

- 329 triệu bài viết đã được đăng tải trong 133 triệu blog cá nhân

- Tổng số người sử dụng Internet cho đến tháng 6/2008 là hơn 1,46 tỉ

(1.463.632.361) Châu Á: 578,5 triệu người (chiếm 39,5%), Châu Âu

đứng nhì với 384,6 triệu (26,3%) và Bắc Mỹ với 248,2 triệu người

(chiếm 17%)

Lĩnh vực dịch vụ cũng thể hiện tầm ảnh hưởng to lớn của Tin học Việc

mua bán trở nên nhẹ nhàng đơn giản hơn với việc mua bán trực tuyến Các

trang web giúp cho việc quảng cáo sản phẩm tới người tiêu dùng nhanh chóng,

và người tiêu dùng cũng dễ dàng lựa chọn, so sánh các sản phẩm khác nhau một

cách nhanh chóng tại nhà của mình thông qua máy tính

Qua một số ví dụ minh họa trên có thể thấy Tin học đã xâm nhập vào mọi

lĩnh vực, mọi ngành nghề, làm thay đổi hoàn toàn quy trình, cách thức, phương

pháp thực hiện công việc, từ đó đem đến sự vượt trội về chất lượng, về năng

suất và hiệu quả công việc Nên có thể nói ngắn gọn trong một câu: “Tin học đã

thúc đẩy nhanh sự phát triển của xã hội loài người”

ƒ Vai trò đối với Việt Nam

Việt Nam là một nước đang phát triển, vẫn đang trong quá trình vươn lên

để thoát khỏi lạc hậu, nghèo nàn Do đó, vai trò của Tin học đối với xã hội Việt

Nam có những nét riêng Cụ thể đối với nước ta, Tin học có một số ảnh hưởng

thể hiện trên những mặt sau đây:

+ Tin học hóa:

Việt Nam hiện đang ở trong quá trình Tin học hóa rất mạnh mẽ trên tất cả

mọi lĩnh vực Tin học hóa, nói nôm na là áp dụng Tin học vào thực tiễn Một

công việc cụ thể nào đó được phân tích, chia giai đoạn, mô hình hóa một cách

chi tiết để có thể sử dụng máy tính thay cho các thao tác thủ công, như thế gọi

là Tin học hóa Tin học hóa tác động đến kinh tế xã hội, thể hiện chủ yếu trên 3

lĩnh vực:

- Lĩnh vực công nghiệp: Tin học hóa lĩnh vực công nghiệp giúp mang lại

năng suất, chất lượng cao hơn, như đã nói ở trên, thông qua việc tự động hóa

các dây chuyền sản xuất

- Lĩnh vực dịch vụ: Hiện tại, quá trình tin học hóa đã và đang thay đổi sâu

sắc nội dung và cách thức hoạt động của nhiều loại hình dịch vụ Nổi bật ở các

dịch vụ tài chính, ngân hàng, giao thông, du lịch, quảng cáo,… Tin học hóa tạo