Thuật ngữ này cũng có thể được sử dụng cho một nhóm máy tính được kết nối và hoạt động cùng nhau, cụ thể là một mạng máy tính hoặc cụm máy tính.
Máy tính được sử dụng làm mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển cho nhiều loại thiết bị công nghiệp và dân dụng. Điều này gồm có những thiết bị có mục tiêu đặc biệt quan trọng đơn thuần như lò vi sóng và điều khiển và tinh chỉnh từ xa, những thiết bị xí nghiệp sản xuất như rô bốt công nghiệp và phong cách thiết kế có sự tương hỗ của máy tính và cả những thiết bị đa năng như máy tính cá thể và thiết bị di động như điện thoại thông minh mưu trí. Internet được chạy trên những máy tính và nó liên kết hàng trăm triệu máy tính khác và người dùng của chúngMáy tính bắt đầu chỉ được coi là thiết bị thống kê giám sát. Từ thời cổ đại, những thiết bị thủ công bằng tay đơn thuần như bàn tính đã tương hỗ con người thực thi những phép tính. Đầu Cách mạng Công nghiệp, 1 số ít thiết bị cơ khí đã được sản xuất để tự động hóa những việc làm lê dài tẻ nhạt, ví dụ điển hình như hướng dẫn những mẫu cho khung dệt. Các máy điện phức tạp hơn đã triển khai những phép tính tựa như chuyên biệt vào đầu thế kỷ 20. Các máy tính toán điện tử kỹ thuật số tiên phong được tăng trưởng trong Thế chiến II. Các bóng bán dẫn tiên phong vào cuối những năm 1940 được tiếp nối bằng công nghệ tiên tiến chip MOSFET ( bóng bán dẫn MOS ) dựa trên silicon và mạch tích hợp nguyên khối ( IC ) vào cuối những năm 1950, dẫn đến cuộc cách mạng vi giải quyết và xử lý và vi máy tính vào những năm 1970. Tốc độ, sức mạnh và tính linh động của máy tính đã tăng lên đáng kể kể từ đó, với số lượng bóng bán dẫn tăng với vận tốc nhanh gọn ( theo Dự kiến của định luật Moore ), dẫn đến cuộc Cách mạng Kỹ thuật số trong khoảng chừng cuối thế kỷ 20 đến đầu thế kỷ 21 .Thông thường, một máy tính văn minh gồm có tối thiểu một thành phần giải quyết và xử lý, nổi bật là đơn vị chức năng giải quyết và xử lý TT ( CPU ) dưới dạng bộ vi giải quyết và xử lý, cùng với 1 số ít loại bộ nhớ máy tính, nổi bật là chip bộ nhớ bán dẫn. Phần tử giải quyết và xử lý triển khai những phép toán số học và logic, và một đơn vị chức năng tinh chỉnh và điều khiển và sắp xếp trình tự hoàn toàn có thể đổi khác thứ tự của những hoạt động giải trí theo thông tin được tàng trữ. Các thiết bị ngoại vi gồm có thiết bị nguồn vào ( bàn phím, chuột máy tính, phím tinh chỉnh và điều khiển, v.v. ), thiết bị đầu ra ( màn hình hiển thị tinh chỉnh và điều khiển, máy in, v.v. ) và thiết bị đầu vào / đầu ra triển khai cả hai tính năng trên ( ví dụ : màn hình hiển thị cảm ứng từ những năm 2000 ) .
Trước thế kỷ 20[sửa|sửa mã nguồn]
Xương Ishango, một công cụ bằng xương có từ thời tiền sử châu Phi.
Các thiết bị đã được sử dụng để tương hỗ thống kê giám sát trong hàng nghìn năm, hầu hết sử dụng giao tiếp 1-1 với những ngón tay. Thiết bị đếm sớm nhất có lẽ rằng là một dạng que tính. Các công cụ tương hỗ lưu giữ hồ sơ sau này trong suốt Fertile Crescent gồm có những phép tính ( quả cầu đất sét, hình nón, v.v. ) biểu lộ số lượng vật phẩm, hoàn toàn có thể là gia súc hoặc ngũ cốc, được niêm phong trong những thùng chứa đất sét rỗng không nung. [ 1 ] [ 2 ] Việc sử dụng que đếm là một ví dụ .
Bàn Lưu trữ 2020-09-29 tại Wayback Machine tính Trung Quốc. Con số đang thể hiện trên bàn tính này là 6.302.715.408.
