Lịch sử máy tính: Sơ lược quá trình hình thành và phát triển của máy tính

Máy tính được sinh ra không phải để giải trí hay gửi email, mà là để giải quyết một cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đến việc tính toán siêu tốc. Đến năm 1880, dân số Hoa Kỳ đã phát triển lớn đến mức phải mất hơn 7 năm để lập bảng kết quả điều tra dân số. Chính phủ đã tìm kiếm một cách nhanh chóng hơn để hoàn thành công việc, tạo ra các máy tính dựa trên thẻ đục lỗ, chiếm diện tích của toàn bộ căn phòng.

Lịch sử máy tính ngắn gọn sau đây tóm tắt các giai đoạn phát triển của máy tính, từ khởi đầu khiêm tốn cho đến những cỗ máy ngày nay ta dùng để lướt Internet, chơi game và truyền phát đa phương tiện, bên cạnh chức năng tính toán siêu tốc.

Quá trình hình thành và phát triển của máy tính

1801: Tại Pháp, Joseph Marie Jacquard phát minh ra máy dệt sử dụng thẻ gỗ đục lỗ để tự động dệt các thiết kế vải. Mô hình máy tính ban đầu sử dụng thẻ đục lỗ tương tự như vậy.

1822: Nhà toán học người Anh Charles Babbage “thai nghén” ý tưởng về một máy tính điều khiển bằng hơi nước, có thể tính toán các bảng số. Dự án, được tài trợ bởi chính phủ Anh, sau đó đã thất bại. Tuy nhiên, hơn một thế kỷ sau, máy tính đầu tiên trên thế giới đã thực sự được chế tạo. Theo Wikipedia, Charles Babbage chính là "cha đẻ của máy tính", người có ý tưởng về máy tính giống với những gì chúng ta thấy ở hiện tại nhất.

1890: Herman Hollerith thiết kế một hệ thống thẻ đục lỗ để tính toán cuộc điều tra dân số năm 1880, hoàn thành nhiệm vụ chỉ trong ba năm và tiết kiệm cho chính phủ 5 triệu đô la. Ông thành lập ra công ty tiền thân của tập đoàn IBM hiện nay.

1936: Alan Turing trình bày khái niệm về một cỗ máy vạn năng, sau này được gọi là máy Turing, có khả năng tính toán bất cứ thứ gì có thể tính toán được. Khái niệm cốt lõi của máy tính hiện đại dựa trên ý tưởng này của ông.

1937: J.V. Atanasoff, giáo sư vật lý và toán học tại Đại học bang Iowa, cố gắng chế tạo chiếc máy tính đầu tiên không có bánh răng, dây đai hoặc trục.

1939: Công ty Hewlett-Packard được thành lập bởi David Packard và Bill Hewlett trong một gara ở Palo Alto, California (theo bảo tàng lịch sử máy tính).

1941: Atanasoff và sinh viên của ông, Clifford Berry, đã thiết kế một máy tính có thể giải quyết 29 phương trình đồng thời. Điều này đánh dấu sự kiện lần đầu tiên một máy tính có thể lưu trữ thông tin trên bộ nhớ chính của nó.

1943 - 1944: Hai giáo sư của Đại học Pennsylvania, John Mauchly và J. Presper Eckert, đã xây dựng máy tính Electronic Numerical Integrator and Calculator (ENIAC). Được coi là “ông nội” của máy tính kỹ thuật số hiện đại, thân hình đồ sộ của nó chiếm hết một căn phòng với diện tích 6x12m, gồm 40 kệ cao 2,4m và có 18.000 ống chân không. Nó có khả năng xử lý 5.000 phép tính/một giây và hoạt động nhanh hơn bất cứ thiết bị nào trước đó.

1946: Mauchly và Presper rời Đại học Pennsylvania và nhận tài trợ từ Cục điều tra dân số để xây dựng UNIVAC, máy tính thương mại đầu tiên cho các ứng dụng kinh doanh và cho chính phủ.

