Sơ lược về sự phát triển của các Bộ vi xử lý và Máy tính

Thế hệ -1: The early days (…-1642)

Bàn tính, abaci, đã được sử dụng để tính toán. Khái niệm về giá trị theo vị trí đã được sử dụng

Thế kỷ 12: Muhammad ibn Musa Al'Khowarizmi  đưa ra khái niệm về giải thuật  algorithm

Codex Madrid - Leonardo Da Vinci (1500): Vẽ một cái máy tính cơ khí

Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)

Blaise Pascal, con trai của một người thu thuế, đã chế tạo  một máy cộng có nhớ vào năm 1642

Năm 1801, Joseph-Marie Jacquard đã phát minh ra máy dệt tự động sử dụng bìa đục lỗ để điều khiển hoạ tiết dệt trên vải

Bìa đục lỗ lưu trữ chương trình: máy đa năng đầu tiên

 

1822, Charles Babbage nhận ra rằng các bảng tính dùng trong hàng hải có quá nhiều lỗi dẫn tới việc rất nhiêu tàu bị mất tích

Ông đã xin chính phủ Anh hỗ trợ để nghiên cứu về máy tính

 

•         Babbage đã thiết kế một cái máy vi phân Difference Engine để thay thế toàn bộ bảng tính: máy thực hiện một ứng dụng cụ thể đầu tiên (application specific hard-coded machine)

•         Ada Augusta King, trở thành lập trình viên đầu tiên vào năm 1842 khi cô viết chương trình cho Analytical Engine, thiết bị thứ 2 của Babbage

•         Herman Hollerith, ngừời Mỹ,  thiết kế một máy tính để xử lý dữ liệu về dân số Mỹ 1890

•         Ông thành lập công ty, Hollerith Tabulating Company, sau đấy là Calculating-Tabulating-Recording (C-T-R) company vào năm 1914 và sau này được đổi tên là IBM vào năm 1924.

•         Konrad Zuse, Berlin, Đức, phát triển vào năm 1935 máy tính  Z-1 sử dụng rơ le và số nhị phân

Chu kỳ lệnh: 6 giây (0.17 Hz)

•         Máy tính cơ điện tự động lớn đa năng đầu tiên là máy Harvard Mark I ( IBM Automatic Sequence Control Calculator ), phát minh bởi Howard Aiken vào cuối 1930

ASCC không phải là máy tính có chương trình lưu trữ sằn mà các lệnh được ghi vào các băng giấy

•         Grace Murray Hopper found the first computer bug beaten to death in the jaws of a relay. She glued it into the logbook of the computer and thereafter when the machine stops (frequently) she told Howard Aiken that they are "debugging" the computer.

 

Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)

Năm 1943, John Mauchly và J. Presper Eckert bắt đầu nghiên cứu về ENIAC

   

18000 vacuum tubes, 1500 rơ le, 30 tấn, 140 kW, 20 thanh ghi 10 chữ số thập phân, 100 nghìn phép tính/ giây

“Trong tương lai máy tính sẽ nặng tối đa là 1.5 tấn” (Popular Mechanics, 1949)

                       Lập trình thông qua 6000 công tắc nhiều nấc và nặng hàng tấn

Năm 1946, John von Neumann  phát minh ra máy tính có chương trình lưu trong bộ nhớ

Máy tính của ông gồm có một đơn vị điều khiển, một ALU, một bộ nhớ chương trình và dữ liệu và  sử dụng số nhị phân thay vì số thập phân.

Máy tính ngày nay đều có cấu trúc von Neumann

ông đặt nền móng cho hiện tượng “von Neumann bottleneck”, sự không tương thích giữa tốc độ của bộ nhớ với đơn vị xử lý

Năm 1948, máy tính có chương trình lưu trữ trong bộ nhớ đầu tiên được vận hành tại trường đại học  Manchester: Manchester Mark

Năm 1951, máy tính Whirlwind lần đầu tiên sử dụng bộ nhớ lõi từ (magnetic core memories). Gần đây nguyên lý này đã được sử dụng lại để chế tạo MRAM ở dạng tích hợp.

Một magnetic core lưu trữ 256 bits

John von Neumann năm 1952 với chiếc máy tính mới của ông

•         Năm 1954, John Backus, IBM phát minh ra FORTRAN

Thế hệ 2: Discrete transistors (1955-1965)

Năm 1947, William Shockley, John Bardeen, and Walter Brattain phát minh ra transistor

•         Năm 1955, IBM công bố IBM704, máy tính mainframe sử dụng tranzistor

•         Đây là máy tính với phép toán dấu phấy động đầu tiên (5 kFlops, clock: 300 kHz)

Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)

Năm 1958, Jack St. Clair Kilby of Texas Instruments (Nobel prize physics, 2000) đưa ra và chứng minh ý tưởng tích hợp 1 transistor với các điện trở và tụ điện trên một chip bán dẫn với kích thước 1 nửa cái kẹp giấy. Đây chính là IC.

•         7/4/1964 IBM đưa ra System/360, họ máy tính tương thích đầu tiên của IBM

•         Năm 1965, Digital Equipment Corporation, đưa ra  chiếc máy tính mini đầu tiên DP-8

Năm 1971, Ted Hoff  chế tạo Intel 4004  theo đơn đặt hàng của một công ty Nhật bản để tạo chip sản xuất calculator. Đây là vi xử lý đầu tiên với 2400 transistor (microprocessor,  processor-on-a-chip).      Nó có 4 bít dữ liệu, 12 bit địa chỉ

•         1973-1974, Edward Roberts, William Yates and Jim Bybee chế tạo MITS Altair 8800, máy tính cá nhân đầu tiên

•         Giá $375, 256 bytes of memory, không  keyboard, không màn hình và không bộ nhớ ngoài

•         Sau đó, Bill Gate và Paul Allen viết chương trình dịch BASIC cho  Altair

Thế hệ 4: VLSI (1980-?)

•         Năm 1981, IBM bắt đầu với IBM "PC" sử dụng hệ điều hành DOS.

•         Năm 1984, Xerox PARC (Palo Alto Research Center) đưa ra máy tính để bàn Alto với giao diện người và máy hoàn toàn mới: windows, biểu tượng, mouse

•         Năm 1986, siêu máy tính Cray-XMP  với 4 bộ xử lý đã đạt tốc độ tính toán là 840 MFlops. Nó được làm mát bằng nước

•         Tốc độ tính toán này đã đạt được với máy tính cá nhân 1 vi xử lý, Pentium III, vào quý 1 năm 2000

                                                                                                     Ts.Phạm Ngọc Nam