Sơ lược về lịch sử hình thành và phát triển của máy tính. Những chiếc máy tính đầu tiên. Từ cổ đại đến hiện đại

Nếu bạn đang đọc dòng chữ này, điều đó có nghĩa là vài giây trước máy tính của bạn đã thực hiện số lượng lớn các thao tác phức tạp. Hôm nay chúng ta sẽ nói về những thời điểm mà quá trình tương tự này sẽ mất vài phút và thậm chí về những thời điểm mà điều đó đơn giản là không thể thực hiện được. Sự phát triển của máy tính - trong vật liệu mớinghiệp dư.phương tiện truyền thôngvà Rostec.

Máy tính con người

Máy tính xuất hiện ở Anh vào khoảng thế kỷ 15 - và đây không phải chuyện đùa

Máy tính xuất hiện ở Anh vào khoảng thế kỷ 15 - và đây không phải là trò đùa Cá tháng Tư muộn màng. Máy tính ban đầu được người dân ở Anh thực hiện các phép tính số học phức tạp. Trên thực tế, từ máy tính có nguồn gốc từ tiếng Latin “computo” - tôi tính toán. Tất nhiên, chức năng của máy tính hiện đại từ lâu đã vượt ra ngoài phạm vi hoạt động toán học thuần túy, nhưng những máy tính đầu tiên, được biết đến với tên viết tắt COMPUTER (máy tính điện tử), được tạo ra chính xác cho mục đích này.

"Ngôi làng toàn cầu"

Năm 1822, nhà toán học trẻ người Anh Charles Babbage (nhân tiện, sau này là thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia ở St. Petersburg) đã mang một cơ chế có nhiều bánh răng và đòn bẩy đến một cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia. Máy sai phân, như chính nhà phát minh đã gọi nó, đã gây sốc cho tất cả những người có mặt: chẳng hạn, nó có thể tính giá trị của đa thức bậc 7. Tuy nhiên, phát minh này vẫn chỉ là một thử nghiệm thành công vì bộ nhớ nhỏ của nó không cho phép nó thực hiện các phép tính cần thiết cho các nhà thiên văn học.

Phần tính toán của động cơ sai phân

Sau động cơ khác biệt, Babbage quyết định hướng tới một điều gì đó đầy tham vọng hơn và tạo ra một dự án cho một động cơ phân tích, theo hình ảnh mà các máy tính hiện đại được chế tạo. Công cụ phân tích chưa bao giờ được chế tạo: trong Hình thức cuối cùng nó phải không nhỏ hơn một đầu máy xe lửa. Cấu trúc của công cụ phân tích của Babbage gợi nhớ nhiều hơn đến mô tả về một ngôi làng nào đó: bên trong có một “nhà kho” (bây giờ chúng ta gọi nó là bộ nhớ), một “cối xay” (theo thuật ngữ hiện đại - một bộ xử lý), một bộ phận điều khiển (Babbage có lẽ không thể nghĩ ra tên nông thôn) và một thiết bị nhập và xuất dữ liệu. Về cơ bản, tất cả những gì còn lại phải làm để tạo ra một chiếc máy tính là tạo ra một mạch điện có chương trình được lưu trữ. Việc này mất hơn một trăm năm.

Charles Babbage đã mô tả thiết kế gần đúng của một chiếc máy tính ở giữaXIXthế kỷ

IBM- “người khổng lồ xanh” với những chiếc máy tính khổng lồ

Công ty IBM (tuy nhiên, vào thời điểm đó, nó còn được gọi là TMC) xuất hiện vào năm 1896, người sáng lập nó là hậu duệ của những người Đức di cư, Hermann Hollerith. Ban đầu, công ty chuyên sản xuất máy tính. Năm 1911, Hollerith quyết định đã đến lúc phải nghỉ hưu và bán công ty cho doanh nhân triệu phú cực kỳ thành công Charles Flint. Một trong những nguyên nhân dẫn đến thành công của Flint là ông không coi thường bất kỳ mệnh lệnh nào: công ty thực hiện mệnh lệnh của chính phủ Hoa Kỳ, đồng thời, theo Edwin Black, tác giả cuốn sách “IBM and the Holocaust”, thống kê về những người Do Thái bị cầm tù ở Đức Quốc xã được lưu giữ chính xác trên các máy của IBM.

Nhân viên IBM có 5 người đoạt giải Nobel

Năm 1941, khi châu Âu rung chuyển bởi đợt tấn công thứ hai Chiến tranh thế giới Tại IBM, nhà toán học Harvard Howard Aiken và bốn trợ lý của ông đã lắp ráp chiếc máy tính lập trình đầu tiên của Mỹ, "MARKI". Người khổng lồ nặng 4,5 tấn, dài khoảng 17 mét và cao hơn bất kỳ người nào. Tổng chiều dài của dây trong đó là gần 800 km. “MARKI” mất hơn một phút để tính một logarit nhưng có thể thực hiện phép chia chỉ trong 15 giây. Mỗi chương trình đối với anh là một cuộn băng khổng lồ để anh đọc hướng dẫn. Đồng thời, nhiều nhà nghiên cứu gọi nó là chiếc máy tính thực sự hoạt động đầu tiên vì không cần con người can thiệp vào hoạt động của nó. Sau đó, Howard Aiken rời IBM và độc lập tiếp tục phát triển dòng Mark, năm 1952 ông tạo ra “MARKIV”.

Một phần nhỏ "ĐÁNH DẤUTÔI»

« PDP-1" là một niềm vui đắt giá

Năm 1960 là bước ngoặt của công nghệ máy tính: DEC giới thiệu máy tính mini PDP-1 đầu tiên ra thị trường

Năm 1960 là một bước ngoặt đối với Thiết bị máy tính: DEC tung ra chiếc máy tính mini đầu tiên, PDP-1, được trang bị bàn phím và màn hình. Đúng, chỉ có 50 bản được bán và chỉ có ba bản đến tay chúng tôi.

Chiếc xe này được bán với giá 120.000 USD

Nhân tiện, con chuột máy tính đầu tiên được làm bằng gỗ

Vài năm sau, thuộc tính cuối cùng đã được tạo ra, nếu thiếu nó thì khó có thể tưởng tượng được một chiếc máy tính hiện đại - Douglas Engelbart đã phát minh ra chuột máy tính. Nhân tiện, nó bằng gỗ và ban đầu nhà khoa học dự định làm năm chiếc cúc trên đó cho mỗi ngón tay. Và nhà phát minh gọi nó là con chuột vì sợi dây thò ra từ phía sau trông giống như một cái đuôi. Ngược lại, con trỏ cũng nhận được một cái tên ngộ nghĩnh: lúc đầu nó được gọi là lỗi. Ở Liên Xô, chuột máy tính Kolobok Manipulator được phát hành muộn hơn nhiều.

Loại chuột này đã sớm được thay thế bằng chuột dẫn động bi

Thời đại máy tính bắt đầu từ đó

Nếu vào năm thứ 60, công nghệ máy tính đã có một bước tiến đáng kể thì vào năm 1969, nó đã chạy được một quãng đường marathon. Năm nay, Lầu Năm Góc đã tạo ra mạng ARPAnet, được coi là tiền thân của Internet, cùng lúc đĩa mềm đầu tiên đang ở giai đoạn phát triển cuối cùng (nhân tiện, chúng vẫn được sử dụng trong chính quyền tổng thống Hoa Kỳ). ), đồng thời công ty Honeywell công bố ra mắt “Máy tính nhà bếp” H316. Chính H316 đã trở thành chiếc máy tính gia đình đầu tiên trên thế giới.

Máy tính gia đình đầu tiên trên thế giới là H316 của Honeywell.

Sau đó, vào năm 1969, cậu học sinh Steve Jobs gặp sinh viên tốt nghiệp Stephen Wozniak. Hai người bắt đầu thu thập máy tính riêng trong gara, họ sẽ chiếm lĩnh quả cầu trong một thời gian dài công nghệ máy tính và sẽ trở thành một trong những người nổi tiếng nhất của thời đại chúng ta. Đọc thêm về chúng trong tài liệu này.

Ivan Steinert

Một trong những phát minh vĩ đại nhất thời bấy giờ. Hàng tỷ người sử dụng máy tính trong cuộc sống hàng ngày trên khắp thế giới.

Trong nhiều thập kỷ, máy tính đã phát triển từ một thiết bị rất đắt tiền và chậm chạp thành những cỗ máy cực kỳ thông minh ngày nay với sức mạnh xử lý đáng kinh ngạc.

Không một người nào được ghi nhận là người đã phát minh ra máy tính; nhiều người tin rằng Konrad Zuse và chiếc máy Z1 của ông là những người đầu tiên trong một chuỗi dài những đổi mới đã mang lại cho chúng ta máy tính. Konrad Zuse là người Đức nổi tiếng nhờ tạo ra thiết bị máy tính cơ học có thể lập trình tự do đầu tiên vào năm 1936. Z1 của Zuse được tạo ra với sự nhấn mạnh vào 3 yếu tố chính vẫn được sử dụng trong các máy tính hiện đại. Sau đó, Konrad Zuse đã tạo ra Z2 và Z3.

