Chuyên đề ISAS thế hệ máy tính

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
1
Sinh viên : NGUYỄN MINH KHÁNH
Lớp : NSE8
Email :
Ngày thực hiện : 30/06/2009
H
H
Ọ
Ọ
C
C


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


C
C
Ô
Ô
N
N

G
G


N
N
G
G
H
H
Ệ
Ệ


T
T
H
H
Ô
Ô
N
N
G
G


T
T
I
I

N
N


Q
Q
U
U
Ố
Ố
C
C


T
T
Ế
Ế


T
T
R
R
U
U
N
N
G
G

T
T
Â
Â
M
M


N
N
I
I
I
I
T
T


i
i
N
N
E
E
T
T

H
H
C
C
M
M











I
I
S
S
A
A
S
S


R
R
E

E
P
P
O
O
R
R
T
T














ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
2
M
M
Ụ
Ụ

C
C


L
L
Ụ
Ụ
C
C
:
:















L
L
ờ

ờ
i
i


n
n
g
g
ỏ
ỏ

t
t
r
r
a
a
n
n
g
g


3
3


N
N
ề
ề
n
n


t
t
ả

ả
n
n
g
g


m
m
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


v
v
à
à

l
l
ị
ị
c
c
h
h


s
s
ử
ử


h
h
ì
ì
n
n
h
h


t
t
h

h
à
à
n
n
h
h












t
t
r
r
a
a
n
n
g
g

4
4


M
M
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ế
ế

h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ứ
ứ


n
n
h
h
ấ
ấ
t
t

t
t
r
r
a
a
n
n
g
g


5
5


M
M
á

á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


t

t
h
h
ứ
ứ


h
h
a
a
i
i

t
t
r
r
a
a
n
n
g
g


1
1
1
1


M
M
á
á
y
y


t
t
í

í
n
n
h
h


t
t
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ứ
ứ


b

b
a
a


















t
t
r
r
a
a
n
n
g

g


1
1
5
5


M
M
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h

h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ứ
ứ


t
t
ư
ư

t
t
r
r
a
a
n
n
g
g


1
1
7
7


M

M
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ

t
t
h
h
ứ
ứ


n
n
ă
ă
m
m

t
t
r
r
a
a
n
n
g
g


1
1
9
9


K
K
ế
ế
t
t


l

l
u
u
ậ
ậ
n
n












t
t
r
r
a
a
n
n
g
g

2
2
1
1
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
3
L
L
Ờ
Ờ
I
I


N
N
G
G
Ỏ
Ỏ



Công nghệ tin học nói chung và khoa học máy tính nói riêng là một lĩnh vực mới và nhạy
cảm của thời đại. Quá trình hình thành và phát triển chưa đầy một thế kỷ nhưng nó đã chứng
kiến nhiều sự chuyển biến, nhiều sự bức phá về kỹ thuật cũng như công nghệ. Do đó, việc
nghiên cứu một ngành khá mới như Khoa học máy tính là một điều không phải dễ dàng. Hiện
nay, chưa có một tài liệu nào chính xác về quá trình phát triển của khoa học máy tính. Vì vậy,

