Lịch sử ngôn ngữ lập trình máy tính (Phần 1)

Kể từ sau phát minh Difference Engine của Charles Babbage vào năm 1822, máy tính đòi hỏi phải có những chỉ dẫn có nghĩa để thực hiện những tác vụ cụ thể. Những chỉ dẫn có nghĩa này được biết đến với cái tên ngôn ngữ lập trình. Ngôn ngữ máy tính lần đầu tiên được soạn thảo là một tập các bước gửi tới một chương trình cụ thể; những chỉ dẫn này chuyển đổi thành một tập các bước đưa vào bên trong máy tính và thực thi; về sau những ngôn ngữ này đòi hỏi phải có những tính năng cải tiến hơn như nhánh logic (logical branching) và hướng đối tượng (object orientation). Ngôn ngữ máy tính trong 50 cuối thế kỷ 20 bước vào 2 giai đoạn, các ngôn ngữ chính đầu tiên và các ngôn ngữ chính thứ hai, thứ mà chúng ta sử dụng ngày nay.

Vào thời kỳ đầu, Difference Engine của Charles Babbage chỉ có thể thực thi tác vụ bằng cách thay đổi cần số, thứ dùng để thực thi việc tính toán. Vì vậy, hình thể đầu tiên của ngôn ngữ máy tính là chuyển động vật lý. Sau cùng, chuyển động vật lý được thay thế bởi tín hiệu điện tử khi chính phủ Mỹ xây dựng bộ máy tính mang tên ENIAC vào năm 1942. ENIAC hoạt động theo những nguyên lý tương tự như máy của Babbage và kể từ đó, mỗi khi một chương trình mới được tạo ra hay thực thi việc tính toán thì phải cài đặt trước những công tắc điện và điều chỉnh lại dây dẫn. Quá trình làm việc này cho thấy nó rất tẻ nhạt.

Năm 1945, nhà toán học John Von Neumann đang làm việc tại Viện Nghiên Cứu Cấp Cao Princeton. Ông phát triển hai khái niệm quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hướng đi của ngôn ngữ lập trình máy tính. Khái niệm đầu tiên được biết với tên gọi "kỹ thuật chia sẻ chương trình" (shared-program technique) . Kỹ thuật này cho rằng thực chất phần cứng máy tính cần phải đơn giản và không cần phải chấp nối lại các dây dẫn một cách thủ công cho mỗi chương trình. Thay vào đó, những chỉ dẫn phức tạp cần được đưa vào sử dụng để điều khiển bộ phần cứng đơn giản, điều này cho phép việc viết lại chương trình nhanh hơn rất nhiều.

Khái niệm thứ hai cũng cực kỳ quan trọng đối với việc phát triển ngôn ngữ lập trình. von Neumann gọi nó là "chuyển đổi điều khiển có điều kiện" (conditional control transfer). Ý tưởng này tạo nên một thuật ngữ mới phổ biến cho đến tận ngày nay: chương trình con, hoặc những khối code nhỏ, nó có thể nhảy vào bất cứ vị trí nào trong chương trình, thay vì máy tính chỉ nhận một tập các chỉ dẫn được sắp xếp theo thứ tự trước sau. Phần thứ hai của khái niệm này cho rằng mã máy (computer code) cần được chia nhánh (branching) dựa trên những mệnh đề logic (logical statements) như IF (biểu thức-expression) THEN, và vòng lập (looping) như FOR. "Chuyển đổi điều khiển có điều kiện" cũng tạo nên một thuật ngữ phổ biến khác: thư viện (libraries), đó là những khối code có thể sử dụng lại nhiều lần.

Năm 1949, vài năm sau khi công trình của von Neumann được công bố, một ngôn ngữ mang tên Short Code xuất hiện. Đó là ngôn ngữ máy tính đầu tiên dành cho thiết bị điện tử và nó yêu cầu lập trình viên phải thay đổi câu lệnh thành những bits 0 và 1 một cách thủ công. Đây là bước đầu tiên trong việc tiến tới ngôn ngữ máy tính phức tạp như ngày nay. Năm 1951, Grace Hopper viết trình biên dịch (compiler) đầu tiên. Trình biên dịch là một chương trình mà trong đó nó biến câu lệnh của ngôn ngữ thành những bits 0 và 1 để máy tính hiểu. Điều này làm cho ngôn ngữ lập trình trở nên nhanh hơn vì lập trình viên không còn làm việc đó một cách thủ công nữa.

Năm 1957, ngôn ngữ lập trình chính đầu tiên xuất hiện với cái tên FORTRAN. Tên của nó viết đầy đủ là FORmula TRANslating system. Ngôn ngữ này được thiết kế tại IBM nhằm mục đích tính toán khoa học. Các thành phần của nó đơn giản nhưng vẫn đáp ứng được việc cung cấp cho lập trình viên khả năng tiếp cận cấp độ thấp (low-level) vào phần cứng bên trong máy tính.Ngày nay, FORTRAN được cân nhắc giản lược đi một số keywords chỉ còn các câu lệnh IF, DO và GOTO, nhưng vào thời điểm đó, những câu lệnh này là một bước đột phá lớn. Những loại dữ liệu cơ bản sử dụng ngày nay được khởi nguồn từ FORTRAN, những loại dữ liệu đó bao gồm: biến logic (TRUE và FALSE), số nguyên (integer), số thực (real), và số có độ chính xác kép (double-precision or floating point).

Dù FORTRAN xử lý dữ liệu số rất tốt, nhưng nó lại không xử lý tốt input và output, điều này rất quan trọng trong tính toán kinh doanh. Nhu cầu Tính toán trong kinh doanh bắt đầu bùng nổ vào năm 1959, và chính vì thế, COBOL ra đời. Nó được thiết kế dành cho những người kinh doanh. COBOL chỉ có 2 kiểu dữ liệu đó là dữ liệu dạng số và chuỗi các ký tự, nó cho phép nhóm các dữ liệu này lại thành dạng mảng hoặc bản lưu để dữ liệu có thể truy vết và tổ chức tốt hơn. Một điều thú vị đáng chú ý là chương trình được viết bằng COBOL rất giống như cách viết bài tiểu luận, với bốn hoặc năm mục chính là có thể xây dựng được một chương trình. Câu lệnh COBOL cũng rất giống ngữ pháp tiếng Anh, điều này làm cho việc học COBOL trở nên dễ dàng. Với tất cả điểm nổi bật trong thiết kế nói trên làm cho COBOL là lựa chọn tốt của những doanh nghiệp thời bấy giờ.

Còn tiếp ...