1947: William Shockley, John Bardeen và Walter Brattain của Bell Laboratories (Phòng thí nghiệm Bell) đã phát minh ra bóng bán dẫn. Họ đã phát hiện ra cách chế tạo một công tắc điện bằng vật liệu rắn và không cần chân không.

1953: Grace Hopper phát triển ngôn ngữ máy tính đầu tiên, cuối cùng được gọi là COBOL. Thomas Johnson Watson Jr., con trai của Giám đốc điều hành IBM, Thomas Johnson Watson Sr., đã nghĩ ra IBM 701 EDPM để giúp Liên Hợp Quốc theo dõi Triều Tiên trong chiến tranh.

1954: Ngôn ngữ lập trình FORTRAN, viết tắt của FORmula TRANslation, được phát triển bởi một nhóm lập trình viên tại IBM do John Backus dẫn đầu (theo Đại học Michigan). Cũng trong năm này hệ thống phòng thủ tính toán khổng lồ SAGE được thiết kế để hỗ trợ Lực lượng không quân theo dõi dữ liệu rađa theo thời gian thực. Sản phẩm được trang bị với những tiến bộ kỹ thuật như modem và hiển thị đồ họa. Hệ thống nặng tới 300 tấn và chiếm diện tích cả một gian phòng.

1958: Jack Kilby và Robert Noyce công khai mạch tích hợp, được gọi là chip máy tính. Kilby đã được trao giải thưởng Nobel Vật lý năm 2000 cho công trình của mình.

1960: NEAC 2203 được chế tạo bởi hãng điện Nippon (NEC) và là một trong những chiếc máy tính bán dẫn sớm nhất ở Nhật Bản. Chúng được ứng dụng trong các lĩnh vực kinh doanh, khoa học và ứng dụng kỹ thuật.

NEAC 2203

1964: Douglas Engelbart đưa ra nguyên mẫu của máy tính hiện đại, với chuột và giao diện người dùng đồ họa (GUI). Điều này đánh dấu sự phát triển của máy tính từ một cỗ máy chuyên dụng dành cho các nhà khoa học và toán học sang công nghệ dễ tiếp cận hơn với công chúng.

1964: Cũng trong năm này, IBM System/360 được giới thiệu, nó là máy tính đầu tiên kiểm soát toàn bộ phạm vi ứng dụng từ nhỏ tới lớn, từ thương mại tới khoa học. Người dùng có thể phóng to hay thu nhỏ các thiết lập của mình mà không phải đau đầu về việc nâng cấp phần mềm. Các mẫu System/360 cao cấp có vai trò lớn trong các sứ mệnh của con tàu vũ trụ Apollo của NASA cũng như các hệ thống theo dõi lưu lượng không khí.

1964: CDC 6600 được kiến trúc sư máy tính Seymour Cray thiết kế, nó đã từng là bộ máy nhanh nhất trên thế giới. Sản phẩm vẫn giữ được “ngôi quán quân tốc độ” cho đến năm 1969 khi Cray thiết kế siêu máy tính tiếp theo của ông.

Máy tính CDC 6600

1965: DEC PDP-8 được chế tạo bởi công ty Thiết bị kỹ thuật số (DEC) và là chiếc máy tính mini đầu tiên được thương mại hóa thành công. Khi tung ra thị trường, DEC PDP-8 đã bán được hơn 50.000 chiếc. Chúng có thể thực hiện mọi công việc của một chiếc máy tính lớn nhưng giá chỉ khoảng 16.000 USD trong khi System/360 của IBM lên tới hàng trăm ngàn USD.

Máy tính DEC PDP-8

1969: Một nhóm các nhà phát triển tại Bell Labs sản xuất UNIX, một hệ điều hành giải quyết được những vấn đề về tương thích. Được viết bằng ngôn ngữ lập trình C, UNIX có khả năng portable trên nhiều nền tảng và trở thành hệ điều hành được lựa chọn tại nhiều công ty lớn và các tổ chức chính phủ. Do tính chất chậm chạp của hệ thống, UNIX không bao giờ thu hút được người dùng PC tại nhà.

