GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT I. Sự cần thiết phải biết máy tính Mục tiêu của nội dung học không phải đào tạo học viên trở thành chuyên gia máy tính, mục tiêu của học viên chỉ là nắm được những kiến thức tối thiểu về máy tính để sử dụng máy tính một cách hiệu quả trong học tập, và trong công việc hàng ngày sau này. Các nhà giáo dục đều đồng ý cho rằng sinh viên ngày nay cần có hiểu biết về máy tính. Hiểu biết về máy tính nói đến các kỹ năng, kiến...
BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT I Sự cần thiết phải biết máy tính Mục tiêu nội dung học đào tạo học viên trở thành chuyên gia máy tính, mục tiêu học viên nắm kiến thức tối thiểu máy tính để sử dụng máy tính cách hiệu học tập, công việc hàng ngày sau Các nhà giáo dục đồng ý cho sinh viên ngày cần có hiểu biết máy tính Hiểu biết máy tính nói đến kỹ năng, kiến thức làm sử dụng máy tính cá nhân, hệ điều hành máy tính (ví dụ Microsoft Windows), chương trình ứng dụng cho văn phòng, bảng Internet (kể tìm thông tin Web dùng thư điện tử e-mail) Sự hiểu biết máy tính giúp sinh viên làm việc tốt học tập giúp họ đạt mục tiêu nghề nghiệp tương lai Tuy nhiên, có hiểu biết máy tính không đủ Những kỹ sinh viên học hôm lỗi thời vài năm tới Công nghệ máy tính thay đổi nhanh Chỉ vài năm trước đây, Internet có đến rộng rãi, ngày nay, trở thành từ ngữ thông dụng gia đình Nhịp độ thay đổi máy tính làm cho nhiều người cảm thấy bất an, bất lực, lúng túng, họ sử dụng máy tính hàng ngày Khi họ tập luyện kỹ gõ phím chương trình xử lý văn đó, lại thiếu kiến thức sâu làm chuyển qua để sử dụng cách nhanh chóng chương trình xử lý văn phiên chương trình Họ không học khái niệm, nguyên lý sâu xa để giúp họ đối mặt với thay đổi nhanh chóng Nội dung đọc thực hành cung cấp cho sinh viên khái niệm nguyên lý máy tính Một học viên hiểu chúng, học viên đánh giá điều mà máy tính Internet mang lại điều chúng làm Học viên áp dụng công nghệ máy tính học tập, nghề nghiệp hiệu Trong tương lai họ không bị bối rối với thay đổi nhanh công nghệ Học hiểu thay đổi có gốc gác từ đâu, thay đổi có nghóa làm họ thích nghi chúng Thuật ngữ hiểu biết máy tính mô tả kiến thức mà học viên có để làm việc thành công giới kỹ thuật số Học viên có kỹ dùng máy tính Internet Kiến thức họ khái niệm nguyên lý máy tính Internet làm cho họ có lợi lớn Họ làm việc với công nghệ máy tính, hiểu biết họ nhiều sâu Thay ngại dùng máy tính, họ lại phấn khích muốn thử dùng máy tính Khi tự tin kiến thức nhiều hơn, họ trở nên tinh thông việc dùng công nghệ máy tính Họ công dân tốt họ hiểu máy tính đủ để nhận rủi ro lợi ích công nghệ Bài 1: Giới thiệu II Máy tính gì? 2.1 Định nghóa Máy tính máy, với hướng dẫn điều khiển chương trình, thực bốn hoạt động bản: nhận liệu (Input), xử lý (Processing), xuất thông tin (Output), lưu trữ (Storage), xem hình Chương trình (Program) danh sách hướng dẫn/chỉ thị lệnh cho máy tính cách thực bốn hoạt động để hoàn thành công việc Nhận liệu (Input) Máy tính nhận liệu (data), liệu thể theo cách máy tính hiểu chữ, số, hình ảnh, âm hình thức kết hợp chúng Thiết bị nhập liệu bàn phím, máy quét ảnh, micro thu âm Xử lý (Processing) Máy tính thực phép tính số học so sánh logic liệu nhận vào Chung quy lại, công việc mà xử lý máy tính thực phép cộng hai số so sánh chúng xem số lớn Nghe đơn giản điều làm cho máy tính thật tuyệt vời thực việc nhanh, hàng triệu hàng tỉ phép tính giây Tốc độ xử lý máy tính làm cho có khả đáng kinh ngạc, ví dụ máy tính dùng để chuyển thông tin thư viện quốc gia từ thành phố Hồ Chí Minh đến Hà Nội vài phút Chẳng hạn, bạn tìm kiếm thông tin Internet, thông qua Google, hàng triệu tin đến với bạn vài phút Một yếu tố làm cho máy tính có tính ưu việt tin cậy Một máy tính rẻ thực hàng triệu phép tính giây nhiều năm, từ năm qua năm khác mà phận vật lý máy không gây sai sót (hầu hết sai sót máy tính xuất sai lầm chương trình máy tính sai sót liệu mà người nhập vào máy tính) Esc ~ ` ! Tab Caps Lock Shift Ctrl F1 F2 F3 F4 @ # $ % Q W A E R D S Z X F5 ^ T F C Y G V F6 I J N F8 ( U H B F7 * & O Alt F10 < , F11 + = { P : ; L K M F9 ) > [ ] " ' ? / Caps Lock Print Screen Scroll Lock Insert Home Page Up Num Lock / Delete End Page Down Home } | \ Enter Shift Alt Num Lock F12 Backspace Pause End Ctrl Nhập lieäu Scroll Lock * Ins PgUp PgDn + Enter Del Xử lý Lưu trữ Xuất thông tin Hình Bốn hoạt động máy tính Bài 1: Giới thiệu Xuất thông tin (Output) Máy tính trình bày kết xử lý theo cách mà người hiểu được, hình, in giấy máy in, máy fax, phát âm loa Dữ liệu xử lý gọi thông tin Lưu trữ (Storage) Máy tính lưu trữ lại kết để dùng lại chúng lần sau Máy tính lưu trữ lượng lớn thông tin tập đồ giới, tự điển đầy đủ, danh sách thông