Tin học đại cương - Đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM 280, An Dương Vương, Q5, Tp HCM ĐT: (08).8352020 - 8352021 Fax: (84-8).8398946 --------- KHOA TOÁN - TIN TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG Introduction to Computer Science Thời lượng: 6 đvht (Số tiết lý thuyết : 45 Số tiết thực hành : 45) Giảng viên phụ trách: Ths. Lê Đức Long I. Tóm tắt môn học : Mục đích của môn học là cung cấp cho sinh viên một số kiến thức đại cương và các nguyên lý cơ bản của khoa học máy tính, các khái niệm và cách tư duy giải quyết các vấn đề - bài toán bằng máy tính điện tử. Đồng thời bước đầu tập làm quen với ngôn ngữ lập trình Pascal để giải quyết một số bài toán, ứng dụng thực tế. II. Nội dung môn học : Chương 1 : Đại cương về Tin học (6t) 1. Tổng quan về hệ thống tin học (Information systems hay Computer systems) 1. Sơ lược về hệ thống tin học 2. Các thành phần của một hệ thống tin học 3. Các dạng máy tính điện tử 2. Máy tính PC và nguyên lý hoạt động 1. Cấu trúc của một máy tính 2. Các bộ phận chính của máy tính 3. Các thiết bị nhập - xuất trong hệ thống máy tính 4. Nguyên lý Von Neumann - Hoạt động của máy tính 3. Biểu diễn thông tin trong máy tính 1. Hệ thống số - Cách chuyển đổi giữa các hệ thống số 2. Dữ liệu và lưu trữ dữ liệu 3. Mã hoá và biểu diễn dữ liệu trong máy tính 4. Các loại bộ nhớ 4. Giới thiệu về mạng máy tính 1. Khái niệm về mạng máy tính 2. Mạng thông tin toàn cầu Internet 3. Một số dịch vụ cơ bản của Internet Chương 2 : Giới thiệu một số hệ điều hành thông dụng (6t) 1. Tổng quan về hệ điều hành (Operating Systems) 1. Hệ điều hành - chức năng của hệ điều hành 2. Giao tiếp với hệ điều hành Edited by Duc Long – Feb, 2005 1 3. Một số hệ điều hành thông dụng Edited by Duc Long – Feb, 2005 2 2. Giới thiệu về hệ điều hành MS-DOS 1. Một số thuật ngữ cơ bản: tập tin, thư mục, đường dẫn 2. Dạng lệnh tổng quát – Thao tác với hệ điều hành MS-Dos 3. Hệ điều hành MS-Dos 6.x - Một số lệnh thông dụng 3. Giới thiệu về hệ điều hành Windows 1. Một số khái niệm 2. Các thao tác cơ bản trên Windows 3. Trình ứng dụng Windows Explorer 4. Trình ứng dụng Control Panel 5. Một số ứng dụng của Windows: Paint, WordPad, Calculator, Calendar Chương 3: Soạn thảo văn bản bằng LATEX (15t) 1. Tổng quan về LATEX - Một số khái niệm cơ bản 2. Soạn thảo văn bản đơn giản 3. Định dạng văn bản Chương 4: Giải quyết vấn đề - bài toán bằng máy tính (3t) 1. Vấn đề - bài toán 1. Thế nào là vấn đề - bài toán 2. Một số phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán bằng máy tính 2. Thuật toán - thuật giải 3. Các phương pháp biểu diễn thuật toán 1. Ngôn ngữ tự nhiên 2. Lưu đồ - sơ đồ khối 3. Mã giả 4. Các bước để giải một bài toán trên máy tính 1. Xác định bài toán 2. Lựa chọn và xây dựng thuật toán 3. Viết chương trình 4. Hiệu chỉnh 5. Viết tài liệu Chương 5: Ngôn ngữ lập trình Pascal (60t) Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Pascal Cấu trúc tổng quát của một chương trình Pascal Các kiểu dữ liệu đơn giản Cấu trúc tuần tự Cấu trúc điều kiện Cấu trúc lặp Chương trình con: thủ tục và hàm Kiểu dữ liệu mảng (Array) Kiểu