Bàn tính khởi đầu được sử dụng cho những trách nhiệm số học. Bàn tính La Mã được tăng trưởng từ những thiết bị đo lường và thống kê được sử dụng ở Babylonia vào đầu năm 2400 TCN. Kể từ đó, nhiều dạng bảng hoặc bảng giám sát khác đã được ý tưởng. Trong một nhà thống kê giám sát ở châu Âu thời Trung cổ, một tấm vải ca rô sẽ được đặt trên bàn và những điểm ghi lại chuyển dời xung quanh nó theo những quy tắc nhất định, như một giải pháp tương hỗ đo lường và thống kê những khoản tiền. [ 3 ]
Cỗ máy Antikythera được cho là máy tính tương tự như cơ học sớm nhất, theo Derek J. de Solla Price. [ 4 ] Nó được phong cách thiết kế để thống kê giám sát những vị trí thiên văn. Nó được phát hiện vào năm 1901 trong xác tàu Antikythera ngoài khơi hòn đảo Antikythera của Hy Lạp, giữa Kythera và Crete, và có niên đại là khoảng chừng năm 100 TCN. Các thiết bị có mức độ phức tạp tương tự với cỗ máy Antikythera sẽ không Open trở lại cho đến một nghìn năm sau .Nhiều công cụ tương hỗ cơ học để giám sát và đo lường và thống kê đã được kiến thiết xây dựng để sử dụng trong thiên văn và điều hướng. Planisphere là một map sao do Abū Rayhān al-Bīrūnī ý tưởng vào đầu thế kỷ 11. [ 5 ] Thước trắc tinh được ý tưởng ở quốc tế Hy Lạp vào thế kỷ 1 hoặc 2 TCN và thường được cho là do Hipparchus ý tưởng. Là sự phối hợp của planisphere và dioptra, thước trắc tinh thực sự là một máy tính tựa như có năng lực xử lý 1 số ít loại yếu tố khác nhau trong thiên văn học hình cầu. Thước này tích hợp một máy tính lịch cơ học [ 6 ] [ 7 ] và bánh răng được Abi Bakr ở Isfahan, Ba Tư ý tưởng vào năm 1235. [ 8 ] Abū Rayhān al-Bīrūnī đã ý tưởng ra thước trắc tinh có lịch âm khí và dương khí có hộp số cơ học tiên phong, [ 9 ] một máy giải quyết và xử lý tri thức có dây cố định và thắt chặt bắt đầu [ 10 ] với những bánh răng link với nhau, [ 11 ] khoảng chừng năm 1000 .Thước gấp, một công cụ đo lường và thống kê được sử dụng để giải những bài toán về tỷ suất, lượng giác, nhân và chia, và tính những hàm khác nhau, ví dụ điển hình như bình phương và khai căn bậc hai, được tăng trưởng vào cuối thế kỷ 16 và được ứng dụng trong những ngành vũ khí, khảo sát và điều hướng .Máy đo planimeter là một công cụ bằng tay thủ công để tính diện tích quy hoạnh của một hình khép kín bằng cách đi dọc theo nó bằng một link cơ học .
Thước loga đã được ý tưởng vào khoảng chừng năm 1620 – 1630, ngay sau khi Open khái niệm lôgarit. Nó là một máy tính tương tự như quản lý và vận hành bằng tay để thực thi những phép nhân và chia. Khi quy trình tăng trưởng thước loga tăng trưởng, những cột tỷ suất được bổ trợ cho phép tính số nghịch đảo, bình phương và căn bậc hai, lập phương và căn bậc ba, cũng như những hàm siêu việt như logarit và hàm mũ, lượng giác tròn và hypebol và những hàm khác. Thước loga với những thang đo đặc biệt quan trọng vẫn được sử dụng để triển khai nhanh những phép tính thường thì, ví dụ điển hình như thước loga tròn E6B được sử dụng để giám sát thời hạn và khoảng cách trên máy bay hạng nhẹ .Vào những năm 1770, Pierre Jaquet-Droz, một thợ đồng hồ đeo tay Thụy Sĩ, đã sản xuất ra một con búp bê cơ khí hoàn toàn có thể viết khi cầm bút lông. Bằng cách quy đổi số lượng và thứ tự những bánh xe bên trong của nó, búp bê này hoàn toàn có thể viết những vần âm khác nhau, và do đó hoàn toàn có thể tạo ra những thông điệp khác nhau. Trên trong thực tiễn, nó hoàn toàn có thể được ” lập trình ” một cách máy móc để đọc những hướng dẫn. Cùng với hai cỗ máy phức tạp khác, búp bê viết chữ này đang được bảo tồn ở kho lưu trữ bảo tàng Musée d’Art et d’Histoire ở Neuchâtel, Thụy Sĩ và vẫn còn hoạt động giải trí. [ 12 ]
Các nguyên tắc cơ bản[sửa|sửa mã nguồn]
Máy tính có thể làm việc thông qua sự chuyển động của các bộ phận cơ khí, điện tử (electron) hay các hiện tượng vật lý khác đã biết. Mặc dù máy tính được xây dựng từ nhiều công nghệ khác nhau song gần như tất cả các máy tính hiện nay đều là máy tính điện tử.
Máy tính có thể trực tiếp mô hình hóa các vấn đề cần được giải quyết, trong khả năng của nó các vấn đề cần được giải quyết sẽ được mô phỏng gần giống nhất với những hiện tượng vật lý đang khai thác. Ví dụ, dòng chuyển động của các điện tử có thể được sử dụng để mô hình hóa sự chuyển động của nước trong đập. Những chiếc máy tính tương tự (analog computer) giống như thế đã rất phổ biến trong thập niên 1960 nhưng hiện nay còn rất ít.[cần dẫn nguồn]
Trong phần lớn các máy tính ngày nay, trước hết, mọi vấn đề sẽ được chuyển thành các yếu tố toán học bằng cách diễn tả mọi thông tin liên quan thành các số theo hệ nhị phân (hệ thống đếm dựa trên các số 0 và 1 hay còn gọi là hệ đếm cơ số 2). Sau đó, mọi tính toán trên các thông tin này được tính toán bằng đại số Boole (Boolean algebra).