Những máy tính dòng Mark đầu tiên được chế tạo tại Harvard. MARK được tạo ra vào năm 1944 và chiếc máy tính này có kích thước bằng một căn phòng, dài 55 feet và cao 8 feet. MARK có thể thực hiện nhiều phép tính. Nó trở thành một phát minh thành công và được Hải quân Mỹ sử dụng cho đến năm 1959.

Máy tính ENIAC là một trong những tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ máy tính. Nó được quân đội Mỹ đưa vào sử dụng trong Thế chiến thứ hai. Máy tính này sử dụng ống chân không thay vì động cơ điện và đòn bẩy để tính toán nhanh. Tốc độ của nó nhanh hơn hàng nghìn lần so với bất kỳ thiết bị điện toán nào khác vào thời điểm đó. Chiếc máy tính này rất lớn và có tổng chi phí là 500.000 USD. ENIAC được sử dụng cho đến năm 1955.

RAM hoặc Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được giới thiệu vào năm 1964. RAM đầu tiên là một tấm phát hiện kim loại đặt cạnh ống chân không có chức năng phát hiện sự khác biệt trong phí điện. Đó là một cách dễ dàng để lưu trữ hướng dẫn máy tính.

Có nhiều đổi mới vào năm 1940. Manchester đã phát triển Cơ sở Nghiên cứu Viễn thông. Đây là máy tính đầu tiên sử dụng chương trình được lưu trữ và nó đi vào hoạt động vào năm 1948. Manchester MARK Tôi tiếp tục sống vào năm 1951 và cho thấy sự tiến bộ to lớn.

UNIVAC được xây dựng bởi những người tạo ra ENIAC. Đó là chiếc máy tính nhanh nhất và sáng tạo nhất có khả năng xử lý nhiều phép tính. Đó là một kiệt tác của thời đại và được công chúng đánh giá cao.

IBM, máy tính cá nhân đầu tiên được sử dụng rộng rãi và sẵn có cho mọi người. IBM 701 là chiếc máy tính đầu tiên mục đích chung, được phát triển bởi IBM. Mới Ngôn ngữ máy tínhđược gọi là "Fortran" đã được sử dụng trong mẫu 704 mới. IBM 7090 cũng là một thành công lớn và thống trị cả máy tính văn phòng trong 20 năm tới. Vào cuối những năm 1970 và 1980, IBM đã phát triển máy tính cá nhân được gọi là PC. IBM đã có ảnh hưởng rất lớn đến các máy tính được sử dụng ngày nay.

Với sự phát triển của thị trường máy tính cá nhân vào đầu và giữa những năm 1980, nhiều công ty nhận ra rằng GUI thân thiện với người dùng hơn. Điều này dẫn đến sự phát triển của một hệ điều hành dành cho đặt tên là Windows, Microsoft. Phiên bản đầu tiên được gọi là Windows 1.0 và sau đó là Windows 2.0 và 3.0. Microsoft ngày càng trở nên phổ biến hơn ngày nay.

Ngày nay, máy tính cực kỳ mạnh mẽ và giá cả phải chăng hơn bao giờ hết. Trên thực tế, chúng đã thâm nhập vào mọi khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta. Chúng được sử dụng như công cụ đắc lực giao tiếp và buôn bán. Tương lai của máy tính là rất lớn.

Xuất hiện sau Thế chiến thứ hai, khi những khám phá của các nhà toán học và các nhà khoa học khác đã giúp đưa nó vào cuộc sống cách mớiđọc thông tin. Và mặc dù ngày nay những chiếc máy này có vẻ giống như những đồ tạo tác kỳ dị nhưng chúng đã trở thành tổ tiên của những chiếc PC hiện đại quen thuộc với người bình thường.

Manchester "Mark I" và EDSAC

Chiếc máy tính đầu tiên theo nghĩa hiện đại của từ này là thiết bị Mark I, được tạo ra vào năm 1949. Tính độc đáo của nó nằm ở chỗ nó hoàn toàn là điện tử và ở chỗ nó bộ nhớ truy cập tạm thời chương trình đã được lưu trữ. Thành tựu này của các chuyên gia Anh là một bước tiến vượt bậc trong lịch sử phát triển máy tính hàng thế kỷ. Manchester Mark I bao gồm các ống Williams và trống từ, dùng để lưu trữ thông tin.

Ngày nay, nhiều năm sau, lịch sử tạo ra chiếc máy tính đầu tiên vẫn còn gây nhiều tranh cãi. Câu hỏi chiếc máy nào có thể được gọi là chiếc máy tính đầu tiên vẫn còn gây tranh cãi. Manchester "Mark I" vẫn là nhất phiên bản phổ biến, mặc dù có những đối thủ khác. Một trong số đó là EDSAC. Nếu không có chiếc máy này, lịch sử phát minh của máy tính sẽ hoàn toàn khác. Nếu "Mark" xuất hiện ở Manchester thì EDSAC được tạo ra bởi các nhà khoa học từ Đại học Cambridge. Máy tính này đi vào hoạt động vào tháng 5 năm 1949. Sau đó, chương trình đầu tiên được thực thi trên đó, bình phương các số từ 0 đến 99.

Z4

Manchester Mark I và EDSAC là chương trình cụ thể. Bước tiếp theo trong sự phát triển của máy tính đã trở thành Z4. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thiết bị này có một lịch sử sáng tạo đầy ấn tượng. Máy tính được tạo ra bởi kỹ sư người Đức Konrad Zuse. Công việc của dự án bắt đầu ở giai đoạn cuối, hoàn cảnh này đã làm chậm lại đáng kể sự phát triển này. Phòng thí nghiệm của Zuse đã bị phá hủy trong một cuộc không kích của kẻ thù. Cùng với đó, toàn bộ trang thiết bị và kết quả công việc lâu dài sơ bộ đều bị mất.

Tuy nhiên, người kỹ sư tài năng đã không bỏ cuộc. Việc sản xuất tiếp tục sau khi hòa bình bắt đầu. Năm 1950, dự án cuối cùng đã hoàn thành. Lịch sử hình thành của nó hóa ra rất dài và đầy chông gai. Máy tính ngay lập tức thu hút sự chú ý của Trường Kỹ thuật Cao cấp Thụy Sĩ. Cô ấy đã mua chiếc xe này. Z4 được các chuyên gia quan tâm là có lý do. Máy tính đã có lập trình phổ quát, tức là nó là thiết bị đa chức năng đầu tiên thuộc loại này.

Cùng năm 1950, lịch sử chế tạo máy tính ở Liên Xô được đánh dấu bằng một sự kiện quan trọng không kém. Tại Viện Kỹ thuật Điện Kiev, MESM đã được tạo ra - một máy tính điện tử nhỏ. Một nhóm các nhà khoa học Liên Xô, do Viện sĩ Sergei Lebedev đứng đầu, đã làm việc trong dự án.

Thiết kế của chiếc máy này bao gồm sáu nghìn chiếc đèn điện. Sức mạnh to lớnđã giúp có thể đảm nhận những nhiệm vụ mà trước đây công nghệ Liên Xô chưa từng có. Trong một giây, thiết bị có thể thực hiện khoảng ba nghìn thao tác.

Mô hình thương mại

Ở giai đoạn phát triển máy tính đầu tiên, việc phát triển chúng được thực hiện bởi các chuyên gia từ các trường đại học hoặc các cơ quan chính phủ khác. Năm 1951, mô hình LEO I xuất hiện, được tạo ra nhờ đầu tư từ công ty tư nhân Lyons and Company của Anh, công ty sở hữu các nhà hàng và cửa hàng. Với sự ra đời của thiết bị này, lịch sử chế tạo máy tính đã đạt được một cột mốc quan trọng khác. LEO I là công cụ đầu tiên được sử dụng để xử lý dữ liệu thương mại. Thiết kế của nó tương tự như thiết kế của hệ tư tưởng tiền nhiệm EDSAC.

Máy tính thương mại đầu tiên của Mỹ là UNIVAC I. Nó xuất hiện vào cùng năm 1951. Tổng cộng có 46 mẫu xe này đã được bán, mỗi mẫu có giá một triệu đô la. Một trong số chúng đã được sử dụng trong Điều tra dân số Hoa Kỳ. Thiết bị này bao gồm hơn năm nghìn ống chân không. Các đường trễ làm bằng thủy ngân được sử dụng làm vật mang thông tin. Một trong số chúng có thể lưu trữ tới một nghìn từ. Khi phát triển UNIVAC I, người ta đã quyết định từ bỏ thẻ đục lỗ và chuyển sang sử dụng băng từ kim loại. Với sự trợ giúp của nó, thiết bị có thể kết nối với các hệ thống lưu trữ dữ liệu thương mại.

"Mũi tên"

Trong khi đó, các thiết bị điện tử của Liên Xô lại có lịch sử hình thành riêng. Máy tính Strela xuất hiện năm 1953 là chiếc máy tính đầu tiên thuộc loại này. thiết bị nối tiếpở Liên Xô. Sản phẩm mới được sản xuất trên cơ sở Nhà máy Máy tính toán và phân tích Moscow. Trong ba năm sản xuất, tám mẫu đã được sản xuất. Những cỗ máy độc đáo này được lắp đặt tại Viện Hàn lâm Khoa học, Đại học Tổng hợp Moscow và các văn phòng thiết kế đặt tại các thành phố khép kín.

