Lịch sử ngắn gọn của công nghệ máy tính được chia thành nhiều thời kỳ dựa trên những yếu tố cơ bản được sử dụng để tạo ra máy tính. Việc phân chia thời gian thành các thời kỳ ở một mức độ nhất định là tùy ý, bởi vì Khi máy tính thế hệ cũ vẫn đang được sản xuất, thế hệ mới bắt đầu có đà phát triển.

Các xu hướng chung trong phát triển máy tính có thể được xác định:

1. Tăng số phần tử trên một đơn vị diện tích.
2. Giảm kích thước.
3. Tăng tốc độ làm việc.
4. Giảm chi phí.
5. Một mặt là phát triển phần mềm và mặt khác là đơn giản hóa, tiêu chuẩn hóa phần cứng.

Thế hệ không. Máy tính cơ khí

Những điều kiện tiên quyết cho sự xuất hiện của một chiếc máy tính có lẽ đã được hình thành từ xa xưa, nhưng việc ôn lại thường bắt đầu với chiếc máy tính Blaise Pascal do ông thiết kế vào năm 1642. Chiếc máy này chỉ có thể thực hiện các phép tính cộng và trừ. Vào những năm 70 của cùng thế kỷ, Gottfried Wilhelm Leibniz đã chế tạo một cỗ máy có thể thực hiện các phép tính không chỉ cộng và trừ mà còn cả phép nhân và chia.

Vào thế kỷ 19, Charles Babbage đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của công nghệ điện toán trong tương lai. Của anh ấy máy khác biệt, mặc dù cô ấy chỉ có thể cộng và trừ, nhưng kết quả tính toán được ghi trên một tấm đồng (một dạng tương tự của phương tiện đầu vào-đầu ra thông tin). Sau này được mô tả bởi Babbage công cụ phân tích phải thực hiện cả bốn phép toán cơ bản. Công cụ phân tích bao gồm bộ nhớ, cơ chế tính toán và các thiết bị đầu vào/đầu ra (giống như máy tính... chỉ là cơ khí) và quan trọng nhất là nó có thể thực hiện nhiều thuật toán khác nhau (tùy thuộc vào thẻ đục lỗ nào có trong thiết bị đầu vào). Các chương trình dành cho Công cụ phân tích được viết bởi Ada Lovelace (lập trình viên đầu tiên được biết đến). Trên thực tế, chiếc xe đã không được sản xuất vào thời điểm đó do những khó khăn về kỹ thuật và tài chính. Thế giới tụt lại phía sau dòng suy nghĩ của Babbage.

Vào thế kỷ 20, máy tính tự động được thiết kế bởi Konrad Zus, George Stibits và John Atanasov. Có thể nói, chiếc máy sau này bao gồm một RAM nguyên mẫu và cũng sử dụng số học nhị phân. Máy tính chuyển tiếp Mark I và Mark II của Howard Aiken có kiến ​​trúc tương tự như Công cụ phân tích của Babbage.

Thế hệ đầu tiên. Máy tính ống chân không (194x-1955)

Hiệu suất: vài chục nghìn hoạt động mỗi giây.

Đặc điểm:

• Vì đèn có kích thước lớn và có hàng nghìn chiếc nên những chiếc máy này có kích thước rất lớn.
• Vì có nhiều đèn và chúng có xu hướng bị cháy nên máy tính thường xuyên không hoạt động do phải tìm kiếm và thay thế một chiếc đèn bị hỏng.
• Đèn tỏa ra một lượng nhiệt lớn, do đó, máy tính cần có hệ thống làm mát mạnh mẽ đặc biệt.

Ví dụ về máy tính:

bức tượng khổng lồ- một dự án phát triển bí mật của chính phủ Anh (Alan Turing tham gia vào quá trình phát triển). Đây là chiếc máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới, mặc dù nó không ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ máy tính (do tính bí mật của nó) nhưng nó đã giúp giành chiến thắng trong Thế chiến thứ hai.

Eniac. Người sáng tạo: John Mauchley và J. Presper Eckert. Trọng lượng của máy là 30 tấn. Nhược điểm: sử dụng hệ thống số thập phân; Rất nhiều công tắc và dây cáp.

Edsak. Thành tựu: chiếc máy đầu tiên có chương trình trong bộ nhớ.

Cơn lốc tôi. Lời nói ngắn gọn, làm việc theo thời gian thực.

Máy tính 701(và các mẫu tiếp theo) của IBM. Máy tính đầu tiên dẫn đầu thị trường trong 10 năm.

Thế hệ thứ hai. Máy tính bán dẫn (1955-1965)

Hiệu suất: hàng trăm ngàn hoạt động mỗi giây.

So với ống chân không, việc sử dụng bóng bán dẫn đã giúp giảm kích thước thiết bị máy tính, tăng độ tin cậy, tăng tốc độ hoạt động (lên tới 1 triệu thao tác mỗi giây) và gần như loại bỏ sự truyền nhiệt. Các phương pháp lưu trữ thông tin ngày càng phát triển: băng từ được sử dụng rộng rãi và các đĩa sau này xuất hiện. Trong thời kỳ này, trò chơi máy tính đầu tiên đã được chú ý.

Máy tính bán dẫn đầu tiên TX trở thành nguyên mẫu cho máy tính chi nhánh PDP Các công ty DEC, có thể coi là người sáng lập ra ngành công nghiệp máy tính, bởi xuất hiện hiện tượng bán máy ồ ạt. DEC phát hành chiếc máy tính mini đầu tiên (có kích thước bằng một chiếc tủ). Màn hình đã được phát hiện.

IBM cũng đang tích cực nghiên cứu, sản xuất các phiên bản bóng bán dẫn cho máy tính của mình.

Máy tính 6600 CDC, được phát triển bởi Seymour Cray, có lợi thế hơn các máy tính khác vào thời điểm đó - tốc độ của nó đạt được thông qua việc thực thi các lệnh song song.

Thế hệ thứ ba. Máy tính mạch tích hợp (1965-1980)

Hiệu suất: hàng triệu hoạt động mỗi giây.

Mạch tích hợp là một mạch điện tử được khắc trên chip silicon. Hàng ngàn bóng bán dẫn phù hợp trên một mạch như vậy. Do đó, thế hệ máy tính này buộc phải trở nên nhỏ hơn, nhanh hơn và rẻ hơn.

Thuộc tính thứ hai cho phép máy tính thâm nhập vào nhiều lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Vì điều này, chúng trở nên chuyên biệt hơn (tức là có các máy tính khác nhau cho các nhiệm vụ khác nhau).

Một vấn đề đã nảy sinh liên quan đến khả năng tương thích của các mô hình được sản xuất (phần mềm dành cho chúng). Lần đầu tiên IBM rất chú trọng đến khả năng tương thích.

Đa chương trình đã được triển khai (đây là khi có một số chương trình thực thi trong bộ nhớ, có tác dụng tiết kiệm tài nguyên bộ xử lý).

Sự phát triển hơn nữa của máy tính mini ( PDP-11).

Thế hệ thứ tư. Máy tính trên các mạch tích hợp quy mô lớn (và quy mô cực lớn) (1980-...)

Hiệu suất: hàng trăm triệu hoạt động mỗi giây.

Có thể đặt không chỉ một mạch tích hợp trên một con chip mà còn có thể đặt hàng nghìn mạch. Tốc độ của máy tính đã tăng lên đáng kể. Máy tính tiếp tục trở nên rẻ hơn và giờ đây thậm chí còn có nhiều cá nhân mua chúng, điều này đánh dấu cái gọi là kỷ nguyên của máy tính cá nhân. Nhưng cá nhân thường không phải là một lập trình viên chuyên nghiệp. Do đó, cần phải phát triển phần mềm để mỗi cá nhân có thể sử dụng máy tính theo trí tưởng tượng của mình.

Cuối thập niên 70 - đầu thập niên 80, máy tính phổ biến Quả táo, được phát triển bởi Steve Jobs và Steve Wozniak. Sau đó, máy tính cá nhân được đưa vào sản xuất hàng loạt Máy tính IBM trên bộ xử lý Intel.

Sau đó, bộ xử lý siêu vô hướng, có khả năng thực hiện nhiều lệnh đồng thời và máy tính 64-bit xuất hiện.