bản ghi (Record) Kiểu tập tin (File) Đồ hoạ trong Pascal (Graphic) Khái niệm về chương trình đệ qui (Recursion) Giới thiệu về con trỏ (Pointer) - cấp phát bộ nhớ động (Dynamic Memory Allocation) Edited by Duc Long – Feb, 2005 3 Tài liệu tham khảo : 1. Giáo trình tin học đại cương I, II GS.TS. Hoàng Kiếm - NXB Giáo dục, 1998 2. Ngôn ngữ lập trình Pascal Quách Tuấn Ngọc - NXB Giáo dục, 1996 3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống máy tính RON WHITE, biên dịch: Nhóm điện tử, vi tính FSC – NXB Thống kê, 1997 4. Giải một bài toán trên máy tính như thế nào ? I, II GS.TS. Hoàng Kiếm - NXB Giáo dục, 2001 5. Giáo trình Pascal I, II Trần Đan Thư – NXB Giáo dục, 2001 6. Bên trong máy tính PC hiện đại I, II Phạm Hoàng Dũng, Hoàng Đức Hải, NXB KH KT, 1997 7. Information Systems for you, SE Stephen Doyle, , Stanley Thornes (Publishers) LTD, 1999 8. Turbo Pascal 6: The complete reference Stephen K. O’Brien, Osborne McGraw-Hill, 1991 9. Sách giáo khoá Tin học 10, 11 (chương trình thí điểm phân ban) Hồ Sĩ Đàm (chủ biên), NXB Giáo dục, 2004 Liên hệ - góp ý: Ths. Lê Đức Long Khoa Toán Tin - Đại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh Cells phone: 0913.766.057 Email: longlddhsp@yahoo.com Một số địa chỉ Website tham khảo: ĐH Sư Phạm Tp HCM: Sở Giáo dục – Đào tạo Tp HCM: Diễn đàn giáo dục: Trang liên kết đến trang các trường đại học: Tin tức Việt Nam: Trang cung cấp mã nguồn: ; Thư viện đại học quốc gia: Trang thông tin của tp HCM: Một số tài liệu tham khảo trên các đĩa Cd: PC World 2000, Tin Học Nhà Trường, Website LH, … ĐẠI CƯƠNG VỀ TIN HỌC • Tổng quan về hệ thống tin học • Máy tính PC và nguyên lý hoạt động • Biểu diễn thông tin trong máy tính • Giới thiệu về mạng máy tính Edited by Duc Long – Feb, 2005 4 BÀI TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TIN HỌC DẪN NHẬP: Sự bùng nổ về thông tin trong vài thập kỷ ở cuối thế kỷF 20 cho ra đời một dạng tài nguyên mới đó là thông tin, cùng gắn liền với công cụ lao động là máy tính điện tử đã làm một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực. Ngành Tin học được hình thành và phát triển cùng với các khái niệm cơ bản, trong đó các hiểu biết cơ bản về hệ thống tin học là kiến thức không thể thiếu đối với mọi đối tượng khai thác và sử dụng máy tính. 1./ SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG TIN HỌC 1.1./ TIN HỌC (INFORMATIQUE) Tin học là một ngành khoa học chuyên xử lý dữ liệu và xuất ra thông tin một cách tự động, dựa trên công cụ là máy tính điện tử. 1.2./ DỮ LIỆU VÀ THÔNG TIN Những sự việc và hình ảnh trong thế giới thực gọi chung là dữ liệu (data), Thông thường các sự việc, hình ảnh thô này mang ít ngữ nghĩa thực tiễn cho đến khi chúng được sắp xếp hoặc tính toán một vài thứ nào đó trong chúng, và điều này gọi là xử lý dữ liệu (data processing). Khi dữ liệu đã xử lý xong, nó sẽ xuất ra thông tin (information). Cũng có thể xem thông tin là chính ngữ nghĩa được gắn kết vào dữ liệu của nó. Ví dụ: đèn giao thông bật sáng màu đỏ, đây là một hình thức của dữ liệu. Điều này cho biết ngữ nghĩa gắn vào với dữ liệu này là các phương tiện giao