Các mạch điện tử được sử dụng để miêu tả các phép tính Boole. Vì phần lớn các phép tính toán học có thể chuyển thành các phép tính Bool nên máy tính điện tử đủ nhanh để xử lý phần lớn các vấn đề toán học (và phần lớn thông tin của vấn đề cần giải quyết đã được chuyển thành các vấn đề toán học).[cần dẫn nguồn] Ý tưởng cơ bản này, được nhận biết và nghiên cứu bởi Claude E. Shannon – người đã làm cho máy tính kỹ thuật số (digital computer) hiện đại trở thành hiện thực.
Máy tính không hề xử lý tổng thể mọi yếu tố của toán học. Alan Turing đã phát minh sáng tạo ra khoa học kim chỉ nan máy tính trong đó đề cập tới những yếu tố mà máy tính hoàn toàn có thể hay không hề xử lý .Khi máy tính kết thúc thống kê giám sát một yếu tố, tác dụng của nó được hiển thị cho người sử dụng thấy trải qua thiết bị xuất như : bóng đèn, màn hình hiển thị, máy in, máy chiếu …
Những người mới sử dụng máy tính, đặc biệt là trẻ em, thường cảm thấy khó hiểu về ý tưởng cơ bản là máy tính chỉ là một cái máy, nó không thể “suy nghĩ” hay “hiểu” những gì nó hiển thị. Máy tính chỉ đơn giản thi hành các tìm kiếm cơ khí trên các bảng màu và đường thẳng đã lập trình trước, rồi sau đó thông qua các thiết bị đầu ra (màn hình, máy in,…) chuyển đổi chúng thành những ký hiệu mà con người có thể cảm nhận được thông qua các giác quan (hình ảnh trên màn hình, chữ trên văn bản được in ra). Chỉ có bộ não của con người mới nhận thức được những ký hiệu này tạo thành các chữ hay số và gắn ý nghĩa cho chúng. Trong quan điểm của máy tính thì mọi thứ mà nó “nhận thấy” (kể cả khi máy tính được coi là có khả năng tự nhận biết) chỉ là các hạt electron tương đương với các số 0 và 1. Xem thêm trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence) và robot.
Một bộ máy tính để bàn
Các thiết bị giám sát tăng gấp đôi năng lượng ( được định nghĩa là số phép tính thực thi trong một giây cho mỗi 1.000 USD ngân sách ) sau mỗi 18 đến 24 tháng kể từ năm 1900. Gordon E. Moore, người đồng sáng lập ra Intel, lần tiên phong đã miêu tả đặc thù này của sự tăng trưởng vào năm 1965 ( Xem định luật Moore ). Cùng với việc tăng năng lực thống kê giám sát trên một đơn vị chức năng ngân sách thì vận tốc của sự thu nhỏ size cũng tương tự như. Những chiếc máy tính điện tử tiên phong như ENIAC ( sinh ra năm 1946 ) là một thiết bị khổng lồ nặng hàng tấn, tiêu thụ nhiều điện năng, chiếm một diện tích quy hoạnh lớn, thực thi được ít phép tính và yên cầu nhiều người tinh chỉnh và điều khiển để hoàn toàn có thể hoạt động giải trí được. Những cỗ máy này đắt đến mức chỉ có những chính phủ nước nhà hay những viện nghiên cứu và điều tra lớn mới có đủ điều kiện kèm theo để duy trì hoạt động giải trí của chúng. Năm 1973, Trương Trọng Thi sản xuất ra Micral mà nhiều người coi là máy tính cá thể tiên phong trên quốc tế. Một bản mẫu của nó hiện được tọa lạc trong Viện kho lưu trữ bảo tàng máy tính Boston ( Mỹ ). Chiếc máy này sinh ra hơn một năm trước máy Altair của công ty Mỹ MITS Electronics, công ty này cũng cho mình là cha đẻ của PC .
Phân loại máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
Những phần dưới đây miêu tả những xu thế khác nhau trong sự phân loại những máy tính .
Máy tính cá nhân IBM (model 5150) đầu tiên được phát hành vào năm 1981
Máy tính xách tay T1000 của hãng Toshiba, phát hành lần đầu vào năm 1987.
Theo mục tiêu sử dụng tất cả chúng ta có :[sửa|sửa mã nguồn]
Máy chủ thực thi nhiều tính năng hoặc một tính năng duy nhất không khi nào nghỉ :
Máy tính Giao hàng gia dụng :
Điểm yếu của xu hướng phân loại này là tính chất mơ hồ của nó. Cách phân loại này thường được sử dụng khi cần phân loại tại một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển của ngành công nghiệp máy tính. Sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp máy tính đã làm cho định nghĩa trên nhanh chóng trở nên lạc hậu. Rất nhiều loại máy tính hiện nay không được còn sử dụng nữa, như máy phân tích vi phân (differential analyzer), không được đưa vào danh sách này. Những sơ đồ phân loại khác cần được đề ra để định nghĩa thuật ngữ máy tính một cách ít (hoặc không) mơ hồ hơn.