"Strela" có thể thực hiện 2-3 nghìn thao tác mỗi giây. Đây là những con số kỷ lục đối với công nghệ trong nước. Dữ liệu được lưu trữ trên băng từ, có thể chứa tới 200 nghìn từ. Các nhà phát triển thiết bị đã được trao giải thưởng, nhà thiết kế trưởng Yury Bazilevsky cũng trở thành Anh hùng Lao động Xã hội Chủ nghĩa.

Thế hệ máy tính thứ hai

Bóng bán dẫn được phát minh vào năm 1947. Vào cuối những năm 50. họ đã thay thế những chiếc đèn dễ vỡ và tốn nhiều năng lượng. Với sự ra đời của bóng bán dẫn, máy tính đã bắt đầu một lịch sử sáng tạo mới. Những máy tính nhận được những bộ phận mới này sau đó được công nhận là kiểu máy thế hệ thứ hai. Sự đổi mới chính là bảng mạch in và bóng bán dẫn có thể giảm đáng kể kích thước của máy tính, khiến chúng trở nên thiết thực và tiện lợi hơn nhiều.

Nếu trước đây máy tính chiếm toàn bộ căn phòng thì giờ đây chúng đã được thu gọn lại chỉ còn bằng bàn làm việc văn phòng. Ví dụ, đây là mẫu IBM 650. Nhưng ngay cả bóng bán dẫn cũng không giải quyết được một vấn đề quan trọng khác. Máy tính vẫn còn cực kỳ đắt tiền, nghĩa là chúng chỉ được sản xuất theo đơn đặt hàng cho các trường đại học, tập đoàn lớn hoặc chính phủ.

Sự phát triển hơn nữa của máy tính

Mạch tích hợp được phát minh vào năm 1959. Chúng đánh dấu sự khởi đầu của thế hệ máy tính thứ ba. thập niên 1960 đã trở thành một bước ngoặt cho máy tính. Sản xuất và bán hàng của họ đã tăng lên đáng kể. Các bộ phận mới làm cho thiết bị rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn, mặc dù chúng vẫn không mang tính cá nhân. Về cơ bản, những máy tính này đã được các công ty mua lại.

Năm 1971, các nhà phát triển Intel đã phát hành bộ vi xử lý đầu tiên trong lịch sử. Trên cơ sở đó, máy tính đã xuất hiện. thế hệ thứ tư. Bộ vi xử lý đã giải quyết được một số vấn đề quan trọng mà trước đây vẫn ẩn giấu trong thiết kế của bất kỳ máy tính nào. Một chi tiết như vậy đã thực hiện tất cả các công việc hợp lý và các phép tính toán học, được ghi lại bằng cách sử dụng mã máy. Trước phát hiện này Chức năng này nằm trên nhiều yếu tố nhỏ. Sự xuất hiện của một bộ phận phổ quát duy nhất báo trước sự phát triển của máy tính gia đình loại nhỏ.

Những máy tính cá nhân

Năm 1977, Apple, do Steve Jobs thành lập, đã giới thiệu Apple II với thế giới. Cô ấy sự khác biệt cơ bản so với bất kỳ máy tính nào trước đây là thiết bị của công ty non trẻ California này được thiết kế để bán cho những người dân bình thường. Đó là một bước đột phá mà gần đây dường như chưa từng có. Do đó, bắt đầu lịch sử tạo ra máy tính cá nhân của thế hệ máy tính. Sản phẩm mới có nhu cầu cho đến những năm 90. Trong khoảng thời gian này, khoảng bảy triệu thiết bị đã được bán ra, đây là một kỷ lục tuyệt đối vào thời điểm đó.

Các mẫu máy tiếp theo của Apple nhận được giao diện đồ họa độc đáo, bàn phím quen thuộc với người dùng hiện đại và nhiều cải tiến khác. Điều tương tự đã khiến chuột máy tính trở nên phổ biến. Năm 1984 ông đã trình bày hầu hết mô hình thành công Macintosh, đã đặt nền móng cho toàn bộ dòng sản phẩm vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Nhiều khám phá của các kỹ sư và nhà phát triển Thép táo nền tảng cho máy tính cá nhân ngày nay, được tạo ra bởi các nhà sản xuất khác.

Diễn biến trong nước

Do tất cả những khám phá mang tính cách mạng liên quan đến máy tính đều diễn ra ở phương Tây nên lịch sử tạo ra máy tính ở Nga và Liên Xô vẫn chìm trong bóng tối của những thành công của nước ngoài. Điều này cũng là do việc phát triển những chiếc máy như vậy được nhà nước kiểm soát, trong khi ở Châu Âu và Hoa Kỳ, sáng kiến ​​này dần dần lọt vào tay các công ty tư nhân.

Năm 1964, máy tính bán dẫn đầu tiên của Liên Xô “Snow” và “Vesna” xuất hiện. Vào những năm 1970 Máy tính Elbrus bắt đầu được sử dụng trong ngành công nghiệp quốc phòng. Chúng được sử dụng trong các hệ thống phòng thủ tên lửa và trung tâm hạt nhân.

Bài viết này mô tả các giai đoạn chính của sự phát triển máy tính. Các hướng phát triển chính của công nghệ máy tính và lý do cho sự phát triển của chúng được mô tả.

Các giai đoạn chính của sự phát triển máy tính

Trong quá trình phát triển của công nghệ máy tính, hàng trăm máy tính khác nhau. Nhiều người trong số họ đã bị lãng quên từ lâu, trong khi những người khác lại có ảnh hưởng đáng kể đến các ý tưởng hiện đại. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đưa ra một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về một số thời điểm lịch sử quan trọng để hiểu rõ hơn về cách các nhà phát triển đi đến khái niệm máy tính hiện đại. Chúng tôi sẽ chỉ xem xét những điểm chính của sự phát triển, để lại nhiều chi tiết bên ngoài dấu ngoặc. Các máy tính mà chúng tôi sẽ xem xét được trình bày trong bảng dưới đây.

Các giai đoạn chính trong lịch sử phát triển máy tính:

Tổng cộng, có thể phân biệt 6 giai đoạn phát triển của máy tính theo lịch sử: thế hệ máy tính cơ, máy tính dựa trên ống chân không(chẳng hạn như ENIAC), máy tính bán dẫn (IBM 7094), máy tính mạch tích hợp đầu tiên (IBM 360), máy tính cá nhân (dòng CPU Intel) và cái gọi là máy tính vô hình.

Thế hệ không - máy tính cơ học (1642-1945)

Người đầu tiên tạo ra máy tính là nhà khoa học người Pháp Blaise Pascal (1623-1662), người được đặt tên theo một trong những ngôn ngữ lập trình. Pascal đã thiết kế chiếc máy này vào năm 1642, khi ông mới 19 tuổi, cho cha ông, một người thu thuế. Đó là một thiết kế cơ khí với bánh răng và dẫn động bằng tay. Máy tính của Pascal chỉ có thể thực hiện các phép tính cộng và trừ.

Ba mươi năm sau, nhà toán học vĩ đại người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) đã chế tạo một cỗ máy cơ khí khác có thể thực hiện phép nhân và chia ngoài phép cộng và phép trừ. Về bản chất, Leibniz đã tạo ra một thứ giống như máy tính bỏ túi cách đây ba thế kỷ với bốn chức năng.

150 năm sau, giáo sư toán học Đại học Cambridge Charles Babbage (1792-1871), người phát minh ra đồng hồ tốc độ, đã phát triển và chế tạo động cơ khác biệt. Máy cơ khí này, giống như máy của Pascal, chỉ có thể cộng và trừ, tính toán các bảng số cho hàng hải. Máy chỉ được trang bị một thuật toán - phương pháp sai phân hữu hạn sử dụng đa thức. Chiếc máy này có một cách xuất thông tin khá thú vị: kết quả được ép đùn bằng một con tem thép trên một tấm đồng, dự đoán các phương tiện đầu vào và đầu ra sau này - thẻ đục lỗ và đĩa compact.

Mặc dù thiết bị của anh hoạt động khá tốt nhưng Babbage nhanh chóng cảm thấy nhàm chán với một chiếc máy chỉ thực hiện một thuật toán. Ông đã dành rất nhiều thời gian, phần lớn tài sản của gia đình và 17.000 bảng Anh khác từ chính phủ để phát triển Công cụ phân tích. Công cụ phân tích có 4 thành phần: thiết bị lưu trữ (bộ nhớ), thiết bị tin học, thiết bị nhập (đọc thẻ đục lỗ), thiết bị xuất (thiết bị đục lỗ và in). Bộ nhớ bao gồm 1000 từ 50 chữ số thập phân; mỗi từ chứa các biến và kết quả. Thiết bị máy tính nhận các toán hạng từ bộ nhớ, sau đó thực hiện các phép tính cộng, trừ, nhân hoặc chia và trả kết quả thu được trở lại bộ nhớ. Giống như động cơ khác biệt, thiết bị này là cơ khí.

Ưu điểm của Công cụ phân tích là nó có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Cô đọc mệnh lệnh từ thẻ đục lỗ và thực hiện. Một số lệnh yêu cầu máy lấy 2 số từ bộ nhớ, chuyển chúng sang thiết bị máy tính, thực hiện thao tác trên chúng (ví dụ: cộng) và gửi kết quả trở lại thiết bị lưu trữ. Các lệnh khác kiểm tra số và đôi khi thực hiện thao tác rẽ nhánh tùy thuộc vào số đó là dương hay âm. Nếu thẻ đục lỗ có chương trình khác được lắp vào đầu đọc, máy sẽ thực hiện một loạt thao tác khác. Nghĩa là, không giống như công cụ phân tích sự khác biệt, nó có thể thực hiện một số thuật toán.