tin dân số giới nhiều thông tin khác Một cách khác để bạn hình dung khả lưu trữ máy tính ngày nay: với đóa cứng dung lượng 30Gb, bạn lưu trữ lên đến gần triệu trang in A4 Cả bốn hoạt động gọi chung chu kỳ xử lý thông tin (information processing cycle) Chúng ta có dịp tìm hiểu kỹ học sau 2.2 Hệ thống máy tính Hệ cấu trúc máy tính tập hợp phận có liên quan thiết kế để hoạt động nhịp nhàng với Hệ máy tính gồm phần chính: • • Phần cứng (Hardware): phận vật lý, mạch điện tử hay khí, gồm thiết bị bên (gọi ngoại vi) mà mắt thấy, tay sờ Phần mềm (Software): chương trình viết cho máy tính để thực công việc cụ thể Nhìn chung bên hệ máy tính minh họa hình sau: 10 Bài 1: Giới thiệu Thiết bị nhập Chuột (3) (Mouse): Là thiết bị trỏ, dùng tay di chuyển chuột thấy hình có hình mũi tên di chuyển tương ứng, mũi tên dùng để chọn biểu tượng hình thực thao tác lệnh Bàn phím (4) (Keyboard): Thiết bị thường dùng để nhập liệu vào máy tính, gồm ký tự chữ số giống máy đánh chữ Bàn phím có khoảng 104 phím, phím để gõ văn bản, số, có phím chức dùng để lệnh cho máy tính thực nhiều động tác khác nhau, tùy theo định nghóa phần mềm sử dụng Microphone (7): Micro dùng để tiếp nhận giọng nói từ lưu vào máy tính truyền máy khác Thiết bị xuất Màn hình (2) (Monitor): Thiết bị dùng để hiển thị kết xử lý liệu lên ảnh chữ, hình ảnh, màu sắc Những hiển thị cách để máy tính trả lời, đáp ứng yêu cầu người dùng Không có hình làm với máy tính Hầu hết hình dùng công nghệ ống tia điện tử giống hình Ti-vi, hình tốt có độ phân giải cao, nhiều màu, độ tương phản ánh sáng tốt, độ quét cao nhiên chúng đắt tiền Màn hình dùng công nghệ ống tia điện tử thường nặng tiêu hao điện nhiều, tỏa nhiệt, ngày loại hình tinh thể lỏng (LCD) sử dụng nhiều hơn, chúng mỏng tiêu hao lượng điện Loa (9) (Speaker): Bộ phận dùng để phát âm thanh, nhạc, từ máy tính Máy in (10) (Printer): Thiết bị xuất giấy liệu chữ, hình ảnh, số, bảng biểu Hiện giá thành không cao nên máy in dùng phổ thông gia đình Máy in có loại chính, máy in kim (impact printer) không kim (non-impact printer) Máy in kim tạo hình ảnh lên giấy cách dùng kim gõ ruy băng thấm mực Máy in không kim dùng công nghệ khác để in Hầu hết máy in dạng không kim, máy in phun máy in laser Thiết bị lưu trữ Ổ đóa mềm (5) (Floppy disk drive): Bộ phận dùng để đọc loại đóa mềm có từ tính, kích thước nhỏ gọn, lưu trữ liệu có kích thước nhỏ 1,4 MB (khoảng 200 trang giấy đánh máy), cho phép máy tính đọc liệu từ máy khác, chép liệu để đem máy tính khác sử dụng Danh từ ổ đóa mềm dùng để phân biệt với ổ cứng nằm Bài 1: Giới thiệu cố định hộp máy có dung lượng lớn để chứa liệu chạy phần mềm hay chương trình có kích thước lớn Trước có loại ổ đóa mềm dung lượng 1,2MB không sử dụng phổ biến Ổ đóa CD DVD (6): Bộ phận dùng để đọc đóa CD DVD, loại đóa chứa lượng liệu lớn Hầu hết phần mềm lưu đóa CD Ổ đóa nằm bên bên hộp máy (case) Thiết bị xử lý Máy (1): Tất phần quan trọng máy nằm hộp máy (Case) Từ phận có đầu nối nối nhiều thiết bị khác bên Bên hộp máy có phận quan trọng xử lý trung tâm (CPU), bảng mạch điện (mainboard), nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM), ổ đóa cứng, ổ đóa mềm, ổ đóa CD, DVD, loại card có chức riêng, nguồn cung cấp điện Trên mainboard có khe cắm mở rộng dùng để cắm loại card, loại card dùng để nối kết máy tính với thiết bị ngoại vi khác hình, máy in, máy quét… Modem (8): Thiết bị dùng để liên lạc với máy khác nối mạng Internet thông qua hệ thống điện thoại Ngoài phận phần cứng vừa nêu, máy tính phải có phần mềm hay chương trình để vận hành điều khiển máy tính Phần mềm máy tính phân làm hai loại chính: Phần mềm hệ thống (System Software): bao gồm hai loại hệ điều hành (Operation System – OS) tiện ích hệ thống (System Utilities) Máy tính làm việc thiếu hệ điều hành, hệ điều hành đóng vai trò điều phối chương trình ứng dụng, chương trình chạy trước, chương trình chạy sau hay chạy song song Hệ điều hành đứng trung gian phần cứng phần mềm, quản lý nhớ… Hiện hệ điều hành dùng phổ biến Windows Tiện ích hệ thống dùng để hỗ trợ thêm cho hệ điều hành, bán kèm theo hệ điều hành phải cài đặt riêng, chúng chương trình quản lý tập tin, lưu trữ dự phòng liệu (Backup), chống virus, nén giải nén tập tin Phần mềm ứng dụng (Application Software): bao gồm tất chương trình khác phần mềm hệ thống cho phép ứng dụng máy tính vào công việc hàng ngày, phần mềm tạo văn Microsoft Word, phần mềm tạo bảng tính Micorsoft Excel, phần mềm đồ họa CorelDraw, phần mềm kế toán, phần mềm nghe nhạc CD, xem phim DVD… 2.3 Những điều máy tính chưa thực Bài 1: Giới thiệu Máy tính chuyển liệu thành thông tin Nhưng chúng lái xe đạp, viết thơ tình yêu, ánh trăng… ngoại trừ có tìm hiểu để viết chương trình bắt