1969 cũng đánh dấu sự ra đời của Interface Message Processor (IBP) đặc trưng cho thế hệ gateway đầu tiên và ngày nay được biết đến là các bộ định tuyến (router). Như vậy, IMP thực hiện những tác vụ quan trọng trong việc phát triển mạng chuyển mạch gói đầu tiên trên thế giới (ARPANET) và là người tiền nhiệm của Internet toàn cầu hiện nay.

1970: Công ty Intel mới thành lập công bố sản phẩm Intel 1103, chip Dynamic Access Memory (DRAM) đầu tiên.

1971: Alan Shugart lãnh đạo một nhóm kỹ sư của IBM, đã phát minh ra "đĩa mềm", cho phép chia sẻ dữ liệu giữa các máy tính. Cùng thời gian này Kenbak-1 ra đời. Sản phẩm được coi là máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giới và được giới thiệu như là một công cụ sử dụng dễ dàng cho giáo dục nhưng chúng đã thất bại khi chỉ bán được hơn một tá sản phẩm. Thiếu bộ vi xử lý, chúng chỉ có công suất tính toán 256B và đầu ra (output) của chúng chỉ là một loạt đèn nhấp nháy.

1973: Robert Metcalfe, thành viên trong đội ngũ nghiên cứu của Xerox, đã phát triển Ethernet để kết nối nhiều máy tính và phần cứng khác.

1974 - 1977: Một số máy tính cá nhân được tung ra thị trường, bao gồm Scelbi & Mark-8 Altair, IBM 5100, TRS-80 của Radio Shack (được gọi một cách thân mật là "Trash 80") và PEToreore.

1975: Tạp chí Popular Electronics số tháng 1 đã mô tả Altair 8080 là "bộ máy tính mini đầu tiên trên thế giới". Hai chuyên viên máy tính, Paul Allen và Bill Gates, đề nghị viết phần mềm cho Altair, sử dụng ngôn ngữ BASIC mới. Vào ngày 4 tháng Tư, sau thành công của nỗ lực đầu tiên này, hai người bạn thời thơ ấu thành lập công ty phần mềm của riêng họ, Microsoft.

1976: Apple I được hình thành bởi Steve Wozniak nhưng đã bị ông chủ của ông tại HP từ chối. Không nản lòng, ông đã cung cấp chúng cho câu lạc bộ máy tính Homebrew ở Thung lũng Silicon và cùng với người bạn Steve Jobs quản lý để bán 50 mô hình thiết kế trước cho Byte Shop ở Mountain View, California với mức giá khoảng 666 USD. Steve Jobs và Steve Wozniak đặt nền móng cho sự ra đời của máy tính Apple vào đúng ngày Cá tháng Tư. Apple I là máy tính đầu tiên có bảng mạch đơn (theo Đại học Stanford).

Máy tính Apple I

1976: Cray-1 được phát hành, ở thời điểm đó, Cray-1 là bộ máy tính toán có tốc độ nhanh nhất trên thế giới. Dù mức giá khoảng từ 5-10 triệu USD nhưng vẫn bán chạy. Chúng là một trong những sản phẩm được kiến trúc sư máy tính Seymour Cray thiết kế. Ông đã cống hiến cả cuộc đời mình cho việc chế tạo ra cái gọi là siêu máy tính.

Máy tính Cray-1

1977: Số lượng TRS-80 của Radio Shack sản xuất lần đầu chỉ là 3.000 và bán rất chạy. Lần đầu tiên, những người không phải chuyên viên máy tính có thể viết chương trình và điều khiển máy tính làm những gì họ muốn.