Vì Công cụ phân tích được lập trình bằng ngôn ngữ lắp ráp thô sơ nên nó cần có phần mềm. Để tạo ra phần mềm này, Babbage đã thuê một phụ nữ trẻ, Ada Augusta Lovelace, con gái của nhà thơ nổi tiếng người Anh Byron. Ada Lovelace là lập trình viên máy tính đầu tiên trên thế giới. Được đặt tên để vinh danh cô ấy ngôn ngữ hiện đại lập trình - Ada.

Thật không may, giống như nhiều kỹ sư hiện đại, Babbage chưa bao giờ gỡ lỗi máy tính. Ông cần hàng nghìn, hàng nghìn bánh răng, được chế tạo với độ chính xác mà thế kỷ 19 không có. Nhưng những ý tưởng của Babbage đã đi trước thời đại của ông và thậm chí ngày nay hầu hết các máy tính hiện đại đều có thiết kế tương tự như Công cụ phân tích. Vì vậy, công bằng mà nói thì Babbage chính là ông tổ của máy tính kỹ thuật số hiện đại.

Vào cuối những năm 1930, Konrad Zuse người Đức đã thiết kế một số máy cộng tự động sử dụng rơle điện từ. Anh ấy đã không thể có được tiền mặt từ chính phủ vì sự phát triển của nó, bởi vì chiến tranh đã bắt đầu. Zus không biết gì về công việc của Babbage; máy móc của ông đã bị phá hủy trong vụ đánh bom Berlin năm 1944, vì vậy công việc của ông không ảnh hưởng gì đến sự phát triển của công nghệ máy tính trong tương lai. Tuy nhiên, ông là một trong những người tiên phong trong lĩnh vực này.

Một lát sau, máy tính được thiết kế ở Mỹ. Máy của John Atanasoff cực kỳ tiên tiến vào thời đó. Nó sử dụng các thùng chứa thông tin và số học nhị phân được cập nhật định kỳ để tránh phá hủy dữ liệu. Hiện đại bộ nhớ động(RAM) hoạt động theo nguyên tắc giống hệt nhau. Thật không may, chiếc máy này không bao giờ đi vào hoạt động. Ở một khía cạnh nào đó, Atanasov giống như Babbage - một người mơ mộng không hài lòng với công nghệ của thời đại mình.

Máy tính của George Stibbitz thực sự hoạt động được, mặc dù nó còn thô sơ hơn máy của Atanasov. Stibits đã trình diễn chiếc máy của mình tại một hội nghị ở Đại học Dartmouth năm 1940. Tham dự hội nghị này có John Mauchley, một giáo sư vật lý không có gì nổi bật lúc bấy giờ tại Đại học Pennsylvania. Sau này ông trở nên rất nổi tiếng trong lĩnh vực phát triển máy tính.

Trong khi Zus, Stibits và Atanasov đang phát triển các máy cộng tự động thì chàng trai trẻ Howard Aiken ở Harvard lại kiên trì thiết kế các máy cộng thủ công như một phần của luận án tiến sĩ của mình. Sau khi hoàn thành nghiên cứu, Aiken nhận ra tầm quan trọng của việc tính toán tự động. Anh ấy đến thư viện, đọc về tác phẩm của Babbage và quyết định tạo ra chiếc máy tính tương tự từ các rơ-le mà Babbage đã không tạo được từ các bánh răng.

Máy tính đầu tiên của Aiken, Mark I, được hoàn thành vào năm 1944. Máy tính có 72 từ, mỗi từ có 23 chữ số thập phân và có thể thực thi bất kỳ lệnh nào trong 6 giây. Băng giấy đục lỗ được sử dụng cho các thiết bị đầu vào/đầu ra. Vào thời điểm Aiken hoàn thành công việc trên máy tính Mark II, máy tính chuyển tiếp đã lỗi thời. Kỷ nguyên của điện tử đã bắt đầu.

Thế hệ đầu tiên - ống chân không (1945-1955)

Động lực cho việc tạo ra một máy tính điện tử là Chiến tranh thế giới thứ hai. Khi bắt đầu cuộc chiến, tàu ngầm Đức đã tiêu diệt tàu Anh. Các đô đốc Đức đã gửi lệnh tới các tàu ngầm bằng sóng vô tuyến và mặc dù người Anh có thể chặn các lệnh này nhưng vấn đề là các tin nhắn vô tuyến được mã hóa bằng một thiết bị có tên là ENIGMA, tiền thân của nó được thiết kế bởi nhà phát minh nghiệp dư và cựu Tổng thống Hoa Kỳ Thomas Jefferson.

Khi bắt đầu cuộc chiến, người Anh đã giành được ENIGMA từ người Ba Lan, nhưng họ lại đánh cắp nó từ người Đức. Tuy nhiên, để giải mã được tin nhắn được mã hóa, cần phải thực hiện một lượng lớn các phép tính và chúng phải được thực hiện ngay sau khi chặn được ảnh X quang. Vì vậy, chính phủ Anh đã thành lập một phòng thí nghiệm bí mật để tạo ra một loại máy tính điện tử mang tên COLOSSUS. Nhà toán học nổi tiếng người Anh Alan Turing đã tham gia chế tạo chiếc máy này. COLOSSUS đã hoạt động vào năm 1943, nhưng vì chính phủ Anh có toàn quyền kiểm soát dự án và coi nó như một bí mật quân sự trong 30 năm nên COLOSSUS đã không trở thành cơ sở để phát triển máy tính hơn nữa. Chúng tôi đề cập đến nó chỉ vì nó là chiếc máy tính kỹ thuật số điện tử đầu tiên trên thế giới.

Chiến tranh thế giới thứ hai ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ máy tính ở Hoa Kỳ. Quân đội cần những chiếc bàn được sử dụng để nhắm mục tiêu cho pháo hạng nặng. Hàng trăm phụ nữ được thuê để thực hiện các phép tính trên máy cộng thủ công và điền vào các trường của các bảng này (người ta tin rằng phụ nữ tính toán chính xác hơn nam giới). Tuy nhiên, quá trình này tốn thời gian và thường xuyên xảy ra lỗi.

John Mauchley, người quen thuộc với công trình của Atanasoff và Stibblits, nhận ra rằng quân đội rất quan tâm đến máy tính. Ông yêu cầu nguồn tài chính của quân đội phải nỗ lực tạo ra một máy tính điện tử. Yêu cầu này được đáp ứng vào năm 1943, Mauchley và học trò của ông là J. Presper Eckert bắt đầu chế tạo một máy tính điện tử mà họ gọi là ENIAC (Máy tính và Bộ tích hợp số điện tử). ENIAC bao gồm 18.000 ống chân không và 1.500 rơle, nặng 30 tấn và tiêu thụ 140 kilowatt điện. Máy có 20 thanh ghi, mỗi thanh ghi có thể chứa số thập phân 10 bit. (Thanh ghi thập phân là một bộ nhớ rất nhỏ có thể chứa một số đến một giá trị nhất định số lượng tối đa chữ số, thứ gì đó giống như đồng hồ đo đường ghi nhớ quãng đường mà một chiếc ô tô đã đi được.) ENIAC đã lắp đặt 6.000 công tắc đa kênh và nhiều dây cáp chạy đến các đầu nối.

Công việc chế tạo chiếc máy này được hoàn thành vào năm 1946, khi nó không còn cần thiết nữa - ít nhất là để đạt được những mục tiêu ban đầu.

Kể từ khi chiến tranh kết thúc, Mauchley và Eckert được phép thành lập một trường học để họ chia sẻ công việc của mình với các nhà khoa học đồng nghiệp. Chính tại ngôi trường này, mối quan tâm đến việc tạo ra những chiếc máy tính kỹ thuật số lớn đã nảy sinh.

Sau khi ngôi trường xuất hiện, các nhà nghiên cứu khác bắt tay vào việc chế tạo máy tính điện tử. Máy tính hoạt động đầu tiên là EDSAC (1949). Chiếc máy này được thiết kế bởi Maurice Wilkes tại Đại học Cambridge. Tiếp theo - JOHNIAC tại Rand Corporation, ILLIAC tại Đại học Illinois, MANIAC tại Phòng thí nghiệm Los Alamos và WEIZAC tại Viện Weizmann ở Israel.

Eckert và Mauchley sớm bắt tay vào công việc chế tạo ô tô EDVAC(Máy tính biến rời rạc điện tử - máy tham số rời rạc điện tử). Thật không may, dự án đã kết thúc khi họ rời trường đại học để thành lập một tập đoàn máy tính ở Philadelphia (lúc đó không có Thung lũng Silicon). Sau một loạt vụ sáp nhập, công ty này trở thành Tập đoàn Unisys.

Eckert và Mauchley muốn có được bằng sáng chế cho việc phát minh ra máy tính kỹ thuật số. Sau vài năm kiện tụng, người ta quyết định rằng bằng sáng chế này không hợp lệ vì Atanasov đã phát minh ra máy tính kỹ thuật số, mặc dù ông không cấp bằng sáng chế cho nó.

