Lịch sử phần cứng máy tính bao quát lịch sử của phần cứng máy tính, kiến trúc của nó, và những ảnh hưởng đối với phần mềm. Từ máy tính computer xuất phát từ việc tính toán trước đây do con người đảm nhiệm, những người này được gọi là computer (người tính toán).[a]
Kiến trúc von Neumann đã thống nhất các hiện thực phần cứng máy tính của chúng ta hiện nay. Phần tử chủ yếu của phần cứng máy tính là ngõ nhập hay còn gọi là ngõ vào (input),[b] ngõ xuất hay còn gọi là ngõ ra (output),[c] điều khiển[d] và đường dữ liệu (hai thành phần này cùng với nhau tạo thành một bộ xử lý),[e] và bộ nhớ.[f] Chúng đã trải qua những quá trình chọn lọc và phát triển liên tục trong suốt lịch sử phần cứng máy tính. Bắt đầu bằng các cơ chế cơ khí, phần cứng từ khi đó đã bắt đầu sử dụng tín hiệu tương tự để tính toán, bao gồm nước và thậm chí cả không khí làm số lượng tương tự: máy tính tương tự đã sử dụng chiều dài, áp suất, điện thế, và dòng điện để đại diện cho kết quả tính toán.[g] Cuối cùng điện thế hay dòng điện đã được chuẩn hóa và máy tính kỹ thuật số đã được phát triển như là một thành tựu của Cuộc cách mạng công nghiệp lần 3. Các phần tử tính toán kỹ thuật số đã được chọn bao gồm từ các bánh xe cơ khí, đến relay cơ điện, ống chân không, bóng bán dẫn (transistor), và cuối cùng là mạch tích hợp (IC), tất cả chúng ngày nay đều được hiện thực theo kiến trúc von Neumann.[h]
Vì máy tính số nhờ vào vào bộ tàng trữ số, và có xu thế bị số lượng giới hạn về size và vận tốc bộ nhớ, lịch sử vẻ vang của bộ tàng trữ tài liệu máy tính gắn liền với sự tăng trưởng của máy vi tính. Cấp độ tăng trưởng của phần cứng máy tính đã thôi thúc việc sử dụng công nghệ tiên tiến trên toàn quốc tế. Hiệu suất của những máy tính ngày này đều ngày một nâng cao, cùng với sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến vi mạch làm giá thành giảm xuống, do đó máy tính trở thành tiện lợi, tiếp cận đến ngày càng nhiều những nghành nghề dịch vụ [ i ] của con người trên quốc tế. Phần cứng máy tính do đó trở thành một nền tảng để sử dụng hơn là để thống kê giám sát, như tự động hóa, thông tin liên lạc, tinh chỉnh và điều khiển, vui chơi, và giáo dục. Mỗi nghành nghề dịch vụ đặt ra những nhu yếu riêng cho phần cứng, rồi phần cứng sẽ liên tục tăng trưởng để cung ứng những nhu yếu đó. [ j ]
Những máy tính toán tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Calculator
Bàn tính (con số hiển thị trên bàn tính này là 6.302.715.408)
Nhiều thiết bị đã được dùng để trợ giúp con người trong việc đo lường và thống kê từ cách đây hàng ngàn năm, sử dụng tương ứng một-một với ngón tay của tất cả chúng ta. [ k ] Thiết bị đếm sớm nhất hoàn toàn có thể là que tính. Sau đó những thiết bị tương hỗ việc lưu giữ số liệu tại vùng Trăng lưỡi liềm phì nhiêu gồm có những hình thù đất sét, đại diện thay mặt cho số đếm những vật, hoàn toàn có thể là thú nuôi hay thóc lúa, được dán kín trong thùng chứa. [ l ] Bàn tính được dùng trong việc làm tương quan đến số lượng. Bàn tính La Mã được dùng tại Babylonia từ năm 2400 TCN. Kể từ đó, nhiều loại bàn hoặc thẻ dùng để đếm đã được phát minh ra. Trong phòng giám sát vào thời trung cổ, một miếng vải để đo lường và thống kê được đặt trên bàn, và những vật ghi vận động và di chuyển xung quanh theo một quy luật nào đó, như một cách tương hỗ tính tổng tiền. [ m ]Một số máy tính tương tự như được kiến thiết xây dựng vào thời cổ đại và trung cổ để thực thi những phép tính thiên văn. Nó gồm có máy Antikythera và dụng cụ đo độ cao thiên thể của Hy Lạp cổ đại ( khoảng chừng 150 – 100 TCN ), và nói chung được xem là những máy tính cơ khí tiên phong. Những dạng thiết bị cơ khí tiên phong được dùng để thực thi một số ít loại phép tính gồm có bình đồ địa cầu ; 1 số ít phát minh của Abū Rayhān al-Bīrūnī ( khoảng chừng 1000 CN ) ; Equatorium của Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī ( khoảng chừng 1015 CN ) ; máy tính thiên văn theo kỹ thuật tương tự như của những nhà thiên văn và kỹ sư Hồi giáo thời Trung cổ, và Tháp đồng hồ đeo tay thiên văn của Tô Tụng trong thời kỳ nhà Tống .John Napier ( 1550 – 1617 ) đã ghi rằng phép nhân và phép chia những số hoàn toàn có thể thực thi lần lượt bằng phép cộng hoặc trừ logarit của những số đó. Khi tạo ra bảng logarit tiên phong Napier cần phải thực thi nhiều phép nhân, và nhờ vào điểm này mà ông phong cách thiết kế ra Napier’s bones, một thiết bị giống như bảng tính được dùng để nhân và chia. Vì số thực hoàn toàn có thể được màn biểu diễn bằng chiều dài hoặc khoảng cách trên một đường thẳng, thước loga được phát minh vào những năm 1620 được cho phép triển khai phép nhân và chia nhanh hơn rất nhiều so với trước đó. Thước loga được nhiều thế hệ kỹ sư và những công nhân chuyên nghiệp cần toán nhiều sử dụng từ lúc đó, cho đến khi có phát minh máy tính bỏ túi. Các kỹ sư trong chương trình Apollo với tiềm năng gửi con người lên Mặt Trăng đã thực thi nhiều phép tính toán trên thước loga, với độ đúng mực đến ba hoặc bốn số lượng .
Một máy tính cơ khí vào năm 1914. Để ý cánh tay được dùng để xoay bánh xe.
Vào năm 1623, Wilhelm Schickard đã tạo ra chiếc máy tính cơ khí kỹ thuật số tiên phong và do đó trở thành cha đẻ của kỷ nguyên máy tính. [ 8 ] Vì chiếc máy của ông sử dụng nhiều kỹ thuật như răng và bánh răng được tăng trưởng tiên phong dành cho đồng hồ đeo tay, nó còn có tên ‘ đồng hồ đeo tay đo lường và thống kê ‘. Nó được sử dụng vào thực tiễn nhờ người bạn của ông, Johannes Kepler, người đã tạo ra cuộc cách mạng về thiên văn học. Tiếp sau đó là những cỗ máy do Blaise Pascal ( Pascaline, 1642 ) và Gottfried Wilhelm von Leibniz ( 1671 ) sáng tạo. Máy tính nguyên thủy của Pascal ( 1640 ) hiện còn được dữ gìn và bảo vệ tại Bảo tàng Zwinger .
- “Thật là không đáng khi những con người xuất sắc lại mất hàng giờ để làm công việc tính toán như nô lệ trong khi nó có thể được giao cho bất cứ ai nếu máy móc được sử dụng.” —Leibniz
Khoảng năm 1820, Charles Xavier Thomas đã tạo thành công xuất sắc chiếc máy tính cơ học được sản xuất hàng loạt tiên phong, [ 9 ] Máy kế toán Thomas, nó hoàn toàn có thể cộng, trừ, nhân, và chia. Nó dựa đa phần vào khu công trình của Leibniz. Những chiếc máy tính cơ học, như máy cộng trừ cơ số 10, máy đếm, Monroe, Curta và Addo-X vẫn còn được sử dụng cho đến những năm 1970 .Leibniz cũng đã diễn đạt mạng lưới hệ thống số nhị phân, một thành phần cốt lõi của mọi máy tính tân tiến. Tuy nhiên, cho đến những năm 1940, nhiều phong cách thiết kế sau đó ( gồm có những chiếc máy của Charles Babbage vào những năm 1800 và thậm chí còn ENIAC năm 1945 ) vẫn dựa trên hệ thập phân ; [ n ] Máy đếm vòng của ENIAC đã vượt qua phép tính của những bánh xe số trong máy cộng cơ học .
