Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH

HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TINKHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH G

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH

TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY

TÍNH

Giảng viên hướng dẫn: GS TSKH HOÀNG KIẾM

Mã số học viên: CH1301026

TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2014

Trang 2

và ảnh hưởng rất lớn đến sự cải tiến của các hệ thống máy tính Do đó bên cạnhkinh nghiệm làm việc với các hệ thống máy tính thì tư duy sáng tạo và giải quyếtcác bài toán sáng tạo để cho các hệ thống máy tính ngày càng tân tiến tối ưu đóngmột vai trò cực kỳ quan trọng Bài tiểu luận này sẽ tiến hành phân tích việc ứngdụng các nguyên tắc sáng tạo vào thiết kế hệ thống máy tính.

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Phương pháp nghiên cứu khoa học là một trong những chuyên đề quan trọngcủa ngành Khoa Học Máy Tính Với mục tiêu giúp học viên nắm được nhữngnguyên tắc và các phương pháp tư duy sáng tạo, các chuyên đề được giảng dạytrong môn học này bởi GS.TSKH Hoàng Kiếm đã cung cấp hành trang vững chắccũng như kiến thức nền tảng và nâng cao để cho tôi và các bạn trong lớp CH08 cókhả năng học tốt những chuyên đề tiếp theo; và đó cũng là hành trang trong quátrình nghiên cứu và giải quyết các bài toán thực tế sau này

Với những định hướng và gợi mở về những hướng đi mới, hỗ trợ tài liệu và ýtưởng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Hoàng Kiếm

Ngoài ra cũng xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè - những người đã luôn

hỗ trợ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2014 Người thực hiện

Nguyễn Ngọc Hoàng

Trang 4

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời mở đầu

Lời cảm ơn

Mục lục

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.5.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết 2

1.5.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2

1.5.3 Nhóm các phương pháp toán học 2

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO 3

2.1.1 Nguyên tắc phân nhỏ 3

2.1.2 Nguyên tắc tách khỏi 4

2.1.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 5

2.1.4 Nguyên tắc kết hợp 6

2.1.5 Nguyên tắc vạn năng 7

2.1.6 Nguyên tắc linh động 8

2.2 HỆ THỐNG MÁY TÍNH 9

2.2.1 Định nghĩa hệ thống máy tính 9

Trang 5

2.2.2 Lịch sử phát triển của hệ thống máy tính 10

Chương 3: VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO THIẾT

KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH 14

3.1 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC PHÂN NHỎ TRONG THIẾT KẾ HỆTHỐNG MÁY TÍNH 143.2 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC TÁCH KHỎI TRONG THIẾT KẾ HỆTHỐNG MÁY TÍNH 143.3 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC PHẨM CHẤT CỤC BỘ TRONGTHIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH 153.4 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC KẾT HỢP TRONG THIẾT KẾ HỆTHỐNG MÁY TÍNH 163.5 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC VẠN NĂNG TRONG THIẾT KẾ HỆTHỐNG MÁY TÍNH 173.6 VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC LINH ĐỘNG TRONG THIẾT KẾ HỆTHỐNG MÁY TÍNH 17

Chương 4: KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

Trang 6

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Phương pháp luận sáng tạo là một chuyên đề quan trọng của chương trình thạc

sĩ khoa học máy tính, chuyên đề đã cung cấp những kiến thức cơ bản về phươngpháp nghiên cứu khoa học cũng như là các nguyên tắc căn bản có thể vận dụngtrong thực tế giúp cho việc giải bài toán sáng tạo trở nên khoa học và hiệu quả hơn.Các nguyên tắc sáng tạo đã được vận dụng để giải quyết nhiều vấn đề trongcuộc sống cũng như trong khoa học máy tính, mà đặc biệt ở một số lĩnh vực như:Thiết kế hệ thống máy tính, thiết kế thuật toán thuật giải, trong các ngành kỹ thuậtkhác

Việc thiết kế hệ thống máy tính luôn đòi hỏi sự sáng tạo, linh hoạt và tính hiệuquả trong các thiết kế nên sự vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong thiết kế hệthống máy tính là rất cần thiết Chính vì vậy, em quyết định chọn đề tài: “Vận dụngcác nguyên tắc sáng tạo trong thiết kế hệ thống máy tính”

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Đề tài được thực hiện nhằm vận dụng một số phương pháp sáng tạo cơ bảnvào việc phân tích thiết kế hệ thống máy tính

