Một chút lịch sử về Computer hi!

Hãy thử  tưởng tượng xem nếu bạn không sử dụng  máy tính trong cuộc sống thì nó sẽ như nào nhỉ? , khó để mà tưởng tượng lắm đúng không. Máy tính hay Computer là một công cụ không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, nó giúp ta xử lý rất nhiều công việc từ giấy tờ hay đến những công việc sử dụng bằng tay chân để tính toán. Máy tính cũng là một công cụ tuyệt vời để truyền tải thông tin, giúp bạn gửi những message ,email đến nơi bạn muốn.Để sử hữu nhiều tiện ích như ngày hôm nay , máy tính cũng đã trải qua rất nhiều sự phát triển dài đằng đẵng mấy thập kỷ. Trong bài viết ngày hôm nay tôi sẽ tóm gọn những giai đoạn phát triển của máy tính một cách ngắn gọn để giúp người đọc có cái nhìn toàn cảnh về lịch sử hình thành của Máy tính (Computer).

Ban đầu mục đích máy tính được tạo ra rất đơn giản đó là dùng để tính toán. Abacus được tạo ra được sử dụng cho các nhiệm vụ số học. Roman abacus được phát triển từ các thiết bị được sử dụng ở Babylonia vào  Khoảng đầu 2400 năm trước Công nguyên. Kể từ đó, nhiều dạng bảng hoặc bảng tính toán khác đã được phát minh. 

Nhưng Antikythera mechanism lại được cho là máy tính cơ học ( analog computer) sớm nhất, theo Derek J. de Solla Price.  Nó được thiết kế để tính toán các vị trí thiên văn. Nó được phát hiện vào năm 1901 trong xác tàu Antikythera ngoài khơi đảo Antikythera của Hy Lạp, giữa Kythera và Crete, và có niên đại là c. 100 năm trước công nguyên. Các thiết bị có mức độ phức tạp tương đương với cơ chế Antikythera sẽ không xuất hiện lại cho đến một nghìn năm sau.

Không những dùng trong công việc tính toán thông thường mà cũng được cho là công cụ hỗ trợ cho ngành thiên văn học. Nhiều công cụ hỗ trợ cơ học để tính toán và đo lường đã được xây dựng để sử dụng trong thiên văn và điều hướng. Planisphere là một biểu đồ sao do Abū Rayhān al-Bīrūnī phát minh vào đầu thế kỷ 11. Thiên văn được phát minh ở thế giới Hy Lạp vào thế kỷ 1 hoặc 2 trước Công nguyên và thường được cho là do Hipparchus. Là sự kết hợp của planisphere và dioptra, thiên văn vũ trụ thực sự là một máy tính tương tự có khả năng giải quyết một số loại vấn đề khác nhau trong thiên văn học hình cầu. Một thiên văn kết hợp một máy tính lịch cơ học và bánh răng được phát minh bởi Abi Bakr ở Isfahan, Ba Tư vào năm 1235. Abū Rayhān al-Bīrūnī đã phát minh ra astrolabe lịch âm dương có hộp số cơ học đầu tiên,  một máy xử lý tri thức có dây cố định ban đầu với đầu tàu và bánh răng,  c. 1000 AD.

Vào thế kỷ 19, Charles Babbage, một kỹ sư cơ khí và polymath người Anh, là người khởi xướng ra khái niệm máy tính có thể lập trình được. Được coi là "cha đẻ của máy tính", ông đã lên ý tưởng và phát minh ra chiếc máy tính cơ học đầu tiên vào đầu thế kỷ 19. Sau khi nghiên cứu công cụ khác biệt mang tính cách mạng của mình, được thiết kế để hỗ trợ tính toán điều hướng, vào năm 1833, ông nhận ra rằng một thiết kế tổng quát hơn, một công cụ phân tích (Analytical Engine), là khả thi. Đầu vào của các chương trình và dữ liệu được cung cấp cho máy thông qua các thẻ đục lỗ, một phương pháp đang được sử dụng vào thời điểm đó để điều khiển các máy dệt cơ khí như máy dệt Jacquard. Đối với đầu ra, máy sẽ có một máy in, một máy vẽ đường cong và một cái chuông. Máy cũng có thể đục số vào thẻ để đọc sau này. Động cơ đã kết hợp một đơn vị logic số học, luồng điều khiển dưới dạng phân nhánh và vòng lặp có điều kiện, và bộ nhớ tích hợp, làm cho nó trở thành thiết kế đầu tiên cho một máy tính đa năng có thể được mô tả theo thuật ngữ hiện đại là Turing-complete.