1801 : công nghệ tiên tiến thẻ đục lỗ[sửa|sửa mã nguồn]
Từ năm 1725 Basile Bouchon đã dùng một cuộn giấy được đục lỗ trong một máy dệt để tạo những kiểu mẫu hoàn toàn có thể dùng đi dùng lại trên vải, và vào năm 1726 đồng nghiệp của ông là Jean-Baptiste Falcon đã tăng trưởng phong cách thiết kế bằng cách sử dụng những thẻ giấy đục lỗ gắn với nhau để thuận tiện trong việc tra lắp và đổi khác chương trình. Máy dệt Bouchon-Falcon là bán tự động hóa và cần phải có người đưa chương trình vào. Vào năm 1801, Joseph-Marie Jacquard đã tăng trưởng một máy dệt trong đó kiểu mẫu đang dùng để dệt được điều khiển và tinh chỉnh bằng thẻ đục lỗ. Một loạt những thẻ hoàn toàn có thể được đổi khác mà không phải đổi khác phong cách thiết kế cơ khí của máy dệt. Đây là bước ngoặt trong năng lực lập trình .
Hệ thống thẻ đục lỗ trong máy phát nhạc. Còn được gọi là Sách nhạc, một loại đàn châu Âu chơi không dừng
Vào năm 1833, Charles Babbage chuyển từ việc phát triển máy sai phân của ông sang phát triển một thiết kế hoàn chỉnh hơn, máy phân tích, nó sẽ kéo trực tiếp những thẻ đục lỗ của Jacquard để lập trình.[11] Vào năm 1835, Babbage đã mô tả máy phân tích của ông. Đó là kế hoạch về một chiếc máy tính có thể lập trình đa mục đích, sử dụng thẻ đục lỗ làm ngõ nhập và một máy hơi nước làm năng lượng. Một phát minh cốt yếu đó là sử dụng bánh xe làm chức năng như các hạt của bàn tính. Theo ý nghĩa thực tế, những chiếc máy tính này chỉ toàn chứa những bàn tính tự động (kỹ thuật gọi là đơn vị luận lý số học hay đơn vị dấu chấm động). Ý tưởng ban đầu của ông là dùng thẻ đục lỗ để điều khiển một bộ máy mà có thể tính và in ra những bảng logarit với độ chính xác cực lớn (một máy tính với mục đích cụ thể). Ý tưởng của Babbage nhanh chóng phát triển thành máy tính lập trình được đa mục đích, máy phân tích của ông. Dù thiết kế của ông hợp lý và kế hoạch dường như đúng đắn, hay ít nhất cũng có thể gỡ rối được, dự án rất chậm chạp vì nhiều vấn đề khác nhau. Babbage là một đồng nghiệp khó tính và luôn tranh cãi với bất cứ ai không tôn trọng ý tưởng của ông. Tất cả các bộ phận của chiếc máy của ông đều làm bằng tay. Những lỗi nhỏ trong mỗi bộ phận đôi khi có thể tạo thành những sai biệt lớn trong một bộ máy có hàng ngàn bộ phận, do đó đòi hỏi những bộ phận này phải tốt hơn nhiều so với sức chịu đựng thông thường vào thời kỳ đó. Dự án tan vỡ do những tranh cãi với người thợ thủ công làm ra những bộ phận đó và kết thúc bằng sự rút vốn của chính phủ. Ada Lovelace, con gái của Ngài Byron, đã dịch và thêm những ghi chú vào “Sketch of the Analytical Engine” (Phác họa máy phân tích) của Federico Luigi, Conte Menabrea.
Việc tái tạo chiếc Máy sai phân II, một thiết kế cũ hơn, nhiều hạn chế hơn, được tiến hành từ năm 1991 tại Bảo tàng Khoa học Luân Đôn.[cần dẫn nguồn] Với một ít thay đổi không đáng kể, nó hoạt động đúng như thiết kế của Babbage và chứng tỏ rằng lý thuyết của Babbage là đúng đắn. Bảo tàng đã sử dụng những công cụ máy móc do máy tính điều hành để tạo nên những bộ phận cần thiết, theo khả năng mà một nhà cơ khí vào thời kỳ đó có thể làm được. Thất bại của Babbage trong việc hoàn thành chiếc máy trước hết có thể do những khó khăn không chỉ liên quan đến chính trị và tài chính, mà còn do tham vọng của ông muốn phát triển một chiếc máy ngày càng tinh vi.[o] Tiếp sau bước chân của Babbage, dù không ý thức được công việc trước đó của ông, là Percy Ludgate, một nhân viên kế toán đến từ Dublin, Ireland. Ông thiết kế độc lập một máy tính cơ khí lập trình được, điều mà ông đã mô tả trong một tác phẩm phát hành vào năm 1909.
Thẻ đục lỗ với bảng chữ cái mở rộng.
Vào năm 1890, Cục tìm hiểu dân số Hoa Kỳ đã dùng thẻ đục lỗ, máy sắp xếp, và máy tính bảng do Herman Hollerith phong cách thiết kế để giải quyết và xử lý hàng núi tài liệu từ cuộc tìm hiểu dân số mười năm một lần theo ủy nhiệm của Hiến pháp. Công ty của Hollerith sau này đã trở thành nòng cốt của IBM. IBM đã tăng trưởng công nghệ tiên tiến thẻ đục lỗ thành một công cụ can đảm và mạnh mẽ cho việc giải quyết và xử lý tài liệu kinh doanh thương mại và tạo ra một dòng thiết bị ghi đơn vị chức năng chuyên biệt hóa thoáng rộng. Đến năm 1950, thẻ IBM sống sót khắp nơi trong công nghiệp và chính phủ nước nhà, Lời cảnh báo nhắc nhở được in trên phần đông những thẻ dùng cho lưu thông ở dạng tài liệu ( như séc ), ” Đừng gấp, bẻ cong hoặc xé “, trở thành một khầu hiệu trong thời kỳ hậu Chiến tranh quốc tế lần thứ hai. [ 14 ]
Những bài viết của Leslie Comrie về những phương pháp thẻ đục lỗ và bài báo của W.J. Eckert về Các phương pháp thẻ đục lỗ trong tính toán khoa học vào năm 1940, đã mô tả những kỹ thuật đủ tiên tiến để giải phương trình vi phân[15] hoặc thực hiện phép nhân và chia sử dụng cách biểu diễn dấu chấm động, tất cả đều bằng thẻ đục lỗ và máy ghi đơn vị. Trong hình máy tính bảng (bên trái), hãy để ý bảng vá, có thể thấy ở phía bên phải máy tính bảng. Một hàng công tắc đóng mở nằm ở phía trên bảng vá. Cục tính toán thiên văn Thomas J. Watson, Đại học Columbia đã thực hiện những phép tính thiên văn đại diện cho nghệ thuật trong tính toán.
Kỷ nguyên lập trình máy tính trên thẻ đục lỗ xoay quanh TT máy tính. Ví dụ, những người dùng máy tính, sinh viên khoa học và kỹ thuật tại trường ĐH, sẽ gửi bài tập lập trình của họ đến TT máy tính của trường theo dạng một chồng thẻ, mỗi thẻ là một dòng chương trình. Sau đó họ phải chờ chương trình xếp hàng để được giải quyết và xử lý, biên dịch, và thực thi. Vào cuối khóa học một bản in những tác dụng, lưu lại bằng mã số của người nộp, sẽ được đặt trong khay ngõ xuất bên ngoài TT máy tính. Có nhiều trường hợp những tác dụng này sẽ chỉ gồm một bản in những thông tin lỗi do cú pháp chương trình yên cầu phải triển khai một tiến trình sửa-dịch-chạy khác. [ 17 ] Thẻ đục lỗ vẫn còn được dùng và sản xuất đến ngày này, và kích cỡ đặc biệt quan trọng của chúng [ p ] ( và dung tích 80 dòng ) vẫn hoàn toàn có thể nhận ra trong nhiều hình thức, bản ghi, và chương trình trên khắp quốc tế .