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

 Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết: phương pháp luận sáng tạo, cácphương pháp sáng tạo, các hệ thống máy tính

 Phân tích, đánh giá các phương pháp sáng tạo trong thiết kế hệ thốngmáy tính

 Kết luận vấn đề

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Các nguyên tắc sáng tạo, các hệ thống máy tính và

ứng dụng các nguyên tắc sáng tạo vào thiết kế một hệ thống máy tính

- Phạm vi nghiên cứu: Bài tiểu luận này chỉ nghiên cứu các hệ thống máy

tính đã có và các nguyên tắc sáng tạo đã được ứng dụng để thiết kế nên các

hệ thống máy tính đó

Trang 7

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.5.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

- Phương pháp tổng hợp và khái quát hóa

- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết

- Phương pháp lịch sử

1.5.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm lịch sử

- Phương pháp quan sát khoa học

1.5.3 Nhóm các phương pháp toán học

Trang 8

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO

2.1.1 Nguyên tắc phân nhỏ

2.1.1.1 Nội dung nguyên tắc

- Chia đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

2.1.1.2 Tư duy hệ thống

Khi suy nghĩ giải bài toán, người giải cần phân nhỏ thành hai trường hợp: giảibài toán như là biến đổi hệ thống có trong bài toán sang trạng thái lời giải và giảibài toán như bản thân bài toán cho trước chính là hệ thống

Để phát triển hệ thống (giải bài toán), người ta có thể thay đổi riêng các yếu

tố, riêng các mối quan hệ, riêng các mối liên kết hoặc cùng một lúc cả hai của hệthống đang có

Phân nhỏ cũng như các thủ thuật khác, đều tạo ra sự thay đổi Người sử dụngthủ thuật cần tính đến hiệu ứng hệ thống lan tỏa sự thay đổi hay gọi tắt là hiệu ứnglan tỏa để tránh làm nảy sinh các vấn đề không đáng có

2.1.1.3 Tư duy biện chứng

Phân nhỏ tạo sự thay đổi về lượng Sự thay đổi về lượng vượt quá một giớihạn nào đó dẫn đến sự ra đời chất mới Nhờ chất mới này mà người giải bài toán cóthể dặt được mục đích của mình đề ra

Khi làm cho hệ thống từ chỗ “không” tháo lắp được thành “có” tháo lắp được,

ở đây có sự thay đổi về chất: sự thay đổi này ảnh hưởng ngược lại sự thay đổi vềlượng

Nhìn theo quan điểm của phép biện chứng, mâu thuẫn nảy sinh được giảiquyết sẽ tạo ra sự phát triển

2.1.1.4 Cách xem xét

Hệ thống cho trước (tiền thân) có “nguyên khối”, “trọn gói” (các mối liên kếtchặt) không? Nếu có, hãy tìm cách thực hiện sự phân nhỏ!

Trang 9

Hệ thống cho trước đã được tháo lắp chưa? Mức độ tháo lắp đã đủ thuận tiệnchưa? Nếu chưa, hãy tìm cách làm cho hệ thống cho trước tháo lắp được!

Hệ thống cho trước còn có thể phân nhỏ được nữa không? Nếu có, hãy tìmcách thực hiện!

2.1.1.5 Khuynh hướng phát triển

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng làm cho các mối liên kết củamỗi thang bậc hệ thống từ trên xuống lỏng lẻo dần, tăng mức độ độc lập hoặc trởnên tháo lắp được

2.1.2 Nguyên tắc tách khỏi

Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại, tách phầnduy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng

Sử dụng nguyên tắc “tách khỏi”, người ta cùng một lúc thay đổi cả các yếu tố

và các mối liên kết Thay đổi ở đây được hiểu là các yếu tố và các mối liên kết tạonên hệ mới không cần thiết hoặc/và gây phiền phức được bỏ ra ngoài hệ tiền thân.Trường hợp đặc biệt của nguyên tắc tách khỏi là tất cả các yếu tố, mối liên kếtcua hệ tiền thân được bỏ ra ngoài mà tín hệ thống (chức năng) của hệ tiền thân vẫnđược thực hiện tốt đẹp Hệ cải tiến như vậy (không có hệ mà chức năng của hệ vẫncó) được gọi là hệ lý tưởng