Theo mức nâng cấp cải tiến công nghệ tiên tiến[sửa|sửa mã nguồn]
Hình ảnh chip Intel Pentimum II 300 MHz
Số chân của con chíp Pentinum II này đã trở nên quá nhiều và do đó hãng Intel phải có một công nghệ đặc biệt để nối nó ra một bo cắm (hãy chú ý các răng vàng (golden teeth) mỗi răng là một chỗ tiếp xúc với hệ thống BUS được dát bằng vàng thay cho chân cắm
Một cách phân loại máy tính ít mơ hồ hơn là theo mức độ hoàn thành xong của công nghệ tiên tiến. Những chiếc máy tính xuất hiện sớm nhất thuần túy là máy cơ khí. Trong thập niên 1930, những thành phần rơ le cơ-điện đã được trình làng vào máy tính từ ngành công nghiệp liên lạc viễn thông. Trong thập niên 1940, những chiếc máy tính thuần túy điện tử đã được sản xuất từ những đèn điện tử chân không. Trong hai thập niên 1950 và thập niên 1960, bóng điện tử dần dà được thay thế sửa chữa bởi transistor, và từ cuối thập niên 1960 đầu thập niên 1970 là bởi mạch tích hợp bán dẫn ( chíp bán dẫn, hay IC ) cho đến lúc bấy giờ .
Một hướng nghiên cứu phát triển gần đây là máy tính quang (optical computer) trong đó máy tính hoạt động theo nguyên lý của ánh sáng hơn là theo nguyên lý của các dòng điện; đồng thời, khả năng sử dụng DNA trong công nghệ máy tính cũng đang được thử nghiệm. Một nhánh khác của việc nghiên cứu có thể dẫn công nghiệp máy tính tới những khả năng mới như tính toán lượng tử, tuy rằng nó vẫn còn ở giai đoạn đầu của việc nghiên cứu.
Theo đặc trưng phong cách thiết kế[sửa|sửa mã nguồn]
Các máy tính văn minh đã link những đặc trưng phong cách thiết kế chính được tăng trưởng bởi nhiều người góp phần trong nhiều năm. Các đặc trưng này phần đông không phụ thuộc vào vào mức độ hoàn thành xong của công nghệ tiên tiến. Các máy tính tân tiến nhận được năng lực toàn diện và tổng thể của chúng theo cách mà những đặc trưng này tác động ảnh hưởng qua lại với nhau. Một số đặc trưng quan trọng được liệt kê dưới đây :
Kỹ thuật số và kỹ thuật tựa như[sửa|sửa mã nguồn]
Một quyết định nền tảng trong việc thiết kế máy tính là hoặc sử dụng kỹ thuật số (digital) hoặc sử dụng kỹ thuật tương tự (analog). Các máy tính kỹ thuật số (digital computer) tính toán trên các giá trị số rời rạc (discreet value) hoặc giá trị tượng trưng (symbolic value), trong khi đó máy tính tương tự (analog computer) tính toán trên các tín hiệu dữ liệu liên tục (continuous data signal). Bắt đầu từ thập niên 1940, máy tính kỹ thuật số đã trở nên phổ biến hơn mặc dù máy tính tương tự vẫn được sử dụng cho một số mục đích đặc biệt như trong kỹ thuật robot và việc kiểm soát các lò xyclôtrôn. Các thiết kế khác dùng tính toán xung lượng và tính toán lượng tử cũng hiện hữu nhưng chúng hoặc được sử dụng cho các mục đích đặc biệt hoặc vẫn đang trong vòng thử nghiệm.
Nhị phân và Thập phân[sửa|sửa mã nguồn]
Một tăng trưởng quan trọng trong phong cách thiết kế giám sát kỹ thuật số là việc sử dụng hệ nhị phân như là mạng lưới hệ thống số đếm nội tại. Điều này đã bãi bỏ những nhu yếu thiết yếu trong những cơ cấu tổ chức kỹ thuật phức tạp của những máy tính sử dụng thông số đếm khác, ví dụ điển hình như hệ thập phân. Việc vận dụng hệ nhị phân đã làm cho việc phong cách thiết kế trở nên đơn thuần hơn để thực thi những phép tính số học và những phép tính lôgic .
Khả năng lập trình[sửa|sửa mã nguồn]
Khả năng lập trình của máy tính (programmability), nghĩa là cung cấp cho nó một tập hợp các chỉ thị để thực hiện mà không có sự điều khiển vật lý đối với nó, là một đặc trưng thiết kế nền tảng của phần lớn các máy tính. Đặc trưng này là một sự mở rộng đáng kể khi các máy tính đã được phát triển đến mức nó có thể kiểm soát động luồng thực hiện của chương trình. Điều này cho phép máy tính kiểm soát được thứ tự trong sự thực thi các chỉ lệnh trong chương trình dựa trên các dữ liệu đã được tính ra.
Điểm nổi bật chính trong thiết kế này đó là nó đã được đơn giản hóa một cách đáng kể với việc áp dụng các phép tính số học theo hệ đếm nhị phân để có thể mô tả hàng loạt các phép tính lôgic.
Trong quy trình thống kê giám sát, máy tính thường thì cần phải tàng trữ những giá trị trung gian để hoàn toàn có thể sử dụng trong những giám sát sau đó. Khả năng thực thi của máy tính hầu hết nhờ vào vào vận tốc đọc những giá trị từ bộ nhớ và vận tốc ghi vào bộ nhớ, cũng như dung tích bộ nhớ. Ban đầu bộ nhớ chỉ được sử dụng cho những giá trị trung gian, nhưng từ thập niên 1940 thì chính bản thân mình chương trình cũng hoàn toàn có thể được tàng trữ theo cách này. Điểm nổi trội này đã dẫn đến việc sinh ra của những chiếc máy tính có sẵn chương trình tiên phong của thế hệ máy tính ngày này .