Thập niên 1930 – 1960 : máy tính toán để bàn[sửa|sửa mã nguồn]
Máy tính Curta cũng có thể nhân và chia
Đến thập niên 1900, những máy tính cơ khí trước đó, máy ghi tiền, máy kế toán, … đã được phong cách thiết kế lại để sử dụng motor điện tử, với vị trí của cần gạt đại diện thay mặt cho trạng thái của một biến. Vào những năm 1920 sở trường thích nghi của Lewis Fry Richardson trong việc Dự kiến thời tiết đã đưa ông đến việc nghiên cứu và điều tra phân tích số ; đến nay, những máy tính mạnh nhất trên Trái Đất đều cần dùng để quy mô hóa không thiếu phương trình Navier-Stokes, được dùng để quy mô hóa thời tiết. Những công ty như Friden, Marchant Calculator và Monroe đã tạo ra những máy tính toán [ 18 ] cơ khí để bàn từ những năm 1930 hoàn toàn có thể triển khai những phép tính cộng, trừ, nhân và chia. Từ ” computer ” là một loại việc làm dành cho những người sử dụng những máy tính này để thực thi những phép tính toán học. Trong Dự án Manhattan, Richard Feynman, người sau này đoạt phần thưởng Nobel, là người giám sát một căn phòng đầy những người giám sát, phần lớn trong số họ là những nhà toán học nữ, người hiểu biết về phương trình vi phân, đang nỗ lực giải chúng để trợ giúp cho cuộc chiến tranh. Thậm chí Stanisław Ulam trứ danh đã bị thúc ép vào việc làm dịch toán học thành những số lượng xê dịch đo lường và thống kê được để tạo bom hydro, sau cuộc chiến tranh .Vào năm 1948, Curta được ra đời. Đây là một máy tính cơ khí nhỏ, gọn có size khoảng chừng bằng máy xay tiêu. Qua thời hạn, trong suốt thập niên 1950 và 1960 nhiều chủng loại máy tính toán khác nhau đã Open trên thị trường. Máy tính toán để bàn dùng trọn vẹn điện tử tiên phong là chiếc máy ANITA Mk. VII của Anh, sử dụng màn hình hiển thị ống Nixie và 177 ống thyratron cực nhỏ. Vào tháng 6 năm 1963, Friden đã trình làng EC-130 bốn công dụng. Nó được phong cách thiết kế trọn vẹn bằng transistor ( bóng bán dẫn ), dung tích 13 chữ số trên một màn hình hiển thị CRT 5 inch ( 130 mm ), và đã trình làng ký hiệu Ba Lan nghịch đảo ( RPN ) cho thị trường máy tính toán với giá là 2200 dollar Mỹ. Mẫu EC-132 thêm công dụng khai căn và nghịch đảo. Vào năm 1965, Phòng nghiên cứu và điều tra Wang đã sản xuất máy tính toán để bàn bằng tranistor 10 chữ số LOCI-2, sử dụng màn hình hiển thị hiển thị ống Nixie và hoàn toàn có thể tính logarit .
Máy tính tựa như nâng cấp cải tiến[sửa|sửa mã nguồn]
Máy phân tích vi phân Cambridge, 1938
Trước Chiến tranh quốc tế II, máy tính tựa như cơ khí và điện tử được xem là ” thời thượng “, và nhiều người cho rằng chúng là tương lai của ngành giám sát. Những máy tính tương tự như tận dụng sự tương tự như ngặt nghèo giữa toán học ở tỷ suất nhỏ — vị trí và hoạt động của bánh xe hay điện thế và dòng điện của những thành phần điện tử — và toán học về những hiện tượng kỳ lạ vật lý khác, như đường đạn, quán tính, cộng hưởng, truyền tải nguồn năng lượng, mô men, v.v.. [ q ] Mô hình hóa những hiện tượng kỳ lạ vật lý bằng điện thế và dòng điện điện tử [ r ] thành những số lượng tương tự như .
Quan trọng nhất, những hệ thống tương tự này làm việc bằng cách tạo ra tín hiệu tương tự điện tử từ những hệ thống khác, cho phép người dùng dự đoán được hành vi của hệ thống đang xét bằng cách quan sát các tín hiệu tương tự điện tử. Tín hiệu tương tự hữu dụng nhất ở cách mà hành vi ở cấp độ thu nhỏ được biểu diễn bằng các phương trình vi tích phân, và do đó có thể giải được những phương trình đó. Một ví dụ khéo léo về một cái máy như vậy, sử dụng nước làm lượng số tương tự, là máy tích phân nước chế tạo vào năm 1928; một ví dụ điện tử là máy Mallock chế tạo vào năm 1941. Một máy đo diện tích là một thiết bị có thể thực hiện phép tính tích phân, sử dụng khoảng cách làm lượng số tương tự. Cho đến những năm 1980, các hệ thống HVAC sử dụng không khí vừa để làm lượng số tương tự vừa để làm thành phần điều khiển. Không giống như các máy tính kỹ thuật số hiện đại, máy tính tương tự không uyển chuyển lắm, và cần phải được cấu hình lại (tức là, lập trình lại) bằng tay để chuyển chúng từ công việc này sang công việc khác. Những máy tính tương tự có lợi điểm so với máy tính kỹ thuật số đời đầu ở chỗ chúng có thể được dùng để giải những bài toán phức tạp sử dụng kỹ thuật tương tự hành vi trong khi những máy tính số đời đầu tiên khá hạn chế.
Vì máy tính rất hiếm trong thời kỳ này, các lời giải thường được mã hóa cứng ở dạng giấy tờ như đồ thị và bảng tính, rồi từ đó có thể tạo ra những lời giải tương tự cho những bài toán này, như sự phân bố áp suất và nhiệt độ trong hệ thống nhiệt. Một vài máy tính tương tự được triển khai rộng rãi nhất là những thiết bị dùng để định vị mục tiêu vũ khí, như máy định vị bom Norden[21] và hệ thống kiểm soát bắn,[22] hay hệ thống dành cho thuyền hải quân Argo của Arthur Pollen. Một số vẫn còn được sử dụng hàng thập kỷ sau Chiến tranh thế giới II; Máy tính kiểm soát bắn Mark I được triển khai cho Hải quân Hoa Kỳ trên nhiều thuyền từ tàu khu trục đến tàu chiến lớn. Những máy tính tương tự khác bao gồm Heathkit EC-1, và Máy tính MONIAC chạy bằng sức nước mô hình hóa những dòng chảy quan hệ kinh tế.[23]
Nghệ thuật thống kê giám sát tương tự như đạt đến đỉnh điểm với máy nghiên cứu và phân tích vi phân, [ 24 ] được phát minh vào năm 1876 bởi James Thomson và được H. W. Nieman và Vannevar Bush sản xuất tại MIT khởi đầu từ năm 1927. Chưa tới một tá chiếc máy này được sản xuất ; chiếc mạnh nhất được sản xuất tại Khoa Cơ điện tử Moore của Đại học Pennsylvania, nơi chiếc ENIAC được sản xuất. Những máy tính điện tử kỹ thuật số tựa như như ENIAC đã báo hiệu hồi kết của phần nhiều máy tính toán tương tự như, nhưng những máy tính tương tự như lai, được tinh chỉnh và điều khiển bởi những thiết bị điện tử số, vẫn liên tục được dùng trên thực tiễn trong những năm 1950 và 1960, và sau đó là trong 1 số ít ứng dụng trình độ. Nhưng giống như tổng thể những thiết bị kỹ thuật số khác, độ đúng mực thập phân sau nhiều lần đo lường và thống kê ( precision ) của một thiết bị kỹ thuật số là một hạn chế, [ s ] trong khi với thiết bị tựa như, độ đúng chuẩn so với trong thực tiễn ( accuracy ) lại là một hạn chế. [ t ] Khi điện tử tăng trưởng trong thế kỷ XX, bài toán giám sát ở điện thế thấp mà vẫn giữ được tỷ suất tín hiệu trên nhiễu cao nhanh gọn hiện ra, vì mạch kỹ thuật số là một dạng đặc biệt quan trọng của mạch tương tự như, dự tính hoạt động giải trí ở những thiết lập chuẩn hóa ( liên tục hướng đi như vậy, cổng luận lý hoàn toàn có thể được xem là một dạng mạch số ). Nhưng vì máy tính số đã trở nên nhanh hơn và sử dụng bộ nhớ lớn hơn ( như RAM hay bộ nhớ trong ), chúng hầu hết đã thay thế sửa chữa máy tính tương tự như. Lập trình máy tính, hay viết mã, đã vươn lên trở thành nghề nghiệp của con người .