Cỗ máy này  đã đi trước thời đại khoảng một thế kỷ. Tất cả các bộ phận cho chiếc máy của anh ấy đều phải được làm bằng tay , đây là một vấn đề lớn đối với một thiết bị có hàng nghìn bộ phận. Cuối cùng, dự án đã bị giải thể với quyết định ngừng tài trợ của Chính phủ Anh. Việc Babbage thất bại trong việc hoàn thành công cụ phân tích chủ yếu có thể là do những khó khăn về chính trị và tài chính cũng như mong muốn của ông là phát triển một máy tính ngày càng tinh vi và đi trước nhanh hơn bất kỳ ai khác có thể làm theo. Tuy nhiên, con trai của ông, Henry Babbage, đã hoàn thành một phiên bản đơn giản hóa của đơn vị tính toán của động cơ phân tích (cối xay) vào năm 1888. Ông đã trình diễn thành công việc sử dụng nó trong các bảng tính toán vào năm 1906.

Trong nửa đầu thế kỷ 20,  nhiều nhu cầu tính toán khoa học đã được đáp ứng bởi các máy tính tương tự ngày càng tinh vi, sử dụng mô hình cơ hoặc điện trực tiếp của bài toán làm cơ sở tính toán. Tuy nhiên, chúng không thể lập trình được và thường thiếu tính linh hoạt và độ chính xác của máy tính kỹ thuật số hiện đại. [20] Máy tính tương tự hiện đại đầu tiên là máy dự đoán thủy triều, được phát minh bởi Sir William Thomson vào năm 1872. Máy phân tích vi phân, một máy tính tương tự cơ học được thiết kế để giải các phương trình vi phân bằng cách tích hợp sử dụng cơ chế bánh xe và đĩa, được lên ý tưởng vào năm 1876 bởi James Thomson , anh trai của Lord Kelvin nổi tiếng hơn

Nghệ thuật tính toán cơ học đạt đến đỉnh cao với máy phân tích vi sai do H. L. Hazen và Vannevar Bush tại MIT chế tạo bắt đầu từ năm 1927. Công nghệ này được xây dựng dựa trên bộ tích phân cơ học của James Thomson và bộ khuếch đại mô-men xoắn do H. W. Nieman phát minh. Hàng tá thiết bị này đã được chế tạo trước khi chúng trở nên lỗi thời. Đến những năm 1950, sự thành công của máy tính điện tử kỹ thuật số đã đánh dấu dấu chấm hết cho hầu hết các máy tính toán tương tự, nhưng máy tính tương tự vẫn được sử dụng trong những năm 1950 trong một số ứng dụng chuyên biệt như giáo dục (slide rule) và máy bay (control systems).

Đến năm 1938, Hải quân Hoa Kỳ đã phát triển một máy tính tương tự cơ điện đủ nhỏ để sử dụng trên tàu ngầm. Đây là máy tính dữ liệu ngư lôi, sử dụng lượng giác để giải quyết vấn đề bắn một quả ngư lôi vào một mục tiêu đang di chuyển. Trong Thế chiến II, các thiết bị tương tự cũng được phát triển ở các nước khác.

Máy tính kỹ thuật số ban đầu là cơ điện; công tắc điện dẫn động rơ le cơ học để thực hiện tính toán. Những thiết bị này có tốc độ hoạt động thấp và cuối cùng đã được thay thế bởi các máy tính chạy điện nhanh hơn nhiều, ban đầu sử dụng ống chân không. Z2, được tạo ra bởi kỹ sư người Đức Konrad Zuse vào năm 1939, là một trong những ví dụ sớm nhất về máy tính chuyển tiếp cơ điện.

Năm 1941, Zuse tiếp nối chiếc máy trước đó của mình với Z3, chiếc máy tính kỹ thuật số hoàn toàn tự động, có thể lập trình cơ điện đầu tiên trên thế giới. Z3 được chế tạo với 2000 rơ le, triển khai độ dài từ 22 bit hoạt động ở tần số xung nhịp khoảng 5–10 Hz.  Mã chương trình được cung cấp trên phim đục lỗ trong khi dữ liệu có thể được lưu trữ trong bộ nhớ 64 từ hoặc được cung cấp từ bàn phím. Ở một số khía cạnh, nó khá giống với các máy móc hiện đại, đi tiên phong trong nhiều tiến bộ như số dấu phẩy động. Thay vì hệ thống thập phân khó thực hiện hơn (được sử dụng trong thiết kế trước đó của Charles Babbage), sử dụng hệ thống nhị phân có nghĩa là máy của Zuse dễ xây dựng hơn và có khả năng đáng tin cậy hơn, dựa trên các công nghệ có sẵn tại thời điểm đó.  Bản thân Z3 không phải là một máy tính phổ thông nhưng có thể được mở rộng để trở thành Turing-complete.