Theo năng lượng sử dụng[sửa|sửa mã nguồn]
Có lẽ cách tốt nhất để phân loại những thiết bị máy tính là theo năng lượng nội tại của nó, hơn là theo việc sử dụng, sự triển khai xong công nghệ tiên tiến hay những đặc trưng phong cách thiết kế. Máy tính hoàn toàn có thể chia làm ba dạng chính dựa theo năng lượng sử dụng :
Các máy tính có mục tiêu không nhất định[sửa|sửa mã nguồn]
Các máy tính có mục đích không nhất định còn được gọi là các máy loại Turing hoàn tất và điều này được sử dụng như khả năng ngưỡng để định nghĩa các máy tính hiện nay, tuy nhiên, định nghĩa này có vài vấn đề. Một số thiết bị tính toán với thiết kế đơn giản đã được chứng tỏ là có tính Turing hoàn tất. Cho đến nay, Z3, phát triển bởi Konrad Zuse năm 1941, là chiếc máy tính hoạt động đầu tiên đã được chứng tỏ đạt được tính chất này, (chứng minh được hoàn thành vào năm 1998). Trong khi Z3 và có thể một số thiết bị khác có tính Turing hoàn tất trên lý thuyết, trên thực tế chúng không phải là những máy tính có mục đích không nhất định. Chúng thuộc về những cái được gọi một cách hài hước là Turing Tar-Pit – “chỗ ở đó mọi điều đều có thể nhưng chẳng có gì là thực tế” (Xem Jargon File). Các máy tính hiện đại không những có mục đích không nhất định trên lý thuyết mà còn có mục đích không nhất định trên thực tế. Các máy tính hiện đại như loại kỹ thuật số, loại điện tử hay loại có mục đích không nhất định được phát triển bởi nhiều người đóng góp trong một khoảng thời gian dài từ giữa thập niên 1930 tới cuối thập niên 1940. Trong giai đoạn này rất nhiều cỗ máy thử nghiệm đã được phát triển có thể coi là có tính Turing hoàn tất (như ABC, ENIAC, Harvard Mk I, Colossus v.v.) (Xem thêm Lịch sử phần cứng máy tính). Tất cả các cỗ máy này trong thời đại của chúng đều được cho là chiếc máy tính đầu tiên, nhưng tất cả đều có những giới hạn nhất định trong mục đích sử dụng và thiết kế của chúng đã sớm bị đào thải.
Các máy tính có sẵn chương trình[sửa|sửa mã nguồn]
Trong cuối thập niên 1940 thiết kế đầu tiên cho máy tính có sẵn chương trình (stored-program computer) đã được phát triển và biên khảo (Xem thêm Bản thảo đầu tiên) tại trường công nghệ điện Moore của Đại học Pennsylvania. Phương pháp giải quyết, miêu tả trong tài liệu, được biết đến như là kiến trúc Von Neumann, mang tên của nhà toán học Jon von Neumann mặc dù các thành viên của trường công nghệ điện Moore mới thực sự sáng chế ra thiết kế này. Kiến trúc Von Neumann đã giải quyết vấn đề thuộc về thiết kế của máy ENIAC và sửa đổi bằng cách lưu trữ chương trình của máy trong bộ nhớ của nó. Von Neumann cung cấp thiết kế này cho các nhà nghiên cứu khác ngay sau khi ENIAC được công bố vào năm 1946. Nhiều kế hoạch đã được phát triển để hoàn thiện thiết kế này tại trường Moore trong chiếc máy có tên gọi là EDVAC. EDVAC đã không hoạt động được cho đến tận năm 1953 vì những khó khăn kỹ thuật trong việc hoàn thiện độ tin cậy của bộ nhớ. Từ bản sao của thiết kế này, các viện nghiên cứu khác đã giải quyết được vấn đề đó trước trường Moore và hoàn thiện các máy tính có sẵn chương trình của họ. Theo thứ tự của việc hoạt động thành công thì 5 chiếc máy tính có sẵn chương trình đầu tiên dựa trên cơ sở của kiến trúc Von Neumann là:
Thiết kế ” chương trình có sẵn “, được định nghĩa bởi kiến trúc Von Neumann, sau cuối đã được cho phép máy tính khai thác tiềm năng ” mục tiêu không nhất định ” của chúng. Bằng cách tàng trữ chương trình trong bộ nhớ, chúng hoàn toàn có thể nhanh gọn ” nhảy ” từ thông tư này tới thông tư khác dựa trên tác dụng của một điều kiện kèm theo như đã được định nghĩa sẵn trong chương trình. Các điều kiện kèm theo này thường thì lượng giá những tài liệu đã được đo lường và thống kê bởi chương trình và được cho phép chương trình trở thành động hơn. Thiết kế này cũng tương hỗ vào năng lực tự động hóa viết lại chương trình ngay trong khi nó đang thực thi – một đặc trưng rất mạnh nhưng cần sử dụng một cách cẩn trọng. Các đặc trưng này là nền tảng cho những máy tính văn minh .Nói một cách đúng chuẩn, phần đông những máy tính tân tiến là thiết bị giám sát theo phép nhị phân, bằng điện tử, có sẵn chương trình và có mục tiêu không nhất định .