chước hoạt động phức tạp người hoạt động xử lý đơn giản lặp lặp lại xếp theo thủ tục bước, công việc gọi thuật toán lập trình (algorithm) Vài nhà khoa học tin có thuật toán thực việc gì, kể viết thơ hay ánh trăng có điều chúng chưa khám phá Ví dụ, chuyên gia nghó phải cần nhiều thập niên để máy tính chép lời nói người cách xác Nhờ vào thuật toán mạnh, ngày việc nhận biết lời nói thành thực Trong thực tế, bạn trang bị máy tính cá nhân để chuyển lời nói bạn với độ xác 95% – tốt khả đánh máy xác người III Các loại máy tính Chúng ta chia máy tính thành loại, máy tính cho cá nhân máy tính cho tổ chức 3.1 Máy tính cho cá nhân (individual) Các trạm máy chuyên dụng (professional workstations) trang bị công cụ mạnh cho kỹ sư, kiến trúc sư, người thiết kế mạch điện, phân tích tài người chuyên nghiệp khác cần hoạt động xử lý đặc biệt mạnh Trong loại máy tính cho cá nhân loại máy tính đắt Máy tính cá nhân (personal computer – PC), gọi máy vi tính (microcomputer) dùng để thực nhu cầu cá nhân Máy vi tính có giá ngày rẻ, tính mạnh hữu dụng Hai loại PC sử dụng phổ biến máy Macintosh máy tính Apple dòng máy tính tương thích IBM nhiều nhà sản xuất chế tạo Máy tính để bàn (Desktop computers) máy PC thiết kế sử dụng riêng cho cá nhân Chúng thiết kế để đặt vừa bàn giấy văn phòng có tiêu chuẩn trang bị nhớ đủ hiệu lực với nhớ thứ cấp đóa để thực công việc điện toán văn phòng Máy để bàn dùng để truy cập tài nguyên mạng Internet Máy tính nối mạng (Network computers – NCs) có nhiều chức PC với giá rẻ chúng không cần ổ đóa cứng, chúng lấy phần mềm từ mạng máy tính Trong thị trường tiêu dùng, WebTV dạng máy tính cho phép người tiêu dùng dùng TV nối kết vào Internet Máy tính notebook nhỏ bỏ vào cặp xách tay Nhiều máy notebook mạnh có đầy đủ phận PC để bàn card âm nổi, ổ CD hay DVD modem Người ta nói máy tính laptop, giống notebook bỏ vào cặp Bài 1: Giới thiệu xách tay có kích thước lớn nặng Laptop ngày sản xuất máy notebook ngày có nhiều tính mạnh Máy tính subnotebook loại notebook loại bỏ nhiều phận, ổ CD ổ mềm để rời ra, để giảm kích thước trọng lượng tối đa Vài loại subnotebook có trọng lượng nhẹ 1,5 kg Thiết bị trợ giúp cá nhân kỹ thuật số (PDA), tập hợp tính mạnh notebook thành thiết bị nhẹ nhiều nhỏ gọn bàn tay Hầu hết thiết bị có phần mềm thiết kế sẵn để lên lịch làm việc, nhắc nhở hẹn, gởi thư điện tử, dùng bút viết lên hình để nhập liệu 3.2 Máy tính cho tổ chức Máy siêu điện toán (supercomputers) máy tính cực nhanh thiết kế để xử lý khối lượng lớn liệu khoa học Một máy siêu điện toán IBM dùng cho Năng lượng Mỹ thực nghìn tỷ lệnh chương trình giây trang bị nhớ 2,5 nghìn tỷ byte Giá ghi thẻ sản phẩm cho máy tính 95 triệu đô la Máy tính lớn (mainframes) hệ thống máy có kích thước lớn để nhiều người dùng, thiết kế để xử lý công việc khổng lồ công ty lớn quan phủ, lấy ví dụ xử lý việc đặt chỗ máy bay hãng hàng không Vài máy tính lớn thiết kế hàng chục ngàn người sử dụng, người dùng thiết bị đầu cuối (terminal) máy vi tính để kết nối với máy tính lớn Các máy tính lớn thường đặt phòng đặc biệt, bảo mật điều hòa không khí Chi phí chúng khoảng vài trăm ngàn đến vài triệu đô la Mỹ Máy tính nhỏ (minicomputers) hệ thống nhiều người dùng, xử lý nhu cầu tính toán cho công ty tổ chức nhỏ Chúng cho phép vài chục, vài trăm chí vài ngàn người dùng lúc thông qua thiết bị đầu cuối từ xa máy vi tính Giá máy tính nhỏ khoảng từ 10.000 đến vài trăm ngàn đô la Mỹ Các máy chủ/phục vụ (servers), người dùng không sử dụng trực tiếp máy chủ, họ phải móc nối vào máy chủ thông qua mạng máy tính để lấy chương trình liệu Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với để trao đổi liệu Để dùng máy chủ, người dùng phải chạy chương trình máy khách (clients) hướng dẫn cách để tiếp xúc với máy chủ lấy thông tin cần Cách sử dụng máy tính dạng client/server đóng vai trò quan trọng doanh nghiệp thời Máy chủ có giá từ ngàn đến 150 ngàn đô la Mỹ IV Internet Internet mạng máy tính toàn cầu Từ 1988 trở đi, năm Internet mở rộng gấp đôi Hiện Internet kết nối hàng trăm triệu người sử dụng khắp nơi giới Internet Bài 1: Giới thiệu tạo khối tài nguyên chia sẻ lớn mà lịch sử loài người chưa thấy Ví dụ, theo ước tính tỷ lệ tăng trưởng Internet tờ báo uy tín Science and Nature, có hàng tỷ trang thông tin có sẵn Internet có khoảng đến triệu trang thêm vào ngày Theo Internet Society, tổ chức chuyên nghiệp phục vụ tiến công nghệ Internet, Internet đà mở rộng vượt qua qui mô mạng điện thoại toàn cầu vào năm 2006 Hầu hết người sử dụng dùng cách kết nối quay số (dial-up) để kết nối Internet, cần phải có modem dây điện thoại Nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) thực kết nối Phạm vi hoạt động vài ISP địa phương, quốc gia