Hệ được giữ lại (hệ cải tiến) so với hệ tiền thân là sự thay đổi đồng thời cả vềlượng lẫn về chất Do vậy, người giải cần chú ý trong ngữ cảnh giải bài toán chotrước để tận dụng: thay đổi về lượng dẫn đến chất mới và thay đổi về chất dẫn đếnlượng mới, là những ưu điểm mà hệ tiền thân không có

Tương tự như vậy, trong hệ dưới tách khỏi cũng đồng thời có sự thay đổi vềlượng và chất Cần xem xét khả năng sử dụng hệ dưới tách khỏi để có thêm ích lợichứ không phải vứt bỏ đi

Trang 10

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng tách các yếu tố và các mốiliên kết (hệ tách khỏi) không thực sự phục vụ tính hệ thống ra khỏi hệ thống Nóicách khác, hệ thống cho trước chỉ giữ lại các yếu tố, các mối liên hệ (hệ giữ lại)thực sự phục vụ cho chức năng của nó

2.1.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

- Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động ben ngoài) cócấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất

- Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

- Mỗi phần của đối tượng phải ở trong điều kiện thích nhất đối với côngviệc

Nguyên tắc phẩm chất cục bộ thường liên quan đến sự thay đổi các yếu tố, hệdưới Tuy vậy, cũng có nhiều trường hợp nguyên tắc phẩm chất cục bộ cùng mộtlúc thay đổi cả các yếu tố và các mối liên kết

Có thể thấy rõ, nguyên tắc phẩm chất cục bộ chủ yếu liên quan đến sự thay đổi

về chất, tạo ra sự thống nhất giữa các mặt đối lập là các chất đã có trong hệ thốngtiền thân và chất mới Cần chú ý xem các chất mới có thể dẫn đến những thay đổi

về lượng nào trong ngữ cảnh giải bài toán cho trước

Nhìn theo quan điểm chức năng, hệ thống cho trước có những hệ nào?

Liệt kê các chức năng cần có của từng hệ dưới

Trang 11

Đối với từng hệ dưới đặt các câu hỏi: Hệ dưới đó phải có các yếu tố, các mốiliên kết với những phẩm chất gì thì hoạt động tối ưu? Hãy tìm cách để chúng cóđược các phẩm chất đó!

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng làm cho các yếu tố, các mốiliên kết (các hệ dưới) có những phẩm chất đa dạng để các hệ dưới hoạt động tối ưu,

do vậy, hệ cho trước cũng hoạt động tối ưu và chính hệ thống cho trước trở nện đadạng về chủng loại để tối ưu với hoàn cảnh, điều kiện khác nhau

2.1.4 Nguyên tắc kết hợp

- Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạtđộng kế cận

- Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận

Nguyên tắc kết hợp, chủ yếu, thay đổi (tạo thêm) các mối quan hệ

Tính hệ thống của hệ cải tiến (hệ trên) chính là sự thay đổi về chất Cần chú ýxem sự thay đổi về chất đó có thể dẫn đến sự thay đổi về lượng nào trong ngữ cảnhgiải bài toán cho trước Ngoài ra, ở đây còn có sự tăng số lượng các hệ

Có các hệ đồng nhất nào? Các hoạt động (tác động) đồng nhất nào? Có khảnăng kết hợp chúng lại với nhau hay không? Nếu có, hãy kết hợp chúng lại bằngcách lựa chọn và tạo ra các mối liên hệ thích hợp!

Trang 12

Có các hệ kế cận nào? Các hoạt động (tác động) kế cận nào? Có khả năng kếthợp chúng lại hay không? Nếu có, hãy kết hợp chúng lại bằng cách lựa chọn hoặctạo ra các mối liên hệ thích hợp!

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng liên kết (các) hệ đồng nhấtvới nó hoặc/và hệ kế cận với nó về cấu trúc, cũng như về tác động

2.1.5 Nguyên tắc vạn năng

Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự thamgia của đối tượng khác

Để các hệ thống tiền thân chuyển từ có một sang hệ cải tiến có hai chức năngtrở lên, thường cần thay đổi cả các yếu tố và các mối liên kết của các hệ thống tiềnthân Nội dung của nguyên tắc vạn năng không chỉ ra cái cách thay đổi cụ thể củacác yếu tố và các mối liên kết Điều này có nghĩa, những nguyên tắc khác, các kiếnthức… sẽ giúp xác định cách thay đổi cụ thể đối với hệ thống cho trước