Các phần tử mạch điện tử thuần túy đã sớm thay thế các phần tử cơ và điện tương đương của chúng, đồng thời tính toán kỹ thuật số đã thay thế tương tự. Kỹ sư Tommy Flowers, làm việc tại Trạm Nghiên cứu Bưu điện ở London vào những năm 1930, bắt đầu khám phá khả năng sử dụng thiết bị điện tử cho tổng đài điện thoại. Thiết bị thí nghiệm do ông chế tạo năm 1934 đi vào hoạt động 5 năm sau đó, chuyển đổi một phần mạng tổng đài điện thoại thành hệ thống xử lý dữ liệu điện tử, sử dụng hàng nghìn ống chân không.  Tại Hoa Kỳ, John Vincent Atanasoff và Clifford E. Berry thuộc Đại học Bang Iowa đã phát triển và thử nghiệm Máy tính Atanasoff – Berry (ABC) vào năm 1942,  là "máy tính kỹ thuật số điện tử tự động" đầu tiên.  Thiết kế này cũng hoàn toàn là điện tử và sử dụng khoảng 300 ống chân không, với các tụ điện được cố định trong một trống quay cơ học để làm bộ nhớ.

Colossus là máy tính lập trình kỹ thuật số điện tử đầu tiên trên thế giới. Nó đã sử dụng một số lượng lớn các van (ống chân không). Nó có đầu vào băng giấy và có khả năng được định cấu hình để thực hiện nhiều phép toán logic boolean trên dữ liệu của nó, nhưng nó không phải là Turing-complete. Chín Mk II Colossi đã được chế tạo (Mk I được chuyển đổi thành Mk II với tổng cộng mười máy). Colossus Mark I chứa 1.500 van nhiệt điện tử (ống), nhưng Mark II với 2.400 van, vận hành nhanh hơn và đơn giản hơn Mark I gấp 5 lần, giúp tăng tốc đáng kể quá trình giải mã.

Nguyên tắc của máy tính hiện đại đã được Alan Turing đề xuất trong bài báo năm 1936 của ông, Về các số tính toán. Turing đã đề xuất một thiết bị đơn giản mà ông gọi là "Máy tính vạn năng" và thiết bị đó ngày nay được gọi là máy Turing đa năng. Ông đã chứng minh rằng một chiếc máy như vậy có khả năng tính toán bất cứ thứ gì có thể tính toán được bằng cách thực hiện các lệnh (chương trình) được lưu trên băng, cho phép máy có thể lập trình được. Khái niệm cơ bản về thiết kế của Turing là chương trình được lưu trữ, nơi tất cả các hướng dẫn về tính toán được lưu trữ trong bộ nhớ. Von Neumann đã thừa nhận rằng khái niệm trung tâm của máy tính hiện đại là nhờ bài báo này.  Máy turing cho đến ngày nay vẫn là đối tượng nghiên cứu trung tâm của lý thuyết tính toán. Ngoại trừ những hạn chế do lưu trữ bộ nhớ hữu hạn của chúng, các máy tính hiện đại được cho là hoàn chỉnh Turing, có nghĩa là, chúng có khả năng thực thi thuật toán tương đương với một máy Turing phổ thông.

Máy tính ban đầu có các chương trình cố định. Việc thay đổi chức năng của nó đòi hỏi phải đi dây lại và cấu trúc lại máy. Với đề xuất của máy tính chương trình được lưu trữ, điều này đã thay đổi. Máy tính được lưu trữ chương trình bao gồm theo thiết kế một tập lệnh và có thể lưu trữ trong bộ nhớ một tập hợp các lệnh (một chương trình) chi tiết tính toán.

Manchester Baby là chiếc máy tính được lưu trữ chương trình đầu tiên trên thế giới. Nó được xây dựng tại Đại học Victoria ở Manchester bởi Frederic C. Williams, Tom Kilburn và Geoff Tootill, và chạy chương trình đầu tiên vào ngày 21 tháng 6 năm 1948. [43] Nó được thiết kế như một tấm thử nghiệm cho ống Williams, thiết bị lưu trữ kỹ thuật số truy cập ngẫu nhiên đầu tiên. [44] Mặc dù máy tính được coi là "nhỏ và thô sơ" theo các tiêu chuẩn thời đó, nó là máy hoạt động đầu tiên chứa tất cả các yếu tố cần thiết cho một máy tính điện tử hiện đại. [45] Ngay sau khi Baby chứng minh được tính khả thi của thiết kế, một dự án đã được khởi xướng tại trường đại học để phát triển nó thành một máy tính dễ sử dụng hơn, Manchester Mark 1. Grace Hopper là người đầu tiên phát triển trình biên dịch cho ngôn ngữ lập trình.