Trong khi Eckert và Mauchley đang làm việc trên máy EDVAC, một trong những người tham gia dự án ENIAC, John von Neumann, đã tới Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Princeton để xây dựng phiên bản EDVAC của riêng mình, được gọi là IAS(Lưu trữ địa chỉ tức thời - bộ nhớ có địa chỉ trực tiếp). Von Neumann là một thiên tài trong cùng lĩnh vực với Leonardo da Vinci. Ông biết nhiều ngôn ngữ, là chuyên gia về vật lý và toán học, đồng thời có trí nhớ phi thường: ông nhớ tất cả những gì từng nghe, thấy hoặc đọc. Anh ấy có thể trích dẫn nguyên văn từ trí nhớ những nội dung của những cuốn sách anh ấy đã đọc cách đây vài năm. Khi von Neumann bắt đầu quan tâm đến máy tính, ông đã là nhà toán học nổi tiếng nhất thế giới.

Von Neumann sớm nhận ra rằng việc chế tạo những chiếc máy tính có nhiều công tắc và dây cáp rất tốn thời gian và rất tẻ nhạt. Ông nảy ra ý tưởng rằng chương trình nên được thể hiện trong bộ nhớ máy tính ở dạng kỹ thuật số cùng với dữ liệu. Ông cũng lưu ý rằng số học thập phân được sử dụng trong máy ENIAC, trong đó mỗi chữ số được biểu thị bằng mười ống chân không A bật và 9 tắt) nên được thay thế bằng số học nhị phân song song. Nhân tiện, Atanasov đã đưa ra kết luận tương tự chỉ vài năm sau đó.

Dự án chính mà von Neumann mô tả lúc đầu bây giờ được gọi là máy tính von Neumann. Nó được sử dụng trong EDSAC, máy lập trình bộ nhớ đầu tiên, và thậm chí cho đến nay, hơn nửa thế kỷ sau, nó vẫn là nền tảng của hầu hết các máy tính kỹ thuật số hiện đại. Bản thân ý tưởng và máy IAS đã có một tầm quan trọng rất lớn ảnh hưởng lớn về sự phát triển hơn nữa của công nghệ máy tính, vì vậy cần mô tả ngắn gọn dự án của von Neumann. Điều cần lưu ý là mặc dù dự án gắn liền với tên tuổi của von Neumann nhưng các nhà khoa học khác đã tham gia tích cực vào quá trình phát triển nó - đặc biệt là Goldstein. Cấu trúc của máy này được minh họa bằng hình sau:

Máy von Neumann bao gồm năm phần chính: bộ nhớ, bộ phận logic số học, bộ điều khiển và thiết bị đầu vào-đầu ra. Bộ nhớ bao gồm 4096 từ có kích thước 40 bit, một bit là 0 hoặc 1. Mỗi từ chứa 2 lệnh 20 bit hoặc một số nguyên có dấu 40 bit. 8 bit chỉ ra loại lệnh và 12 bit còn lại xác định một trong 4096 từ. Đơn vị số học và đơn vị điều khiển tạo thành “trung tâm não” của máy tính. TRONG xe ô tô hiện đại các khối này được kết hợp trong một chip, được gọi là khối trung tâm bộ xử lý (CPU).

Bên trong đơn vị logic số học có một thanh ghi 40 bit bên trong đặc biệt, được gọi là bộ tích lũy. Một lệnh điển hình sẽ thêm một từ từ bộ nhớ vào bộ tích lũy hoặc lưu trữ nội dung của bộ tích lũy vào bộ nhớ. Chiếc máy này không thực hiện phép tính dấu phẩy động vì Von Neumann tin rằng bất kỳ nhà toán học tài năng nào cũng có thể ghi nhớ dấu phẩy động trong đầu mình.

Cùng khoảng thời gian Von Neumann đang làm việc trên máy IAS, các nhà nghiên cứu của MIT đang phát triển máy tính Whirlwind I. Không giống như IAS, ENIAC và các máy khác cùng loại có từ dài, máy Whirlwind I có từ 16-bit và được dành cho công việc trong thời gian thực. Dự án này đã dẫn đến việc Jay Forrester phát minh ra bộ nhớ lõi từ và sau đó là chiếc máy tính mini được sản xuất hàng loạt đầu tiên.

Vào thời điểm đó, IBM là một công ty nhỏ sản xuất thẻ đục lỗ và máy cơ khí để phân loại thẻ đục lỗ. Mặc dù IBM tài trợ một phần cho dự án của Aiken nhưng họ không quan tâm đến máy tính và không chế tạo máy tính 701 cho đến năm 1953, nhiều năm sau khi UNIVAC của Eckert và Mauchley trở thành số một trên thị trường máy tính.

701 có 2048 từ 36 bit, mỗi từ chứa hai lệnh. 701 trở thành chiếc máy tính đầu tiên dẫn đầu thị trường trong 10 năm. Ba năm sau, máy tính 704 xuất hiện, có bộ nhớ lõi từ 4 KB, tập lệnh 36 bit và bộ xử lý dấu phẩy động. Năm 1958 công ty IBM bắt đầu nghiên cứu chiếc máy tính ống chân không mới nhất, 709, về cơ bản là một phiên bản phức tạp của 704.

Thế hệ thứ hai - bóng bán dẫn (1955-1965)

Bóng bán dẫn được phát minh bởi các nhân viên của Phòng thí nghiệm Bell là John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley, nhờ đó họ đã nhận được giải Nobel Vật lý năm 1956. Trong vòng mười năm, bóng bán dẫn đã cách mạng hóa việc sản xuất máy tính và đến cuối những năm 50, máy tính ống chân không đã lỗi thời một cách vô vọng. Máy tính đầu tiên sử dụng bóng bán dẫn được chế tạo trong phòng thí nghiệm của MIT (Viện kỹ thuật Massachusetts). Nó chứa các từ 16 bit, giống như Whirlwind I. Máy tính được gọi là TX-0(Máy tính thử nghiệm có bóng bán dẫn 0 - máy tính thử nghiệm có bóng bán dẫn 0) và chỉ nhằm mục đích thử nghiệm máy TX-2 trong tương lai.

Xe TX-2 không có có tầm quan trọng rất lớn, nhưng một trong những kỹ sư tại phòng thí nghiệm này, Kenneth Olsen, đã thành lập công ty DEC (Digital Equipment Corporation) vào năm 1957 để sản xuất một chiếc máy sản xuất hàng loạt tương tự như TX-0. Chiếc máy này, PDP-1, mãi đến 4 năm sau mới xuất hiện, chủ yếu là do những người tài trợ cho DEC cho rằng việc sản xuất máy tính là không có lãi. Vì vậy, DEC chủ yếu bán các bảng mạch điện tử nhỏ.

Máy tính PDP-1 chỉ xuất hiện vào năm 1961. Nó có 4096 từ 18 bit và tốc độ 200.000 lệnh mỗi giây. Thông số này bằng một nửa so với 7090, bóng bán dẫn tương tự của 709. PDP-1 là phổ biến nhất máy tính nhanh trên thế giới lúc bấy giờ. PDP-1 có giá 120.000 USD, trong khi 7090 có giá hàng triệu USD. DEC đã bán được hàng chục máy tính PDP-1 và ngành công nghiệp máy tính ra đời.

Một trong những chiếc máy đầu tiên, mẫu PDP-1, đã được trao cho MIT, nơi nó ngay lập tức thu hút sự chú ý của một số nhà nghiên cứu trẻ, những người tỏ ra có nhiều hứa hẹn. Một trong những cải tiến của PDP-1 là màn hình 512 x 512 pixel có thể vẽ các chấm trên đó. Ngay sau đó, sinh viên MIT đã biên soạn chương trình đặc biệt cho PDP-1 chơi War of the Worlds, trò chơi máy tính đầu tiên trên thế giới.

Vài năm sau, DEC phát triển PDP-8, một máy tính 12-bit. PDP-8 có giá thấp hơn nhiều so với PDP-1 (6.000 đô la Úc). Cải tiến chính là bus đơn (omnibus), thể hiện trong hình. 1.5. Lốp xe là một tập hợp các dây kết nối song song để kết nối các thành phần máy tính. Sự đổi mới này đã tạo nên sự khác biệt hoàn toàn giữa PDP-8 với IAS. Cấu trúc này đã được sử dụng trong tất cả các máy tính. DEC đã bán được 50.000 máy tính PDP-8 và trở thành công ty dẫn đầu thị trường máy tính mini.

Như đã lưu ý, với việc phát minh ra bóng bán dẫn, IBM đã chế tạo phiên bản bóng bán dẫn 709 - 7090 và sau đó là 7094. Phiên bản này có thời gian chu kỳ là 2 micro giây và bộ nhớ bao gồm 32.536 từ 36 bit. 7090 và 7094 là những máy tính mới nhất loại ENIAC nhưng chúng được sử dụng rộng rãi trong tính toán khoa học vào những năm 60 của thế kỷ trước.

IBM cũng sản xuất 1401 máy tính cho máy tính thương mại. Máy này có thể đọc và ghi băng từ, thẻ đục lỗ và in kết quả nhanh như 7094 nhưng với chi phí thấp hơn. Nó không phù hợp cho việc tính toán khoa học nhưng lại rất thuận tiện cho việc lưu giữ hồ sơ kinh doanh.