Máy tính số thuở sơ khai[sửa|sửa mã nguồn]
Chương trình băng đục lỗ dài hơn nhiều so với một đoạn trong hình.
Thời kỳ thống kê giám sát văn minh khởi đầu bằng sự tăng trưởng đột biến trước và trong Chiến tranh quốc tế II, khi những thành phần mạch điện [ u ] đã sửa chữa thay thế những bộ phận cơ khí tương tự và máy tính toán kỹ thuật số đã thay thế sửa chữa máy tính toán kỹ thuật tương tự như. Những máy như Z3, máy tính Atanasoff – Berry, những máy tính Colossus, và ENIAC được sản xuất bằng tay sử dụng những mạch điện có chứa rờ-le hay van ( ống chân không ), và thường dùng thẻ đục lỗ hoặc băng giấy đục lỗ làm ngõ nhập và dung môi tàng trữ chính ( lâu tiêu tốn ) .Trong thời kỳ này, 1 số ít loại máy khác nhau được sản xuất với tính năng ngày càng tiên tiến và phát triển. Vào đầu tiến trình này, không thấy một máy nào tương tự như như máy tính ngày này, ngoại trừ những kế hoạch dài hạn của Charles Babbage và những ý tưởng sáng tạo toán học của Alan Turing và những người khác. Vào cuối thời kỳ, những thiết bị như EDSAC đã được sản xuất, và được mọi người thừa nhận là máy tính kỹ thuật số. Định nghĩa một điểm trong suốt quy trình là ” máy tính tiên phong ” là đã bỏ lỡ nhiều điểm tinh xảo ( xem bảng ” Xác định những đặc tính của 1 số ít máy tính số thuở sơ khai vào những năm 1940 ” ở dưới ) .Bài báo năm 1936 của Alan Turing [ 26 ] đã được chứng tỏ là có tác động ảnh hưởng vô cùng lớn đến ngành máy tính và khoa học máy tính theo hai cách. Mục đích chính của nó là chứng tỏ rằng sống sót những yếu tố ( gọi là bài toán dừng ) không hề giải bằng bất kể tiến trình tuần tự nào. Để làm điều đó, Turing đã phân phối một định nghĩa về một máy tính phổ quát giải quyết và xử lý chương trình được lưu trên băng giấy. Cách kiến thiết xây dựng này được gọi là máy Turing ; nó sửa chữa thay thế cho ngôn từ phổ quát dựa trên toán học có phần nặng nề hơn của Kurt Gödel. Ngoại trừ những hạn chế do bộ tàng trữ hạn chế, những máy tính tân tiến được xem là Turing khá đầy đủ, hay nói cách khác, chúng có năng lực thực thi giải thuật tương tự với máy Turing phổ quát. Kiểu số lượng giới hạn của tính khá đầy đủ Turing đôi lúc được xem như năng lực số lượng giới hạn phân tách máy tính đa năng và những máy đời trước với mục tiêu đơn cử .
Để một máy tính toán trở thành máy tính đa năng, phải có một chính sách đọc-ghi thuận tiện, ví dụ như băng giấy đục lỗ. Với kỹ năng và kiến thức về ‘ máy tính phổ quát ‘ mang tính triết lý của Alan Turing, John von Neumann đã định nghĩa một kiến trúc sử dụng cùng một bộ nhớ cho việc tàng trữ chương trình lẫn tài liệu : phần đông toàn bộ những máy tính thời nay đều sử dụng kiến trúc này ( hoặc một biến thể nào đó của nó ). Tuy về mặt kim chỉ nan trọn vẹn có thể hiện thực một máy tính hoàn hảo làm bằng cơ khí ( như phong cách thiết kế của Babbage đã chứng tỏ ), điện tử học đã khiến cho vận tốc và sau này là sự thu nhỏ trở nên khả dĩ hình thành nên những máy tính tân tiến .Có ba khuynh hướng tăng trưởng máy tính song song với nhau trong thời hạn Chiến tranh quốc tế II ; trong đó xu thế thứ nhất nhanh gọn bị quên lãng, còn xu thế thứ hai bị cố ý giữ bí hiểm. Xu hướng thứ nhất là khu công trình Konrad Zuse của người Đức. Thứ hai là việc tiến hành máy tính Colossus trong vòng bí hiểm của Anh. Cả hai khuynh hướng này đều không có ảnh hưởng tác động nhiều đến những dự án Bất Động Sản máy tính khác nhau tại Hoa Kỳ. Xu hướng thứ ba trong sự tăng trưởng máy tính là ENIAC và EDVAC của Eckert Mauchly, được biết đến thoáng rộng [ 27 ] [ 28 ] .
Bản mô phỏng máy tính Z1 của Zuse.
Làm việc trọn vẹn cách biệt tại Đức, Konrad Zuse mở màn sản xuất máy tính toán dòng Z tiên phong của ông vào năm 1936, với một số ít tính năng như có bộ nhớ và năng lực lập trình ( khởi đầu còn hạn chế ). Chiếc Z1 của Zuse trọn vẹn bằng cơ khí, nhưng đã sử dụng số nhị phân, hoàn thành xong vào năm 1938, nhưng chưa khi nào thao tác một cách an toàn và đáng tin cậy do những yếu tố với độ đúng chuẩn của những bộ phận .Chiếc máy sau đó của Zuse, chiếc Z3 [ 29 ], hoàn thành xong vào năm 1941. Chiếc máy này dựa trên rờ-le điện thoại thông minh và đã hoạt động giải trí một cách đáng hài lòng. Nhờ vậy Z3 trở thành chiếc máy tính kỹ thuật số đa năng tiên phong được điều khiển và tinh chỉnh bằng chương trình và hoàn toàn có thể hoạt động giải trí được. Trên nhiều góc nhìn nó khá giống với những chiếc máy văn minh, tiên phong trong nhiều nâng cấp cải tiến, như số thực dấu chấm động. Sự thay thế sửa chữa mạng lưới hệ thống số thập phân khó hiện thực ( được dùng trong phong cách thiết kế trước đó của Charles Babbage ) bằng mạng lưới hệ thống nhị phân đơn thuần hơn có nghĩa là những chiếc máy của Zuse dễ sản xuất hơn và rất có năng lực đáng đáng tin cậy hơn, theo công nghệ tiên tiến có sẵn vào thời đó. Đôi khi người ta xem đây là nguyên do chính tại sao Zuse lại thành công xuất sắc trong khi Babbage thất bại .Chương trình đưa vào Z3 được ghi trên những tấm phim đục lỗ. Phép nhảy có điều kiện kèm theo bị bỏ lỡ, nhưng từ thập niên 1990 người ta đã chứng tỏ bằng triết lý rằng Z3 vẫn là một máy tính vạn năng ( bỏ lỡ những hạn chế về kích cỡ tàng trữ vật lý của nó ). Trong hai ứng dụng được ĐK sở hữu trí tuệ vào năm 1936, Konrad Zuse cũng đoán trước rằng những dòng lệnh máy hoàn toàn có thể được lưu trong cùng bộ tàng trữ tài liệu – ý tưởng sáng tạo chính yếu mà sau này được biết đến với kiến trúc von Neumann và được hiện thực tiên phong trong bản thiết kế EDSAC của Anh sau đó ( 1949 ). Zuse cũng công bố đã phong cách thiết kế được ngôn từ lập trình cấp cao tiên phong, ( Plankalkül ), vào năm 1945 ( được xuất bản năm 1948 ) mặc dầu nó được hiện thực lần tiên phong vào năm 2000 bởi một nhóm do Raúl Rojas đứng đầu tại Đại học Tự do Berlin – năm năm sau khi Zuse qua đời .Zuse đã phải chịu nhiều khó khăn vất vả trong Chiến tranh quốc tế II khi 1 số ít máy móc của ông bị phá hoại trong những chiến dịch ném bom của Quân liên minh. Rõ ràng là những kỹ sư tại Anh và Mỹ không hề biết đến hầu hết khu công trình của ông cho đến mãi sau này, mặc dầu tối thiểu thì IBM đã quan tâm đến nó khi hỗ trợ vốn kinh tế tài chính cho việc xây dựng công ty của ông vào năm 1946 để trả lại sẽ chiếm hữu bằng phát minh của Zuse .