Thế hệ thứ năm?

Điều này bao gồm dự án thất bại của Nhật Bản (được mô tả rõ ràng trên Wikipedia). Các nguồn khác đề cập đến thế hệ máy tính thứ năm được gọi là máy tính vô hình (bộ vi điều khiển được tích hợp trong các thiết bị gia dụng, ô tô, v.v.) hoặc máy tính bỏ túi.

Cũng có ý kiến ​​​​cho rằng thế hệ thứ năm nên bao gồm các máy tính có bộ xử lý lõi kép. Từ quan điểm này, thế hệ thứ năm bắt đầu vào khoảng năm 2005.

Thế hệ máy tính đầu tiên

Thế hệ máy tính đầu tiên được tạo ra bằng ống chân không từ năm 1944 đến năm 1954.

Ống điện tử là một thiết bị hoạt động bằng cách thay đổi dòng điện tử chuyển động trong chân không từ cực âm sang cực dương.

Sự chuyển động của các electron xảy ra do sự phát xạ nhiệt - sự phát xạ của các electron từ bề mặt kim loại được nung nóng. Thực tế là kim loại có nồng độ electron tự do cao, chúng có năng lượng khác nhau và do đó có vận tốc khác nhau. Khi kim loại nóng lên, năng lượng của các electron tăng lên và một số trong số chúng vượt qua hàng rào tiềm năng ở ranh giới kim loại.

Nguyên lý hoạt động của ống điện tử như sau. Nếu một đơn vị logic được cung cấp cho đầu vào của đèn (ví dụ: điện áp 2 Volts), thì ở đầu ra của đèn, chúng ta sẽ nhận được mức logic 0 (điện áp nhỏ hơn 1V) hoặc mức logic (2V) . Chúng ta nhận được một giá trị logic nếu không có điện áp điều khiển, vì dòng điện sẽ truyền không bị cản trở từ cực âm đến cực dương. Nếu đặt một điện áp âm vào lưới, thì các electron đi từ cực âm sang cực dương sẽ bị đẩy ra khỏi lưới và kết quả là sẽ không có dòng điện chạy qua và đầu ra từ đèn sẽ có giá trị logic bằng 0. Sử dụng nguyên tắc này, tất cả các yếu tố logic của máy tính ống đã được chế tạo.

Trong trường hợp đơn giản nhất, cực âm là dây tóc của kim loại chịu lửa (ví dụ vonfram), được làm nóng bằng dòng điện và cực dương là một hình trụ kim loại nhỏ. Khi đặt điện áp vào cực âm, dưới tác dụng của sự phát xạ nhiệt, các electron sẽ bắt đầu phát ra từ cực âm và lần lượt chúng sẽ được cực dương thu nhận.

Việc sử dụng ống chân không đã làm tăng đáng kể khả năng tính toán của máy tính, góp phần vào sự chuyển đổi nhanh chóng từ máy tính chuyển tiếp tự động đầu tiên sang máy tính ống thế hệ đầu tiên.

Tuy nhiên, nó không phải là không có vấn đề. Việc sử dụng ống chân không bị ảnh hưởng bởi độ tin cậy thấp, mức tiêu thụ điện năng cao và kích thước lớn. Những chiếc máy tính đầu tiên thực sự có kích thước khổng lồ và chiếm nhiều phòng trong các viện nghiên cứu. Việc bảo trì những máy tính như vậy cực kỳ khó khăn và tốn thời gian; đèn liên tục bị hỏng, xảy ra lỗi nhập dữ liệu và nhiều vấn đề khác phát sinh. Các hệ thống cung cấp điện phải được chế tạo không kém phần phức tạp và tốn kém (cần đặt các bus điện đặc biệt để cung cấp điện cho máy tính và tạo ra hệ thống dây điện phức tạp để kết nối cáp với tất cả các bộ phận) và hệ thống làm mát (đèn rất nóng, khiến khiến họ thất bại thường xuyên hơn).

Mặc dù vậy, thiết kế của máy tính đã phát triển nhanh chóng, tốc độ tính toán đạt vài nghìn phép tính mỗi giây, dung lượng RAM khoảng 2048 từ máy. Trong các máy tính thế hệ đầu tiên, chương trình đã được lưu trữ trong bộ nhớ và việc xử lý song song các bit từ máy đã được sử dụng.

Các máy tính được tạo ra chủ yếu có tính phổ quát và được sử dụng để giải quyết các vấn đề khoa học và kỹ thuật. Theo thời gian, việc sản xuất máy tính trở nên được sản xuất hàng loạt và chúng bắt đầu được sử dụng cho mục đích thương mại.

Trong cùng thời gian đó, sự hình thành của kiến ​​trúc kiểu Von Neumann đã diễn ra và nhiều định đề được ứng dụng trong các máy tính thế hệ đầu tiên vẫn còn phổ biến cho đến ngày nay.

Các tiêu chí chính cho sự phát triển của máy tính do Von Neumann đưa ra vào năm 1946 được liệt kê dưới đây:

1. Máy tính phải hoạt động ở hệ thống số nhị phân;

2. Mọi hành động do máy tính thực hiện phải được thể hiện dưới dạng một chương trình gồm một tập lệnh tuần tự. Mỗi lệnh phải chứa mã hoạt động, địa chỉ toán hạng và một tập hợp các thuộc tính dịch vụ;

3. các lệnh phải được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính ở dạng mã nhị phân, vì điều này cho phép:

a) lưu kết quả tính toán trung gian, hằng số và các số khác trong cùng thiết bị lưu trữ nơi đặt chương trình;

b) ký hiệu nhị phân của lệnh cho phép thực hiện các thao tác trên các giá trị mà chúng được mã hóa;

c) có thể chuyển quyền điều khiển sang các phần khác nhau của chương trình, tùy thuộc vào kết quả tính toán;

4. bộ nhớ phải có tổ chức phân cấp, vì tốc độ của thiết bị lưu trữ tụt hậu đáng kể so với tốc độ của các mạch logic;

5. Các phép tính số học phải được thực hiện trên cơ sở các mạch chỉ thực hiện các phép tính cộng và việc tạo ra các thiết bị đặc biệt là không thực tế;

6. Để tăng hiệu suất, cần sử dụng tổ chức song song của quá trình tính toán, tức là các thao tác trên từ sẽ được thực hiện đồng thời trên tất cả các bit của từ.

Điều đáng chú ý là máy tính thế hệ đầu tiên không được tạo ra từ đầu. Vào thời điểm đó, đã có những bước phát triển trong lĩnh vực xây dựng mạch điện tử, chẳng hạn như radar và các lĩnh vực khoa học và công nghệ liên quan khác. Tuy nhiên, vấn đề nghiêm trọng nhất liên quan đến sự phát triển của các thiết bị lưu trữ. Trước đây, chúng thực tế không có nhu cầu nên không có kinh nghiệm nghiêm túc nào được tích lũy trong quá trình phát triển. Do đó, mỗi bước đột phá trong việc phát triển thiết bị lưu trữ đều dẫn đến một bước tiến nghiêm túc trong thiết kế máy tính, vì sự phát triển của bộ nhớ dung lượng và tốc độ cao là điều kiện không thể thiếu để phát triển một máy tính mạnh mẽ và tốc độ cao.

Những máy tính đầu tiên sử dụng bộ kích hoạt tĩnh trên đèn ba cực làm thiết bị lưu trữ. Tuy nhiên, việc có được một thiết bị bộ nhớ sử dụng ống chân không có dung lượng chấp nhận được đòi hỏi chi phí rất lớn. Để lưu trữ một chữ số nhị phân, cần có hai đèn ba cực và chúng phải tiêu thụ năng lượng liên tục để lưu trữ thông tin. Điều này dẫn đến việc sinh nhiệt nghiêm trọng và giảm độ tin cậy một cách nghiêm trọng. Kết quả là thiết bị lưu trữ cực kỳ cồng kềnh, đắt tiền và không đáng tin cậy.

Năm 1944, một loại thiết bị ghi nhớ mới bắt đầu được phát triển, dựa trên việc sử dụng các đường trễ thủy ngân siêu âm. Ý tưởng này được mượn từ một thiết bị giảm sự lộn xộn trên mặt đất và vật thể được phát triển cho radar trong Thế chiến thứ hai.