với tôi, một sinh viên ngành Công nghệ thông tin việc tìm kiếm và sắp xếp thông tin về ngành
học này cũng còn rất nhiều bỡ ngỡ và khó khăn. Nhất là trong việc tìm kiếm, lục tìm tư liệu về
các thời đại và sự phát triển của chiếc máy tính.
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn những người đồng nghiệp, những cư dân mạng
cùng bạn bè trên các diễn đàn về CNTT và các thầy dạy bộ môn Tin học trên địa bàn thành phố
đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Trong quá trình hoàn thành đề tài, tôi sử dụng nhiều tư liệu từ các nguồn khác nhau: sách
báo, tư liệu, mạng internet và kể cả việc tham khảo ý kiến các Kỹ sư, các nhà khoa học nghiên
cứu về khoa học máy tính và công nghệ thông tin.
Trong báo cáo này, tôi sử dụng thông tin từ các diễn đàn CNTT hiện nay của cư dân
mạng như , ,
, , … và một số địa chỉ
của nước ngoài như , , … Bên
cạnh đó, tôi sử dụng nhiều tư liệu từ cuốn “Structured Computer Organization” của tác giả
Andrew S.Tanenbaum (ấn bản lần thứ 3), một số tài liệu khác của máy tính như PC hardware
design guide, v.v… và cuốn “ Tổ chức máy tính có cấu trúc” của thầy Tống Văn On (chủ biên),
cuốn ebook “Kiến trúc máy tính” của các thầy cô giảng viên khoa CNTT trường Đại học Cần
Thơ…
Mặc dù đã rất cố gắng tìm kiếm, sắp xếp lại các thông tin thu thập được nhưng chắc chắn
sẽ còn gặp rất nhiều vấn đề về lịch sử như hiện nay cũng có rất nhiều tư liệu cho rằng máy tính
chỉ mới nằm trong giai đoạn phát triển thứ tư, chưa có sự đột phá gì về công nghệ để tách nó ra
một thế hệ mới, ….
Rất mong nhận được nhiều nhận xét đánh giá từ phía thầy và các bạn!
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
4
L
L
L
Ị

Ị
Ị
C
C
C
H
H
H



S
S
S
Ử
Ử
Ử



C
C
C
Ủ
Ủ
Ủ
A
A
A

M
M
M
Á
Á
Á
Y
Y
Y



T
T
T
Í
Í
Í
N
N
N
H
H
H



Đ

Đ
Đ
I
I
I
Ệ
Ệ
Ệ
N
N
N



T
T
T
Ử
Ử
Ử



&
&
&



N

N
N
Ề
Ề
Ề
N
N
N



T
T
T
Ả
Ả
Ả
N
N
N
G
G
G



H
H
H
Ì

Ì
Ì
N
N
N
H
H
H



T
T
T
H
H
H
À
À
À
N
N
N
H
H
H
















Hàng trăm loại máy tính khác nhau đã được thiết kế và chế tạo trong suốt quá trình phát
triển của máy tính số. Đa số các loại máy này đã bị bỏ quên từ lâu, nhưng một vài loại đã tác
động một cách có ý nghĩa đến các ý tưởng hiện nay.
Người đầu tiên xây dựng một máy thực hiện công việc tính toán (working calculating
machine) là khoa học người Pháp Blaise Pascal (1623-1662), tên của ông đã được dùng để đặt
tên cho một ngôn ngữ lập trình. Và ông được xem là ông tổ của ngành máy tính điện tử hiện nay.
Một số mốc quan trọng trong phát triển máy tính số:
Năm
Tên
Chế tạo bởi
Chú thích
1834
Analytic
Babbage
Cố gắng đầu tiên của máy tính số
1936
Z1
Zuse
Máy tính dùng ro-le đầu tiên

1943
COLOSSUS
British gov’t
Máy tính điện tử đầu tiên
1944
Mark-1
Aiken
Máy tính đa năng của Mỹ đầu tiên
1948
ENIAC 1
Eckert/Mauchley
Lịch sử máy tính hiện đại bắt đầu
1949
EDSAC
Wilkes
Máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên
1951
Whirlwind-1
M.I.T
Máy tính thời gian thực đầu tiên
1951
UNIVAC 1
Eckert/Mauchley
Máy tính đầu tiên bán trên thị trường
1952
IAS
Von Neumann
Thiết kế cho đa số máy tính hiện nay
1960
PDP-1

DEC
Máy tính mini đầu tiên
1961
1401
IBM
Máy tính dùng trong kinh doanh
1962
7094
IBM
Thống trị việc tính toán khoa học
1963
B5000
Burroughs
Máy tính dùng ngôn ngữ cấp cao đầu tiên
1964
360
IBM
Sản phẩm đầu tiên thiết kế theo họ
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
5
1964
6600
CDC
Máy tính đầu tiên có cơ chế song nội
1965
PDP-8
DEC
Máy tính mini bán chạy nhất đầu tiên
1970

PDP-11
DEC
Thống trị các máy tính mini
1974
8080
Intel
CPU đa năng đơn CHIP đầu tiên
1974
CRAY-1
Cray
Siêu máy tính đầu tiên
1978
VAX
DEC
Siêu máy tính 32-bit đầu tiên

Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của các công nghệ chế tạo các
linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các ngoại vi,…Ta có thể nói máy tính điện
tử số trải qua bốn thế hệ liên tiếp. Việc chuyển từ thế hệ trước sang thế hệ sau được đặc trưng
bằng một sự thay đổi cơ bản về công nghệ.