Máy tính TRS-80

1977: Jobs và Wozniak hợp nhất Apple và cho ra mắt Apple II tại hội chợ công nghệ West Coast Computer Faire đầu tiên. Apple II cung cấp đồ họa màu và kết hợp một ổ cassette âm thanh để lưu trữ.

1978: Những người làm công việc kế toán hân hoan với sự ra đời của VisiCalc, chương trình bảng tính trên máy tính đầu tiên.

1979: Việc xử lý văn bản trở thành hiện thực khi MicroPro International phát hành Wordstar. "Thay đổi quan trọng nhất là việc thêm lề và thuộc tính word wrap (làm cho những từ dài xuống hàng mà không làm vỡ layout)", theo phát biểu của Rob Barnaby, người tạo ra VisiCalc. Những thay đổi khác bao gồm loại bỏ chế độ lệnh và thêm chức năng in.

1981: Máy tính cá nhân đầu tiên của IBM, có tên là "Acorn", được giới thiệu. Acorn sử dụng hệ điều hành MS-DOS của Microsoft, có chip Intel, hai ổ đĩa mềm và màn hình màu tùy chọn. Sears & Roebuck và Computerland đã bán những chiếc máy tính này, đánh dấu sự kiện lần đầu tiên máy tính có sẵn thông qua các nhà phân phối bên ngoài. Điều này cũng khiến thuật ngữ PC trở nên phổ biến.

1981: Máy tính di động Osborne 1 là chiếc máy tính di động đầu tiên được thương mại hóa, nặng 10,8kg và có giá dưới 2000 USD. Chúng trở nên phổ biến vì có giá thành thấp và có một thư viện phần mềm mở rộng đi kèm theo.

Máy tính di động Osborne 1

1983: Lisa của Apple là máy tính cá nhân đầu tiên có GUI. Lisa cũng có một menu drop-down và các biểu tượng. Nó thất bại nhưng cuối cùng được phát triển thành Macintosh. Gavilan SC là máy tính xách tay đầu tiên có yếu tố hình thức lật quen thuộc và là sản phẩm đầu tiên được bán trên thị trường dưới dạng "máy tính xách tay".

1983: Hewlett-Packard 150 ra đời, đại diện cho bước đi đầu tiên trong việc mở rộng công nghệ hiện nay. HP 150 là chiếc máy tính đầu tiên được thương mại hóa với công nghệ màn hình cảm ứng. Màn hình cảm ứng 9-inch của sản phẩm được trang bị các bộ thu và phát hồng ngoại ở xunh quanh để phát hiện vị trí ngón tay của người dùng.

Máy tính Hewlett-Packard 150

1985: Microsoft công bố Windows (theo Encyclopedia Britannica). Đây là sự đáp trả của công ty này đối với GUI của Apple. Commodore công bố Amiga 1000, có tính năng âm thanh và video tiên tiến.

1985: Domain .com đầu tiên được đăng ký vào ngày 15 tháng 3, nhiều năm trước khi World Wide Web đánh dấu sự khởi đầu chính thức của lịch sử Internet. Công ty máy tính Symbolics, một nhà sản xuất máy tính nhỏ ở Massachusetts, đăng ký Symbolics.com. Hơn hai năm sau, chỉ có 100 domain .com được đăng ký.

1986: Compaq đưa Deskpro 386 ra thị trường. Cấu trúc 32-bit của nó cung cấp tốc độ tương đương với máy tính mainframe.

1990: Tim Berners-Lee, một nhà nghiên cứu tại CERN, phòng thí nghiệm vật lý năng lượng cao ở Geneva, phát triển HyperText Markup Language (HTML), tạo ra World Wide Web.

1993: Bộ vi xử lý Pentium thúc đẩy việc sử dụng đồ họa và âm nhạc trên PC.

1994: PC trở thành cỗ máy chơi game, với việc một số những game như "Command & Conquer", "Alone in the Dark 2", "Theme Park", "Magic Carpet", "Descent" và "Little Big Adventure" được tung ra thị trường.