Để loại bỏ các vật thể đứng yên khỏi màn hình radar, tín hiệu phản xạ được chia thành hai, một trong số đó được gửi trực tiếp đến màn hình radar và tín hiệu thứ hai bị trì hoãn. Bằng cách hiển thị đồng thời tín hiệu bình thường và tín hiệu trễ trên màn hình, mọi sự trùng hợp xuất hiện do độ trễ và phân cực ngược đều bị xóa, chỉ để lại các vật thể chuyển động.

Tín hiệu bị trễ bằng cách sử dụng các đường trễ - các ống chứa đầy thủy ngân có đầu dò tinh thể áp điện ở hai đầu. Tín hiệu từ bộ khuếch đại radar được gửi đến một tinh thể áp điện ở một đầu của ống, khi đập vào sẽ tạo ra một rung động nhỏ trong thủy ngân. Sự rung động nhanh chóng được truyền đến đầu kia của ống, nơi một tinh thể áp điện khác đảo ngược nó và truyền nó đến màn hình.

Thủy ngân được sử dụng vì điện trở suất âm của nó gần bằng điện trở suất của tinh thể áp điện. Điều này giảm thiểu tổn thất năng lượng xảy ra khi truyền tín hiệu từ tinh thể đến thủy ngân và ngược lại.

Để sử dụng làm bộ nhớ, các đường trễ thủy ngân đã được sửa đổi một chút. Một bộ lặp được lắp ở đầu thu của ống, gửi tín hiệu đầu vào trở lại đầu vào của đường trễ, để xung gửi đến hệ thống lưu trữ dữ liệu tiếp tục lưu thông trong đường trễ, và do đó một chút thông tin được lưu trữ miễn là có điện.

Mỗi đường trễ không lưu trữ một xung (bit dữ liệu) mà là toàn bộ tập hợp các xung, số lượng xung được xác định bởi tốc độ truyền xung qua đường trễ thủy ngân (1450 m/s), thời lượng của xung, khoảng cách giữa chúng và chiều dài của ống.

Lần đầu tiên, một thiết bị lưu trữ dữ liệu như vậy được sử dụng trong máy tính tiếng Anh - EDSAC, xuất bản năm 1949.

Bộ nhớ dòng trễ thủy ngân là một cải tiến lớn so với bộ nhớ đèn ba cực và dẫn đến một bước nhảy vọt trong công nghệ điện toán. Tuy nhiên, nó có một số nhược điểm nghiêm trọng:

1. Đường trễ yêu cầu đồng bộ hóa chặt chẽ với đầu đọc dữ liệu. Các xung phải đến máy thu chính xác vào thời điểm máy tính sẵn sàng đọc chúng;

2. để giảm thiểu tổn thất năng lượng xảy ra trong quá trình truyền tín hiệu trên đường dây trễ, thủy ngân phải được giữ ở nhiệt độ 40°C, vì ở nhiệt độ này của thủy ngân có thể đạt được sự kết hợp tối đa giữa trở kháng âm thanh của thủy ngân và tinh thể áp điện . Đây là công việc vất vả và không thoải mái;

3. Sự thay đổi nhiệt độ của thủy ngân cũng dẫn đến tốc độ âm thanh giảm. Cần phải duy trì nhiệt độ trong giới hạn quy định nghiêm ngặt hoặc điều chỉnh tần số xung nhịp của máy tính, điều chỉnh theo tốc độ truyền âm trong thủy ngân ở nhiệt độ hiện tại;

4. Tín hiệu có thể bị phản xạ từ thành và đầu ống. Cần phải sử dụng các phương pháp nghiêm túc để loại bỏ phản xạ và điều chỉnh cẩn thận vị trí của các tinh thể áp điện;

5. Tốc độ bộ nhớ trên đường trễ thủy ngân thấp và bị giới hạn bởi tốc độ âm thanh trong thủy ngân. Kết quả là nó quá chậm và tụt hậu đáng kể so với khả năng tính toán của máy tính, điều này cản trở sự phát triển của chúng. Kết quả là tốc độ của một máy tính có bộ nhớ trên các đường trễ thủy ngân siêu âm là vài nghìn phép tính mỗi giây;

6. Thủy ngân là một vật liệu cực kỳ độc hại và đắt tiền, việc sử dụng nó gắn liền với việc phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt.

Do đó, cần có bộ nhớ mới, nhanh hơn để tiếp tục phát triển máy tính. Ngay sau khi tạo ra chiếc máy tính đầu tiên sử dụng đường trễ thủy ngân siêu âm, công việc bắt đầu nghiên cứu một loại bộ nhớ mới sử dụng ống tia âm cực, một biến thể của ống dao động.

Phương pháp lưu trữ dữ liệu đầu tiên sử dụng ống tia âm cực được phát triển vào năm 1946 bởi Frederick Williams. Phát minh của Williamson có thể lưu trữ chỉ một bit và hoạt động như sau.

Sử dụng ống tia âm cực, một chùm electron được tập trung vào một phần của tấm được phủ một chất đặc biệt. Kết quả là, khu vực này, dưới tác động của sự phát xạ thứ cấp, đã phát ra các electron và thu được điện tích dương, điện tích này duy trì trong một phần của giây, ngay cả sau khi chùm tia đã tắt. Nếu việc bắn phá bằng electron được lặp lại trong những khoảng thời gian ngắn thì điện tích của khu vực đó có thể được duy trì trong khoảng thời gian cần thiết.

Nếu chùm tia không tắt mà dịch chuyển một chút sang phần lân cận, thì các electron phát ra từ phần lân cận sẽ bị phần đầu tiên hấp thụ và nó sẽ mang điện tích trung tính.

Như vậy, 1 bit thông tin có thể được ghi nhanh chóng vào một ô gồm hai phần liền kề. Một ô không có điện tích là 1, một ô có điện tích dương là 0.

Để đọc bit thông tin được lưu trữ, các điện cực được gắn vào mặt đối diện của tấm để đo mức độ thay đổi điện tích của tế bào và bản thân tế bào được liên tục tiếp xúc với chùm tia điện tử. Kết quả là, bất kể trạng thái ban đầu như thế nào, nó đều nhận được điện tích dương. Nếu tế bào đã có điện tích dương thì sự thay đổi điện tích của nó sẽ ít hơn so với khi nó có điện tích trung tính. Bằng cách phân tích mức độ thay đổi điện tích, giá trị của bit được lưu trong ô này đã được xác định.

Tuy nhiên, quá trình đọc dữ liệu đã phá hủy thông tin được lưu trữ trong ô nên sau thao tác đọc dữ liệu phải được ghi lại. Về mặt này, quá trình làm việc với bộ nhớ trên ống tia âm cực rất giống với quá trình làm việc với bộ nhớ động hiện đại.

Chiếc máy tính đầu tiên có bộ nhớ như vậy xuất hiện vào mùa hè năm 1948 và có thể lưu trữ tới 32 từ nhị phân 32 bit.

Theo thời gian, bộ nhớ ống tia âm cực được thay thế bằng bộ nhớ có lõi từ tính. Loại bộ nhớ này được J. Forrester và W. Papian phát triển và đưa vào sử dụng vào năm 1953.

Bộ nhớ lõi từ lưu trữ dữ liệu dưới dạng hướng từ hóa của các vòng ferit nhỏ. Mỗi vòng lưu trữ 1 bit thông tin và toàn bộ bộ nhớ là một ma trận hình chữ nhật.

Trong trường hợp đơn giản nhất, thiết bị bộ nhớ như sau.

Các dây kích thích được truyền dọc theo các hàng của ma trận qua các vòng (chúng được đánh dấu bằng màu xanh lục trong hình). Các dây tương tự được truyền qua các vòng dọc theo các cột của ma trận (màu xanh lam).

Dòng điện đi qua các dây này xác định hướng từ hóa của các vòng. Hơn nữa, cường độ dòng điện lớn đến mức một dây không thể thay đổi hướng từ hóa, và do đó, hướng từ hóa chỉ thay đổi trong vòng nằm ở giao điểm của dây màu đỏ và màu xanh. Điều này là cần thiết vì có hàng chục vòng ferit được xâu thành chuỗi trên mỗi dây kích thích và chỉ cần thay đổi trạng thái trong một vòng.