Các máy tính có mục tiêu đặc biệt quan trọng[sửa|sửa mã nguồn]
Các máy tính có mục đích đặc biệt (special-purpose computer) đã được phổ biến trong thập niên 1930 và đầu thập niên 1940 nhưng vẫn chưa bị thay thế hoàn toàn bởi các máy tính có mục đích không nhất định. Sự giảm xuống về kích thước và giá cả cũng như sự tăng năng lực của chúng đã khiến việc sử dụng máy tính có mục đích đặc biệt trong các ứng dụng đặc biệt trở thành một hiệu quả tốt về mặt chi phí. Rất nhiều các thiết bị dùng tại nhà và trong công nghiệp như điện thoại di động, máy thâu video, hệ thống đánh lửa tự động v.v có chứa loại máy tính có mục đích đặc biệt này. Trong một số trường hợp các máy tính này là loại Turing hoàn tất (như máy chơi trò chơi điện tử, PDA) nhưng rất nhiều trong số chúng được lập trình một lần tại nhà máy sản xuất và rất ít khi phải lập trình lại. Chương trình mà các thiết bị này thực thi thông thường được lưu trữ trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM) mà khi cần thiết có thể thay thế để thay đổi hoạt động của máy. Các máy tính được nhúng bên trong các thiết bị khác thông thường được gọi là vi điều khiển (microcontroller) hay máy tính nhúng (embedded computer).
Các máy tính có một mục tiêu[sửa|sửa mã nguồn]
Các máy tính có một mục đích (single-purpose computer) là loại xuất hiện sớm nhất của thiết bị máy tính. Khi được cung cấp dữ liệu, nó có thể tính kết quả của một hàm đơn giản đã được thiết lập trong cơ chế của nó. Các máy tính có mục đích không nhất định gần như đã thay thế hoàn toàn các máy tính có một mục đích và, do đó, đã phát sinh một lĩnh vực hoạt động mới của loài người: phát triển phần mềm. Các máy tính có mục đích không nhất định cần phải được lập trình với một bộ chỉ thị liên quan đến phần mềm máy tính. Việc thiết kế các thiết bị tính toán có một mục đích hay có mục đích đặc biệt hiện nay là những bài tập khái niệm thuần túy bao gồm các phần mềm thiết kế.
Theo hình thức hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]
Máy tính có thể được phân loại tùy theo cách thức người dùng vận hành. Có hai loại chính: kiểu xử lý tuần tự (batch processing) và kiểu xử lý tương tác (interactive processing).
Các ứng dụng và ứng dụng máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
Các máy tính điện tử dùng kỹ thuật số (digital computer) đầu tiên, với kích thước lớn và giá thành cao, phần lớn thực hiện các tính toán khoa học, thông thường để hỗ trợ các mục tiêu quân sự. ENIAC đầu tiên được thiết kế để tính toán các bảng đạn đạo cho pháo binh nhưng nó cũng được sử dụng để tính toán mật độ neutron trên bình diện để hỗ trợ vào thiết kế bom khinh khí. Công việc tính toán này, xảy ra từ tháng 12 năm 1945 đến tháng 1 năm 1946 với hàng triệu thẻ đục lỗ, vạch ra rằng một thiết kế cho bom kinh khí đang được xem xét lúc đó sẽ không thành công. (Rất nhiều siêu máy tính hiện nay cũng được sử dụng để giả lập các vũ khí hạt nhân.) CSIR Mk I, chiếc máy tính có sẵn chương trình (stored-program computer) đầu tiên của Úc được sử dụng để lượng giá các mô hình mưa cho lưu vực các sông thuộc sơ đồ dãy núi Snowy, một dự án thủy điện lớn. Các máy khác được sử dụng trong việc phân tích mã hóa, ví dụ như chiếc máy tính với kỹ thuật số được lập trình đầu tiên trên thế giới (tuy không phải là máy tính có mục đích không nhất định) là Colossus, được lắp ráp trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Bất chấp sự định hướng ban đầu cho các ứng dụng khoa học, máy tính đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác.
Trước tiên những máy tính có sẵn chương trình được sử dụng để xử lý những yếu tố kinh doanh thương mại. LEO, máy tính có sẵn chương trình lắp ráp bởi công ty J. Lyons and Co tại Anh, đã hoạt động giải trí và được sử dụng để quản trị hàng tồn dư, cũng như những mục tiêu khác, cho 3 năm trước khi IBM lắp ráp chiếc máy tính có sẵn chương trình tiên phong của họ. Việc giảm giá tiền và kích cỡ của máy đã liên tục làm nó tương thích cho những tổ chức triển khai nhỏ hơn. Với sự ý tưởng ra bộ vi giải quyết và xử lý trong thập niên 1970 thì việc lắp ráp máy tính rẻ tiền đã trở thành khả thi. Trong thập niên 1980 máy tính cá thể trở lên phổ cập cho nhiều việc làm từ kế toán, soạn thảo, in ấn tài liệu tới thống kê giám sát những dự báo và những việc làm toán học lặp lại qua những bảng tính .