thông phải dừng, vậy dừng chính là thông tin. Dữ liệu thường tối nghĩa. Ví dụ: quan sát con số 11092004, ta có thể hiểu theo nhiều cách: - Số lượt truy cập đến trang Web Yahoo - Ngày 11, tháng 9, năm 2004 - Số điện thoại của một cá nhân A nào đó … 1.3./ XỬ LÝ THÔNG TIN Máy tính xử lý Đầu ra Đầu vào DỮ LIỆU _ Thu nhận phân loại, lưu trữ THÔNG TIN _ Tính toán, thống kê _ Hỏi đáp, cập nhật, truy tìm _ Dự báo 1.4./ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐƯỢC MÁY TÍNH HOÁ - HỆ THỐNG TIN HỌC Tất cả các tác vụ đều có thể phân thành ba giai đoạn: nhập, xử lý và xuất. Vậy hệ thống thông tin (information system) là một hệ thống bao gồm việc nhập dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất ra thông tin. Edited by Duc Long – Feb, 2005 5 Edited by Duc Long – Feb, 2005 6 Hệ thống thông tin thủ công (manual information systems): mọi người chúng ta đều ít nhiều có sử dụng hoặc làm việc với các hệ thống thông tin thủ công. Ví dụ: danh bạ điện thoại, có hàng trăm ngàn số điện thoại, Giả sử ta biết tên và địa chỉ của một doanh nghiệp nào đó, thì có thể tìm trong danh bạ số điện thoại tương ứng của họ. Hoặc với sổ danh bộ của trường học, lưu trữ thông tin học sinh trong các năm học, Biết mã số (thường gọi là số danh bộ) và tên học sinh có thể tra cứu để biết học sinh đang học lớp nào và lý lịch trích ngang của học sinh đó. Hệ thống thông tin thủ công có nhiều bất tiện. Như đối với danh bạ điện thoại thì các số điện thoại để tra cứu sẽ được sắp theo thứ tự alphabet của cá nhân, đơn vị; trong khi việc tìm kiếm có thể có nhu cầu biết số điện thoại, cần tìm địa chỉ của một cơ quan nào đó… Đối với sổ danh bộ của trường học cũng vậy, danh sách học sinh sẽ được sắp xếp theo thứ tự mã số của từng học sinh với một qui tắc nhất định, trong khi việc tra cứu có thể tìm kiếm theo họ tên, theo lớp, … Hệ thống thông tin được máy tính hoá (computerised information systems): ngày nay với sự ra đời và phát triển của máy tính điện tử, các hệ thống thông tin thủ công đa phần đều được máy tính hoá thông qua việc xử lý dữ liệu và xuất ra thông tin một cách tự động dựa vào công cụ là máy tính điện tử. Các hệ thống thông tin được máy tính hoá thì mềm dẽo hơn so với các hệ thống thông tin thủ công và xử lý nhanh hơn rất nhiều. Ví dụ với hệ thống tra cứu danh bạ điện thoại được máy tính hoá ở trên thì khi nhập vào một số điện thoại đã được chứa trong hệ thống, thì tên và địa chỉ của đối tượng tương ứng sẽ được cung cấp ngay lập tức. Hệ thống thông tin được máy tính hoá gọi tắt là hệ thống máy tính hay hệ thống tin học gồm có ba thành phần: phần cứng (hardware), phần mềm (software), và người sử dụng (user). Những ưu điểm của một hệ thống thông tin được máy tính hoá: -Không phải tốn nhiều các ngăn chứa hồ sơ, tài liệu. Chỉ cần một máy tính đơn cũng có thể lưu trữ tất cả các thông tin cần thiết. -Nhiều người có thể truy xuất thông tin trên các máy tính khác nhau, ở những nơi khác nhau, trong cùng một thời điểm. -Không có sự trùng lắp thông tin. Ví dụ các thông tin lý lịch cần thiết của học sinh chỉ được cập nhật một lần và có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Ngoài