1996: Sergey Brin và Larry Page phát triển công cụ tìm kiếm Google tại Đại học Stanford.

1997: Microsoft đầu tư 150 triệu đô la vào Apple, lúc đó đang gặp khó khăn, chấm dứt vụ kiện tại tòa án của Apple chống lại Microsoft, cáo buộc rằng Microsoft đã sao chép "giao diện" của hệ điều hành Apple. Cũng trong khoảng thời gian này, dự án Deep Blue (bắt đầu tại IBM vào cuối những năm 80, được tạo ra để giải quyết các vấn đề khó khăn bằng cách sử dụng công nghệ xử lý song song) đã đánh bại quán quân cờ vua thế giới, Garry Kasparov.

Quán quân cờ vua thế giới 1997, Garry Kasparov

1999: Thuật ngữ WiFi trở thành một phần của ngôn ngữ điện toán và người dùng bắt đầu kết nối với Internet không dây.

2001: Apple công bố hệ điều hành Mac OS X, cung cấp cấu ​​trúc bộ nhớ được bảo vệ và đa tác vụ ưu tiên, cùng với các lợi ích khác. Không chịu thua kém, Microsoft tung ra Windows XP, có GUI được thiết kế lại với nhiều thay đổi đáng kể.

2003: Bộ xử lý 64-bit đầu tiên, Athlon 64 của AMD, có sẵn cho thị trường tiêu dùng.

2004: Firefox 1.0 của Mozilla thách thức Internet Explorer của Microsoft, trình duyệt web thống trị tại thời điểm lúc bấy giờ. Đây cũng là năm Facebook, một trang mạng xã hội, chính thức ra mắt.

2005: YouTube, một dịch vụ chia sẻ video, được hình thành. Google mua lại Android, một hệ điều hành điện thoại di động dựa trên Linux.

2006: Apple giới thiệu MacBook Pro, máy tính di động lõi kép, dựa trên Intel đầu tiên, cũng như iMac dựa trên Intel. Trong cùng năm này, game console Wii của Nintendo cũng được tung ra thị trường.

2007: Sự ra đời của iPhone mang nhiều chức năng máy tính đến với điện thoại thông minh.

2009: Microsoft ra mắt Windows 7, cung cấp khả năng ghim các ứng dụng vào thanh tác vụ, cũng như những tiến bộ trong nhận dạng cảm ứng và chữ viết tay, cùng với rất nhiều các tính năng khác.

2010: Apple ra mắt iPad, thay đổi cách người tiêu dùng xem media và khởi đầu cho phân khúc máy tính bảng hiện đang khá im lìm.

2011: Google phát hành Chromebook, máy tính xách tay chạy Google Chrome OS.

2012: Facebook đạt 1 tỷ người dùng vào ngày 4 tháng 10.

2015: Apple phát hành Apple Watch. Microsoft phát hành Windows 10.

2016: Máy tính lượng tử có thể lập trình lại đầu tiên được tạo ra. "Cho đến nay, chưa có bất kỳ nền tảng điện toán lượng tử nào có khả năng lập trình các thuật toán mới vào hệ thống. Chúng thường được thiết kế để thâm nhập một thuật toán cụ thể", theo tác giả nghiên cứu Chaianu Debnath, nhà vật lý lượng tử và kỹ sư quang học tại Đại học Maryland, College Park.

2017: Cơ quan Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) đang phát triển chương trình "Molecular Informatics” (Tin học phân tử) mới, sử dụng các phân tử làm máy tính. "Hóa học cung cấp một tập hợp các thuộc tính phong phú mà chúng ta có thể khai thác để lưu trữ và xử lý thông tin nhanh chóng", theo Anne Fischer, quản lý chương trình tại bộ phận Khoa học Quốc phòng của DARPA, cho biết trong một tuyên bố.