chí quốc tế American Online (AOL) Microsoft Network (MSN) hai số ISP lớn Bạn tận dụng dịch vụ Internet để sử dụng Internet Dịch vụ Internet tiêu chuẩn phần mềm để người dùng truy cập loại tài nguyên cụ thể có sẵn Internet Các tài nguyên trang Web, tập tin, thư điện tử Hai loại phần mềm cần có server client Phần mềm client cho phép người dùng đưa yêu cầu tài nguyên cho server Phần mềm server chấp nhận yêu cầu gởi tài nguyên đến cho client Sau dịch vụ Internet phổ biến nhất: Thư điện tử (gọi e-mail) cho phép người dùng Internet gởi nhận thông điệp qua mạng Sự truyền tin không xảy tức thời vượt năm phút E-mail nhanh chóng trở nên thiếu cho cá nhân doanh nghiệp, dần thay hệ thống thư bưu điện phương diện công cụ chọn lựa để truyền thông tin văn cá nhân với Để sử dụng E-mail Internet, bạn cần có địa e-mail tài khoản e-mail Địa tài khoản ISP bạn cung cấp World Wide Web (còn gọi Web WWW) cho phép người dùng Internet truy cập hàng triệu trang Web khắp giới Để dùng Web, bạn cần chương trình client gọi trình duyệt Web (Web browser) Các trình duyệt Web cung cấp công cụ để truy cập web site, tìm kiếm web đánh dấu ghi nhớ web site ưa thích bạn File Transfer Protocol (FPT) gọi giao thức truyền tập tin cho phép người dùng Internet trao đổi tập tin qua Internet Các trình duyệt web đóng vai trò FTP clients Thương mại điện tử (còn gọi e-commerce) dùng Internet để cung cấp hàng hóa dịch vụ cho công chúng doanh nghiệp khác Nơi bán lẻ Web, gọi e-tailers, bán sách, CD, quần áo, đồ chơi nhiều thứ khác Sự thăng trầm nhà bán lẻ điện tử tiếng ví dụ Amazon.com làm nên câu chuyện đáng ý, số lượng lớn thương mại điện tử liên quan giao dịch doanh nghiệp với doanh nghiệp (b2b), liên kết công ty với nhà cung cấp, phòng nghiên cứu khách hàng công nghiệp Thương mại điện tử không thay phương thức mua bán trước đây, dạng mua bán tăng trưởng Trong năm 2000, thương mại điện tử chiếm hai phần trăm tổng sản phẩm quốc dân Mỹ Bài 1: Giới thiệu Bạn tìm hiểu loại hình dịch vụ nhiều học sau V Lịch sử phát triển máy tính xu hướng tương lai Lịch sử máy tính cho thấy thành công thất bại qua thể học quan trọng cho công nghiệp máy tính Lịch sử phát triển máy tính đánh dấu chuỗi kiện, từ thiết bị tính học với nhánh điện khổng lồ chế tạo đầu chiến thứ II, công nghệ điện tử – tiền đề cho máy tính ngày – với thành công máy tính điện tử ENIAC cuối năm 1940 Khi nói máy tính kỹ thuật số, lịch sử đề cập đến lịch sử bốn hệ Sau đôi nét chi tiết 5.1 Các giai đoạn tiến tới tin học đại Thiết bị tính (calculator) Trong kỷ thứ 16 17, nhà toán học Châu u phát triển loạt thiết bị tính dùng cấu máy đồng hồ tai quay Các thiết bị máy điện toán theo nghóa đại Một thiết bị tính máy thực chức số học với số, bao gồm chức cộng, trừ, nhân chia Bước ngoặt công nghệ: điện tử học Các máy điện toán ngày có tính tự động, chúng thực hầu hết nhiệm vụ không cần can thiệp người Chúng đòi hỏi loại công nghệ tưởng tượng kỷ 19 Nhà phát minh kỷ 19, Charles Babbage có thiết kế cho máy tính đại, dùng chế máy đồng hồ, công nghệ thời tạo bánh khác với độ xác cần thiết cần cho thiết bị hoạt động Công nghệ cho ngành máy tính ngày gọi điện tử học Điện tử học liên quan đến hành vi hiệu ứng điện tử chúng qua thiết bị dòng chảy điện tử hạn chế nhiều cách Thiết bị điện tử ống chân không, ống thủy tinh không khí chế tạo Thomas Edison vào năm 1880 ng chân không dùng để khuếch đại, lý chúng dùng cho máy thu thu hình buổi ban đầu dùng để chuyển mạch Chuyển mạch dạng vận hành máy tính Thực tế, ống chân không dùng tất thiết bị điện tử (bao gồm thiết bị âm máy tính) có thiết bị bán dẫn Thiết bị bán dẫn hoạt động ống chân không, chúng thể rắn kết hợp chất khác để hạn chế điều khiển dòng chảy điện tử theo hướng định ENIAC Bài 1: Giới thiệu Với đời ống chân không, cuối công nghệ diện để tạo máy tính đại thật lần đầu tiên, nhu cầu chiến tranh tạo vốn động lực để chế tạo Trong chiến tranh giới thứ II, quân đội Mỹ cần cách thức nhanh để tính toán đường tên lửa Quân đội yêu cầu tiến sỹ John Mauchly (1907 – 1980) đại họcPennsylvania phát triển máy cho mục đích Mauchly làm việc với sinh viên tốt nghiệp, J.Presper Eckert (1919-1995) để chế tạo thiết bị Mặc dù quân đội đặt làm để phục vụ chiến tranh, ENIAC (tên thiết bị) không hoàn tất 1946 sau chiến tranh kết thúc Mặc dù dùng chủ yếu để giải toán đầy thử thách, ENIAC thật máy tính kỹ thuật số lập trình so với thiết bị tính toán điện tử ENIAC có tốc độ nhanh ngàn lần so với thiết bị tính thời đó, thu hút trí tưởng tượng công chúng sau tin báo mô tả “bộ não điện tử” ENIAC cần 30 giây để tính đường bay tính tay phải 40 Khái niệm chương trình lưu trữ ENIAC có số bất tiện sử dụng Nó không chạy vài phút không thổi mát ống khí, làm cho hệ thống ngưng hoạt động Tệ hơn, cần giải toán mới, nhân viên phải nhập hướng dẫn cách khó khăn mắc lại dây điện cho toàn máy Giải pháp cho bất tiện khái niệm chương trình lưu trữ, ý tưởng xảy đến cho người làm việc với máy tính điện tử sau chiến thứ II Với khái niệm chương trình lưu trữ, chương trình máy tính liệu lưu nhớ máy tính Một ưu điểm kỹ thuật máy tính lặp lại hướng dẫn có trước cách dễ dàng Hầu hết nhiệm vụ mà máy tính ngày thực bắt nguồn từ lặp lại thao tác hết lần đến lần khác Nhưng ưu điểm quan trọng tiện lợi Bạn không cần phải mắc lại dây điện máy tính thực việc khác Nếu khái niệm chương trình lưu trữ, máy tính thực công việc cụ thể, tính toán đường đạn cho tên lửa mà Tất máy tính bán thương mại hóa dùng khái niệm chương trình lưu trữ 5.2 Các hệ máy tính Thế hệ (thập niên 1950) Cho đến 1951, máy tính điện tử đặc quyền nhà khoa học, kỹ sư quân đội Không thử tạo máy tính kỹ thuật số điện tử để kinh doanh Khi Trường Đại học Pennsylvania nghiên cứu kế hoạch họ để chuyển ENIAC thành sản phẩm thương mại, viên chức trường phát biểu trường họ sở hữu sáng chế kép Eckert Mauchly từ chức để lập công ty riêng, Công ty Máy tính Eckert-Mauchly, giành tài trợ phủ để phát triển máy họ Tuy nhiên họ đánh giá thấp nỗ lực cần có phân phối máy tính họ không bảo lãnh Bài 1: Giới thiệu 10 Remington Rand, nhà sản xuất dao cạo điện Với hỗ trợ tài Rand, Eckert Mauchly phân phối UNIVAC cho Cục Điều Tra Dân Số Mỹ vào 1951 UNIVAC tiếng dự đoán xác người thắng cử bầu cử tổng thống năm 1952, Dwight Eisenhower Kể từ đó, máy tính dùng để dự đoán người thắng cử đợt bầu cử tổng thống Máy tính hệ đầu dùng đầu vào thẻ đục lỗ (punched card), UNIVAC tiếp nhận băng từ Các ống chân không “đói lượng” dùng làm nhớ, nhiên chúng thường xuyên bị hư máy tính hệ có thời gian không hoạt động lớn Xét tất hạn chế máy tính hệ đầu UNIVAC đại nhiều so với ENIAC dùng ống chân không đáng tin cậy nhiều Nó ứng dụng khái niệm chương trình lưu trữ, trang bị máy đánh có chức giám sát để điều khiển máy tính sử dụng băng từ để lưu trữ với khối lượng vô hạn Vì tính chương trình lưu trữ cho phép người dùng chạy chương trình khác nhau, UNIVAC xem máy tính có mục đích chung (general-purpose) thành công Máy tính có mục đích chung dùng cho mục đích kinh doanh khoa học, phụ thuộc vào cách lập trình Mặc dù khái niệm chương trình lưu trữ làm cho máy tính hệ đầu dễ sử dụng chúng phải lập trình ngôn ngữ máy (machine language), soạn theo số máy tính điện tử dùng hệ thống số nhị phân, chứa số Các số nhị phân thường làm cho người ta gặp khó khăn đọc Hơn nữa, loại máy tính có ngôn ngữ máy thiết kế để kết nối trực tiếp với tập lệnh (instruction set) xử lý Do làm việc với ngôn ngữ máy khó, nên có chuyên gia hiểu cách làm lập trình cho máy tính thû đầu Nhận thấy máy tính công ty Rand đe dọa công kinh doanh cốt lõi mìnhï, IBM phản ứng nhanh chóng Vào 1953, công ty giới thiệu máy tính thương mại họ, IBM 701, máy không phổ biến không hoạt động với thiết bị thẻ đục lỗ IBM IBM 701 nhanh chóng nối đuôi IBM 650 thành công thân thiện với người dùng hơn, giao diện với hầu hết công nghệ thẻ đục lỗ phổ biến giới Nhờ vào nỗ lực lực lượng bán hàng, IBM bán ngàn IBM 650 năm có diện máy tính Thế hệ thứ hai (đầu năm 1960) Thế hệ máy tính mang tiếng không đáng tin cậy chủ yếu ống chân không thường bị cháy Ví dụ để giữ cho ENIAC hoạt động, sinh viên với xe chất đầy bóng chân thay tay trung bình hàng chục bị hư phiên làm việc Nhưng vào năm 1947, phát minh Bell Laboratories, bóng bán dẫn, thay đổi cách chế tạo máy tính, dẫn đến hình thành hệ thứ hai công nghệ máy tính Một bóng bán dẫn thiết bị điện tử nhỏ, giống bóng chân không, dùng để điều khiển dòng điện tử mạch điện, có trọng lượng, sức tiêu thụ điện tỏa nhiệt nhỏ so với bóng chân không Bởi máy tính hệ hai chế tạo Bài 1: Giới thiệu 11 bóng bán dẫn thay cho bóng chân không nên máy tính nhanh hơn, nhỏ tin cậy máy tính hệ Các máy tính hệ thứ hai nhìn gần giống máy dùng ngày Mặc dù chúng sử dụng thẻ đục lỗ để nhập liệu, chúng có máy in, lưu trữ băng từ, lưu trữ đóa Trái với hệ đầu dựa vào ngôn ngữ máy, hệ thứ hai thấy phát triển ngôn ngữ lập trình cấp cao (high-level programming languages), dễ hiểu làm việc so với ngôn ngữ máy Ngôn ngữ lập trình cấp cao cho phép người lập trình viết hướng dẫn chương trình cách dùng lệnh giống tiếng Anh số A-rập Không giống hợp ngữ (assembly language), ngôn ngữ cấp cao tính đặc thù máy Điều làm cho máy tính nhà sản xuất khác dùng dùng chương trình Hai ngôn ngữ lập trình giới thiệu hệ thứ hai COBOL (Common Business_Oriented Language) FORTRAN (Formula Translator), chúng tồn ngôn ngữ lập trình sử dụng rộng rãi ngày COBOL ưa chuộng doanh nghiệp, FORTRAN nhà khoa học kỹ sư sử dụng