ra, từ các thông tin này có xuất ra các báo cáo, thống kê khi có nhu cầu. -Thông qua hệ thống mạng diện rộng và bộ xử lý văn bản có thể đưa thông tin đến tận người dùng (như Email, …) -Việc nhập dữ liệu vào hệ thống ngoài bàn phím còn có nhiều thiết bị tiện ích khác như: máy quét ảnh, máy đọc mã vạch, máy quét thẻ từ, … Những khuyết điểm của một hệ thống thông tin được máy tính hoá: -Mọi thứ đều phụ thuộc vào máy tính. Khi có sự cố (về nguồn điện, bị virus,…) phải cần một hệ thống khác thay thế ngay. -Để sử dụng hệ thống, cần có sự huấn luyện sử dụng đối với các đối tượng người dùng. Khi có sự thay đổi, sẽ tốn thời gian để đào tạo đội ngũ này lại. -Cần có sự an toàn và bảo mật đối với dữ liệu, thông tin trong hệ thống để chống lại sự mất cắp, rò rỉ thông tin. 2./ THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MỘT HỆ THỐNG TIN HỌC Tất cả các hệ thống tin học đều có: phần cứng (hardware) và phần mềm (software). Phần cứng là từ được sử dụng để chỉ các phần của máy tính mà ta có “cầm”, “nắm” được. Phần cứng cũng là tất cả các thiết bị (mỗi thiết bị đều có tên gọi riêng) để cấu thành một hệ thống máy tính. Một cách cơ bản các thiết bị được phân chia thành: -Thiết bị nhập (Input devices): sử dụng để đưa dữ liệu vào máy tính. -Bộ xử lý trung tâm (Central processing unit - CPU): phần não bộ của máy tính. -Thiết bị lưu trữ (Backing storages): gồm các loại ổ đĩa sử dụng để chứa dữ liệu khi tắt nguồn điện vào máy. -Thiết bị xuất (Output devices): bao gồm các bộ hiển thị (VDUs), máy in được sử dụng để xuất ra báo cáo, xuất lên màn hình,… Phần mềm là từ dùng để chỉ các chương trình thực sự cho phép phần cứng thực hiện một công việc hữu ích trên máy tính. Không có phần mềm, phần cứng trở nên vô dụng. Phần mềm được xây dựng từ một dãy các lệnh thực thi cho biết máy tính sẽ phải làm những gì. Các máy tính điện tử thông dụng hiện nay đều thiết kế theo nguyên lý J. Von Neumann (1903-1957). Theo nguyên lý này, hoạt động của máy tính được điều khiển bằng chương trình lưu giữ trong bộ nhớ. Đĩa mềm (Backing storage) CPU Đĩa cứng (Backing storage) Bàn phím (Input) Máy in (Output) Chuột (Input) Màn hình (Output) Hình 1. Phần cứng của một máy vi tính đơn giản Để hiểu về sự khác biệt giữa phần cứng và phần mềm có thể hình dung một máy thâu băng (tape recorder) và cuộn băng trắng (blank tape). Như vậy, máy thâu băng và cuộn băng chính là phần cứng vì ta có thể tiếp xúc được với chúng. Khi ta ghi vào cuộn băng một vài bản nhạc, thì các bản nhạc trong cuộn băng sẽ chính là phần mềm. Edited by Duc Long – Feb, 2005 7 Phần mềm được phân thành hai loại chính: phần mềm hệ thống (systems software) và phần mềm ứng dụng (aplications software). -Phần mềm hệ thống là chương trình điều khiển trực tiếp các phần cứng của máy tính. Phần mềm hệ thống bao gồm: hệ điều hành (operating systems), các chương trình dịch (translation programs) như trình biên dịch (compiler), trình thông dịch (intepreter), … Hệ điều hành cũng cung cấp một giao diện (user interface) để giao tiếp giữa người sử dụng với máy tính, việc đầu tiên của một máy tính khi được nối