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
6
I.
T
T
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


m
m
á
á
y
y

t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ứ
ứ


n
n
h
h
ấ
ấ
t
t


(

(
1
1
9
9
4
4
0
0
-
-
1
1
9
9
5
5
6
6
)
)
:
: Công nghệ ống chân không

Hình - Ống chân không
Tác nhân của máy tính đèn điện tử là thế chiến thứ hai. Trong suốt thời gian đầu của thế
chiến, các tàu ngầm của Đức đã đánh phá dữ dội các chiến hạm của Anh. Các lệnh được gửi từ
các đô đốc của Đức ở Berlin đến các tàu ngầm bằng vô tuyến, người Anh có thể và đã chặn được
lệnh này. Vấn đề là các thông điệp này được mật mã hóa bằng một thiết bị gọi là ENIGMA, thiết
bị này được thiết kế một cách tình cờ bởi một nhà phát minh tài tử và là nguyên tổng thống Hoa

Kỳ Thomas Jefferson.
Cơ quan tình báo Anh đã xoay sở tìm được máy ENIGMA từ cơ quan tình báo Ba Lan, cơ
quan này đánh cắp máy từ những người Đức. Tuy nhiên, để bẻ được một thông điệp đã được mã
hóa phải cần một lượng tính toán khổng lồ và việc giải mã cần được thực hiện ngay sau khi nhận
được thông điệp. Để giải mã các thông điệp này, chính phủ Anh thiết lập một phòng thí nghiệm
tuyệt mật để xây dựng một máy tính điện tử gọi là COLOSSUS. Nhà toán học nỗi tiếng người
Anh Alan Turing đã giúp thiết kế máy này. COLOSSUS hoạt động vào năm 1943, nhưng vì
Chính phủ Anh thực tế đã xếp loại mọi khía cạnh của dự án là bí mật quân sự trong suốt 30 năm,
dòng dõi COLOSSUS về cơ bản đã kết thúc. Máy tính này chỉ có giá trị ghi nhớ như là máy tính
điện tử đầu tiên trên thế giới.
Thêm vào việc phá hủy các máy của Zuse và sự khuyến khích xây dựng COLOSSUS,
chiến tranh cũng tác động đến sự tính toán ở Hoa Kỳ. Quân đội cần sắp đặt các bàn máy cho
việc ngắm bắn các trọng pháo và thấy rằng việc tính toán chúng bằng tay sẽ mất nhiều thời gian
và có nhiều sai sót.
John Mauchley, người biết công việc của Atanasoff cũng như của Stibbits, biết rằng quân
đội quan tâm đến các máy tính cơ khí (mechanical calculator). Cũng như những nhà khoa học
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
7
máy tính sau này, Mauchley đưa ra đề nghị trợ cấp yêu cầu quân đội tài trợ cho việc xây dựng
một máy tính điện tử. Đề nghị được chấp thuận và cuối năm 1943, Mauchley và sinh viên của
ông ta, J.Presper Eckert, tiến hành xây dựng một máy tính điện tử gọi là ENIAC (electronic
numerical integrator and computer). Máy này bao gồm 18000 đèn điện tử và 1500 ro-le.
ENIAC cân nặng 30 tấn và tiêu thụ công suất 140kW và chiếm 1 diện tích khoảng 1393
m2. Mặc dù vậy nó làm việc nhanh hơn nhiều so với các loại máy tính điện cơ cùng thời với
khả năng thực hiện 5000 phép tính cộng trong 1 giây đồng hồ. Về mặt cấu trúc, máy có 20
thanh ghi, mỗi thanh ghi có một khả năng lưu giữ một số thập phân 10 chữ số. Máy được
lập trình bằng cách thiết lập 6000 chuyển mạch vị trí và kết nối vô số đế cắm (socket) với
một rừng cáp nối.

Hình - Máy tính ENIAC
Máy đã không hoàn tất cho đến năm 1946 khi đã quá trễ cho các mục đích ban đầu. Tuy
nhiên, vì chiến tranh đã qua, Mauchley và Eckert được phép tổ chức một khóa học mùa hè để
mô tả các công việc cua họ cho những bạn đồng nghiệp. Khóa học mùa hè là khởi đầu cho sự
phát triển ồ ạt trong công việc thiết kế các máy tính số lớn.
Sau khóa học mùa hè lịch sử, nhiều nhà nghiên cứu khác bắt đầu thiết kế các máy tính
điện tử. Máy đầu tiên hoạt động là EDSAC(1949), được thiết kế tại Đại học Cambridge ở Anh
bởi Mauries Wilkers. Các máy khác bao gồm: JOHNIAC ở Rand Corporation, ILLIAC ở Đại
học Illinois, MANIAC ở Los Alamos Laboratory và WEIZAC tại viện Weizmann ở Israel.
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
8
Eckert và Mauchley bắt đầu làm việc trên máy tiếp theo của họ, ADVAC (electronic
discrete variable automatic computer), nhưng dự án này đã bị tổn hại khi học rời bỏ Penn để lập
một công ty khởi đầu (start-up company), công ty máy tính Eckert-Mauchley ở Philadelphia.
Sau nhiều lần sát nhập, công ty này trở thành công ty Unisys.

Hình - Máy tính ADVAC
Trong lúc ấy, một người trong nhóm dự án ENIAC, John Von Neumann đến Priceton’s
Institute ò Advanced Studies để thiết kế một phiên bản EDVAC của chính ông ta, máy ISA. Von
Neumann là một thiên tài, ông nói được nhiều ngôn ngữ và là chuyên gia về khoa học vật lý và
toán học. Vào thời điểm bắt đầu quan tâm đến máy tính, ông đã là một nhà toán học xuất sắc của
thế giới. Với ông, một trong những điều không thể chối cãi là các máy tính lập trình được với
một lượng lớn chuyển mạch và cáp sẽ chậm, buồn tẻ và không linh hoạt. Von Neumann đi đến
một nhận thức rằng chương trình có thể được biểu diễn dưới dạng số trong bộ nhớ của máy tính
cùng với dữ liệu. Ông cũng nhận thấy số thập phân nối tiếp được dùng trong ENIAC không gọn,
mỗi số được biểu diễn bởi 10 đèn điện tử (1 mở 9 đóng) có thể thay thế bằng cách dùng số nhị
phân song song.
Thiết kế cơ bản của ông, hiện nay được gọi là máy Von Neumann, được thiết kế trong
EDSAC, máy tính có khả năng lưu trữ chương trình đầu tiên, vẫn còn là cơ sở cho hầu hết các

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
9
máy tính số thậm chí cho đến hiện nay, sau hơn nữa thế kỷ. Thiết kế này và máy IAS, được xây
dựng với sự cộng tác của Herman Goldtine. Một phát thảo đơn giản của cấu trúc như sau:




Accumulator



Hình - Máy Von Neumann ban đầu

Máy Von Neumann có 5 phần cơ bản: bộ nhớ (memory), đơn vị số học logic (arithmetic
logic unit), đơn vị điều khiển chương trình (program control unit), thiết bị nhập, thiết bị xuất. Bộ
nhớ có 4096 từ, mỗi từ lưu trữ 40-bit (0 hoặc 1). Mỗi một từ chứa hoặc 2 chỉ thị 20-bit hoặc 1 số
nguyên có dấu 39-bit. Mỗi chỉ thị có 8-bit cho biết loại chỉ thị và 12-bit dùng để xác định 1 trong
4096 từ nhớ.
Trong đơn vị số học logic, tiền đề của một đơn vị xử lý trung tâm CPU (central
processing unit) sau này, có một thanh ghi nội 49-bit đặc biệt gọi là thanh chứa (accumulator).
Một chỉ thị điển hình cọng 1 từ nhớ với thanh chứa hoặc lưu thanh chứa vào bộ nhớ. Máy không
có số dấu chấm động vì Von Neumann cho rằng bất kỳ nhà toán học thông thạo nào cũng phải
có khả năng theo dõi dấu chấm thập phân (thực tế là dấu chấm nhị phân) trong đầu.
Vào cùng thời gian Von Neumann đang xây dựng máy IAS, các nhà nghiên cứu ở M.I.T
cũng xây dựng một máy tính. Không giống như IAS, ENIAC và các máy khác cùng loại có
chiều dài của từ khá dài, máy của M.I.T, Whirlwind1, có từ dài 16-bit và được thiết kế để điều
khiển thời gian thực. Dự án này dẫn đến phát minh ra bộ nhớ lõi bởi Jay Forrester và cuối cùng
dẫn đến máy tính mini thương mai đầu tiên.

MEMORY
Control
unit
Arithmetic
Logical unit
Input

Output
Memory: bộ nhớ
Control unit: đơn vị điều khiển
Arithmetic logical unit: đơn vị số học và logic
Input: thiết bị nhập
Output: thiết bị xuất

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
10

Hình - Máy tính IAS cùng nhà thiết kế KS. Von Neumann

Hình - Máy tính Whirlwind_năm 1951

Trong khi tất cả điều này đang diễn ra, IBM, một công ty nhỏ làm thương mại sản xuất
các máy đục lỗ cho các thẻ và các máy sắp xếp thẻ bằng cơ khí. Mặc dù IBM cung cấp một phần
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
11
tài chính cho Aiken, công ty này không quan tâm đến máy tính cho đến khi sản xuất ra 701 năm
1953, thời gian dài sau công ty của Eckert và Mauchley là công ty số 1 trên thị trường với máy
tính UNIVAC. 701 có 2K từ 32-bit và 2 chỉ thị cho một từ. Đây là máy đầu tiên trong chuỗi máy

khoa học chiếm ưu thế công nghiệp trong một thập niên. 704 ra đời 3 năm sau đó có bộ nhớ lõi
4K, các chỉ thị 36-bit và phần cứng dấu chấm động. Vào năm 1958, IBM bắt đầu sản xuất máy
tính đèn điện tử cuối cùng, 709, tăng cường khả năng của 704.

Hình – Máy tính IBM 701

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
12

Hình – Máy tính IBM 704

Hình – Máy tính IBM 709


ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
13
II.
T
T
h
h
ế
ế


h
h
ệ

ệ


m
m
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ứ
ứ


h

h
a
a
i
i


(
(
1
1
9
9
5
5
6
6
-
-
1
1
9
9
6
6
3
3
)
)
:

: Máy tính Transistor

Hình – Các Transistor
Transistor được phát minh ở Bell Labs vào năm 1948 bởi John Bardeen, Walter Brattain
và William Shockley, những người được nhận giải Nobel Vật lý năm 1956 cho phát minh
này.Trong 10 năm, transistor đã cách mạng hóa máy tính và vào cuối thập niên 50 các máy tính
đèn điện tử bị loại bỏ. Máy tính transistor đầu tiên được xây dựng ở Lincoln Laboratory của
M.I.T, một máy 16-bit tương tự Whirlwind 1 và được gọi tắt là TX-0 (transistorized
experimental computer 0), được dự định đơn thuần là một thiết bị thử nghiệm.
Một trong các kỹ sư làm việc trong Laboratory, Kenneth Olsen, thành lập công ty DEC
năm 1957 để sản xuất một máy tính thương mại rất giống TX-0. Đây là thời điểm 4 năm trước
khi máy PDP-1 ra đời, do bởi các nhà tư bản mạo hiểm đầu tư cho DEC cương quyết tinh tưởng
rằng không có thị trường cho máy tính, thay vào đó, DEC bán các loại board mạch nhỏ.
Cuối cùng PDP-1 xuất hiện vào năm 1961, máy có 4K từ 18-bit và thời gian cảu một chu
kỳ là 5 µs (microsec). Đặc tính này chỉ bằng một nữa của IBM-7090, máy tính transistor kế tục
máy 709 và là máy tính nhanh nhất thế giới lúc bấy giờ. PDP-1 có giá $120000 còn IBM-7090
giá vài triệu USD. DEC bán vài chục máy PDP-1 và công nghiệp máy tính mini được khai sinh.
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
14