Colossus được dùng để giải mã thông tin quân Đức trong Chiến tranh thế giới II.
Trong suốt Chiến tranh thế giới II, người Anh tại Bletchley Park (40 dặm về phía bắc Luân Đôn) đã đạt được một số thành công trong việc giải những bức thư liên lạc quân sự được mã hóa của quân Đức. Máy mã hóa của người Đức, Enigma, bị xâm nhập với sự giúp đỡ của những chiếc máy cơ-điện có tên bombe. Bombe, do Alan Turing và Gordon Welchman thiết kế, đặt tên theo phương pháp mã hóa bomba của Marian Rejewski người Ba Lan (1938), bắt đầu được sử dụng vào năm 1941.[30] Chúng khử được những thiết lập của Enigma bằng cách thực hiện hàng loạt những phép suy diễn logic được hiện thực bằng điện tử. Đa số khả năng sẽ dẫn đến mâu thuẫn, chỉ còn số ít còn lại có thể kiểm tra bằng tay được.
Người Đức cũng tăng trưởng một loạt mạng lưới hệ thống mã hóa bằng máy điện báo ghi chữ, khá khác với Enigma. Chiếc Lorenz SZ 40/42 được dùng cho những liên lạc Quân đội cấp cao, mà người Anh gọi là ” Tunny “. Lần xâm nhập tiên phong vào thông điệp của Lorenz mở màn vào năm 1941. Là một phần trong nỗ lực giải thuật Tunny, Giáo sư Max Newman và đồng nghiệp của ông đã giúp miêu tả chi tiết cụ thể chiếc máy Colossus. Chiếc Mk I Colossus được sản xuất trong khoảng chừng giữa tháng 3 và tháng 12 năm 1943 do Tommy Flowers và đồng nghiệp của ông tại Trạm nghiên cứu và điều tra bưu chính ở Dollis Hill, Luân Đôn thực thi, rồi sau đó chuyển đến Bletchley Park .
Colossus là thiết bị tính toán hoàn toàn bằng điện tử đầu tiên. Colossus sử dụng một số lượng lớn van (ống chân không). Nó có ngõ nhập bằng băng giấy và có thể được cấu hình để thực hiện các tác vụ luận lý bool khác nhau trên dữ liệu, nhưng không phải là một Turing đầy đủ. Chín chiếc Mk II Colossi đã được chế tạo (chiếc Mk I được chuyển đổi sang Mk II là tổng cộng 10 máy). Chi tiết về sự tồn tại, thiết kế và sử dụng nó được giữ bí mật rất kỹ cho đến thập niên 1970. Cá nhân Winston Churchill đã ra lệnh phá hủy chúng. Do tính bí mật này, những chiếc Colossus không được tính vào nhiều bản tóm tắt lịch sử của máy tính. Một bản sao của một trong các máy Colossus được tái tạo lại, hiện đang trưng bày tại Bletchley Park.
Sự tăng trưởng của người Mỹ[sửa|sửa mã nguồn]
Vào năm 1937, Shannon đã viết cuốn luận văn Thạc sĩ của ông tại MIT lần đầu tiên trong lịch sử hiện thực đại số Boole bằng cách dùng các rờ-le và công tắc điện tử. Với tựa đề A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits (tạm dịch: Phân tích mang tính biểu tượng cho mạch rờ-le và chuyển mạch), cuốn luận văn của Shannon về bản chất đã xây dựng nên bản thiết kế mạch kỹ thuật số có thực. George Stibitz cũng hoàn thành việc chế tạo chiếc máy tính dựa trên rờ-le mà ông gọi là “Mô hình K” tại Bell Labs vào tháng 11 năm 1937. Bell Labs đã ủy quyền một chương trình nghiên cứu đầy đủ vào năm 1938 dưới sự chỉ đạo của Stibitz. Chiếc Máy tính số phức của họ[v] đã được hoàn tất vào ngày 8 tháng 1 năm 1940, có thể tính toán được số phức. Trong một lần trình diễn nó tại hội nghị của Hội Toán học Hoa Kỳ ở Cao đẳng Dartmouth vào ngày 11 tháng 9 năm 1940, Stibitz đã có thể gửi những lệnh điều khiển từ xa cho Máy tính Số phức qua đường dây điện thoại nhờ máy điện báo đánh chữ. Đó là chiếc máy tính toán đầu tiên từng sử dụng điều khiển từ xa, ở đây là qua đường dây điện thoại. Một số khán giả trong hội nghị đã chứng kiến cuộc trình diễn đó gồm có John von Neumann, John Mauchly, và Norbert Wiener, những người đã viết về nó trong cuốn hồi ký của họ.
Vào năm 1939, John Vincent Atanasoff và Clifford E. Berry của Đại học bang Iowa đã phát triển chiếc Máy tính Atanasoff–Berry Computer (ABC), một chiếc máy tính điện tử kỹ thuật số có mục đích cụ thể là giải hệ phương trình tuyến tính. Bản thiết kế này sử dụng trên 300 ống chân không để tăng tốc độ tính toán và sử dụng tụ điện gắn cứng vào trống quay bằng động cơ để làm bộ nhớ. Mặc dù máy ABC không thể lập trình được, nó là chiếc máy đầu tiên sử dụng mạch điện tử. Nhà đồng phát minh ENIAC, John Mauchly, đã giám định chiếc ABC vào tháng 6 năm 1941, và những ảnh hưởng của nó lên bản thiết kế chiếc máy ENIAC sau này là chủ đề tranh luận giữa những nhà sử học máy tính. Chiếc ABC đã bị lãng quên cho đến khi nó là tâm điểm trong vụ kiện Honeywell kiện Sperry Rand, mà quyết định của tòa án là làm mất hiệu lực của bằng sáng chế ENIAC (và vài thứ khác) vì một trong những lý do đó là nó mô phỏng công trình của Atanasoff.
Vào năm 1939, người ta khởi đầu sản xuất chiếc máy Harvard Mark I tại phòng thí nghiệm Endicott của IBM. Được biết đến chính thức với tên gọi Automatic Sequence Controlled Calculator ( Máy tính được tinh chỉnh và điều khiển bằng chuỗi tự động hóa ), Mark I là một máy tính cơ-điện đa năng được sản xuất bằng tiền tài và sự tương hỗ nhân lực từ IBM, dưới sự hướng dẫn của nhà toán học Howard Aiken của trường Harvard. Bản thiết kế của nó ảnh hưởng tác động từ Máy nghiên cứu và phân tích của Babbage, sử dụng số thập phân và bánh xe tàng trữ cùng với công tắc nguồn xoay kèm với rờ-le điện từ. Nó hoàn toàn có thể lập trình được nhờ cuộc giấy đục lỗ, và hoàn toàn có thể cùng lúc đo lường và thống kê vài đơn vị chức năng song song. Các phiên bản sau đó có vài bộ đọc cuộn giấy và nó hoàn toàn có thể biến hóa giữa những bộ đọc dựa trên một điều kiện kèm theo nào đó. Tuy nhiên, chiếc máy không trọn vẹn là máy Turing không thiếu. Mark I được chuyển đến Đại học Harvard và mở màn được đưa vào hoạt động giải trí vào tháng 5 năm 1944 .
Bài cụ thể : ENIAC
ENIAC thực hiện phép tính toán quỹ đạo đường đạn với năng lượng 160 kW.
Chiếc máy ENIAC ( Electronic Numerical Integrator and Computer – Máy tính hợp và tính toán số học điện tử ) do Mỹ phong cách thiết kế là chiếc máy tính đa năng điện tử tiên phong. Được sản xuất dưới sự chỉ huy của John Mauchly và J. Presper Eckert tại Đại học Pennsylvania, nó nhanh hơn Harvard Mark I 1000 lần. Sự tăng trưởng và sản xuất ENIAC lê dài từ năm 1943 đến khi hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trọn vẹn vào cuối năm 1945 .Khi bản thiết kế của nó được đưa ra, nhiều nhà nghiên cứu tin rằng hàng ngàn cái van ( tức là ống chân không ) mỏng dính sẽ tiếp tục cháy khiến cho ENIAC liên tục ngưng hoạt động giải trí để thay thế sửa chữa, do đó sẽ vô dụng. Tuy nhiên, nó đã hoàn toàn có thể triển khai hàng ngàn phép tính một giây trong vòng nhiều tiếng đồng hồ đeo tay giữa hai thời gian chết máy .