nguồn điện là tìm kiếm hệ điều hành, và không có hệ điều hành thì máy tính sẽ không thể làm việc tiếp được. Ví dụ một số hệ điều hành thông dụng như: Windows 98, Windows NT, UNIX, LINUX hay OS/2… -Phần mềm ứng dụng là chương trình được xây dựng để thực hiện những tác vụ chuyên biệt nào đó. Phần mềm ứng dụng có rất nhiều loại phục vụ cho các đối tượng sử dụng máy tính: phầ tử như Lotus123, Ex Một chương để xây dựng và viết để thể hiện. Tuy nhiên, m dưới dạng m những ngôn được chia th (high-level lan Hoạt động thực hiện tính thì phả Ngôn ngữ c khó viết đối (machine lan Ngôn ngữ má viết bằng ngô trình đều bắt các chương mỗi loại máy trò chơi trên này). Edited by Duc Lo n mềm xử lý từ như Word, Word Perfect, phần mềm bảng tính điện cel, phần mềm cơ sở dữ liệu như Access, … trình là một tập các lệnh mà máy tính có thể hiểu và thực hiện. Do đó, chương trình thì người lập trình phải dùng các ngôn ngữ lập trình áy tính do cấu tạo là một thiết bị điện tử nên chỉ có thể hiểu chương trình ã nhị phân (tập giá trị 0 và 1), trong khi đối với người lập trình thì cần phải có ngữ lập trình dễ hiểu, dễ đọc để viết chương trình, vì vậy ngôn ngữ lập trình ành các loại: ngôn ngữ cấp thấp (low-level languages), ngôn ngữ cấp cao guages). Phần cứng Ứng dụng 1 User Hệ điều hành Ứng dụng 2 User Ứng dụng 3 User Hình 2. Giao tiếp giữa hệ điều hành với người sử dụng của hệ điều hành như một phần vỏ bao quanh phần cứng. Để chương trình cần có một hệ điều hành, để người dùng thực hiện một tác vụ nào đó từ máy i dùng các ứng dụng và hệ điều hành để giao tiếp với phần cứng. ấp thấp: là ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu dễ dàng nhưng lại khó hiểu, với người lập trình. Các ngôn ngữ lập trình cấp thấp như ngôn ngữ máy guage hay machine code), hợp ngữ (Assembly language). y là ngôn ngữ mà máy tính trực tiếp hiểu được, nói cách khác chương trình n ngữ máy sẽ là một tập bao gồm các kí số 0 và 1. Tất cả các ngôn ngữ lập buộc phải được dịch thành ngôn ngữ máy trước khi được thi hành ngoại trừ trình được viết bằng ngôn ngữ máy. Ngôn ngữ máy thường phụ thuộc vào tính khác nhau, và vì không cần phải biên dịch lại nên chạy rất nhanh (nhiều máy tính và chương trình giả lập được viết bằng ngôn ngữ máy là vì lý do ng – Feb, 2005 8 Hợp ngữ là ngôn ngữ chỉ sử dụng một số lệnh đơn giản (như ADD, SUB, LDA, ..) nên dễ dàng hơn đối với người lập trình trong việc sử dụng và gỡ lỗi chương trình. Chương trình viết bằng hợp ngữ cũng cần được biên dịch thành ngôn ngữ máy bởi trình hợp dịch (assembler) trước khi máy tính có thể hiểu. Tuy nhiên, do chỉ giới hạn trong một số ít lệnh và thuộc loại ngôn ngữ lập trình cấp thấp nên chương trình viết bằng hợp ngữ khó đọc khó viết. Ngôn ngữ cấp cao: là ngôn ngữ lập trình sử dụng các câu lệnh có cú pháp gần giống với ngôn ngữ tự nhiên (thông thường là tiếng Anh), có đặc điểm là tính độc lập cao, ít phụ thuộc vào loại maý tính sử dụng, đơn giản, dễ hiểu, dễ viết. Ví dụ như: BASIC, C++, PASCAL, JAVA, HTML,… Ngoài ra, để có thể chuyển đổi từ các lệnh trong chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao thành các mã lệnh của