1401 không có thanh ghi và không có độ dài từ cố định. Bộ nhớ chứa 4000 byte 8 bit (ở các mẫu sau này, kích thước tăng lên đến mức không thể tưởng tượng được là 16.000 byte). Mỗi byte chứa một ký tự 6 bit, một bit quản trị và một bit để biểu thị phần cuối của một từ. Ví dụ, lệnh MOVE có địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Lệnh này di chuyển byte từ địa chỉ đầu tiên sang địa chỉ thứ hai cho đến khi bit cuối từ được đặt thành 1.

Năm 1964, CDC (Control Data Corporation) đã phát hành 6600, nhanh hơn gần như gấp nhiều lần so với 7094. Chiếc máy tính dùng cho các phép tính phức tạp này rất phổ biến và CDC đã thành công. Bí mật của hiệu suất cao như vậy là bên trong CPU ( bộ xử lý trung tâm) có một máy có mức độ song song cao. Cô ấy có một số thiết bị chức năng để cộng, nhân và chia, và tất cả chúng đều có thể hoạt động đồng thời. Để máy hoạt động nhanh cần phải viết một chương trình tốt và chỉ cần nỗ lực một chút là có thể khiến máy thực hiện được 10 lệnh cùng lúc.

Máy 6600 có một số máy tính nhỏ được tích hợp bên trong. Do đó, bộ xử lý trung tâm chỉ đếm số, các chức năng còn lại (điều khiển hoạt động của máy cũng như việc nhập và xuất thông tin) đều được thực hiện bởi các máy tính nhỏ. Một số nguyên lý hoạt động của thiết bị 6600 cũng được sử dụng trong các máy tính hiện đại.

Nhà phát triển máy tính 6600, Seymour Cray, là một nhân vật huyền thoại, cũng như von Neumann. Ông đã cống hiến cả cuộc đời mình để tạo ra rất nhiều máy tính mạnh mẽ mà bây giờ được gọi là siêu máy tính. Trong số đó có 6600, 7600 và Sgau-1. Seymour Cray cũng là tác giả của “thuật toán mua ô tô” nổi tiếng: bạn đến cửa hàng gần nhà nhất, chỉ vào chiếc ô tô gần cửa nhất và nói: “Tôi sẽ lấy chiếc đó”. Thuật toán này cho phép bạn dành tối thiểu thời gian cho những việc không quá quan trọng (mua ô tô) và cho phép bạn dành phần lớn thời gian của mình cho những việc quan trọng (phát triển siêu máy tính).

Một chiếc máy tính khác đáng được nhắc đến là Burroughs B5000. Các nhà phát triển máy PDP-1, 7094 và 6600 chỉ tập trung vào phần cứng, cố gắng giảm giá thành (DEC) hoặc làm cho nó hoạt động nhanh hơn (IBM và CDC). Phần mềm không có gì thay đổi. Các nhà sản xuất B5000 đã đi một con đường khác. Họ thiết kế chiếc máy này với ý định lập trình nó bằng Algol 60 (tiền thân của C và Java), xây dựng Phần cứngđể đơn giản hóa công việc của trình biên dịch. Vì thế ý tưởng nảy ra khi
Khi thiết kế máy tính, bạn cũng cần tính đến phần mềm. Nhưng ý tưởng này nhanh chóng bị lãng quên.

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

Việc phát minh ra mạch tích hợp silicon vào năm 1958 của Robert Noyce có nghĩa là hàng chục bóng bán dẫn có thể được đặt trên một con chip nhỏ. Máy tính mạch tích hợp đã kích thước nhỏ hơn, hoạt động nhanh hơn và có giá thành thấp hơn so với các bóng bán dẫn tiền nhiệm của chúng.

Đến năm 1964, IBM là công ty dẫn đầu trên thị trường máy tính, nhưng có một một vấn đề lớn: Máy tính 7094 và 1401 do hãng sản xuất không tương thích với nhau. Một trong số chúng được dùng cho các phép tính phức tạp, nó sử dụng số học nhị phân trên các thanh ghi 36 bit, cái thứ hai sử dụng hệ thống số thập phân và các từ có độ dài khác nhau. Nhiều người mua có cả hai máy tính này và không thích việc chúng hoàn toàn không tương thích.

Khi đến lúc phải thay thế hai dòng máy tính này, IBM đã lao vào. Nó đã phát hành dòng máy tính bóng bán dẫn System/360, dành cho cả tính toán khoa học và thương mại. Dòng System/360 có nhiều cải tiến. Đó là cả một dòng máy tính để làm việc với một ngôn ngữ (hợp ngữ). Mỗi người mẫu mới có khả năng hơn người trước. Công ty đã có thể thay thế 1401 bằng 360 (model 30) và 7094 bằng 360 (model 75). Model 75 lớn hơn, nhanh hơn và đắt hơn, nhưng các chương trình được viết cho cái này có thể được sử dụng cho cái kia. Trong thực tế, các chương trình viết cho mô hình nhỏ được thực hiện bởi mô hình lớn mà không gặp nhiều khó khăn. Nhưng trong trường hợp chuyển phần mềm từ máy lớn đến máy nhỏ có thể không đủ bộ nhớ. Tuy nhiên, việc tạo ra một dòng máy tính như vậy vẫn là một thành tựu to lớn. Ý tưởng tạo ra các dòng máy tính nhanh chóng trở nên rất phổ biến và trong vòng vài năm, hầu hết các công ty máy tính đã tung ra hàng loạt máy tương tự với nhiều mức giá và tính năng khác nhau. Trong bảng Dưới đây là một số thông số của các mẫu đầu tiên thuộc dòng 360. Chúng ta sẽ nói sâu hơn về các mẫu khác của dòng này.

Các model đầu tiên của dòng IBM 360:

Một cải tiến khác trong 360 - đa chương trình. Một số chương trình có thể ở trong bộ nhớ máy tính cùng lúc và trong khi một chương trình đang chờ quá trình I/O kết thúc thì một chương trình khác đang chạy. Kết quả là tài nguyên bộ xử lý được sử dụng hiệu quả hơn.

Máy tính 360 là chiếc máy đầu tiên có thể mô phỏng hoàn toàn hoạt động của các máy tính khác. Các mô hình nhỏ có thể mô phỏng 1401 và các mô hình lớn hơn có thể mô phỏng 7094, vì vậy các lập trình viên có thể giữ nguyên các chương trình cũ của họ và sử dụng chúng với 360. Một số mô hình 360 ​​chạy các chương trình được viết cho 1401 nhanh hơn nhiều so với chính 1401, nên việc làm lại các chương trình trở nên vô nghĩa.

Các máy tính dòng 360 có thể mô phỏng các máy tính khác vì chúng được chế tạo bằng vi lập trình. Chỉ cần viết ba chương trình vi mô: một cho tập lệnh 360, một cho tập lệnh 1401 và một cho tập lệnh 7094. Yêu cầu về tính linh hoạt là một trong những lý do chính để sử dụng lập trình vi mô.

Máy tính 360 đã giải quyết được vấn đề nan giải giữa nhị phân và hệ thập phân cơ số: Máy tính này có 16 thanh ghi 32 bit cho số học nhị phân, nhưng bộ nhớ bao gồm các byte, giống như 1401. 360 ​​sử dụng các lệnh tương tự để di chuyển các bản ghi kích cỡ khác nhau từ phần này sang phần khác của bộ nhớ, như Iv 1401.

Dung lượng bộ nhớ của 360 là 2 24 byte (16 MB). Vào thời điểm đó, lượng bộ nhớ này dường như rất lớn. Dòng 360 sau đó được thay thế bằng dòng 370, rồi 4300, 3080, 3090. Tất cả các máy tính này đều có kiến ​​trúc tương tự nhau. Đến giữa những năm 1980, bộ nhớ 16 MB không còn đủ nữa và IBM phải từ bỏ một số khả năng tương thích để chuyển sang địa chỉ 32 bit cần thiết cho bộ nhớ 2,32 byte.

Người ta có thể nghĩ rằng vì máy có các từ và thanh ghi 32 bit nên chúng cũng có thể có địa chỉ 32 bit. Nhưng vào thời điểm đó, thậm chí không ai có thể tưởng tượng được một chiếc máy tính có dung lượng bộ nhớ là 16 MB. Đổ lỗi cho IBM vì thiếu tầm nhìn xa cũng giống như đổ lỗi cho các nhà sản xuất máy tính cá nhân hiện đại chỉ có địa chỉ 32-bit. Có lẽ trong vài năm nữa dung lượng bộ nhớ của máy tính sẽ lớn hơn 4 GB rất nhiều, khi đó địa chỉ 32 bit sẽ không đủ.

Thế giới máy tính mini có bước tiến lớn ở thế hệ thứ ba với việc sản xuất dòng máy tính PDP-11, kế thừa cho PDP-8 word 16-bit. Theo nhiều cách, PDP-11 là em trai của 360 và PDP-1 là em trai của 7094. Cả 360 ​​và PDP-11 đều có thanh ghi, từ và bộ nhớ byte, và máy tính ở cả hai dòng đều có giá khác nhau và tính năng khác nhau. . PDP-1 được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các trường đại học và DEC tiếp tục dẫn đầu nhà sản xuất máy tính mini.

Thế hệ thứ tư - mạch tích hợp quy mô cực lớn (1980-?)