Nguyên tắc vạn năng thường giúp làm tăng tính liên tục các tác động có ích,tính linh động, độ tin cậy của các hệ thống tiền thân

Nguyên tắc vạn năng tạo sự thống nhất mới các chức năng khác nhau của hệtiền thân trong một hệ thống cải tiến

Cần chú ý xem xét cả sự thay đổi về lượng và thay đổi về chất trong ngữ cảnhgiải bài toàn cho trước

Hệ cho trước có chức năng gì? Căn cứ vào các điều kiện cụ thể, có khả năngcho hệ có thêm chức năng nữa không? Chức năng thêm vào là chức năng gì? Hệnào đang thực hiện chức năng đó? Nếu có khả năng, hãy tìm cách thực hiện nhờ sựthay đổi các yếu tố, các mối liên kết của hệ cho trước, có tính đến đặc thù của hệcho thêm chức năng

Trang 13

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng có thêm chức năng của các hệkhác, do vậy, trong hoạt động của mình, nó không cần sự tham gia của (các) hệkhác

2.1.6 Nguyên tắc linh động

• Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao chochúng tối ưu cho từng giai đoạn làm việc

• Phân chia đối tượng thành từng phần có khả năng dịch chuyển đối với nhau

• Nếu đối tượng nhìn chung bất động, làm nó di động được

Bất kì hệ thống nào cũng hoạt động theo thời gian Hoạt động của hệ thống cóthể là một quá trình gồm nhiều giai đoạn khác nhau về nguồn lực, điều kiện, hoàncảnh, ảnh hưởng của môi trường, yêu cầu của công việc… Nguyên tắc linh động đòihỏi hệ thống cho trước phải chuyển từ không thay đổi trong suốt quá trình hoạtđộng (tiền thân) sang thay đổi để phù hợp tốt nhất (tối ưu) với từng giai đoạn khácnhau của quá trình đó

Thay đổi cần được hiểu theo nghĩa rộng nhất về các mặt như chức năng, đặctrưng, cấu trúc, hình dạng, vật liệu, cách thức hoạt động của các yếu tố, các mối liênkết… miễn sao hệ thống hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn

Thay đổi như thế nào được xác định bởi bài toán cụ thể và các nguyên tắckhác, các kiến thức liên quan…

Nguyên tắc linh động đòi hỏi tạo sự thống nhất của các mặt đối lập như “bấtbiến”, “thay đổi”, “tĩnh”, “động”, “ổn định”, “phát triển”… Cần chú ý xem xét vàkhai thác các sự thay đổi lượng – chất có thể có

Có những tiêu chuẩn, yêu cầu để cần thiết phải phân chia quá trình hoạt độngcủa hệ thống cho trước thành các giai đoạn khác nhau không? Nếu có, hãy thực hiện

Trang 14

sự phân chia đó! Hãy phát biểu mục đích cần đạt của từng giai đoạn! Hệ thống phảithay đỗi những gì, như thế nào để có thể đạt mục đích của từng giai đoạn tốt nhất?

Hệ thống cho trước có thể phát triển thoe hướng thay đổi (hiểu theo nghĩa rấtrộng) đề đạt được mục đích của từng giai đoạn một cách tối ưu trong toàn bộ quátrình hoạt động của nó

2.2 HỆ THỐNG MÁY TÍNH

2.2.1 Định nghĩa hệ thống máy tính

Một hệ thống máy tính là một bộ máy khả lập trình được thiết kế để thực hiệnmột cách tuần tự và tự động cho ra kết quả của một dãy các phép toán logic và sốhọc Thứ tự của dãy các phép toán có thể được thay đổi tùy theo trường hợp để chomáy tính có thể giải quyết được nhiều vấn đề

Thông thường một máy tính chứa một vài dạng bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu vàcác phần tử chuỗi và điều khiển có thể thay đổi thứ tự các hoạt động dựa trên thôngtin lưu trữ Các thiết bị ngoại vi cho phép thông tin được đi vào từ một nguồn bênngoài và cho phép kết quả của các phép toán được gửi ra ngoài

Một đơn vị xử lý của máy tính thực thi một chuỗi các lệnh bằng cách đọc, thaotác và lưu lại dữ liệu Các lệnh điều kiện thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh như làchức năng của trạng thái hiện tại của máy hay môi trường của nó

Hình 2.1: Một hệ thống máy tính cá nhân cơ bản

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	238,03 KB