chương trình máy để máy tính hiểu và thực hiện được thì cần phải có các chương trình dịch (translation programs). Thông thường có ba loại chương trình dịch là: trình biên dịch (compilers), trình phiên dịch (interpreters) và trình hợp dịch (assemblers) High level language code High level language code Assembly language code Compiler Interpreter Assembler Machine code Hình 3. Sự liên hệ giữa các chương trình dịch 3./ CÁC DẠNG MÁY TÍNH Có ba dạng máy tính: máy vi tính (micro computer), máy tính trung (mini computer), và máy tính lớn (mainframe computer). 3.1./ MÁY VI TÍNH (MICRO COMPUTER) Máy vi tính là loại máy tính để bàn sử dụng cho cá nhân làm việc ở nhà, trong các trường học hoặc các văn phòng nhỏ, còn được gọi là máy tính cá nhân (Personal computer - PC). Máy vi tính cũng có nhiều kiểu, dáng cũng như thể loại khác nhau, ví dụ kiểu desktop, mini tower, tower, … hoặc loại Apples (Macintosh), Acorns, IBMs (PC),… Ngoài ra, hiện nay còn có một số loại máy vi tính khác như: thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số (Personal Digital Assistants – PDAs), máy tính xách tay (Notebook computers hay Laptops). PDAs là một thiết bị máy tính cầm tay, có ưu điểm nhỏ gọn, tuy nhiên cũng chỉ giới hạn với một số chức năng thông dụng như: xử lý văn bản, bảng tính điện tử, gởi và nhận thư Edited by Duc Long – Feb, 2005 9 điện tử, ghi chú thông tin cá nhân, … PDAs thường gặp hiện nay có loại Palm và Pocket PC . Máy tính xách tay (Notebook computer hay Laptop) thì lớn hơn PDAs, thường dùng với một nguồn pin, được nạp điện trước khi sử dụng, và màn hình dạng tinh thể lỏng (liquid crystal displays – LCDs) vì nhu cầu nhỏ gọn, cơ động và ít tiêu thụ năng lượng điện. 3.2./ MÁY TÍNH TRUNG (MINI COMPUTER) Máy tính trung thông thường có kích thước, công suất và giá cả khoảng giữa của máy vi tính và máy tính lớn. 3.3./ MÁY TÍNH LỚN (MAINFRAME COMPUTER) Máy tính lớn hay còn gọi là siêu máy tính là loại máy tính kích thước lớn, công suất mạnh thường dùng trong các hệ thống mạng lớn, khả năng đáp ứng một số lượng lớn các máy tính con (khoảng trên 500). Một máy tính lớn có thể thực hiện đến 250 triệu phép tính trong một giây. Các hệ thống ngân hàng, cao ốc kinh doanh, công ty bảo hiểm, công ty cấp nước, điện lực đều phải sử dụng máy tính lớn. Notebook computer Mainframe computer Hình 4: Các dạng máy tính điện tử Microcomputers - (4a) loại Desktop, (4b) loại Mini tower (4a) (4b) Edited by Duc Long – Feb, 2005 10 Edited by Duc Long – Feb, 2005 11 BÀI ĐỌC THÊM LỊCH SỬ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ 1/. BUỔI SƠ KHAI Từ thời xa xưa, tính toán đã là nhu cầu của con người. Mười ngón tay của tạo hóa là công cụ tính toán đầu tiên mà con người sử dụng. Việc nghĩ ra và sử dụng các kí hiệu đã chắp cánh cho khả năng của con người đi đến những chân trời mới. Tiền tệ xuầt hiện và buôn bán phát triển. Vấn đề trao đổi tiền tệ đòi hỏi những công cụ tính toán tiến bộ hơn, và bàn tính tay (abacus) ra đời. Bằng cách xếp đặt các hạt ở những vị trí khác nhau trên các sợi dây của bàn tính , các thương gia có thể tính toán một cách nhanh chóng. Trong suốt thế kỷ 17 và 18, loài người đã cố gắng tìm kiếm và sáng chế ra những phương pháp tính toán mới, đáng kể nhất là : phương pháp cơ học thực hiện phép nhân và chia do John Napier, người Scodland, nghĩ ra vào khoảng năm 1617 (phương pháp này đã được áp dụng để chế tạo thước kéo, mà cách đây không lâu được sử dụng rộng rãi như máy tính bỏ túi bây giờ), và máy cộng cơ học, sử dụng bánh răng, do Blaise Pascal, một nhà toán học Pháp, sáng chế vào năm 1642. 