Vẻ bề ngoài mạch tích hợp quy mô rất lớn (VLSI) vào những năm 80, người ta đã có thể đặt hàng chục nghìn bóng bán dẫn đầu tiên, sau đó là hàng trăm nghìn và cuối cùng là hàng triệu bóng bán dẫn trên một bảng mạch. Điều này dẫn đến việc tạo ra các máy tính nhỏ hơn và nhanh hơn. Trước PDP-1, máy tính quá lớn và đắt tiền nên các công ty và trường đại học phải có khoa đặc biệt (trung tâm điện toán). Đến những năm 1980, giá máy tính giảm mạnh đến mức không chỉ các tổ chức mà cả các cá nhân cũng có cơ hội mua máy tính. Kỷ nguyên của máy tính cá nhân đã bắt đầu.

Máy tính cá nhân được yêu cầu cho những mục đích hoàn toàn khác so với những người tiền nhiệm của chúng. Chúng được sử dụng để xử lý từ ngữ, bảng tính và để chạy các ứng dụng có tính tương tác cao (chẳng hạn như trò chơi) mà các máy tính lớn hơn không thể xử lý được.

Những chiếc máy tính cá nhân đầu tiên được bán dưới dạng bộ dụng cụ. Mỗi bộ chứa một bảng mạch, một bộ mạch tích hợp, thường bao gồm mạch Intel 8080, một số dây cáp, nguồn điện và đôi khi là ổ đĩa mềm 8 inch. Người mua phải tự mình lắp ráp máy tính từ những bộ phận này. Không có phần mềm nào được bao gồm trong máy tính. Người mua phải tự viết phần mềm. Sau đó, hệ điều hành CP/M xuất hiện, do Gary Kildall viết cho Intel 8080. Hệ điều hành này được đặt trên một đĩa mềm, nó bao gồm một hệ thống quản lý tập tin và một trình thông dịch để thực thi các lệnh người dùng được gõ từ bàn phím.

Một máy tính cá nhân khác, Apple (và sau này là Apple II), được phát triển bởi Steve Jobs và Steve Wozniak. Máy tính này trở nên cực kỳ phổ biến đối với người dùng gia đình và trường học, khiến công ty táo người chơi nghiêm túc trên thị trường.

Quan sát những gì các công ty khác đang làm, IBM, lúc đó là công ty dẫn đầu thị trường máy tính, cũng quyết định bắt đầu sản xuất máy tính cá nhân. Nhưng thay vì xây dựng một chiếc máy tính từ các bộ phận của IBM từ đầu, vốn sẽ mất quá nhiều thời gian, công ty đã đưa cho một nhân viên của mình, Philip Estridge, một số tiền lớn, yêu cầu anh ta đi đâu đó thật xa để tránh gây trở ngại cho các quan chức tại trụ sở công ty ở Armonk, New York và sẽ không quay trở lại cho đến khi một chiếc máy tính cá nhân hoạt động được tạo ra. Estridge mở một công ty khá xa trụ sở công ty (ở Florida), lấy Intel 8088 làm bộ xử lý trung tâm và tạo ra một máy tính cá nhân từ các thành phần khác nhau. Chiếc máy tính này (IBM PC) xuất hiện vào năm 1981 và trở thành chiếc máy tính được bán nhiều nhất trong lịch sử.

Tuy nhiên, IBM đã làm một việc mà sau này họ phải hối hận. Thay vì giữ bí mật về thiết kế máy móc (hoặc ít nhất là tự bảo vệ mình bằng các bằng sáng chế) như thường lệ, công ty đã công bố các thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm tất cả các thiết kế máy móc. mạch điện, trong một cuốn sách trị giá 49 đô la. Cuốn sách này được xuất bản để các công ty khác có thể sản xuất bo mạch thay thế cho PC IBM, từ đó làm tăng tính tương thích và mức độ phổ biến của máy tính này. Thật không may cho IBM, khi dự án IBM PC được biết đến rộng rãi, nhiều công ty bắt đầu sản xuất bản sao PC và thường bán chúng với giá rẻ hơn nhiều so với IBM (vì tất cả các bộ phận của máy tính đều có thể mua dễ dàng). Do đó bắt đầu sản xuất nhanh chóng máy tính cá nhân.

Mặc dù một số công ty (như Commodore, Apple và Atari) sản xuất máy tính cá nhân sử dụng bộ xử lý của họ thay vì bộ xử lý Intel, tiềm năng sản xuất của IBM PC lớn đến mức các công ty khác gặp khó khăn để vượt qua. Chỉ một số ít trong số họ có thể tồn tại được và chỉ vì họ chuyên về những lĩnh vực hẹp, chẳng hạn như sản xuất máy trạm hoặc siêu máy tính.

Phiên bản đầu tiên của IBM PC được trang bị hệ điều hành MS-DOS, được sản xuất bởi Tập đoàn Microsoft nhỏ bé lúc bấy giờ. IBM và Microsoft cùng nhau phát triển các sản phẩm sau Hệ điều hành MS-DOS Hệ thống OS/2, một tính năng đặc trưng của nó là Giao diện đồ họa người dùng(Giao diện người dùng đồ họa, GUI), tương tự như giao diện Apple Macintosh. Trong khi đó công ty Microsoft cũng đã phát triển phòng phẫu thuật riêng Hệ thống Windows, chạy trên MS-DOS, trong trường hợp OS/2 không có nhu cầu. OS/2 thực sự không được yêu cầu và Microsoft tiếp tục phát hành thành công hệ điều hành Windows, điều này gây ra mối bất hòa lớn giữa IBM và Microsoft. Truyền thuyết về việc Intel nhỏ bé và thậm chí còn nhỏ hơn Microsoft đã lật đổ được IBM, một trong những tập đoàn lớn nhất, giàu nhất và quyền lực nhất trong lịch sử thế giới, được kể chi tiết trong các trường kinh doanh trên khắp thế giới.

Thành công ban đầu của bộ xử lý 8088 đã khuyến khích Intel cải tiến nó hơn nữa. Đặc biệt đáng chú ý là 386, ra mắt năm 1985, chiếc đầu tiên của dòng Pentium. Bộ xử lý hiện đại Pentium nhanh hơn nhiều so với 386, nhưng từ quan điểm kiến ​​trúc, chúng đơn giản là phiên bản mạnh mẽ hơn của nó.

Vào giữa những năm 80, máy tính CISC (Máy tính tập lệnh phức tạp) đã được thay thế bằng máy tính RISC (Máy tính tập lệnh rút gọn). Các lệnh RISC đơn giản hơn và nhanh hơn nhiều. Vào những năm 1990, các bộ xử lý siêu vô hướng xuất hiện có thể thực hiện nhiều lệnh đồng thời, thường không theo thứ tự xuất hiện trong chương trình.

Cho đến năm 1992, máy tính cá nhân là 8, 16 và 32 bit. Sau đó là chiếc Alpha 64-bit mang tính cách mạng của DEC, chiếc máy tính RISC tối thượng vượt xa tất cả các PC khác. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, thành công thương mại của mô hình này hóa ra rất khiêm tốn - chỉ một thập kỷ sau, máy 64-bit mới trở nên phổ biến và sau đó chỉ trở thành máy chủ chuyên nghiệp.

Thế hệ thứ năm - máy tính vô hình

Năm 1981, chính phủ Nhật Bản công bố ý định phân bổ 500 triệu USD cho các công ty quốc gia để phát triển máy tính thế hệ thứ năm dựa trên công nghệ trí tuệ nhân tạo, được cho là sẽ thay thế những cỗ máy thế hệ thứ tư “chặt chẽ trong đầu”. Chứng kiến ​​các công ty Nhật Bản nhanh chóng chiếm lĩnh các vị trí thị trường trong các ngành công nghiệp từ máy ảnh, dàn âm thanh cho đến tivi, các nhà sản xuất Mỹ và châu Âu hoảng sợ và vội vàng yêu cầu các khoản trợ cấp tương tự cũng như các hỗ trợ khác từ chính phủ của họ. Tuy nhiên, mặc dù tiếng ồn lớn Dự án phát triển máy tính thế hệ thứ năm của Nhật Bản cuối cùng đã bộc lộ sự thiếu nhất quán và bị “đẩy vào ngăn kéo sau” một cách gọn gàng. Theo một nghĩa nào đó, tình huống này hóa ra gần giống với tình huống mà Babbage phải đối mặt: ý tưởng này đi trước thời đại đến mức không có đủ cơ sở công nghệ để thực hiện nó.

Tuy nhiên, cái có thể gọi là thế hệ máy tính thứ năm đã thành hiện thực, nhưng theo một cách rất bất ngờ - máy tính bắt đầu thu nhỏ lại nhanh chóng. mô hình quả táo Newton, xuất hiện vào năm 1993, đã chứng minh rõ ràng rằng một chiếc máy tính có thể nhét vừa một chiếc hộp có kích thước bằng một chiếc máy nghe băng cassette. Việc nhập chữ viết tay của Newton dường như làm phức tạp vấn đề, nhưng sau đó giao diện người dùng của các máy tương tự, ngày nay được gọi là thư ký điện tử cá nhân (kỹ thuật số cá nhân Trợ lý, PDA), hoặc đơn giản máy tính bỏ túi, đã được cải tiến và trở nên phổ biến rộng rãi. Nhiều máy tính cầm tay ngày nay mạnh mẽ không kém gì những chiếc PC thông thường cách đây hai hoặc ba năm.

