1. Máy tính điện cơ và kiến trúc Von Neumann

a) Máy tính điện cơ

- Nhà bác học Blaise Pascal sáng chế ra máy tính cơ học dựa trên hệ thống bánh răng vào năm 1642, cho phép thực hiện các phép tính cộng, trừ.

- Máy phân tích (Analytical Engine) là mô hình máy tính chạy bằng hơi nước được đề xuất bởi nhà toán học Charles Babbage vào năm 1837, với ý tưởng thiết kế đầu tiên của máy tính đa năng.

- Alan Turing nêu ý tưởng máy tính có khả năng lập trình vào năm 1936 bằng cách thực hiện chương trình được lưu trữ trên các thẻ đục lỗ (sau này gọi là máy Turing). 

- Ý tưởng của Turing là nền tảng phát triển máy tính hiện đại.

- Z1 là máy tính cơ học điều khiển bằng điện được Konrad Zuse phát triển từ năm 1936 đến 1938.

- Z1 có các bộ phận như bộ điều khiển, bộ nhớ, thiết bị vào, ra và có thể lập trình.

- Z2 là máy tính điện cơ với bộ nhớ cơ học và sử dụng rơ le điện cho bộ xử lí số học và logic, được Zuse hoàn thành vào năm 1939 dựa trên cải tiến từ Z1.

b) Kiến trúc Von Neumann

- Năm 1945, nhà bác học Von Neumann đã mô tả kiến trúc máy tính là cơ sở của thiết kế máy tính ngày nay, còn gọi là kiến trúc Von Neumann (Hình 3).

2. Lịch sử phát triển máy tính điện tử

- Sự phát triển của công nghệ đèn điện tử chân không đã mở ra kỉ nguyên của máy tính điện tử.

- Các phát minh, sáng chế về bóng bán dẫn, vi mạch tích hợp và trí tuệ nhân tạo đã góp phần tạo ra sự phát triển kì diệu của các thế hệ máy tính điện từ.

- So với thế hệ thứ nhất, các máy tính này có độ tin cậy cao hơn, chi phí sàn xuất thấp hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn, kích thước, trọng lượng nhỏ hơn và sử dụng bộ nhớ lõi từ.

a) Thế hệ thứ nhất

- Máy tính sử dụng công nghệ đèn điện tử chân không, ra đời khoảng từ 1945-1955. 

- ENIAC là máy tính đầu tiên ra đời tại đại học Pennsylvania vào năm 1945, sử dụng thẻ đục lỗ để lưu trữ.

b) Thế hệ thứ hai

- Sử dụng bóng bán dẫn (transistor) và lõi từ làm bộ nhớ trong, được phát triển khoảng từ 1955-1965. 

- IBM 1620 và Minsk 22 là hai máy tính thế hệ thứ hai đáng chú ý.

c) Thế hệ thứ ba

- Các máy tính thế hệ thứ ba sử dụng công nghệ mạch tích hợp, được phát triển từ năm 1965 đến năm 1974.

- Thế hệ này có tốc độ hàng triệu phép tính mỗi giây và bộ nhớ trong RAM được chế tạo bằng công nghệ bán dẫn với dung lượng lên đến hàng MB.

- IBM 370 là chiếc máy tính thuộc thế hệ thứ ba, được IBM ra mắt vào năm 1970.

- So với thế hệ trước, các máy tính thế hệ thứ ba nhỏ hơn, nhẹ hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn, nhanh hơn, rẻ hơn và sử dụng bộ nhớ bán dẫn.

d) Thế hệ thứ tư

- Công nghệ VLSI cho phép tạo ra bộ vi xử lý nhỏ gọn chứa hàng nghìn linh kiện điện tử.

- Máy tính thế hệ thứ tư sử dụng công nghệ máy vi tính từ năm 1974 đến năm 1989, có tốc độ lên đến hàng tỉ phép tính mỗi giây và dung lượng bộ nhớ hàng GB.

- Altair 8800 là máy tính sử dụng bộ vi xử lý Intel 8080, do công ty MITS Mĩ phát triển năm 1975.

- Máy tính cá nhân được thiết kế cho đối tượng người dùng cá nhân, có ưu điểm gọn nhẹ, tốc độ cao, độ tin cậy, dễ sử dụng, dung lượng bộ nhớ lớn và giá cả hợp lí.

e) Thế hệ thứ năm

- Các máy tính thế hệ thứ năm sử dụng công nghệ công nghệ tích hợp mật độ siêu cao (ULSI - Ultra Large Scale Integration) cho phép chế tạo bộ vi xử lí chứa hàng triệu linh kiện điện tử với tốc độ hàng triệu tỉ phép tính mỗi giây và dung lượng bộ nhớ hàng TB.

- Trí tuệ nhân tạo được cải tiến với sự phát triển của công nghệ phần cứng, các máy tính thế hệ thứ năm trở nên thông minh hơn và có khả năng học để tự thay đổi và thích nghi với môi trường xung quanh.

- Siêu máy tính, máy tính xách tay, máy tính bảng, điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, loa thông minh... là các loại máy tính thuộc thế hệ thứ năm.

- Nghiên cứu phát triển máy tính lượng tử được tiến hành để giải quyết nhanh những vấn đề phức tạp mà các siêu máy tính hiện tại chưa thực hiện được, có thể là thế hệ máy tính tiếp theo.

3. Máy tính mang lại thay đổi cho xã hội loài người

- Máy tính là nền tảng của sự ra đời và phát triển của Tin học.

- Tin học được ứng dụng vào mọi lĩnh vực, hoạt động của đời sống và tác động rộng khắp đến xã hội loài người.

a) Xã hội thông tin

- Sự phát triển máy tính và Internet đã tạo nên xã hội thông tin, giúp con người tiếp cận, chia sẻ thông tin dễ dàng trên mọi lĩnh vực.

- Máy tính thay đổi cách con người thu thập, lưu trữ, xử lí và chia sẻ thông tin, làm nền tảng kết nối và khai thác thông tin.

b) Nông nghiệp, công nghiệp thông minh

- Sự xuất hiện các thiết bị thông minh tạo điều kiện cho ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất.

- Trang trại thông minh sử dụng máy tính kết nối với các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, mực nước, ánh sáng, âm thanh cho phép tự động thực hiện các công việc trong nông nghiệp.

- Trên thế giới đã xuất hiện những nhà máy thông minh được tự động hoá hoàn toàn, không có công nhân làm việc trong nhà máy.

- Ứng dụng công nghệ thông tin trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp giúp nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả lao động, từ đó nâng cao chất lượng đời sống của con người.

c) Cách mạng công nghiệp 4.0 và kinh tế tri thức

- Thiết bị thông minh là nền tảng cho Cách mạng công nghiệp 4.0, ứng dụng công nghệ cao vào mọi hoạt động của đời sống xã hội.

- Hệ thống thông minh là cơ sở hình thành, phát triển kinh tế tri thức.

- Cách mạng công nghiệp 4.0 và kinh tế tri thức sẽ mang lại thay đổi lớn cho xã hội loài người.