Chiếc máy tính hệ thứ hai hàng đầu IBM 1401 hoàn toàn bán dẫn, gia tăng khối lượng kinh doanh cho loại máy tính lớn (mainframe computer) Công ty xuất 12.000 máy tính loại Kiểu 1620, anh em với 1401, phát triển cho tính toán khoa học trở thành chọn lựa cho phòng thí nghiệm nghiên cứu trøng đại học Trong tính toán kinh doanh, năm 1959 tập đoàn General Electric có ERMA (Electronic Recording Machine Accounting), công nghệ đọc ký tự đặc biệt Các ngân hàng cần hệ thống để quản lý khối lượng ngày khổng lồ sec toán Bởi ERMA số hóa thông tin tài khoản ký gởi, nên đặt móng cho thương mại điện tử Năm 1963, có phát triển quan trọng ký tự cho máy tính ASCII (American Standard Code for Information Interchange), cho phép máy tính trao đổi thông tin tiêu chuẩn công nghiệp máy tính Mặc dù ASCII tác động đáng kể 15 năm, sau minh họa cho tầm quan trọng việc tiêu chuẩn hóa quản trị công nghiệp Năm 1964, IBM giới thiệu dòng máy tính gọi System/360 thay đổi cách nghó người máy tính Một dòng máy tính tương thích (compatible computer – máy tính dùng chương trình thiết bị ngoại vi giống nhau), System/360 loại bỏ khác biệt máy tính dùng chủ yếu cho kinh doanh máy dùng cho khoa học Tập lệnh máy tính lớn đủ để bao gộp hai mục đích sử dụng Thế hệ thứ ba (Giữa năm 1960 đến năm 1970) Bài 1: Giới thiệu 12 Thế hệ hai tách biệt rõ thay bóng chân không bóng bán dẫn Tuy nhiên hệ thứ ba so với hệ thứ hai không hoàn toàn rạch ròi liên quan đến nhiều cách tân quan trọng Một cách tân quan trọng chia sẻ thời gian (timesharing) Những máy tính hệ hai thû đầu sử dụng bất tiện chúng chạy lần công việc Người sử dụng phải đưa thẻ đục lỗ cho người vận hàng máy, sau người chạy chương trình trả kết lại cho người sử dụng Kỹ thuật này, gọi xử lý theo đợt (batch processing), tốn thời gian không hiệu Tuy nhiên chia sẻ thời gian, máy tính thiết kế cho nhiều người sử dụng lúc Họ truy cập máy tính từ xa phương tiện thiết bị đầu cuối (terminals), thiết bị điều khiển trang bị hình video bàn phím Trong hệ thống chia sẻ thời gian thiết kế hợp lý, người dùng có cảm giác ảo sử dụng máy tính Ở hệ thứ ba, kiện công nghệ then chốt phát triển máy tính dựa mạch tích hợp hay vi mạch IC (Integrated Curcuit), tích hợp nhiều bán dẫn mạch điện tử miếng silicon nhỏ Mạch tích hợp phát minh Jack St Clair Kirby Robert Noyce vào năm 1958, hứa hẹn giảm chi phí sản xuất máy tính đáng kể mạch IC nhân đôi chức bán dẫn có chi phí nhiều so với bán dẫn Mạch IC dùng công nghệ ngày gọi tích hợp cỡ nhỏ (small-scale integration, SSI), gồm 10 đến 20 bóng bán dẫn chip Cuối năm 1960, kỹ sư đạt đến tích hợp cỡ trung (medium-scale integration, MSI), tích hợp 20 đến 200 bán dẫn chip Đầu thập niên 70, đạt đến tích hợp cỡ lớn (LSI), chip chứa 5.000 bán dẫn Công nghệ mạch tích hợp tháo gỡ giai đoạn phát minh công nghệ máy tính Ở hệ thứ hai, nhà khoa học biết sản xuất máy tính mạnh tạo nhiều mạch phức tạp Nhưng mạch phải nối thủ công, máy tính phức tạp đắt Với mạch tích hợp, thiết kế mang tính cách tân trở thành thực lần Với mạch IC, chế tạo máy tính nhỏ hơn, rẻ nên nhiều tổ chức có khả mua chúng Tuy nhiên, nhà sản xuất máy tính lớn IBM không nhận thức thị trường Không có khả thấy thị trường mới, nhà sản xuất máy tính lớn bỏ ngỏ thị trường máy tính nhỏ cho công ty Công ty Digital Electronic Corporation (DEC) khởi đầu ngành công nghiệp máy tính nhỏ (minicomputer) Các máy tính nhỏ DEC sử dụng mạch tích hợp để giảm giá Kiểu PDP-8 (1965) có khả đặt gọn góc phòng không cần giám sát liên tục người vận hành máy Thêm vào đó, người dùng truy cập máy tính từ vị trí khác tòa nhà phương tiện chia sẻ thời gian Giá niêm yết máy tính nhỏ phần tư giá máy tính lớn truyền thống Lần đầu tiên, công ty vừa trường đại học nhỏ mua máy tính Bài 1: Giới thiệu 13 Năm 1969, có nhiều ngôn ngữ lập trình sử dụng nên IBM định tách hệ thống họ bán phần cứng phần mềm riêng biệt Trướcđó, nhà sản xuất máy tiếp nhận phần mềm theo với phần cứng mua Lúc này, người mua mua phần mềm từ chỗ khác với nhà sản xuất phần cứng, họ muốn Sự tự khởi đầu cho ngành công nghiệp phần mềm Công nghiệp máy tính nhỏ cỗ vũ mạnh mẽ cho tiêu chuẩn, chủ yếu dùng để phân biệt thông lệ kinh doanh họ với nhà sản xuất máy tính lớn Trong ngành máy tính lớn, thông lệ chung tạo cấu trúc quyền sở hữu (proprietary architecture) (còn gọi cấu trúc đóng) để nối với thiết bị máy tính Trong cấu trúc quyền sở hữu, công ty dùng kỹ thuật bí mật để xác định cách thức phận máy tính nối với Nếu muốn có máy in để dùng, phải mua máy in hãng bán máy tính Trong công ty máy tính nhỏ nhấn mạnh vào cấu trúc mở (open architecture), phận khác máy tính kết nối với theo tiêu chuẩn ban bố, không độc quyền Thế hệ thứ tư (1975 đến nay) Khi có cách mạng mạch