Nếu không cần thiết phải thay đổi trạng thái từ hóa trong vòng đã chọn thì dòng điện được cung cấp cho dây ức chế (màu đỏ) theo hướng ngược với dòng điện trong dây kích thích. Kết quả là tổng dòng điện không đủ để làm thay đổi độ từ hóa của vòng.

Do đó, mỗi vòng có thể lưu trữ 1 hoặc 0, tùy thuộc vào hướng từ hóa.

Để đọc dữ liệu từ vòng ferit đã chọn, các xung dòng điện được đưa vào vòng thông qua các dây kích thích sao cho tổng của chúng dẫn đến từ hóa của vòng theo một hướng nhất định, bất kể từ hóa ban đầu.

Khi độ từ hóa của vòng thay đổi, một dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong dây đọc. Bằng cách đo nó, người ta có thể xác định hướng từ hóa trong vòng đã thay đổi bao nhiêu và do đó tìm ra giá trị mà nó lưu trữ.

Như bạn có thể thấy, quá trình đọc đã phá hủy dữ liệu (giống như bộ nhớ động hiện đại), vì vậy sau khi đọc cần phải ghi lại dữ liệu.

Chẳng bao lâu, loại bộ nhớ này đã trở nên thống trị, thay thế các ống tia âm cực và các đường trễ thủy ngân siêu âm. Điều này đã mang lại một bước nhảy vọt khác về hiệu suất máy tính.

Sự phát triển và cải tiến hơn nữa của máy tính cho phép họ chiếm lĩnh vị trí vững chắc trong lĩnh vực khoa học và công nghệ.

Các máy tính tiên tiến của thế hệ đầu tiên bao gồm:

ENIAC- máy tính kỹ thuật số điện tử quy mô lớn đầu tiên, được tạo ra vào năm 1946 theo lệnh của Quân đội Hoa Kỳ trong phòng thí nghiệm nghiên cứu đạn đạo để tính toán bảng bắn. Được đưa vào hoạt động ngày 14 tháng 2 năm 1946;

EDVAC- một trong những máy tính điện tử đầu tiên được phát triển tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Đạn đạo của Quân đội Hoa Kỳ, ra mắt công chúng vào năm 1949;

EDSAC- một máy tính điện tử được tạo ra vào năm 1949 tại Đại học Cambridge (Anh) bởi một nhóm do Maurice Wilkes đứng đầu;

UNIVAC- một máy tính tự động đa năng được tạo ra vào năm 1951 bởi D. Mauchly và J. Presper Eckert;

IAS- Máy tính của Viện Nghiên cứu Cao cấp, được phát triển dưới sự lãnh đạo của J. Neumann năm 1952;

Cơn lốc– Một chiếc máy tính được tạo ra tại Viện Công nghệ Massachusetts vào tháng 3 năm 1951;

MESM- Máy tính điện tử nhỏ - chiếc máy tính nội địa đầu tiên được S.A. tạo ra vào năm 1950. Lebedev;

TUYỆT VỜI- Máy tính điện tử cỡ lớn do Viện Cơ khí chính xác và Công nghệ máy tính thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô phát triển.

Tất cả những chiếc máy tính này và nhiều máy tính thế hệ đầu tiên khác đã chuẩn bị một bệ phóng đáng tin cậy cho cuộc diễu hành thắng lợi của máy tính trên khắp thế giới.

Điều đáng chú ý là không có sự chuyển đổi mạnh mẽ từ máy tính thế hệ đầu tiên sử dụng ống chân không sang máy tính thế hệ thứ hai sử dụng bóng bán dẫn. Các ống chân không dần dần được thay thế, được thay thế bằng các bóng bán dẫn trạng thái rắn. Trước hết, các ống chân không được thay thế bởi các thiết bị lưu trữ dữ liệu, sau đó dần dần được thay thế bởi các thiết bị số học-logic.

Ở bên trái, quá trình chuyển đổi từ máy tính hoàn toàn dựa trên ống sang máy tính thế hệ thứ hai được mô tả dưới dạng sơ đồ.

Trong suốt thời gian tồn tại của máy tính dạng ống, cấu trúc của chúng, như minh họa trong hình bên dưới, không trải qua những thay đổi lớn. Quá trình chuyển đổi sang thế hệ máy tính thứ hai cũng không tạo ra những thay đổi đáng kể đối với thiết kế cấu trúc của chúng. Về cơ bản, chỉ có cơ sở phần tử là thay đổi. Những thay đổi nghiêm trọng trong cấu trúc của máy tính bắt đầu gần hơn với thế hệ máy tính thứ ba, khi các mạch tích hợp đầu tiên bắt đầu xuất hiện.

Sử dụng thiết bị nhập dữ liệu (DID), các chương trình và nguồn dữ liệu của chúng được nhập vào máy tính. Thông tin đã nhập được lưu trữ toàn bộ hoặc toàn bộ trong bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM). Sau đó, nếu cần, nó sẽ được nhập vào thiết bị lưu trữ ngoài (ESU), từ đó nó có thể được tải vào RAM khi cần.

Sau khi nhập dữ liệu hoặc đọc từ VRAM, thông tin chương trình, từng lệnh, được đọc từ RAM và chuyển đến thiết bị điều khiển (CU).

Thiết bị điều khiển đã giải mã lệnh, xác định địa chỉ của các toán hạng và số lệnh tiếp theo cần đọc từ RAM. Sau đó, bằng cách buộc tất cả các phần tử máy tính phải phối hợp, bộ phận điều khiển tổ chức thực hiện lệnh và yêu cầu lệnh tiếp theo. Mạch tín hiệu điều khiển được thể hiện trong hình với các đường đứt nét.

Đơn vị logic số học (ALU) thực hiện các phép toán số học và logic trên dữ liệu. Phần chính của ALU là lõi tính toán, bao gồm các bộ cộng, bộ đếm, thanh ghi, bộ chuyển đổi logic, v.v.

Kết quả trung gian thu được sau khi thực hiện các lệnh riêng lẻ được lưu trữ trong RAM. Kết quả thu được sau khi thực hiện toàn bộ chương trình tính toán được chuyển sang thiết bị đầu ra (UVv). Những thứ sau đây được sử dụng làm tia UV: màn hình hiển thị, máy in, máy vẽ, v.v.

Như có thể thấy từ sơ đồ khối ở trên, các máy tính thế hệ đầu tiên có tính tập trung mạnh mẽ. Thiết bị điều khiển không chỉ chịu trách nhiệm thực thi các lệnh mà còn điều khiển hoạt động của các thiết bị đầu vào và đầu ra dữ liệu, truyền dữ liệu giữa các thiết bị lưu trữ và các chức năng khác của máy tính. Các định dạng lệnh, dữ liệu và chu trình hoạt động cũng được chuẩn hóa nghiêm ngặt.

Tất cả điều này giúp đơn giản hóa phần nào thiết bị máy tính vốn cực kỳ phức tạp, cồng kềnh và không có bất kỳ sự rườm rà nào trong việc tổ chức quá trình tính toán, nhưng lại hạn chế đáng kể sự tăng trưởng năng suất của chúng.

Máy tính đầu tiên sử dụng ống chân không được tạo ra ở Mỹ và được gọi là ENIAC. Cô đã có tác động đáng kể đến hướng phát triển của công nghệ máy tính. Chẳng bao lâu, nhiều nước công nghiệp phát triển khác (Anh, Thụy Sĩ, Liên Xô, v.v.) đã noi gương Hoa Kỳ, những nước rất chú ý đến sự phát triển của công nghệ máy tính trong thời kỳ hậu chiến.

Tuy nhiên, nghiên cứu được tiến hành ở Mỹ, Liên Xô và Anh có ý nghĩa lớn nhất trong sự phát triển của công nghệ máy tính. Ở các nước khác, chẳng hạn như ở Pháp, Đức, Nhật Bản, máy tính thuộc thế hệ đầu tiên không nhận được sự phát triển nghiêm túc. Đặc biệt, đối với Đức, Tây Ban Nha và Nhật Bản, thậm chí còn khó có thể tách rời khuôn khổ cho quá trình chuyển đổi từ máy tính thế hệ thứ nhất sang máy tính thế hệ thứ hai, vì cùng với những máy tính chạy bằng đèn đầu tiên, vào cuối những năm 50, những chiếc máy tính dựa trên chất bán dẫn đầu tiên bắt đầu được tạo ra.