Trong thập niên 1970, những kỹ sư điện toán của những viện điều tra và nghiên cứu trên khắp nước Mỹ khởi đầu link máy tính của họ với nhau trải qua công nghệ tiên tiến của ngành liên lạc viễn thông. Những cố gắng nỗ lực này được ARPA tương hỗ, và mạng máy tính mà nó phân phối được gọi là ARPANET. Các công nghệ tiên tiến tạo ra Arpanet đã lan rộng ra và tăng trưởng sau đó. Chẳng bao lâu, mạng máy tính lan rộng ra ra ngoài những viện khoa học và được biết đến như là Internet .Trong thập niên 1990, việc tăng trưởng của công nghệ tiên tiến World Wide Web đã làm cho ngay cả những người không chuyên nghiệp cũng hoàn toàn có thể sử dụng internet. Nó tăng trưởng nhanh đến mức đã trở thành phương tiện đi lại liên lạc toàn thế giới như ngày này .
Phương thức hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]
Trong khi những công nghệ tiên tiến sử dụng trong máy tính không ngừng biến hóa kể từ những chiếc máy tính có mục tiêu không nhất định tiên phong của thập niên 1940 ( Xem Lịch sử phần cứng máy tính ) thì phần đông những máy tính vẫn còn sử dụng kiến trúc Von Neumann .Kiến trúc Von Neumann chia máy tính ra làm bốn bộ phận chính :
- Đơn vị số học và lôgic (ALU),
- Mạch điều khiển (control circuitry),
- Bộ Nhớ
- Các thiết bị Nhập/Xuất (I/O).
- Các bộ phận này được kết nối với nhau bằng các bó dây điện (được gọi là các bus khi mỗi bó hỗ trợ nhiều hơn một đường dữ liệu) và thường được điều khiển bởi bộ đếm thời gian hay đồng hồ (mặc dù các sự kiện khác cũng có thể điều vận mạch điều khiển).
Bộ nhớ máy tính có 2 phần chính là bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Trong mạng lưới hệ thống này bộ nhớ là sự tiếp nối đuôi nhau của những ô đánh số thứ tự, mỗi ô chứa một phần nhỏ của thông tin. Thông tin hoàn toàn có thể là thông tư cho máy tính. Mỗi ô cũng hoàn toàn có thể chứa tài liệu mà máy tính cần để thi hành thông tư. Nội dung của một ô nhớ hoàn toàn có thể đổi khác ở bất kể thời gian nào .Kích thước một ô nhớ cũng như số lượng ô nhớ biến hóa theo từng máy tính giống như công nghệ tiên tiến sử dụng trong việc sản xuất bộ nhớ, từ rơ le cơ-điện tới ống chứa thủy ngân, từ băng từ tới transistor hay IC .
Bộ giải quyết và xử lý ( CPU )[sửa|sửa mã nguồn]
Đơn vị lôgic và số học, (tiếng Anh là Arithmetic and Logic Unit, viết tắt ALU), là thiết bị thực hiện các phép tính cơ bản như các phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, v.v), các phép tính lôgic (AND, OR, NOT, v.v) cũng như các phép so sánh (ví dụ: so sánh nội dung của hai byte xem có bằng nhau). Đơn vị này là nơi mà các “công việc thực sự” được thực thi.
Đơn vị kiểm soát theo dõi các byte trong bộ nhớ có chứa chỉ thị để máy tính thực thi, cung cấp cho ALU một chỉ thị cần phải thực thi cũng như chuyển kết quả thu được tới các vị trí thích hợp trong bộ nhớ. Sau khi điều đó diễn ra, đơn vị kiểm soát chuyển tới chỉ thị kế tiếp (thông thường nằm tại địa chỉ ngay sau), nếu không thì chỉ thị sẽ là chỉ thị nhảy thông báo cho máy tính là chỉ thị tiếp theo nằm tại một địa chỉ khác. Khi tham chiếu tới bộ nhớ, chỉ thị hiện thời có thể sử dụng một số phương thức đánh địa chỉ (addressing mode) để xác định địa chỉ liên quan trong bộ nhớ. Một số bo mạch chủ trong máy tính có thể gắn được hai hay nhiều bộ xử lý. Các loại máy tính phục vụ thường có hai hay nhiều bộ xử lý.
Thiết bị ngoại vi ( I / O )[sửa|sửa mã nguồn]
Phía sau lưng của một vỏ máy tính với các đầu vào/đầu ra
Các thông tư[sửa|sửa mã nguồn]
- Tập hợp các ngôn ngữ dùng cho chỉ thị của máy tính thì không nhiều như ngôn ngữ của con người. Máy tính có một tập hợp hữu hạn gồm các chỉ thị đơn giản đã được định nghĩa trước.
- Nó chỉ có thể thực thi hai nhiệm vụ là đếm và so sánh. Các loại chỉ thị điển hình mà phần lớn máy tính có thể hỗ trợ, chuyển sang ngôn ngữ con người, là “sao chép nội dung ô 123, đặt bản sao đó vào ô 456”, “thêm nội dung của ô 666 vào nội dung ô 042, đưa kết quả vào ô 013”, “nếu kết quả của ô 999 là 0, chỉ thị tiếp theo nằm tại ô 345″…
- Các chỉ thị trong máy tính tương ứng với mã trong hệ nhị phân – hệ đếm cơ số 2. Ví dụ mã của chỉ thị sao chép (“copy”) có thể là 001.