Hình – Máy tính IBM 7090
Một trong các máy PDP-1 đầu tiên được đưa đến M.I.T, ở đây máy này lôi cuốn rất nhanh
sự chú ý của một số thiên tài tre. Một trong những đổi mới của PDP-1 là bộ hiển thị và khả năng
về nhiều điểm ở bất cứ nơi đâu trên màn hình 512 x 512. Trước đó, các sinh viên đã lập trình
trên PDP-1 để chơi trò chiến tranh vũ trụ (Wars world) và thế giới có trò chơi video lần đầu tiên.
Vài năm sau đó DEC giới thiệu PDP-8, một máy 12-bit nhưng giá thành rẻ hơn PDP-1
nhiều ($16000). PDP-8 có một đổi mới chính, một bus đơn giản gọi là omnibus. Một bus là một
tập các dây nối song song dùng để kết nối các thành phần của một máy tính. Cấu trúc này được
chấp nhận và thực hiện trong hầu hết các máy tính nhỏ. DEC cuối cùng bán được 50000 máy

PDP-8, trở thành người dẫn đầu trong lĩnh vực kinh doanh máy tính.



Omnibus




Hình: Omnibus của PDP-8

CPU
Memory
Console
terminal
Paper
tape I/O
Other
I/O
CPU: đơn vị xử lý trung tâm
Memory: bộ nhớ
Console terminal: thiết bị đầu cuối
Paper type I/O: thiết bị xuất/nhập dùng băng giấy
Other I/O: thiết bị xuất/nhập khác

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
15

Hình - Máy tính PDP-8

Trong lúc ấy, phản ứng của IBM đối với việc phá minh ra transistor là xây dựng một
phiên bản của 709 bằng transistor, máy 7090 như đã đề cập ở trên, và sau đó là 7094. 7094 có
thời gian một chu kỳ là 2µs và bộ nhớ lõi 32K từ 36-bit. 7090 và 7094 đánh dấu sự kết thúc cúa
các máy loại ENIAC, loại máy chiếm ưu thế vào những năm 60 trong lĩnh vực tính toán khoa
học.
Vào thời điểm IBM trở thành một sức mạnh chính trong tính toán khoa học với 7094,
công ty này đã thu được một lượng lớn tiền nhờ bán các máy hướng kinh doanh nhỏ gọi là 1401.
Máy này có thể đọc và ghi băng từ, đọc và đục lỗ các thẻ, in kết quả nhanh hơn 7094 và giá chỉ
bằng một phần nhỏ. Máy này tính toán trong khoa học rất tệ nhưng lại quản lý các hồ sơ kinh
doanh rất tuyệt.
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
16

Hình – Máy tính IBM 7094
Máy 1401 không có thanh ghi nào hoặc thậm chí không có chiều dài từ cố định. Bộ nhớ
của máy có 4K 8-bit (byte). Mỗi byte chứa một ký tự 6-bit, 1-bit quản lý và 1-bit đẻ chỉ kết thúc
từ. Chỉ thị MOVE chẳng hạn, có một địa chỉ nguồn và một địa chỉ đích, bắt đầu di chuyển các
byte từ nguồn đến đích cho đến khi gặp bit 1 ở bit kết thúc từ.
Năm 1964, một công ty khởi đầu mới, CDC, giới thiệu máy 6600, một máy có tốc độ
nhanh hơn máy 7094 vĩ đại. Máy này được ưa chuộng ngay lập tức và CDC bắt đầu lao vào con
đường thành công của mình. Điều bí mật về tốc độ và lý do máy này nhanh hơn nhiều so với
7094 là bên trong CPU có một cơ chế song song thật sự. CPU có vài đơn vị chức năng thực hiện
các phép cộng, các đơn vị chức năng khác thực hiện phép nhân, phép chia và tất cả chúng hoạt
động song song. Với một công việc nào đó, máy có khả năng có 10 chỉ thị được thực thi đồng
thời.
Máy 6600 có một số máy tính nhỏ bên trong giúp đỡ, nghĩa là CPU có thể dùng tất cả
thời gian để xử lý các con số, để lại tất cả các chi tiết quản lý công việc và xuất nhập cho các
máy tính nhỏ hơn. 6600 là một mốc quan trọng trong tính toán số.
Có nhiều máy tính khác trong thời kỳ này, nhưng chỉ có một máy nỗi bật với một lý do