Khái niệm về bóng bán dẫn hiệu ứng trường (field-effect transistor) được Julius Edgar Lilienfeld đề xuất vào năm 1925. John Bardeen và Walter Brattain, trong khi làm việc dưới quyền của William Shockley tại Bell Labs, đã chế tạo bóng bán dẫn hoạt động đầu tiên, bóng bán dẫn tiếp xúc điểm, vào năm 1947, sau đó bởi bóng bán dẫn đường giao nhau lưỡng cực của Shockley vào năm 1948. Từ năm 1955 trở đi, các bóng bán dẫn đã thay thế các ống chân không trong các thiết kế máy tính, tạo ra "thế hệ thứ hai" của máy tính. So với ống chân không, bóng bán dẫn có nhiều ưu điểm hơn: chúng nhỏ hơn, và cần ít điện năng hơn ống chân không, do đó tỏa ra ít nhiệt hơn. Các bóng bán dẫn kết nối đáng tin cậy hơn nhiều so với các ống chân không và có tuổi thọ dài hơn, vô thời hạn, sử dụng. Máy tính transistorized có thể chứa hàng chục nghìn mạch logic nhị phân trong một không gian tương đối nhỏ gọn. Tuy nhiên, các bóng bán dẫn tiếp giáp ban đầu là những thiết bị tương đối cồng kềnh, khó sản xuất trên cơ sở sản xuất hàng loạt, điều này hạn chế chúng trong một số ứng dụng chuyên biệt.

Bước tiến vượt bậc tiếp theo trong khả năng tính toán là sự ra đời của vi mạch tích hợp (IC). Ý tưởng về mạch tích hợp lần đầu tiên được hình thành bởi một nhà khoa học radar làm việc cho Cơ quan thành lập Radar Hoàng gia của Bộ Quốc phòng, Geoffrey W.A. Dummer. Dummer đã trình bày mô tả công khai đầu tiên về một mạch tích hợp tại Hội nghị chuyên đề về Tiến bộ trong Linh kiện Điện tử Chất lượng ở Washington, D.C. vào ngày 7 tháng 5 năm 1952.

Các vi mạch hoạt động đầu tiên được phát minh bởi Jack Kilby tại Texas Instruments và Robert Noyce tại Fairchild Semiconductor. Kilby ghi lại những ý tưởng ban đầu của mình liên quan đến mạch tích hợp vào tháng 7 năm 1958, trình diễn thành công ví dụ tích hợp hoạt động đầu tiên vào ngày 12 tháng 9 năm 1958. [Trong đơn xin cấp bằng sáng chế ngày 6 tháng 2 năm 1959, Kilby mô tả thiết bị mới của mình là "một vật liệu bán dẫn ... trong đó tất cả các thành phần của mạch điện tử được tích hợp hoàn toàn". Tuy nhiên, phát minh của Kilby là mạch tích hợp lai (hybrid IC), chứ không phải là chip mạch tích hợp (IC) nguyên khối.  IC của Kilby có các kết nối dây bên ngoài, điều này gây khó khăn cho việc sản xuất hàng loạt.

Noyce cũng đưa ra ý tưởng về mạch tích hợp của riêng mình muộn hơn Kilby nửa năm.  Phát minh của Noyce là chip vi mạch nguyên khối thực sự đầu tiên.  Con chip của anh ấy đã giải quyết được nhiều vấn đề thực tế mà Kilby's không giải quyết được. Được sản xuất tại Fairchild Semiconductor, nó được làm bằng silicon, trong khi chip của Kilby được làm bằng germanium. Vi mạch nguyên khối của Noyce được chế tạo bằng quy trình phẳng, do đồng nghiệp Jean Hoerni của ông phát triển vào đầu năm 1959. Đến lượt mình, quy trình phẳng dựa trên công trình Atalla về sự thụ động bề mặt bán dẫn bởi silicone dioxide vào cuối những năm 1950.