- Tập hợp các chỉ thị mà một máy tính hỗ trợ được gọi là ngôn ngữ máy của máy tính.
- Trong thực tế, người ta thông thường không viết các chỉ thị cho máy tính bằng ngôn ngữ máy mà sử dụng các ngôn ngữ lập trình “bậc cao” để sau đó chúng được dịch sang ngôn ngữ máy một cách tự động bởi các chương trình máy tính đặc biệt (trình thông dịch (interpreter) và trình biên dịch (compiler)).
- Một số ngôn ngữ lập trình rất gần với ngôn ngữ máy như assembler gọi là ngôn ngữ bậc thấp;
- Ngược lại các ngôn ngữ lập trình như Prolog, Basic, Delphi… dựa trên các nguyên lý trừu tượng rất xa với hoạt động thực sự của máy gọi là ngôn ngữ bậc cao.
Các máy tính tân tiến ghép chung ALU và đơn vị chức năng trấn áp vào trong một IC gọi là đơn vị chức năng giải quyết và xử lý TT hay CPU. Thông thường, bộ nhớ máy tính nằm trong 1 số ít IC nhỏ gần CPU. Phần lớn khối lượng máy tính là những bộ phận phụ thuộc vào như mạng lưới hệ thống phân phối điện hay những thiết bị đầu / cuối ( I / O ) .Một số máy tính lớn độc lạ với quy mô trên ở điểm chính sau – chúng có nhiều CPU và đơn vị chức năng trấn áp hoạt động giải trí đồng điệu. Ngoài ra, 1 số ít máy tính, sử dụng đa phần trong điều tra và nghiên cứu và đo lường và thống kê khoa học, độc lạ rất đáng kể với quy mô trên, nhưng chúng ít có ứng dụng thương mại vì quy mô lập trình chúng vẫn chưa được chuẩn hóa .
Vì vậy, hoạt động của máy tính thì không phức tạp trên nguyên lý. Thông thường, trong mỗi nhịp đồng hồ, máy tính sẽ nhận được các chỉ thị và dữ liệu từ bộ nhớ của nó. Các chỉ thị được thực thi, kết quả được lưu lại và chỉ thị tiếp theo được nhận về. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi gặp chỉ thị dừng.
Chương trình máy tính đơn thuần chỉ là một list những thông tư để máy tính thực thi, hoàn toàn có thể với những bảng tài liệu. Rất nhiều chương trình máy tính chứa hàng triệu thông tư và rất nhiều thông tư được lặp đi lặp lại. Một chiếc máy tính thường thì thời nay ( năm 2003 ) hoàn toàn có thể thực thi 2-3 tỷ thông tư trong một giây. Máy tính không có những năng lực đặc biệt quan trọng trải qua việc thực thi những thông tư phức tạp mà cơ bản là nó chỉ thực thi những thông tư đơn thuần do lập trình viên đưa ra. Một số lập trình viên giỏi tăng trưởng những tập hợp thông tư dùng cho một số ít việc làm chung ( như vẽ một điểm trên màn hình hiển thị ) và cung ứng những tập hợp thông tư đó cho những lập trình viên khác. Một số lập trình viên khác chỉ tăng trưởng những ứng dụng trong thực tiễn dựa trên những nền tảng mà những lập trình viên kia cung ứng cho họ .
Hiện nay, phần lớn máy tính có thể thực hiện cùng một lúc vài chương trình. Điều này được gọi là đa nhiệm (multitasking). Trên thực tế, CPU thực thi các chỉ thị của một chương trình, sau một khoảng thời gian ngắn, nó chuyển sang thực thi các chỉ thị của chương trình thứ hai v.v. Khoảng thời gian ngắn đó được xem như là sự phân chia thời gian của CPU và nó tạo ảo giác như là các chương trình được thực thi đồng thời. Điều này cũng tương tự như phim là sự chuyển động đơn giản của các ảnh kế tiếp nhau. Hệ điều hành là chương trình thông thường kiểm soát sự phân chia thời gian đó.
Hệ điều hành quản lý[sửa|sửa mã nguồn]
- Máy tính cần ít nhất một chương trình luôn luôn chạy để đảm bảo sự hoạt động của nó.
- Trong điều kiện hoạt động bình thường (đối với các máy tính tiêu chuẩn) chương trình này được gọi là hệ điều hành (operating system).
- Hệ điều hành sẽ quyết định chương trình nào được thi hành, khi nào và bao nhiêu tài nguyên (như bộ nhớ hay đầu vào/đầu ra) chúng được cấp.
- Hệ điều hành cũng cung cấp một lớp trừu tượng trên phần cứng và cho phép truy nhập bằng các dịch vụ cung cấp cho các chương trình khác, như mã (“driver”) cho phép lập trình viên viết chương trình cho máy tính mà không cần thiết phải biết các chi tiết thuộc bản chất của các thiết bị điện tử đính kèm.
- Phần lớn các hệ điều hành có các lớp trừu tượng phần cứng đều có một giao diện người dùng (user interface) chuẩn hóa. Hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay là Windows của Microsoft.
- Hệ điều hành đầu tiên của máy tính là hệ điều hành MS-DOS thuộc tập đoàn Microsoft được tạo ra bởi Bill Gates
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