Thư mục

1. Lịch sử phát triển của công nghệ máy tính. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk – 2001

2. Phát triển công nghệ máy tính. Apokin I.A. M., "Khoa học", 1974

3. Môn Vật lý. Trofimova T.I. "Trường trung học" Mátxcơva, 2001

Mỗi người trong chúng ta đều đã từng nghe đến thuật ngữ “máy tính”. Tuy nhiên không phải ai cũng có thể nói chính xác nó là gì. Ngoài ra, không phải ai cũng hiểu kỹ thuật này đã trải qua lịch sử như thế nào để trở nên quen thuộc với người dùng ngày nay.

Sự định nghĩa

Vậy máy tính là gì? Máy tính điện tử là một tập hợp các thiết bị điện tử thực hiện nhiều loại hoạt động thông tin khác nhau. Người vận hành máy nâng là người vận hành máy tính. Nhìn chung, máy tính điện tử là một trong những loại hình thực hiện của máy tính. Ngày nay, hầu hết mọi người đều biết máy tính là gì, nhưng từ viết tắt này khá hiếm khi được sử dụng. Nó chủ yếu được sử dụng trong các tài liệu pháp lý và trong việc chỉ định các máy tính được phát triển từ năm 1940 đến năm 1980.

Thế hệ đầu tiên

Máy tính dạng ống trở thành máy tính đầu tiên, việc sản xuất chúng bắt đầu từ đầu những năm 50 của thế kỷ trước. Vào khoảng thời gian đó, mọi người bắt đầu biết máy tính là gì.

Ở Liên Xô, MESM trở thành đại diện cho những cỗ máy như vậy. Lebedev dẫn đầu sự phát triển của máy tính này. Chẳng bao lâu sau, trên cơ sở đó, một đại diện mới của thế hệ máy tính đó, BESM, đã được phát triển. Để sản xuất hàng loạt, chiếc máy này đã nhận được một số cải tiến. Nó được đặt tên là BESM-2.

Ở Mỹ, nhiều người cũng biết máy tính là gì. Đại diện của thế hệ máy tính điện tử đầu tiên là "Advac". Tuy nhiên, về thông số nó kém hơn đáng kể so với máy tính trong nước. Điều này là do BESM-2 áp dụng các nguyên tắc thiết kế mới. Máy của Liên Xô có thể thực hiện khoảng mười nghìn thao tác mỗi giây.

Về mặt cấu trúc, thế hệ máy tính đầu tiên rất giống với máy của von Neumann. Tất nhiên, các thông số còn tệ hơn nhiều lần so với những đại diện kém chức năng nhất của công nghệ máy tính ngày nay. Các chương trình máy tính thế hệ đầu tiên được biên dịch bằng mã máy.

Đại diện của những chiếc máy như vậy được phân biệt bởi kích thước khổng lồ và mức tiêu thụ năng lượng cao. Giá của máy rất cao đối với người dùng bình thường. Ngoài ra, chỉ người vận hành máy tính được đào tạo đặc biệt mới có thể vận hành chúng vì tất cả các chương trình đều khó hiểu. Vì vậy, chúng chỉ được các nhà khoa học sử dụng cho một số nhiệm vụ khoa học kỹ thuật.

Chẳng bao lâu sau, các ngôn ngữ lập trình đầu tiên đã xuất hiện: mã hóa tượng trưng và mã tự động.

Thế hệ thứ hai

Năm 1948, bóng bán dẫn đầu tiên được tạo ra. Sự phát triển được thực hiện bởi các nhà vật lý John Bardeen và William Shockley, cũng như nhà thí nghiệm Walter Brattain. Những đại diện đầu tiên của thế hệ máy tính này, được tạo ra trên cơ sở bóng bán dẫn vào cuối những năm 50 và đến giữa những năm 60, những máy tính có kích thước nhỏ hơn đáng kể bắt đầu xuất hiện.

Đặc điểm phân biệt chính của bóng bán dẫn là nó có thể hoạt động giống như bốn mươi đèn, nhưng đồng thời tốc độ của nó cao hơn. Ngoài ra, các thiết bị này đòi hỏi ít năng lượng hơn nhiều và thực tế không nóng lên. Song song với điều này, dung lượng bộ nhớ để lưu trữ thông tin cũng tăng lên. Nhờ nỗ lực của các nhà khoa học, máy tính đã đạt được tốc độ tương đương một triệu thao tác mỗi giây.

Đại diện của Mỹ là thiết bị máy tính Atlas. Liên Xô có thể được đại diện bởi cỗ máy BESM-6.

Tất cả những cải tiến xảy ra cùng với sự ra đời của bóng bán dẫn đã giúp mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng máy tính. Ngôn ngữ lập trình cho nhiều mục đích khác nhau bắt đầu được tích cực tạo ra. Ví dụ bao gồm FORTRAN và COBOL.

Tuy nhiên, máy vẫn bị thiếu bộ nhớ. Để tiết kiệm dung lượng, họ bắt đầu phát triển các hệ điều hành giúp phân bổ tài nguyên hiệu quả hơn.

Thế hệ thứ ba

Thế hệ này được đại diện chủ yếu bởi các máy tính dựa trên mạch tích hợp. Với sự trợ giúp của IC, người ta có thể đạt được tốc độ cao hơn nữa, giảm kích thước, tăng độ tin cậy và cũng giảm giá thành của thiết bị.

Chẳng bao lâu sau, cái gọi là máy tính mini đầu tiên bắt đầu xuất hiện. Đây là những máy đơn giản, nhỏ, đáng tin cậy và rẻ tiền. Ban đầu chúng nhằm mục đích tạo ra bộ điều khiển, nhưng người tiêu dùng sớm nhận ra rằng chúng có thể được sử dụng như những máy tính thông thường. Do giá thành rẻ và tính đơn giản, máy tính mini xuất hiện ở hầu hết các công ty của nhà phát triển, nhà nghiên cứu, kỹ sư, v.v.

Thế hệ thứ tư

Những tiến bộ đáng kể trong phát triển máy tính đã dẫn đến sự xuất hiện của các mạch tích hợp quy mô lớn. Chúng là một tinh thể bao gồm hàng nghìn nguyên tố điện tử. Do chi phí thấp và thông số tốt, máy tính LSI đã trở nên phổ biến rộng rãi.

Vào tháng 4 năm 1976, hai người bạn đã phát triển chiếc máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giới. Steve Jobs và Steve Wozniak nổi tiếng đã làm việc vào buổi tối trong ga ra để tạo ra một chiếc PC, sau này được đặt tên là Appl và trở nên vô cùng nổi tiếng. Một năm sau, một công ty cùng tên được thành lập, bắt đầu sản xuất máy tính cá nhân.

Thế hệ thứ năm

Quá trình chuyển đổi sang thế hệ máy tính thứ năm xảy ra vào cuối những năm 80 với sự ra đời của bộ vi xử lý. Đó là lúc quá trình chuyển đổi sang làm việc trong môi trường shell và phần mềm diễn ra. Năng suất máy tăng lên 109 thao tác/giây. Máy tính được phát triển nhằm vào các ngôn ngữ cấp cao.

Nhờ hệ điều hành giúp quản lý thiết bị dễ dàng, máy tính đã trở nên không thể thiếu đối với hầu hết mọi lĩnh vực của đời sống con người.

Một bước đột phá lớn như vậy trong lĩnh vực máy tính đòi hỏi một khoảng thời gian ngắn như vậy. Ngày nay, ít người nhớ đến những cỗ máy cồng kềnh chiếm hết căn phòng nhưng không thể tự hào về năng suất. Việc sử dụng chúng bị giới hạn ở một số khu vực nhất định. Ngày nay, máy tính là một thiết bị không thể thiếu trong cuộc sống của mỗi người. Đồng thời, PC hiện tại rất nhỏ và mạnh mẽ.

Việc xác định khoa học máy tính là một lĩnh vực hoạt động độc lập của con người chủ yếu gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính.