ENIAC chắc chắn là một thiết bị Turing đầy đủ. Tuy nhiên, một “chương trình” trên ENIAC được định nghĩa bởi những trạng thái của cáp nối tạm và chuyển mạch, một khoảng cách xa so với những máy điện tử chương trình lưu trữ sử dụng kỹ thuật này. Lập trình nó có nghĩa là lắp lại dây cho nó[34]. (Sự phát triển hoàn tất vào năm 1948 đã giúp nó có thể xử lý các tập chương trình lưu trữ trong bảng bộ nhớ chức năng, khiến cho việc lập trình bớt khó khăn hơn). Nó có thể thực hiện phép tính song song, vì nó có thể được nối dây để thực hiện nhiều bộ cộng tích lũy cùng lúc. Do đó phép tính tuần tự là đặc trưng của máy von Neumann diễn ra sau ENIAC.
Máy von Neumann thế hệ tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]
Thậm chí trước khi hoàn thành xong máy ENIAC, Eckert và Mauchly đã nhận thấy được những hạn chế của nó và bắt tay vào việc phong cách thiết kế một chiếc máy tính lưu chương trình, EDVAC. John von Neumann đã được ghi danh trong bản báo cáo giải trình được biết đến thoáng rộng miêu tả mẫu phong cách thiết kế EDVAC trong đó cả chương trình và tài liệu thống kê giám sát đều được tàng trữ trong một bộ tàng trữ duy nhất. Thiết kế cơ bản này, được bộc lộ trong kiến trúc von Neumann, sẽ đóng vai trò làm nền móng cho sự tăng trưởng những thế hệ tiếp sau của ENIAC trên toàn thế giới. [ 35 ]
Trong thế hệ thiết bị này, bộ nhớ tạm hoặc đang thống kê giám sát được những đường trễ âm phân phối, những đường này sử dụng thời hạn truyền âm qua một chất trung gian như thủy ngân lỏng ( hoặc qua một sợi dây ) để lưu dữ liệu ngắn. Khi những chuỗi xung âm thanh được gửi qua một cái ống ; sau một thời hạn, khi xung đi đến cuối ống, mạch điện sẽ dò xem xung đó đại diện thay mặt cho 1 hay 0 và làm cho máy tạo xê dịch gửi lại xung. Những máy khác sử dụng những ống Williams, trong đó tận dụng năng lực của ống phát hình ti vi để tàng trữ và truy xuất tài liệu. Đến trước năm 1954, bộ nhớ lõi từ [ 36 ] nhanh gọn thay thế sửa chữa phần đông những dạng tàng trữ trong thời điểm tạm thời khác, và thống trị trong nghành này cho đến giữa thập niên 1970 .Chiếc máy von Neumann hoạt động giải trí được tiên phong là Manchester ” Baby ” hay Máy thí nghiệm thu nhỏ ( Small-Scale Experimental Machine ), được Frederic C. Williams và Tom Kilburn tăng trưởng tại Đại học Manchester vào năm 1948 ; [ 37 ] sau nó là chiếc máy tính Manchester Mark I vào năm 1949, một mạng lưới hệ thống hoàn hảo, sử dụng ống Williams và bộ nhớ trống từ ( magnetic drum ), và cũng ra đời thanh ghi chỉ mục ( index register ). [ 38 ] Đối thủ khác cho thương hiệu ” chiếc máy tính tàng trữ chương trình bằng kỹ thuật số tiên phong ” là EDSAC, được phong cách thiết kế và sản xuất tại Đại học Cambridge. Được đưa vào hoạt động giải trí chưa đầy một năm sau Manchester ” Baby “, nó cũng hoàn toàn có thể xử lý được những bài toán thật sự. Thật ra EDSAC lấy cảm hứng từ những kế hoạch của EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer – Máy tính tự động hóa biến rời rạc điện tử ), chiếc máy tiếp nối đuôi nhau của ENIAC ; những kế hoạch này đã được hoàn thành xong trước khi ENIAC hoạt động giải trí tốt. Không giống như ENIAC, sử dụng giải quyết và xử lý song song, EDVAC sử dụng một đơn vị chức năng giải quyết và xử lý đơn. Kiểu phong cách thiết kế này đơn thuần hơn và là kiểu tiên phong được hiện thực trong làn sóng mini hóa, và tăng độ an toàn và đáng tin cậy về sau này. Một số người xem Manchester Mark I / EDSAC / EDVAC là ” nàng Eva ” để từ đó tổng thể những máy tính lúc bấy giờ đều thừa kế kiểu kiến trúc của chúng. Chiếc máy của Đại học Manchester trở thành bản mẫu tiên phong cho Ferranti Mark I. Chiếc máy Ferranti Mark I tiên phong được gửi đến trường Đại học vào tháng 2 năm 1951 và tối thiểu chín cái khác đã được bán trong năm 1951 đến 1957 .
Chiếc máy tính lập trình được phổ thông đầu tiên ở Liên Xô được một nhóm các nhà bác học chế tạo dưới sự chỉ đạo của Sergei Alekseyevich Lebedev đến từ Viện Công nghệ điện Kiev, Liên Xô (Ukraina ngày nay). Chiếc máy tính MESM (МЭСМ, Máy tính toán điện tử nhỏ) bắt đầu vận hành vào năm 1950. Nó có khoảng 6.000 ống chân không và tiêu thụ 25 kW năng lượng. Nó có thể thực hiện xấp xỉ 3.000 phép tính một giây[cần dẫn nguồn]. Một chiếc máy đời đầu khác là CSIRAC, thiết kế của người Úc được đưa vào chạy thử nghiệm đầu tiên vào năm 1949. CSIRAC là chiếc máy tính cũ nhất vẫn còn tồn tại và là chiếc đầu tiên được dùng để chơi nhạc kỹ thuật số.
Vào tháng 10 năm 1947, những giám đốc của J. Lyons và Company, một công ty ship hàng siêu thị nhà hàng nổi tiếng nhờ những shop trà nhưng cực kỳ quan tâm tới những kỹ thuật quản trị văn phòng mới, đã quyết định hành động đóng một vai trò quan trọng trong việc tiếp thị sự tăng trưởng thương mại của máy tính. Đến năm 1951, máy tính LEO I đã hoạt động giải trí được và thực thi những thao tác máy tính văn phòng thường ngày tiên phong trên quốc tế. Vào tháng 11 năm 1951, công ty J. Lyons khởi đầu triển khai việc làm nhìn nhận bánh mì trên LEO ( Lyons Electronic Office – Văn phòng Điện tử Lyons ). Đó là ứng dụng kinh doanh thương mại tiên phong được thực thi trên một chiếc máy tính tàng trữ chương trình .