Các vi mạch nguyên khối hiện đại chủ yếu là các mạch tích hợp MOS (kim loại-oxit-bán dẫn), được xây dựng từ MOSFET (bóng bán dẫn MOS). IC MOS thử nghiệm đầu tiên được chế tạo là chip 16 bóng bán dẫn do Fred Heiman và Steven Hofstein tại RCA chế tạo vào năm 1962. [General Microelectronics sau đó đã giới thiệu vi mạch MOS thương mại đầu tiên vào năm 1964, [80] do Robert Norman phát triển.  Sau sự phát triển của bóng bán dẫn MOS cổng tự căn chỉnh (cổng silicon) của Robert Kerwin, Donald Klein và John Sarace tại Bell Labs vào năm 1967, vi mạch MOS cổng silicon đầu tiên có cổng tự căn chỉnh được phát triển bởi Federico Faggin tại Fairchild Chất bán dẫn năm 1968.  MOSFET kể từ đó đã trở thành thành phần thiết bị quan trọng nhất trong các vi mạch hiện đại

Sự phát triển của mạch tích hợp MOS dẫn đến việc phát minh ra bộ vi xử lý,  và báo trước một sự bùng nổ trong thương mại và sử dụng máy tính cá nhân. Mặc dù chủ đề chính xác thiết bị nào là bộ vi xử lý đầu tiên vẫn còn gây tranh cãi, một phần do thiếu thống nhất về định nghĩa chính xác của thuật ngữ "bộ vi xử lý", phần lớn không thể tranh cãi rằng bộ vi xử lý một chip đầu tiên là Intel 4004,  được thiết kế và hiện thực hóa bởi Federico Faggin với công nghệ vi mạch MOS cổng silicon của ông,  cùng với Ted Hoff, Masatoshi Shima và Stanley Mazor tại Intel. Vào đầu những năm 1970, công nghệ vi mạch MOS cho phép tích hợp hơn 10.000 bóng bán dẫn trên một con chip duy nhất.

Những chiếc máy tính di động đầu tiên rất nặng và chạy bằng nguồn điện lưới. IBM 5100 50lb là một ví dụ ban đầu. Các thiết bị di động sau này như Osborne 1 và Compaq Portable nhẹ hơn đáng kể nhưng vẫn cần phải cắm điện. Các máy tính xách tay đầu tiên, chẳng hạn như Grid Compass, đã loại bỏ yêu cầu này bằng cách kết hợp pin - và với việc tiếp tục thu nhỏ tài nguyên máy tính và những tiến bộ trong thiết bị di động tuổi thọ pin, máy tính xách tay ngày càng phổ biến trong những năm 2000. [89] Những phát triển tương tự cho phép các nhà sản xuất tích hợp tài nguyên máy tính vào điện thoại di động vào đầu những năm 2000. Những điện thoại thông minh và máy tính bảng này chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau và gần đây đã trở thành thiết bị máy tính thống trị trên thị trường. Chúng được cung cấp bởi Hệ thống trên chip (SoC), là những máy tính hoàn chỉnh trên một vi mạch có kích thước bằng đồng xu

Từ các máy tính cổ cho đến mordern computer,chúng ta đã thấy rất nhiều sự thay đổi từ cơ chế , cấu trúc cho đến hình dạng. Computer hay máy tính đã và đang không ngừng phát triển để giúp đỡ và giải quyết những vấn đề của con người hơn. Hiện đang có nhiều nhà khoa học tích cực nghiên cứu để tạo ra máy tính từ nhiều loại công nghệ mới đầy hứa hẹn, chẳng hạn như máy tính quang học ( optical computers ), máy tính DNA ( DNA computers), máy tính thần kinh ( neural computers) và máy tính lượng tử (quantum computers). Hầu hết các máy tính đều phổ biến và có thể tính toán bất kỳ hàm có thể tính toán nào, và chỉ bị giới hạn bởi dung lượng bộ nhớ và tốc độ hoạt động của chúng. Tuy nhiên, các thiết kế khác nhau của máy tính có thể cho hiệu suất rất khác nhau đối với các vấn đề cụ thể; ví dụ máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ một số thuật toán mã hóa hiện đại (bằng bao thanh toán lượng tử) rất nhanh chóng. Và có một điều đặc biệt ơn nữa là với trí tuệ nhân tạo thì máy tính có thể bắt đầu giao tiếp hay hiểu chủ nhân của chúng. Vậy thì ở bài viết sau chúng ta sẽ xem qua lịch sử hình thành và phát triển của trí tuệ nhân tạo hay còn được gọi là AI nha.

Các bài viết trước :

Souce: http://en.wikipedia.org/wiki/Computer