Máy tính là một "máy tính", tức là thiết bị tin học. Sự khác biệt cơ bản giữa máy tính với máy cộng và các thiết bị tính toán khác là máy cộng chỉ có thể thực hiện các thao tác riêng lẻ (cộng, trừ, v.v.), trong khi máy tính cho phép thực hiện các chuỗi thao tác tính toán phức tạp mà không cần sự can thiệp của con người theo hướng dẫn định trước - một chương trình. Ngoài ra, máy tính còn chứa bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu.

Lịch sử của máy tính gắn liền với những nỗ lực của con người nhằm giúp việc tự động hóa khối lượng tính toán lớn trở nên dễ dàng hơn. Ngay cả những phép tính số học đơn giản với số lượng lớn cũng gây khó khăn cho bộ não con người. Vì vậy, từ xa xưa, thiết bị tính toán đơn giản nhất đã xuất hiện, bàn tính. Vào thế kỷ XVII, thước trượt được phát minh để tạo điều kiện thuận lợi cho các phép tính toán học phức tạp. Năm 1642, Blaise Pascal thiết kế cơ chế cộng 8 bit. Hai thế kỷ sau, vào năm 1820, người Pháp Chal de Calmar đã tạo ra một chiếc máy cộng có khả năng nhân và chia. Thiết bị này đã có chỗ đứng vững chắc trên bàn kế toán.

Tất cả những ý tưởng cơ bản làm nền tảng cho hoạt động của máy tính đã được nhà toán học người Anh Charles Babbage vạch ra vào năm 1833. Ông đã phát triển một thiết kế cho một cỗ máy thực hiện các phép tính khoa học và kỹ thuật, trong đó ông thấy trước các thiết bị của một máy tính hiện đại cũng như các nhiệm vụ của nó. Để nhập và xuất dữ liệu, Babbage đề xuất sử dụng thẻ đục lỗ, tờ giấy dày có in thông tin bằng lỗ. Vào thời điểm đó, thẻ đục lỗ được sử dụng trong ngành dệt may. Một cỗ máy như vậy phải được điều khiển bằng phần mềm.

Ý tưởng của Babbage bắt đầu được thực hiện trên thực tế vào cuối thế kỷ 19. Năm 1888, kỹ sư người Mỹ Herman Hollerith đã thiết kế chiếc máy tính cơ điện đầu tiên. Máy này, được gọi là máy lập bảng, có thể đọc và sắp xếp các bản ghi thống kê được mã hóa trên thẻ đục lỗ. Năm 1890, phát minh của Hollerith được sử dụng trong cuộc điều tra dân số Hoa Kỳ lần thứ 11. Công việc mà 500 nhân viên thực hiện trong bảy năm đã được Hollerith hoàn thành với 43 trợ lý trên 43 máy lập bảng trong một tháng.

Năm 1896, Herman Hollerith thành lập CÔNG TY GHI ÂM TOBULATING MÁY TÍNH, trở thành nền tảng cho công ty tương lai IBM (Tập đoàn Máy Kinh doanh Quốc tế), công ty đã đóng góp to lớn cho sự phát triển của công nghệ máy tính thế giới.

Vào những năm 40 của thế kỷ XX. một số nhóm nhà nghiên cứu đã lặp lại nỗ lực của Babbage. Vì vậy, tại Hoa Kỳ vào năm 1943, tại một trong những doanh nghiệp của IBM, Howard Aiken đã tạo ra một chiếc máy tính có tên “Mark - 1”, hoạt động trên cơ sở rơle cơ điện. Đó là một con quái vật nặng 35 tấn.

"Mark-1" dựa trên việc sử dụng rơle cơ điện và hoạt động với các số thập phân được mã hóa trên băng đục lỗ. Máy có thể thao tác các số dài tới 23 chữ số. Cô ấy mất 4 giây để nhân hai số 23 bit.

Nhưng rơle điện cơ không hoạt động đủ nhanh, nên cùng lúc đó, một nhóm chuyên gia do John Mauchly và Presper Eckert dẫn đầu đã bắt đầu chế tạo một máy tính ENIAK dựa trên ống chân không, hoạt động nhanh hơn Mark 1 một nghìn lần. Trọng lượng của nó là 30 tấn, cần 170 mét vuông không gian để chứa nó. Thay vì hàng nghìn bộ phận cơ điện, ENIAC chứa 18.000 ống chân không. Máy đếm trong hệ thống nhị phân và thực hiện 5000 phép tính cộng hoặc 300 phép tính nhân mỗi giây.

Năm 1945, nhà toán học John von Neumann được mời vào làm việc và chuẩn bị một báo cáo về chiếc máy tính này. Trong báo cáo của mình, von Neumann đã trình bày rõ ràng và đơn giản những nguyên tắc chung về hoạt động của máy tính.

Và cho đến ngày nay, đại đa số máy tính đều được chế tạo theo những nguyên tắc mà John von Neumann đã nêu trong báo cáo của ông năm 1945:

Nguyên tắc điều khiển chương trình. Việc xử lý dữ liệu được thực hiện theo chương trình được biên dịch sẵn.

Nguyên lý rời rạc biểu diễn và biến đổi thông tin. Thông tin trong bộ nhớ được biểu diễn dưới dạng từ nhị phân và hoạt động của máy bao gồm một chuỗi các hành động riêng lẻ.

Nguyên tắc nhắm mục tiêu. Để chỉ định các từ được lưu trong bộ nhớ, địa chỉ được sử dụng - cũng là các từ nhị phân, cho biết số lượng ô nhớ tương ứng.

Nguyên tắc thống nhất giữa lệnh và dữ liệu(Toán hạng). Cùng một từ máy có thể vừa là lệnh vừa là toán hạng. Chức năng mà một từ thực hiện phụ thuộc vào vị trí của nó trong chương trình điều khiển.

Nguyên tắc phản hồi. Khi nhận được một số tín hiệu nhất định, thứ tự thực hiện các lệnh có thể được thay đổi.

Máy sử dụng ống chân không hoạt động nhanh hơn nhiều, nhưng bản thân ống chân không thường bị hỏng. Để thay thế chúng vào năm 1947, người Mỹ John Bardeen, Walter Brattain và William Bradford Shockley đã đề xuất sử dụng các phần tử bóng bán dẫn chuyển mạch ổn định mà họ đã phát minh ra. Việc sử dụng bóng bán dẫn làm cơ sở cơ bản của máy tính đã giúp giảm kích thước của máy tính xuống nhiều lần. Vì vậy, nếu những chiếc máy tính được tạo ra trên cơ sở ống chân không chiếm những căn phòng lớn, thì chiếc máy tính mini đầu tiên được Digital Equipment phát hành vào năm 1965 có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh.

Việc cải tiến các mẫu máy tính đầu tiên đã dẫn đến việc tạo ra máy tính UNIVAC vào năm 1951, trở thành máy tính được sản xuất thương mại đầu tiên và bản sao đầu tiên của nó đã được chuyển đến Cục điều tra dân số Hoa Kỳ.

Sự ra đời tích cực của bóng bán dẫn vào những năm 1950 gắn liền với sự ra đời của thế hệ máy tính thứ hai. Một bóng bán dẫn có khả năng thay thế 40 ống chân không. Kết quả là tốc độ của máy tăng lên 10 lần với trọng lượng và kích thước giảm đáng kể. Máy tính bắt đầu sử dụng các thiết bị lưu trữ được làm từ lõi từ tính, có khả năng lưu trữ lượng lớn thông tin.

Năm 1959, các mạch tích hợp (chip) được phát minh, trong đó tất cả các linh kiện điện tử, cùng với dây dẫn, được đặt bên trong một tấm wafer silicon. Việc sử dụng chip trong máy tính giúp rút ngắn đường đi của dòng điện trong quá trình chuyển mạch và tốc độ tính toán tăng lên hàng chục lần. Kích thước của máy được giảm đáng kể. Sự xuất hiện của con chip đánh dấu sự ra đời của thế hệ máy tính thứ ba.