Vào tháng 6 năm 1951, UNIVAC I ( Máy tính tự động hóa đại trà phổ thông ) được gửi đến Cục Thống kê Dân số Hoa Kỳ. Remington Rand đã bán được 46 chiếc máy với trị giá mỗi chiếc hơn 1 triệu USD. UNIVAC là chiếc máy tính được ‘ sản xuất hàng loạt ‘ tiên phong ; toàn bộ những máy tính trước đó đều thuộc loại ‘ sản xuất từng cái một ‘. Máy này sử dụng 5.200 ống chân không và tiêu thụ 125 kW nguồn năng lượng. Nó sử dụng một đường dây trễ ( delay line ) bằng thủy ngân hoàn toàn có thể chứa 1.000 word của 11 chữ số thập phân cùng với dấu ( word 72 – bit ) dùng làm bộ nhớ. Không giống như những máy IBM, nó không được trang bị bộ đọc thẻ đục lỗ mà sử dụng ngõ nhập là băng từ sắt kẽm kim loại theo kiểu những năm 1930, khiến cho nó không thích hợp với 1 số ít bộ tàng trữ tài liệu hiện có bán vào thời hạn đó. Băng giấy đục lỗ vận tốc cao và băng từ được dùng làm ngõ nhập / xuất cho những máy tính khác vào thời kỳ này. [ w ]Vào năm 1952, IBM công bố chiếc Máy giải quyết và xử lý tài liệu điện tử IBM 701, chiếc máy tiên phong trong dòng máy 700 / 7000 thành công xuất sắc và là máy tính trạm IBM tiên phong của hãng. Chiếc IBM 704, được công bố vào năm 1954, sử dụng bộ nhớ lõi từ, đã trở thành tiêu chuẩn cho những chiếc máy cỡ lớn. Ngôn ngữ lập trình cấp cao đa mục tiêu tiên phong, Fortran, cũng được tăng trưởng tại IBM để dùng cho 704 trong năm 1955 và 1956 và phát hành vào đầu năm 1957. ( Mẫu phong cách thiết kế ngôn từ cấp cao Plankalkül năm 1945 của Konrad Zuse chưa được hiện thực vào thời gian đó ). Một nhóm người dùng tình nguyện được xây dựng năm 1955 để san sẻ ứng dụng và kinh nghiệm tay nghề của họ với IBM 701 ; nhóm này, vẫn còn sống sót đến thời nay, là tiền bối của mã nguồn mở sau này .
Dây nhợ tại mặt trước của IBM 650.
IBM đã ra mắt chiếc máy tính nhỏ và rẻ hơn vào năm 1954 mà trong thực tiễn đã cho thấy nó rất được ưa thích. Chiếc IBM 650 nặng trên 900 kg, bộ phân phối điện đi kèm nặng khoảng chừng 1350 kg và cả hai được đựng trong những tủ rời nhau với size 1,5 x 0,9 x 1,8 mét. Nó trị giá 500.000 USD hoặc cho thuê với giá 3.500 USD một tháng. Bộ nhớ trống ( drum memory ) của nó nguyên thủy chỉ có 2000 word 10 chữ số, và cần phải lập trình rất phức tạp thì mới thống kê giám sát được hiệu suất cao. Những số lượng giới hạn về bộ nhớ như vậy vẫn là yếu tố so với ngành lập trình cho đến nhiều thập kỷ về sau, cho đến khi có một cuộc cách mạng về năng lực của phần cứng và một quy mô lập trình tương thích với sự tăng trưởng của ứng dụng .
Vào năm 1955, Maurice Wilkes đã sáng chế ra vi lập trình[40], sau đó được sử dụng rộng rãi trong các CPU và các đơn vị dấu chấm động của máy trạm và những máy tính khác, như dòng IBM 360. Vi lập trình cho phép tập lệnh nền được định nghĩa hoặc mở rộng bằng các chương trình tích hợp sẵn (ngày nay gọi là firmware) hoặc vi mã (microcode).[42])
Vào năm 1956, IBM đã bán mạng lưới hệ thống đĩa từ tiên phong, RAMAC ( Random Access Method of Accounting and Control – Phương pháp truy vấn ngẫu nhiên của Tính toán và tinh chỉnh và điều khiển ). Nó sử dụng 50 đĩa sắt kẽm kim loại 24 inch ( 610 mm ), với 100 rãnh mỗi mặt. Nó hoàn toàn có thể tàng trữ 5 megabyte tài liệu và có giá là 10.000 USD mỗi megabyte ( vào năm 2008, bộ tàng trữ từ tính, ở dạng đĩa cứng, có giá dưới một phần 50 cent mỗi megabyte ) .
Thế hệ thứ hai : transistor[sửa|sửa mã nguồn]
Vào nửa sau thập niên 1950 transistor lưỡng cực ( BJT ) đã sửa chữa thay thế ống chân không. Từ đó dẫn đến những chiếc máy tính thuộc ” thế hệ thứ hai “. Ban đầu, người ta tin rằng sẽ có rất ít máy tính được sản xuất hoặc sử dụng. Lý do là vì size, giá thành, và kỹ năng và kiến thức cần có để quản lý và vận hành hoặc đọc hiểu hiệu quả của chúng. Transistor [ x ] đã làm giảm đáng kể size, giá tiền bắt đầu và ngân sách quản lý và vận hành. Transitor lưỡng cực [ 45 ] được phát minh vào năm 1947 [ 46 ]. Nếu không có dòng điện chạy qua đường cực base-emitter của transistor lưỡng cực, đường cực collector-emitter của transistor sẽ chặn dòng điện ( transistor khi đó gọi là ” tắt trọn vẹn ” ). Nếu có dòng điện đủ lớn đi qua đường cực base-emitter của một transistor, đường cực collector-emitter của transistor đó cũng cho dòng điện đi qua ( và transistor được gọi là ” mở trọn vẹn ” ). Việc cho dòng điện đi qua hoặc ngăn dòng điện là cách màn biểu diễn lần lượt cho số nhị phân 1 ( true ) hay 0 ( false ). So với ống chân không, transistor có nhiều lợi điểm : sản xuất ra chúng rẻ hơn mà nhanh hơn gấp 10 lần, biến thiên từ điều kiện kèm theo 1 đến 0 chỉ mất có một phần triệu hoặc một phần tỷ giây. Dung tích transistor được đo bằng milimét vuông so với centimét vuông của ống chân không. Nhiệt độ quản lý và vận hành thấp hơn của transistor đã làm tăng độ đáng tin cậy của chúng so với ống chân không. Các máy tính được trang bị transistor hoàn toàn có thể chứa mười ngàn mạch luận lý nhị phân trong một khoảng trống rất nhỏ hẹp .Thông thường, những máy tính thế hệ thứ hai [ y ] [ z ] gồm có rất nhiều mạch in như IBM Standard Modular System mỗi mạch có chứa một đến bốn cổng luận lý hoặc flip-flop. Một máy tính thế hệ thứ hai, IBM 1401, đã giành được đến khoảng chừng một phần ba thị trường quốc tế. IBM đã setup hơn một trăm ngàn máy 1401 trong khoảng chừng năm 1960 đến 1964 – Khoảng thời hạn này cũng tận mắt chứng kiến nỗ lực duy nhất của người Ý : chiếc ELEA của Olivetti, sản xuất được 110 máy .
Các thiết bị điện tử được transistor hóa không chỉ tăng trưởng CPU, mà còn cả những thiết bị ngoại vi. Chiếc RAMAC IBM 350 được ra đời vào năm 1956 và là máy tính có ổ đĩa tiên phong trên quốc tế. Đơn vị tàng trữ tài liệu dạng đĩa thế hệ thứ hai hoàn toàn có thể tàng trữ hàng chục triệu ký tự và chữ số. Nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau hoàn toàn có thể liên kết với CPU, giúp tăng tổng dung tích bộ nhớ đến hàng trăm triệu ký tự và chữ số. Tiếp sau đơn vị chức năng tàng trữ bằng đĩa cố định và thắt chặt, được liên kết với CPU trải qua băng truyền tài liệu vận tốc cao, là đơn vị chức năng tàng trữ tài liệu dạng đĩa tháo lắp. Một chồng đĩa tháo lắp hoàn toàn có thể thay bằng một chồng khác chỉ trong vài giây. Thậm chí dù dung tích đĩa tháo lắp nhỏ hơn đĩa cố định và thắt chặt, năng lực sử dụng thay thế sửa chữa lẫn nhau bảo vệ cho năng lực tàng trữ tài liệu không có số lượng giới hạn trở nên trong tầm tay. Nhưng băng từ phân phối năng lực tàng trữ những tài liệu này, với giá tiền thấp hơn đĩa .Nhiều CPU thế hệ thứ hai phó thác việc tiếp xúc với những thiết bị ngoại vi cho một vi giải quyết và xử lý thứ hai. Ví dụ, trong khi vi giải quyết và xử lý tiếp xúc điều khiển và tinh chỉnh việc đọc và đục lỗ thẻ, CPU chính sẽ giải quyết và xử lý việc giám sát và những lệnh rẽ nhánh. Một băng tài liệu sẽ duy trì tài liệu giữa CPU chính và bộ nhớ lõi mới theo tỷ suất chu kỳ luân hồi nạp-xử lý, và những băng tài liệu khác sẽ chỉ Giao hàng cho những thiết bị ngoại vi. Trên chiếc PDP-1, chu kỳ luân hồi của bộ nhớ lõi là 5 miligiây ; do đó hầu hết những lệnh số học mất khoảng chừng 10 microgiây ( 100.000 phép toán một giây ) vì hầu hết những phép toán phải được thực thi trong tối thiểu hai chu kỳ bộ nhớ ; một cho lệnh, và một để nạp tài liệu toán hạng .