khá khác biệt và đánh được đề cập, máy Burroughs B5000. Các nhà thiết kế các máy như PDP1,
7094 và 6600 hoàn toàn bận tâm tới phần cứng, hoặc làm cho rẻ hơn (DEC) hoặc làm cho nhanh
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
17
hơn (IBM và CDC). Phần mềm hầu như hoàn toàn không thích hợp. Trái lại, các nhà thiết kế
B5000 có chiến thuật khác. Họ đặc biệt xây dựng một máy với ý định lập trình bằng Algol 60,
một ngôn ngữ có trước Pascal, và bao gồm nhiều đặc trưng trong phần cứng tạo dễ dàng cho
công việc của trình biên dịch. Ý tưởng phần mềm cũng được tính đến đã khai sinh, nhưng tiếc
thay ý tưởng này hầu như bị bỏ quên ngay tức khắc.

ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
18
III.
M
M
á
á
y
y


t
t
í
í
n
n
h
h


t
t
h
h
ế

ế


h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ứ
ứ


b
b
a
a


(
(
1
1
9
9
6

6
4
4
-
-
1
1
9
9
7
7
1
1
)
)
:
: máy tính sử dụng IC

Hình - Hình ảnh chip IC

Hình - Một IC thế hệ mới: nhỏ hơn và xử lý hiệu quả hơn
Mạch tích hợp IC (integrated circuit) hay còn gọi là vi mạch được phát minh cho phép vài
chục con transistor được đặt trong một CHIP đơn. Việc đóng gói này giúp cho các máy tính
được xây dựng trên IC nhỏ hơn, nhanh hơn và rẻ hơn các máy tính transistor. Một số máy tính
có ý nghĩa quan trọng trong thế hệ này được mô tả dưới đây.
Vào năm 1964, IBM, một công ty máy tính hàng đầu, có một vấn đề với 2 loại máy thành
công đáng kể là 7094 và 1401. Hai máy này không tương thích, một máy có bộ xử lý các con số
với tốc độ nhanh sử dụng số nhị phân trên các thanh ghi 36-bit, một máy có bộ xử lý xuất nhập
đáng ca ngợi sử dụng số thập phân nối tiếp trên các từ có chiều dài thay đổi trong bộ nhớ. Nhiều
khách hàng có cả 2 loại máy tính và họ không thích có 2 bộ phận lập trình riêng rẽ, không có gì

chung.
Khi đến thời điểm thay thế hai loại máy này, IBM thực hiện một bước cơ bản. IBM giới
thiệu một sản phẩm đơn, System 360, dựa trên các vi mạch. Máy được thiết kế cho cả tính toán
trong thương mại và tính toán trong khoa học. System 360 chứa đựng nhiều đổi mới, quan trọng
nhất là hệ này có một họ khoảng nữa chục máy với cùng một hợp ngữ, kích thước và công suất
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
19
tăng. Một khách hàng có thể thay thế 1401 bằng 360 kiểu 30 và 7094 bằng 360 kiểu 75. Máy
360 kiểu 75 lớn hơn, nhanh hơn và đắt hơn.
Phần mềm được viết cho một trong các máy kiểu khác nhau, trên nguyên tắc chạy được
trên máy khác. Trong thực tế, phần mềm viết cho kiểu nhỏ hơn cũng chạy được trên kiểu lớn
hơn mà không xảy ra vấn đề gì, nhưng khi di chuyển sang máy nhỏ hơn, chương trình có thể
không khớp trong bộ nhớ. Đây là một cải thiện quan trọng cho tình huống xảy ra vơi 7094 và
1401. Ý tưởng các họ máy được ưa chuộng ngay lập tức, và trong khoảng một vài năm hầu hết
các nhà sản xuất máy tính có một họ các máy chung bắc cầu cho một tầm rộng giá cả và công
suất. Một số đặc tính của họ 360:
Đặc tính
Kiểu 30
Kiểu 40
Kiểu 50
Kiểu 60
Hiệu suất tương đối
1
3.5
10
31
Thời gian 1 chu kỳ (ns)
1000
625