Vào đầu những năm 1960, máy tính được sử dụng rộng rãi để xử lý lượng lớn dữ liệu thống kê, thực hiện các phép tính khoa học, giải quyết các vấn đề phòng thủ và tạo ra các hệ thống điều khiển tự động. Giá cao, độ phức tạp và chi phí cao để bảo trì các máy tính lớn đã hạn chế việc sử dụng chúng trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, quá trình thu nhỏ máy tính đã cho phép công ty THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ của Mỹ phát hành máy tính mini PDP-8 với mức giá 20 nghìn đô la vào năm 1965, giúp máy tính có thể tiếp cận được với các công ty thương mại vừa và nhỏ.

Năm 1970, một bước quan trọng khác đã được thực hiện đối với máy tính cá nhân. Nhân viên INTEL Edward Hoff đã tạo ra bộ vi xử lý đầu tiên bằng cách đặt nhiều mạch tích hợp trên một con chip silicon duy nhất. Mạch tích hợp có chức năng tương tự như bộ xử lý trung tâm của một máy tính lớn. Đây là cách bộ vi xử lý đầu tiên Intel-4004 xuất hiện, kích thước của nó không vượt quá 3 cm.

Năm 1974, một số công ty đã công bố việc tạo ra một máy tính cá nhân dựa trên bộ vi xử lý Intel-8008, tức là. một thiết bị thực hiện các chức năng tương tự như một máy tính lớn nhưng được thiết kế cho một người dùng.

IBM đã có đóng góp quan trọng cho sự phát triển của máy tính. Năm 1981, IBM phát hành IBM PC, dựa trên nguyên tắc kiến ​​trúc mở. IBM không biến máy tính của mình thành một thiết bị tất cả trong một và không bảo vệ thiết kế của mình bằng các bằng sáng chế. Thay vào đó, cô lắp ráp máy tính từ các bộ phận được sản xuất độc lập và không giữ bí mật thông số kỹ thuật của những bộ phận đó cũng như cách chúng được kết nối với nhau. Điều này dẫn đến thực tế là nhiều công ty đã không còn hài lòng với vai trò là nhà sản xuất linh kiện cho PC IBM và bắt đầu tự lắp ráp các máy tính tương thích với PC IBM. Người dùng có thể nâng cấp máy tính của mình một cách độc lập và trang bị thêm các thiết bị bổ sung. Sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất máy tính tương thích với PC IBM đã dẫn đến giá rẻ hơn và cải tiến nhanh chóng về đặc tính của chúng, đồng thời làm tăng tính phổ biến của máy tính tương thích PC IBM.

Mặc dù thực tế là các máy tính cá nhân tương thích với IBM PC là loại máy tính được sử dụng rộng rãi nhất, khả năng xử lý thông tin của chúng vẫn còn hạn chế và việc sử dụng chúng không phải là hợp lý trong mọi tình huống. Ngoài các máy tính cá nhân tương thích với IBM PC, còn có:

Siêu máy tính- Đây là những máy tính được thiết kế để giải quyết các vấn đề đòi hỏi khối lượng tính toán khổng lồ. Người tiêu dùng chính của siêu máy tính là quân đội, nhà khí tượng học, nhà địa chất và nhiều nhà khoa học khác.

Máy tính lớn hoặc máy tính lớn được thiết kế để xử lý lượng lớn thông tin. Chúng được phân biệt bởi độ tin cậy đặc biệt, hiệu suất cao và thông lượng kênh I/O rất cao. Hàng ngàn thiết bị đầu cuối có thể kết nối với chúng.

Máy tính mini- Đây là những máy tính chiếm vị trí trung gian giữa máy tính cá nhân và máy tính lớn.

Loại máy tính Macintosh- Đây là loại máy tính cá nhân phổ biến duy nhất không tương thích với PC IBM.

Máy tính bỏ túi hay thiết bị trợ giúp điện tử cá nhân là những chiếc máy tính nhỏ nặng khoảng 300-500 gam.

Máy tính gia đình, được tích hợp vào các thiết bị và thiết bị gia dụng khác nhau, chẳng hạn như máy giặt, v.v.

Máy tính(Máy tính tiếng Anh - "máy tính"), máy tính(máy tính điện tử) - máy thực hiện tính toán, cũng như nhận, xử lý, lưu trữ và phát hành thông tin theo một quy trình định trước thuật toán(máy tính chương trình).

Vào buổi bình minh của kỷ nguyên máy tính, người ta tin rằng chức năng chính của máy tính là tính toán. Tuy nhiên, hiện nay người ta tin rằng chức năng chính của họ là quản lý.

Lịch sử tạo ra các công cụ điện toán kỹ thuật số đã có từ nhiều thế kỷ trước. Nó hấp dẫn và mang tính hướng dẫn; tên tuổi của các nhà khoa học xuất sắc trên thế giới gắn liền với nó.

Trong nhật ký của một người Ý tài giỏi Leonardo da Vinci (1452-1519) Ở thời đại chúng ta, người ta đã phát hiện ra một số bản vẽ hóa ra là bản phác thảo của một máy tính tính tổng trên các bánh răng, có khả năng cộng các số thập phân 13 bit. Năm 1969, các chuyên gia của công ty nổi tiếng IBM của Mỹ đã tái tạo chiếc máy này bằng kim loại và bị thuyết phục về tính xác thực hoàn toàn của ý tưởng của nhà khoa học.

Trong những năm xa xôi đó, nhà khoa học lỗi lạc có lẽ là người duy nhất trên Trái đất hiểu được sự cần thiết của việc tạo ra các thiết bị hỗ trợ công việc thực hiện các phép tính.

1623 Hơn một trăm năm sau cái chết của Leonardo da Vinci, một người châu Âu khác đã được tìm thấy - một nhà khoa học người Đức Wilhelm Schickard (1592-1636) , tất nhiên, người chưa đọc nhật ký của vĩ nhân người Ý - người đã đề xuất giải pháp cho vấn đề này. Lý do thúc đẩy Schiccard phát triển máy tính tính tổng và nhân các số thập phân có sáu chữ số là do ông quen biết với nhà thiên văn học người Ba Lan J. Kepler. Sau khi làm quen với công việc của nhà thiên văn học vĩ đại, chủ yếu liên quan đến tính toán, Schickard nảy sinh ý tưởng giúp đỡ ông trong công việc khó khăn. Trong một lá thư gửi cho anh ấy, anh ấy đưa ra một bản vẽ của chiếc máy và kể về cách thức hoạt động của nó. Thật không may, lịch sử đã không lưu giữ thông tin về số phận tiếp theo của chiếc xe. Rõ ràng, cái chết sớm vì bệnh dịch lan khắp châu Âu đã ngăn cản nhà khoa học thực hiện kế hoạch của mình.

Những phát minh của Leonardo da Vinci và Wilhelm Schiccard chỉ được biết đến ở thời đại chúng ta. Họ không được biết đến bởi những người đương thời.

TRONG 1641-1642. mười chín tuổi Blaise Pascal (1623-1662) , khi đó là một nhà khoa học người Pháp ít được biết đến, đã tạo ra một chiếc máy tính tổng hoạt động được (“pascaline”).

Lúc đầu, anh xây dựng nó với một mục đích duy nhất - giúp cha mình tính toán khi thu thuế. Trong bốn năm tiếp theo, ông đã tạo ra những mẫu máy tiên tiến hơn. Chúng được xây dựng trên cơ sở các bánh răng và có thể cộng và trừ các số thập phân. Khoảng 50 mẫu máy móc đã được tạo ra, B. Pascal nhận được đặc quyền của hoàng gia cho việc sản xuất chúng, nhưng "Pascalines" không được sử dụng thực tế, mặc dù rất nhiều điều đã được nói và viết về chúng.

TRONG 1673 g. một nhà khoa học người Đức, người châu Âu vĩ đại khác Wilhelm Gottfried Leibniz (1646-1716) , tạo ra một máy tính (một thiết bị số học, theo Leibniz) để cộng và nhân các số thập phân có 12 chữ số. Ông đã thêm một con lăn có bậc vào các bánh răng để cho phép nhân và chia.

V. Leibniz viết cho một trong những người bạn của mình: “...Máy của tôi có thể thực hiện phép nhân và chia trên những số lượng lớn ngay lập tức mà không cần dùng đến phép cộng và trừ tuần tự”. Máy của Leibniz đã được biết đến ở hầu hết các nước châu Âu.