tích hợp, kỹ sư biết cách chế tạo mạch phức tạp chip silicon Với công nghệ tích hợp cỡ cực lớn (Very-large-scale integration, VLSI), họ 5000 bán dẫn chip, đủ cho đơn vị xử lý Điều tất yếu có thử chế tạo chip chứa mạch xử lý cốt lõi máy tính Đầu năm 1970, kỹ sư Intel Corporation, tiến só Ted Hoff, giao nhiệm vụ thiết kế mạch tích hợp để cấp lực cho đồng hồ kỹ thuật số Trước đó, mạch thiết kế lại kiểu đồng hồ giới thiệu Hoff định chế tạo máy điện toán nhỏ chip để tránh việc thiết kế lại tốn chi phí Kết thể Intel 4004, vi xử lý giới Một chip vi xử lý chứa toàn đơn vị điều khiển đơn vị số học logic máy tính So với vi xử lý ngày nay, Intel 4004 thiết bị đơn giản, chứa 2200 bán dẫn Tiếp theo sau 4004 8080, máy vi tính sớm xuất hiện, máy vi tính (microcomputer) máy tính dùng vi xử lý cho đơn vị xử lý trung tâm (CPU) để xử lý liệu Cũng theo kiểu lặp lại trước công ty không nhận thị trường cho máy tính nhỏ rẻ hơn, công ty máy tính lớn xem máy vi tính không khác đồ chơi Họ để thị trường bỏ ngỏ cho số đông công ty thành lập Công ty MITS, công ty Arizona, tiếp thị máy vi tính, gọi Altair sử dụng chip 8080 Intel Khoảng năm 1970, người có sở thích máy tính lắp ráp máy vi tính từ phận từ phần dùng mua từ nhà cung cấp điện tử Tuy nhiên, hai nhà khởi nghiệp trẻ, Steve Jobs Steve Wozniak, ước mơ “chiếc máy tính thích hợp” Họ muốn máy vi tính thật đơn giản lấy từ hộp, Bài 1: Giới thiệu 14 cắm điện dùng nó, giống dùng lò nướng bánh Jobs Wozniak lập xưởng nhà xe sau bán xe Volkzwagen với giá 1300$ để làm vốn Họ lập nên công ty máy tính Apple vào tháng năm 1977 Sản phẩm họ, Apple I, bảng xử lý dự kiến cho người yêu thích máy tính, qua kinh nghiệm chế tạo Apple I, họ chế tạo hệ máy Apple II Máy Apple II thành công lớn Nó có hệ điều hành, bàn phím, hình ổ đóa mềm Apple II máy vi tính dựa vi xử lý 6502 Motorola Công ty Apple mau chóng trở thành công ty có ảnh hưởng mạnh đến thị trường máy vi tính, làm Jobs Wozniak nhà đầu tư khác thành triệu phú Sự đời phần mềm bảng tính điện tử vào 1979 VisiCalc khẳng định với giới máy vi tính không đồ chơi Tiếp theo đó, Apple II tìm thị trường doanh nghiệp mà cho trường học hộ gia đình Vào 1980, IBM định bỏ qua thị trường máy vi tính hứa hẹn ký hợp đồng với công ty Microsoft viết hệ điều hành cho máy vi tính dựa vi xử lý Intel 8080 Năm 1981, máy tính cá nhân IBM (PC) chạy chip vi xử lý Intel hệ điều hành MS-DOS Microsoft tung thị trường Dựa vào học trước thị trường máy tính nhỏ, IBM áp dụng mô hình cấu trúc mở cho PC, có phận chế tạo máy có mã quyền IBM mời nhà cung cấp bên thứ ba chế tạo thiết bị phụ tùng cho IBM PC, IBM không phản đối công ty cạnh tranh chế tạo máy tính tương thích với IBM (gọi IBM-compatible), máy chạy phần mềm phát triển cho IBM PC Điều làm cho thị trường hưng thịnh nhiều công ty phần cứng phần mềm có cam kết với Thị phần máy PC IBM mau chóng bị giảm Sự giảm thị phần cạnh tranh khắc nghiệt từ công ty chế tạo máy tương thích, phần cấp quản lý IBM định cho PC giống đồ chơi, dùng chủ yếu để giới thiệu cho người mua mua hệ thống máy tính lớn IBM Cũng trớ trêu nhãn hiệu IBM tiếng giới kinh doanh, nên PC IBM giúp hình thành tư tưởng PC không đồ chơi hay máy tính cho giáo dục mà đóng vai trò quan trọng doanh nghiệp Apple II PC IBM tạo nên ngành công nghiệp máy tính cá nhân, chúng hình thành phân chia tiếp tục đến ngày Bởi phần mềm gia công cho tập lệnh vi xử lý cho trước, phần mềm viết cho loại máy không chạy trực tiếp loại máy khác Apple chọn vi xử lý Motorola cho dòng máy họ, IBM chọn Intel Các PC ngày dùng vi xử lý nâng cao Intel; hậu duệ Apple II, Macintosh dùng chip Motorola Tại Apple II PC IBM thành công lớn? Một phần quy cho học từ ngành công nghiệp máy tính nhỏ Những người mua máy tính không thích việc nhà sản xuất dùng giao thức độc quyền để buộc họ mua phụ tùng hãng Cả Apple II IBM PC hệ thống cấu trúc mở cho phép người dùng mua máy in, hình phụ tùng khác sản xuất bên thứ ba Mặc dù chiến lược cấu trúc mở làm Bài 1: Giới thiệu 15 ảnh hưởng hoạt động kinh doanh ban đầu, sau công ty có lợi điều khuyến khích phát triển toàn ngành công nghiệp có liên quan đến hệ thống máy tính công ty Khi có nhiều phần mềm phụ kiện, số người sử dụng tăng làm cho lợi nhuận tăng Máy vi tính dễ sử dụng Để vận hành chúng, người dùng phải đối phó với giao diện người dùng dòng lệnh (command-line user interface) Giao diện người dùng (UI) cách thức để người dùng điều khiển máy tính Trong giao diện này, người dùng phải đánh lệnh để thực hoạt động định dạng đóa, hay bắt đầu chạy chương trình Mặc dù Apple II IBM PC phổ biến lúc đó, để trở thành vật dụng đặt nhà văn phòng chúng phải dễ sử dụng Đó lý giao diện người dùng đồ họa (Graphic User Interface, GUI) đổi quan