2/. NHỮNG DẤU MỐC ĐÁNG NHỚ Năm 1830, nhà toán học Anh Charles Babage thiết kế một máy gọi là "Analytical Engine". Máy này, theo trí tưởng tượng của ông, không phải là thiết bị để giải một bài toán cụ thể nào, mà là một máy vạn năng giải quyết một lớp rộng bài toán tương tự nhau. Thực chất, C.Babbage đã thiết kế một máy khả lập trinh vạn năng bao hàm những nguyên lý cơ bản của máy tính hiện nay Năm 1890, Nhà sáng chế Mỹ Herman Hollerith đã chế tạo thành công máy tính cơ điện đầu tiên - máy lập bảng, sử dụng phiếu đục lỗ để xử lý dữ liệu điều tra dân số tiến hành ở Mỹ năm 1890. Máy của H Hollerith đã được công nhận rộng rãi và ông thành lập công ty để cung cấp loại máy này, tiền thân của công ty IBM ( International Business Machines). Tuy nhiên, khả năng của máy chỉ giới hạn trong việc lập bảng, một bài toán đơn giản và chủ yếu là vẽ, không giải quyết được các bài toán phức tạp hơn Máy tính khả lập trình đầu tiên là máy Z3, do kĩ sư người Đức Konrad Zuse sáng chế ra vào năm 1941. Máy dùng rơ le cơ điện và băng đục lỗ, nhưng đáng ghi nhớ hơn cả là K Zuse đã làm một cuộc cách mạng trong lĩnh vực hệ thống số : Thay Hệ Thập Phân bằng Hệ Nhị Phân. Z3 là máy tính đầu tiên sử dụng hệ nhị phân Trong khi K Zuse tiếp tục nghiên cứu, thì các nhà khoa học Mỹ đã thực hiện được 2 đồ án lớn: Đồ án thứ nhất: Nhà toán học Howard Aiken ( Đại học Havard) cùng với một nhóm kĩ sư của công ty IBM đã nghiên cứu thiết kế Mark-1, từ năm 1938 và đến 1944 thì bắt đầu đưa ra sử dụng. Máy nặng 5 tấn và giá tới 500000USD, phục vụ cho việc tính toán đạn đạo. Cấu tạo cũng giống như máy của K Zuse nhưng chỉ khác là máy sử dụng hệ thập phân Đồ án thứ hai: ENIAC (Electronic Numercal Integrator and Calculator) - Máy tính điện tử đầu tiên - do hai kĩ sư ở Đại học Pennsylvania là J.W. Mauchly và J.P. Eckert thiết kế và chế tạo, trong khoảng thời gian 1943 đến 1946. Máy cũng sử dụng hệ thập phân ,nhưng dùng đèn điện tử thay cho rơ le cơ điện. Nhờ vậy, tốc độ tính toán tăng 1000 lần so với Mark-1. ENIAC dùng đến 18000 đèn điện tử. Ngoài ra, hai ông còn có một dự án chế tạo máy tính dùng hệ nhị phân , với bộ nhớ lớn dữ liệu lẫn các lệnh của chương trình, máy tính này được đặt tên là EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) Ý tưởng xây dựng máy tính với chương trình lưu trữ trong bộ nhớ thật sự, đã được trình bày trong một công trình thế kĩ của nhà toán học gốc Hung John Von Neumann (mô hình máy tính của Von Neumann 1945 gắn liền với sự hiện thực khái niệm chương tình lưu trữ) Máy tính đầu tiên với chương trình lưu trữ trong bộ nhớ có tên Manchester Mark-1 do F Williams ở Đại học Manchester chế tạo từ năm 1946 đến năm 