Tuy nhiên, công lao của V. Leibniz không chỉ giới hạn ở việc tạo ra một “thiết bị số học”. Từ những năm sinh viên cho đến cuối đời, ông đã nghiên cứu các tính chất hệ thống số nhị phân, sau này trở thành nền tảng cho việc tạo ra máy tính. Ông gán cho nó một ý nghĩa huyền bí nhất định và tin rằng trên cơ sở đó có thể tạo ra một ngôn ngữ phổ quát để giải thích các hiện tượng của thế giới và sử dụng trong mọi ngành khoa học, kể cả triết học.

TRONG 1799Ở Pháp Joseph Marie Jacquard (1752-1834) đã phát minh ra máy dệt sử dụng thẻ đục lỗ để tạo hoa văn trên vải. Dữ liệu ban đầu cần thiết cho việc này được ghi lại dưới dạng các cú đấm ở những vị trí thích hợp trên thẻ đục lỗ. Đây là cách thiết bị thô sơ đầu tiên để lưu trữ và nhập thông tin phần mềm (trong trường hợp này là kiểm soát quá trình dệt).

1836-1848 Bước cuối cùng trong quá trình phát triển của các thiết bị máy tính kỹ thuật số cơ học được thực hiện bởi một nhà khoa học người Anh Charles Babbage (1791-1871) . Công cụ phân tích, dự án mà ông đã phát triển là một nguyên mẫu cơ khí của máy tính xuất hiện một thế kỷ sau đó. Nó được cho là có năm thiết bị chính giống như trong máy tính: số học, bộ nhớ, điều khiển, đầu vào, đầu ra. Chương trình thực hiện phép tính được viết trên thẻ đục lỗ (đục lỗ), dữ liệu gốc và kết quả tính toán cũng được ghi trên đó.

Đặc điểm thiết kế chính của máy này là nguyên lý hoạt động của phần mềm.

Nguyên lý của một chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính được coi là ý tưởng quan trọng nhất trong kiến ​​trúc máy tính hiện đại. Bản chất của ý tưởng là:

Chương trình tính toán được nhập vào bộ nhớ máy tính và lưu trữ trong đó cùng với các số gốc;

Các lệnh tạo nên chương trình được trình bày dưới dạng mã số có dạng không khác gì số.

Chương trình tính toán máy Babbage được biên soạn bởi Con gái của Byron Ada Augusta Lovelace(1815-1852), rất giống với các chương trình được biên soạn sau đó cho các máy tính đầu tiên. Một người phụ nữ tuyệt vời được mệnh danh là lập trình viên đầu tiên trên thế giới.

Bất chấp mọi nỗ lực của C. Babbage và A. Lovelace, chiếc máy vẫn không thể chế tạo được... Những người đương thời, không nhìn thấy kết quả cụ thể, đã thất vọng về công trình của nhà khoa học. Anh ấy đã đi trước thời đại.

Một người Anh xuất sắc khác sống cùng năm hóa ra lại bị hiểu lầm - George Boole(1815-1864). Đại số logic do ông phát triển (đại số Boole) chỉ được ứng dụng trong thế kỷ tiếp theo, khi cần có một bộ máy toán học để thiết kế các mạch máy tính sử dụng hệ thống số nhị phân. Nhà khoa học Mỹ “kết nối” logic toán học với hệ nhị phân và mạch điện Claude Shannon trong luận án nổi tiếng của ông (1936).

63 năm sau cái chết của Charles Babbage, “ai đó” đã được tìm thấy, người đã tự nhận nhiệm vụ tạo ra một cỗ máy về nguyên tắc tương tự như cỗ máy mà Charles Babbage đã cống hiến cả cuộc đời mình. Thì ra là sinh viên Đức Konrad Zuse(1910-1985). Ông bắt đầu chế tạo chiếc máy này vào năm 1934, một năm trước khi nhận bằng kỹ sư. Conrad không biết gì về máy của Babbage, cũng như các công trình của Leibniz, cũng như về đại số Boole, tuy nhiên, ông hóa ra là người thừa kế xứng đáng của W. Leibniz và J. Boole, vì ông đã làm sống lại hệ thống giải tích nhị phân vốn đã bị lãng quên và sử dụng cái gì đó như đại số Boolean. TRONG 1937 Z1 (viết tắt của "Zuse 1") đã sẵn sàng và hoạt động! Nó giống như cỗ máy của Babbage, hoàn toàn là máy móc.

K. Zuse đã đặt ra một số cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển máy tính: ông là người đầu tiên trên thế giới sử dụng hệ thống số nhị phân khi chế tạo máy tính (1937), tạo ra máy tính chuyển tiếp điều khiển theo chương trình đầu tiên trên thế giới (1941) và máy tính chuyên dụng kỹ thuật số. máy tính điều khiển (1943).

Tuy nhiên, những thành tựu thực sự rực rỡ này không có tác động đáng kể đến sự phát triển của công nghệ máy tính trên thế giới... Không có ấn phẩm nào về chúng hoặc bất kỳ quảng cáo nào do tính bí mật của công việc, và do đó chúng chỉ được biết đến một số ít. năm sau khi kết thúc Thế chiến thứ hai.

Các sự kiện ở Mỹ phát triển khác hẳn. TRONG 1944 nhà khoa học đại học Harvard Howard Aiken(1900-1973) tạo ra chiếc máy tính kỹ thuật số cơ học chuyển tiếp MARK-1 đầu tiên ở Hoa Kỳ (vào thời điểm đó nó được coi là chiếc đầu tiên trên thế giới!) Máy sử dụng hệ thống số thập phân. Chất lượng vượt trội của chiếc xe là độ tin cậy của nó. Được cài đặt tại Đại học Harvard, cô ấy đã làm việc ở đó được 16 năm!

Sau MARK-1, nhà khoa học này tạo ra thêm ba máy nữa (MARK-2, MARK-3 và MARK-4) - cũng sử dụng rơle thay vì ống chân không, giải thích điều này là do máy sau không đáng tin cậy.

Không giống như công việc của Zuse được thực hiện bí mật, việc phát triển MARK1 được thực hiện một cách công khai và việc tạo ra một cỗ máy khác thường vào thời điểm đó đã nhanh chóng được học hỏi ở nhiều quốc gia. Không đùa đâu, trong một ngày chiếc máy đã thực hiện những phép tính mà trước đây phải mất tới sáu tháng! Con gái của K. Zuse, người làm việc trong ngành tình báo quân sự và lúc đó đang ở Na Uy, đã gửi cho cha mình một đoạn báo đưa tin về thành tựu to lớn của nhà khoa học Mỹ.

K. Zuse có thể chiến thắng. Anh ấy đã đi trước đối thủ mới nổi của mình về nhiều mặt. Sau này anh ấy sẽ gửi cho anh ấy một lá thư và kể cho anh ấy nghe về điều đó.

Lúc đầu 1946 Máy tính ống đầu tiên “ENIAC”, được tạo ra dưới sự hướng dẫn của một nhà vật lý, bắt đầu xem xét các vấn đề thực tế Jon Mauchly(1907-1986) tại Đại học Pennsylvania. Nó có kích thước ấn tượng hơn MARK-1: dài 26 m, cao 6 m, nặng 35 tấn. Nhưng điều đáng chú ý không phải là kích thước mà là hiệu suất - nó cao hơn 1000 lần so với hiệu suất của MARK-1! Đây là kết quả của việc sử dụng ống chân không!

Vào năm 1945, khi công việc tạo ra ENIAC đang hoàn thành và những người tạo ra nó đã phát triển một máy tính kỹ thuật số điện tử mới, EDVAK, trong đó họ dự định đặt các chương trình vào RAM, để loại bỏ nhược điểm chính của ENIAC - khó khăn Khi tham gia các chương trình tính toán, anh được cử đến làm nhà tư vấn toán học xuất sắc, người tham gia dự án bom nguyên tử Manhattan. John von Neumann(1903-1957). TRONG 1946 Neyman, Goldstein và Burks (cả ba đều làm việc tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Princeton) đã biên soạn một báo cáo mô tả sâu rộng và chi tiết về các nguyên tắc chế tạo máy tính điện tử kỹ thuật số mà ngày nay vẫn được áp dụng.