Nhưng ngay cả máy tính bỏ túi cũng không trở thành một bước phát triển mang tính cách mạng thực sự. Nhiều Giá trị cao hơn gắn liền với cái gọi là máy tính “vô hình” - những máy tính được tích hợp bên trong thiết bị gia dụng, đồng hồ, thẻ ngân hàng và một số lượng lớn các thiết bị khác. Bộ xử lý loại này cung cấp chức năng mở rộng và phạm vi tùy chọn ứng dụng rộng rãi với mức giá rất hợp lý. Câu hỏi đặt ra là liệu có thể kết hợp các vi mạch này thành một thế hệ đầy đủ hay không (và có
chúng có từ những năm 1970) vẫn còn gây tranh cãi. Thực tế là chúng mở rộng khả năng của các thiết bị gia dụng và các thiết bị khác lên một mức độ lớn. Đã có ảnh hưởng máy tính vô hình về sự phát triển của ngành công nghiệp thế giới là rất lớn, và trong những năm qua nó sẽ tăng lên. Một trong những đặc điểm của loại máy tính này là phần cứng và phần mềm của chúng thường được thiết kế bằng hợp tác phát triển.

Phần kết luận

Vì vậy, thế hệ đầu tiên bao gồm các máy tính dựa trên ống chân không (chẳng hạn như ENIAC), đến máy bán dẫn thứ hai ( IBM7094), đến chiếc thứ ba - những chiếc máy tính đầu tiên sử dụng mạch tích hợp ( IBM 360), thứ tư - máy tính cá nhân (dòng CPU Intel). Đối với thế hệ thứ năm, nó không còn gắn liền với một kiến ​​​​trúc cụ thể mà gắn liền với sự thay đổi mô hình. Máy tính của tương lai sẽ được tích hợp vào tất cả các thiết bị có thể tưởng tượng được và không thể tưởng tượng được, do đó, chúng sẽ thực sự trở nên vô hình. Họ
sẽ kiên quyết bước vào cuộc sống hàng ngày- sẽ mở cửa, bật đèn, phân phát tiền và thực hiện hàng nghìn nhiệm vụ khác. Mô hình này được phát triển bởi Mark Weiser trong giai đoạn cuối hoạt động của ông, ban đầu được gọi là tin học hóa rộng rãi, nhưng ngày nay thuật ngữ “ tin học hóa tràn lan" Hiện tượng này hứa hẹn sẽ thay đổi thế giới một cách triệt để không kém gì cuộc cách mạng công nghiệp.

Dựa trên tài liệu từ cuốn sách “Kiến trúc máy tính” của E. Tannenbaum, tái bản lần thứ 5.

Sự xuất hiện của máy tính và công nghệ máy tính

Trong nhiều thế kỷ, con người đã cố gắng tạo ra nhiều thiết bị khác nhau để hỗ trợ tính toán. Trong lịch sử phát triển của máy tính và công nghệ máy tính, có một số sự kiện quan trọng nổi bật có tính chất quyết định cho quá trình phát triển tiếp theo.

Vào những năm 40 thế kỷ XVII B. Pascal phát minh ra thiết bị máy móc, nhờ đó có thể thực hiện phép cộng số.

Vào cuối thế kỷ 18. G. Leibniz đã tạo ra một thiết bị cơ khí được thiết kế để cộng và nhân các số.

Năm 1946, máy tính lớn đầu tiên được phát minh. Các nhà khoa học Mỹ J. von Neumann, G. Goldstein và A. Berne đã xuất bản một tác phẩm trong đó họ trình bày những nguyên tắc cơ bản để tạo ra một chiếc máy tính vạn năng. Từ cuối những năm 1940. Những nguyên mẫu đầu tiên của những chiếc máy như vậy, thường được gọi là máy tính thế hệ đầu tiên, bắt đầu xuất hiện. Những máy tính này được sản xuất bằng ống chân không và có hiệu suất kém hơn các máy tính hiện đại.

TRONG phát triển hơn nữa Máy tính phân biệt các giai đoạn sau:

1) thế hệ máy tính thứ hai - phát minh ra bóng bán dẫn;

2) thế hệ máy tính thứ ba – tạo ra các mạch tích hợp;

3) thế hệ máy tính thứ tư - sự xuất hiện của bộ vi xử lý (1971).

Những bộ vi xử lý đầu tiên được sản xuất bởi công ty Intel, dẫn đến sự xuất hiện của một thế hệ PC mới. Do sự quan tâm lớn đến những chiếc máy tính như vậy đã xuất hiện trong xã hội, công ty IBM(International Business Machines Corporation) đã phát triển một dự án mới cho sự sáng tạo của họ và công ty Microsoft - phần mềm cho máy tính này. Dự án kết thúc vào tháng 8 năm 1981 và chiếc PC mới được biết đến với cái tên IBM PC.

Mẫu máy tính được phát triển đã trở nên rất phổ biến và nhanh chóng thay thế tất cả các mẫu máy tính trước đây của công ty khỏi thị trường. IBM Sau vài năm kế tiếp. Với phát minh máy tính IBM PC bắt đầu sản xuất các máy tính tương thích với PC IBM tiêu chuẩn, chiếm phần lớn thị trường PC hiện tại.

Ngoài các máy tính tương thích với IBM PC, còn có các loại máy tính khác được thiết kế để giải quyết các vấn đề có độ phức tạp khác nhau trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người.

Sự phát triển của vi điện tử đã dẫn đến sự xuất hiện của các linh kiện điện tử tích hợp cực nhỏ, thay thế điốt bán dẫn và bóng bán dẫn, đồng thời trở thành cơ sở cho sự phát triển và sử dụng của PC. Những máy tính này có một số ưu điểm: chúng nhỏ gọn, dễ sử dụng và tương đối rẻ.

Năm 1971 công ty Intelđã tạo ra bộ vi xử lý i4004 và vào năm 1974 là i8080, có tác động rất lớn đến sự phát triển của công nghệ bộ vi xử lý. Công ty này cho đến ngày nay vẫn là công ty dẫn đầu thị trường trong việc sản xuất bộ vi xử lý cho PC.

Ban đầu, PC được phát triển dựa trên bộ vi xử lý 8 bit. Một trong những nhà sản xuất máy tính đầu tiên có bộ vi xử lý 16-bit là công ty IBM, cho đến những năm 1980 chuyên sản xuất máy tính lớn. Năm 1981, hãng phát hành chiếc PC đầu tiên sử dụng nguyên tắc kiến ​​trúc mở, giúp thay đổi cấu hình của máy tính và cải thiện các đặc tính của nó.

Vào cuối những năm 1970. và các công ty lớn khác ở các nước hàng đầu (Mỹ, Nhật Bản, v.v.) bắt đầu phát triển PC dựa trên bộ vi xử lý 16 bit.

Năm 1984 xuất hiện TIKMacintosh các công ty Quả táođối thủ cạnh tranh của công ty IBM. Vào giữa những năm 1980. máy tính dựa trên bộ vi xử lý 32-bit đã được phát hành. Hiện nay, hệ thống 64-bit có sẵn.

Dựa trên loại giá trị của các tham số chính và có tính đến ứng dụng, họ phân biệt các nhóm sau thiết bị máy tính:

siêu máy tính là một hệ thống siêu hiệu quả duy nhất được sử dụng để giải quyết những nhiệm vụ phức tạp nhất, cho các phép tính lớn;

máy chủ – một máy tính cung cấp tài nguyên riêng cho người dùng khác; có máy chủ tập tin, máy chủ in, máy chủ cơ sở dữ liệu, v.v.;

máy tính cá nhân – một máy tính được thiết kế để sử dụng trong văn phòng hoặc ở nhà. Người dùng có thể cấu hình, bảo trì và cài đặt phần mềm cho loại máy tính này;

máy trạm chuyên nghiệp - một chiếc máy tính có hiệu năng vượt trội và được thiết kế cho Hoạt động chuyên mônở một khu vực nào đó. Thông thường nó được cung cấp thêm thiết bị và phần mềm chuyên dụng;

máy tính xách tay - Máy tính xách tay với sức mạnh tính toán của PC. Nó có thể hoạt động trong một thời gian mà không cần nguồn điện từ mạng điện;

máy tính bỏ túi (công cụ sắp xếp điện tử), có kích thước không lớn hơn máy tính, bàn phím hoặc không có bàn phím, trong chức năng trông giống như một chiếc máy tính xách tay;

Network PC – một máy tính dành cho doanh nghiệp với một bộ thiết bị bên ngoài tối thiểu. Hỗ trợ vận hành và cài đặt phần mềm được thực hiện tập trung. Nó cũng được sử dụng để làm việc trong mạng máy tính và để hoạt động ngoại tuyến;

thiết bị đầu cuối - một thiết bị được sử dụng khi làm việc ở chế độ ngoại tuyến. Thiết bị đầu cuối không chứa bộ xử lý để thực thi lệnh, nó chỉ thực hiện các thao tác nhập và truyền lệnh của người dùng sang máy tính khác và trả về kết quả cho người dùng.

Thị trường máy tính hiện đại và số lượng máy được sản xuất được xác định bởi nhu cầu thị trường.