1948. Máy sử dụng hệ nhị phân và bộ nhớ tĩnh điện Năm 1949, Maurice Wilkes ( Đại học Cam bridge) và những người cộng sự đã nghiên cứu và chế tạo máy EDSAC. EDSAC cũng sử dụng hệ nhị phân và hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ Edited by Duc Long – Feb, 2005 12 3/. CÁC THẾ HỆ MÁY TÍNH MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ NHẤT Các máy tính ENIAC, Manchester Mark-1, EDVAC, EDSAC thuộc thế hệ thứ nhất của máy tính. Thế hệ này kéo dài từ khoảng giữa năm 1940 đến năm 1955. Đặc trưng của máy tính thế hệ thứ nhất là sự sử dụng đèn điện tử làm phần cơ bản , cùng với việc sử dụng bộ nhớ làm bằng dây trễ và bộ nhớ tĩnh điện. Phần lớn các máy tính ở thế hệ này đều hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ, vào/ra dữ liệu bằng băng giấy đục lỗ , phiếu đục lỗ, băng từ. Các máy tính thế hệ này giải quyết được nhiều bài toán khoa học kĩ thuật và các bài toán phức tạp về dự báo thời tiết và năng lượng hạt nhân MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ HAI Xuất hiện từ sau năm 1955,. Đặc trưng của máy tính thế hệ thứ hai là sự sử dụng Transistor cùng với đèn điện tử . Bộ nhớ trong làm bằng xuyến từ. Cùng làm việc với băng từ xuất hiện thêm trống từ và đĩa từ. Những ý định về lập trình bằng ngôn ngữ cấp cao đã dẫn đến sự ra đời của các ngôn ngữ BO, Comercial Translator, Fact, Fortran, Mathmatic MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ BA Gồm các máy tính được chế tạo khoảng sau 1960. Do quá trình chế tạo các máy tính số phát triển không ngừng, nên khó xác định được thế hệ này bắt đầu và kết thúc khi nào. Nhưng có lẽ tiêu chuẩn quan trọng nhất để phân biệt máy tính thứ hai và máy tính thế hệ thứ ba là các tiêu chuẩn dựa trên khái niệm kiến trúc máy tính. Kiến trúc máy tính là hệ thống tính toán ở cấp tổng thể, bao gồm hệ thống lệnh , tổ chức bộ nhớ, hoạt động vào/ra,phương tiện lập trình cho người sử dụng .... Những thành tựu trong lĩnh vực điện tử, đã cho phép các nhà thiết kế máy tính xây dựng một kiến trúc máy tính thỏa mãn yêu cầu của bài toán cần giải quyết, cũng như của người lập trình. Hệ Điều Hành trở thành một bộ phận của máy tính, điều khiển mọi hoạt động của máy tính, khả năng đa lập trình đã ló dạng. Nhiều vấn đề về quản lý bộ nhớ, quản lý các thiết xuất/ nhập và các tài nguyên khác đã được đãm nhận bởi Hệ Điều Hành hoặc trực tiếp bằng phần cứng của máy tính MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ TƯ Là các máy tính được nghiên cứu và chế tạo từ sau năm 1970, tức gồm các máy tính chúng ta đang dùng. Được thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả các ngôn ngữ lập trình cấp cao và giảm nhẹ quá trình lập trình cho người sử dụng. Đặc trưng cho máy tính thế hệ thứ tư là việc sử dụng các mạch tích hợp làm pnần tử cơ bản, và sự xuất hiện bộ nhớ làm bằng MOS (Metal Oxide Semiconductor) có tốc độ truy xuất nhanh và dung lượng bộ nhớ tăng lên tới vài Mega Bytes MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ NĂM Trong những năm cuối thế kĩ 20 này, mọi người đang chờ đợi sự xuất hiện của máy tính thế hệ thứ năm, đã và đang được nghiên cứu ch