Trong thế hệ thứ hai này chứng kiến việc sử dụng rất nhiều đơn vị đầu cuối đầu xa (thường ở dạng Máy telex như Friden Flexowriter). Các kết nối điện thoại đã cung cấp tốc độ hợp lý cho những đầu cuối đầu xa đầu tiên và cho phép chia tách hàng trăm km giữa các thiết bị đầu cuối đầu xa và trung tâm tính toán. Cuối cùng những mạng máy tính độc lập này sẽ được tổng hợp vào một mạng các mạng liên kết với nhau – Internet[49].
Sau 1960 : thế hệ thứ ba về sau[sửa|sửa mã nguồn]
Sự bùng nổ sử dụng máy tính mở màn từ những máy tính ‘ Thế hệ thứ ba ‘. Mà những chiếc máy tính này dựa trên những phát minh độc lập về mạch tích hợp ( IC hay microchip ) của Jack St. Clair Kilby [ 50 ] và Robert Noyce [ 51 ], từ đó dẫn đến việc phát minh ra vi giải quyết và xử lý [ 52 ] của Ted Hoff, Federico Faggin, và Stanley Mazor tại Intel [ 53 ]. Ví dụ như mạch tích hợp ở hình bên phải, con Intel 8742, là một vi điều khiển và tinh chỉnh 8 – bit gồm có một CPU chạy với vận tốc 12 MHz, RAM 128 byte, EPROM 2048 byte, và I / O trong cùng một con chip .
Trong suốt thập niên 1960 có một khoảng cách đáng kể về công nghệ giữa thế hệ thứ hai và thứ ba[54]. IBM đã hiện thực các mô-đun Công nghệ Logic rắn IBM trong mạch lai dành cho Hệ thống IBM/360 vào năm 1964. Đến cuối năm 1975, Sperry Univac vẫn tiếp tục sản xuất các máy thế hệ thứ hai như UNIVAC 494. Các hệ thống lớn Burroughs như B5000 là các máy xếp chồng cho phép lập trình đơn giản hơn. Những máy tự động ngăn xếp này cũng được hiện thực trong vi máy tính và vi xử lý về sau, những thứ đã ảnh hưởng đến thiết kế ngôn ngữ lập trình. Các vi máy tính được dùng làm trung tâm máy tính giá thấp cho ngành công nghiệp, kinh doanh và trường đại học. Nó có thể mô phỏng mạch tương tự bằng chương trình mô phỏng tập trung vào mạch tích hợp (simulation program with integrated circuit emphasis), hay SPICE (1971) trên vi máy tính, một trong những chương trình dành cho máy tự động thiết kế điện tử (electronic design automation – EDA).
Vi xử lý dẫn đến sự phát triển của vi máy tính, những máy tính nhỏ, giá thành thấp mà những cá nhân và doanh nghiệp nhỏ có thể sở hữu. Các vi máy tính, xuất hiện lần đầu vào thập niên 1970, có mặt ở khắp mọi nơi vào thập niên 1980 về sau. Steve Wozniak, đồng sáng lập viên Apple Computer, là người được vinh danh trong quá trình phát triển chiếc Máy tính gia đình dành cho thị trường đại chúng đầu tiên. Tuy nhiên, chiếc máy tính đầu tiên của ông, Apple I, lại ra xuất hiện một thời gian sau các máy KIM-1 và Altair 8800, và chiếc máy tính Apple đầu tiên có khả năng đồ họa và âm thanh cũng được phát hành một thời gian dài sau Commodore PET. Việc tính toán gắn liền với kiến trúc vi máy tính, với các tính năng đã có từ các máy kích thước lớn hơn, giờ đã chiếm lĩnh trong hầu hết phân khúc thị trường.
Những mạng lưới hệ thống phức tạp như máy vi tính cần phải có độ an toàn và đáng tin cậy rất cao. ENIAC đã được duy trì hoạt động giải trí liên tục từ năm 1947 đến 1955, thời hạn là 8 năm trước khi nó được tắt trọn vẹn. Mặc dù một ống chân không hoàn toàn có thể bị hỏng, nó sẽ được thay thế sửa chữa ngay mà không phải tắt toàn mạng lưới hệ thống. Với kế hoạch đơn thuần là không khi nào tắt máy ENIAC, những hỏng hóc đã được giảm thiểu một cách ngoạn mục. Những ổ cứng hoàn toàn có thể gắn nóng, giống như những ống chân không vào những năm trước đây, liên tục truyền thống cuội nguồn thay thế sửa chữa trong khi đang quản lý và vận hành liên tục. Bộ nhớ bán dẫn thường không gây lỗi khi quản lý và vận hành, mặc dầu những hệ quản lý và điều hành như Unix đã thực thi những kiểm thử bộ nhớ khi khởi động để kiểm tra những phần cứng bị hỏng. Ngày nay, sự thiết yếu phải hoạt động giải trí một cách đáng an toàn và đáng tin cậy còn ngặt nghèo hơn khi cụm máy chủ cũng giống như khay đựng giấy. Google đã quản trị điều này bằng cách sử dụng ứng dụng chịu lỗi để phục sinh khi có sự cố phần cứng, và thậm chí còn vẫn hoạt động giải trí với ý tưởng sáng tạo thay thế sửa chữa trọn vẹn cụm sever trong khi vẫn hoạt động giải trí thông thường, trong suốt một sự kiện dịch vụ. [ 56 ]Vào thế kỷ XX, CPU đa nhân đã được bán ra thị trường. Bộ nhớ hoàn toàn có thể ghi địa chỉ nội dung ( Content-addressable memory – CAM ) đã đủ rẻ để dùng trong những mạng lưới, mặc dầu chưa có mạng lưới hệ thống máy tính hiện thực phần cứng CAM để dùng trong ngôn từ lập trình. Hiện tại, những CAM ( hay những mảng phối hợp ) trong ứng dụng là đơn cử theo từng ngôn từ lập trình. Mảng ô nhớ bán dẫn là những cấu trúc rất không thay đổi, và những đơn vị sản xuất đã có được nhiều thành công xuất sắc từ đó ; điều này được cho phép giá những loại sản phẩm bộ nhớ giảm xuống. Sau khi bộ nhớ bán dẫn trở thành sản phẩm & hàng hóa, ứng dụng máy tính ngày càng bớt tay chân hơn ; những mã lập trình đã bớt phức tạp, và dễ hiểu hơn [ 58 ]. Khi những cổng luận lý dựa trên transistor hiệu ứng vùng CMOS sửa chữa thay thế cho transistor bán dẫn, mức tiêu thụ nguồn năng lượng của máy tính hoàn toàn có thể giảm đi đáng kể ( Một CMOS FET chỉ hút điện trong quy trình ‘ chuyển tiếp ‘ giữa những trạng thái, không giống như độ hút điện nhiều hơn của một BJT ). Điều này được cho phép máy tính trở thành một thứ sản phẩm & hàng hóa giờ đây xuất hiện ở khắp nơi, được tích hợp ở nhiều dạng, từ thiệp chúc mừng và điện thoại thông minh đến vệ tinh. Phần cứng và ứng dụng máy tính thậm chí còn đã trở thành một phép ẩn dụng cho việc giám sát trên toàn thế giới .
Biểu hiện của sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực này có thể rút ra được từ lịch sử của một bài báo có ảnh hưởng[61]. Cho đến lúc bất kỳ ai đó có thời gian để viết nó xuống, nó đã lạc hậu. Sau năm 1945, một số người đọc được First Draft of a Report on the EDVAC (bản nháp đầu tiên bản báo cáo về EDVAC) của John von Neumann, và ngay lập tức bắt tay hiện thực hệ thống của chính họ. Đến ngày nay, nhịp phát triển đó vẫn tiếp tục diễn ra, trên toàn cầu[62][63].
Liên kết ngoài[sửa|
sửa mã nguồn]