trọng GUI phát triển Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto công ty Xerox (PARC) vào năm 1970 Trong giao diện đồ họa, người dùng tương tác với chương trình chạy cửa sổ riêng thay đổi kích thước Họ dùng chuột (cũng phát triển PARC) để chọn tùy chọn chương trình cách nhấp biểu tượng (gọi icon) đại diện cho chức chương trình Trong khu vực làm việc chương trình, người dùng thấy văn giống chúng in máy in đồ họa Để in văn này, nhà khoa học PARC phát triển máy in laser Rất khó để đánh giá thấp đóng góp mà nhà khoa học PARC thực cho ngành máy tính Gần công nghệ dùng hôm kể mạng nội Ethernet, xuất phát từ nghiên cứu PARC Nhưng tập đoàn Xerox chưa thành công tư hóa công nghệ PARC, nhớ công ty lớn khó khăn để nhận diện thị trường Tiềm công nghệ PARC không bị bỏ lỡ vị khách viếng thăm vào cuối năm 1970, Steve Jobs công ty Apple Nhanh chóng chộp lấy ý nghóa công nghệ PARC, nhà khởi nghiệp trẻ tài giỏi trở Apple đánh tương lai Apple với máy tính mới, mang ảnh hưởng PARC gọi Macintosh Vào 1984, Apple đưa bán Macintosh đầu tiên, với tất phát kiến PARC, bao gồm font chữ, biểu tượng, cửa sổ, điều khiển chuột danh mục kéo xuống Công ty Apple trì tiên phong công nghệ lónh vực Microsoft đưa phiên sửa đổi Microsoft Windows vào đầu năm 1990 Windows thiết kế để chạy máy tính tương thích IBM, máy tính có số người dùng lớn nói chung rẻ máy Macintosh Windows thể ảnh hưởng phát minh PARC ngày chương trình giao diện người dùng máy tính sử dụng rộng rãi giới Mặc dù phần cứng hệ thứ cải thiện với nhịp độ chóng mặt, phần mềm không Trong suốt hệ thứ tư, người lập trình phải tiếp tục dùng ngôn ngữ cấp cao Thực tế, COBOL bắt đầu có từ hệ thứ hai, ngôn ngữ sử dụng rộng Bài 1: Giới thiệu 16 rãi giới Ngôn ngữ cấp cao không hiệu quả, tốn thời gian, dễ mắc lỗi Tóm lại, phần mềm làm trì hoãn phát triển ngành máy tính gần Sau có vài cải tiến ngôn ngữ lập trình, lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented, OO), phương pháp chia chương trình thành thành phần dùng dùng lại được, bạn biết thêm học số 4, hệ ngôn ngữ lập trình Thế hệ máy tính thứ 5? Qua nhiều năm, chuyên gia dự đoán hệ có gán tên trí tuệ nhân tạo (AI), theo máy tính có đặc trưng trí tuệ người Tuy nhiên tiến triển đến mục tiêu không hứa hẹn Về mặt công nghệ, hệ thứ 4, kỹ sư cố gắng xem có bán dẫn nén chip Nỗ lực đơn độc mang đến vài điều gọi trí tuệ nhân tạo, ví dụ khả máy tính nhận dạng chép lại giọng nói người Mặc dù công nghệ hệ thứ tư chắn đạt đến rào cản vật lý, kỹ sư không mong đạt điều nhiều năm (có thể vài thập kỷ) Sự khác thật từ cuối năm 1990 so với năm trước tiến tên lửa mạng máy tính, cấp độ mạng nội (LAN) mạng diện rộng (WAN) Hiện nay, nhiều nhà có mạng LAN để nối máy tính nhà làm cho chúng truy cập Internet Một phát kiến hệ thứ ba phát triển tiêu chuẩn cho mạng máy tính Từ cuối năm 1960, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Cấp cao Mỹ (ARPA) hỗ trợ dự án phát triển mạng diện rộng (WAN), mạng máy tính có khả nối nhịp lục địa Chủ nhiệm Vincent Cerf, dự án tạo mạng thử nghiệm gọi ARPANET, nối số trường đại học có hợp đồng nghiên cứu với Bộ Quốc Phòng Kết dự án sau Internet làm rung chuyển giới Rất thú vị APRANET chứng minh điều xảy lịch sử máy tính: người phát minh thường đoán người khác sử dụng họ tạo ARPRANET thiết kế để nhà khoa học truy cập siêu máy tính từ xa Tuy nhiên, hầu hết người sử dụng lại xem phương tiện liên lạc Họ triển khai tán gẫu thời gian thực, thư điện tử nhóm tin tức Internet tiếp tục đóng vai trò xã hội quan trọng người dùng Năm 1973, APRANET hoàn toàn thực xong giao thức Internet (còn gọi TCP/IP), tiêu chuẩn cho phép Internet hoạt động Một cách trùng hợp, năm Bob Metcalfe nhà nghiên cứu khác PARC tập đoàn Xerox phát triển tiêu chuẩn cho mạng LAN, mạng cáp trực tiếp nối máy tính tòa nhà Các tiêu chuẩn gọi Ethernet dùng rộng rãi giới Internet tác động đến giới, người làm việc nhà giao tiếp với phương tiện truyền tin dựa hệ thống máy tính Sự phát triển thương mại điện tử làm thay đổi cách mua hàng truyền thống, người dùng Internet để xem đặt sản phẩm hay dịch vụ trực tuyến Bài 1: Giới thiệu 17 ... – tốt khả đánh máy xác người III Các loại máy tính Chúng ta chia máy tính thành loại, máy tính cho cá nhân máy tính cho tổ chức 3 .1 Máy tính cho cá nhân (individual) Các trạm máy chuyên dụng... không Bởi máy tính hệ hai chế tạo Bài 1: Giới thiệu 11 bóng bán dẫn thay cho bóng chân không nên máy tính nhanh hơn, nhỏ tin cậy máy tính hệ Các máy tính hệ thứ hai nhìn gần giống máy dùng ngày... lưu trữ 5.2 Các hệ máy tính Thế hệ (thập niên 19 50) Cho đến 19 51, máy tính điện tử đặc quyền nhà khoa học, kỹ sư quân đội Không thử tạo máy tính kỹ thuật số điện tử để kinh doanh Khi Trường Đại