"Hàng triệu phân tử tồn tại và mỗi phân tử có cấu trúc nguyên tử ba chiều độc đáo cũng như các biến như hình dạng, kích thước hoặc thậm chí màu sắc. Sự phong phú này cung cấp một không gian thiết kế rộng lớn, để khám phá các cách thức mới, đa giá trị để mã hóa, cũng như xử lý dữ liệu vượt khỏi các giá trị 0 và 1 của những kiến ​​trúc kỹ thuật số dựa trên logic hiện tại".

Các loại máy tính

Máy tính analog

Máy tính analog được chế tạo với nhiều thành phần khác nhau như bánh răng và đòn bẩy, không có thành phần điện. Lợi thế là việc thiết kế và xây dựng một máy tính analog để giải quyết một vấn đề cụ thể có thể khá đơn giản.

Máy tính kỹ thuật số

Thông tin trong máy tính kỹ thuật số được biểu diễn ở dạng rời rạc, thường là các chuỗi 0 và 1 (chữ số nhị phân hoặc bit). Máy tính kỹ thuật số là một hệ thống hoặc tiện ích có thể xử lý bất kỳ loại thông tin nào chỉ trong vài giây. Máy tính kỹ thuật số được phân loại thành nhiều loại khác nhau, bao gồm:

• Máy tính mainframe – Đây là máy tính thường được các doanh nghiệp lớn sử dụng cho các hoạt động quan trọng như xử lý dữ liệu lớn. Các máy tính mainframe được phân biệt bởi dung lượng lưu trữ lớn, những thành phần nhanh và khả năng tính toán mạnh mẽ. Bởi vì chúng là những hệ thống phức tạp nên được quản lý bởi một nhóm lập trình viên hệ thống, những người có quyền truy cập sâu vào máy tính. Những máy này hiện được gọi là máy chủ thay vì máy tính mainframe.
• Siêu máy tính – Các máy tính mạnh nhất cho đến nay thường được gọi là siêu máy tính. Siêu máy tính là những hệ thống khổng lồ được xây dựng nhằm mục đích giải quyết các vấn đề khoa học và công nghiệp phức tạp. Cơ học lượng tử, dự báo thời tiết, thăm dò dầu khí, mô hình phân tử, mô phỏng vật lý, khí động học, nghiên cứu tổng hợp hạt nhân và phân tích mật mã đều được thực hiện trên siêu máy tính.
• Máy tính mini – Máy tính mini là loại máy tính có nhiều tính năng và khả năng giống như máy tính lớn nhưng kích thước nhỏ hơn. Máy tính mini, tương đối nhỏ và giá cả phải chăng, thường được sử dụng trong một bộ phận của tổ chức và thường được dành riêng cho một nhiệm vụ cụ thể hoặc được chia sẻ bởi một nhóm nhỏ.
• Máy vi tính – Máy vi tính là một máy tính nhỏ dựa trên mạch tích hợp bộ vi xử lý, thường được gọi là chip. Máy vi tính là một hệ thống kết hợp tối thiểu một bộ vi xử lý, bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và hệ thống đầu vào-đầu ra (I/O). Máy vi tính hiện nay thường được gọi là máy tính cá nhân (PC).
• Bộ xử lý nhúng – Đây là những máy tính thu nhỏ điều khiển các quá trình điện và cơ học bằng các bộ vi xử lý cơ bản. Bộ xử lý nhúng thường có thiết kế đơn giản, có khả năng xử lý, khả năng I/O hạn chế và cần ít điện năng. Bộ vi xử lý thông thường và bộ vi điều khiển là hai loại bộ xử lý nhúng chính. Bộ xử lý nhúng được sử dụng trong các hệ thống không yêu cầu khả năng tính toán của những thiết bị truyền thống như máy tính để bàn, máy tính xách tay hoặc máy trạm.

Xem thêm:

• Lịch sử hệ điều hành Windows của Microsoft xuyên suốt qua các thời kỳ