500
250
Bộ nhớ cực đại (K)
64
256
256
512
Số byte tìm-nạp trong 1 chu kỳ
1
2
4
16
Số kênh dữ liệu
3
3
4
6
Đề nghị ban đầu của IBM 360

IBM 360 (third generation computer family)

Đổi mới quan trọng khác trong 360 là đa lập trình (multi-programming), có vài chương
trình trong bộ nhớ đồng thời để khi một chương trình đang chờ việc xuất/nhập hoàn tất, chương
trình khác có thể tính toán.
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
20
360 cũng là máy tính đầu tiên có thể mô phỏng các máy tính khác. Các kiểu nhỏ có thể
mô phỏng 1401, các kiểu lớn hơn có thể mô phong 7094 sao cho khách hàng có thể tiếp tục chạy
các chương trình nhị phân cũ trong khi đang biến đổi chúng sang 360. Một số kiểu của 360 chạy

các chương trình của 1401 nhanh hơn nhiều so với chính 1401 và các khách hàng không bao giờ
phải biến đổi chương trình.
Máy 360 đã giải quyết tình trạng khó xử giữa số nhị phân song song và thập phân nối tiếp
bằng thỏa hiệp: máy có 16 thanh ghi 32-bit cho số nhị phân nhưng bộ nhớ thiết kế theo hướng
byte giống như 1401 và có thể di chuyển các bản ghi kích thước thay đổi (variable-sized record)
trong bộ nhớ.
Một đặc trưng chính khác trong 360 là một không gian địa chỉ thật lớn (thời bấy giờ) cho
2
24
–byte nhớ (16MB). Với bộ nhớ giá vài USD một byte vào thời kỳ này, 16MB dường như là
vô tâm. Không may, sau đó các họ khác theo sau họ 360 như 370, 4300, 3080 và 3090 đều cũng
sử dụng đúng cấu trúc này. Vòa giữa thập niên 80, giới hạn 16MB thực sự trở thành một vấn đề
và IBM đã phải từ bỏ từng phần sự tương thích khi cần 32-bit địa chỉ để địa chỉ hóa bộ nhớ mới
2
32
-byte.
Với nhận thức muộn màng, có thể rút ra kết luận rằng vì chúng có các từ và các thanh ghi
32-bit, có lẽ chúng nên có địa chỉ 32-bit. Nhưng ở thời điểm này không một ai có thể tưởng
tượng được một máy với bộ nhớ 16MB. Chê trách IBM do thiếu tưởng tượng giống như chê
trách một người bán máy tính hiện nay chỉ có 32-bit địa chỉ, bởi vì trong vài năm tất cả các máy
tính cá nhân sẽ cần nhiều hơn 4GB (1GB=10
9-
Byte) và các địa chỉ 32-bit trở nên quá nhỏ.
Thế giới máy tính mini cũng đã có một bước cải tiến lớn trong thế hệ máy tính vi mạch
khi DEC giới thiệu PDP-11, một kế thừa 16-bit của PDP-8. Về nhiều mặt, PDP-11 giống như
một người em nhỏ của họ 360 cũng như PDP-8 đối với 7094. Cả 2 máy PDP-11 và 360 đều có
các thanh ghi hướng từ và một bộ nhớ hướng byte, cả 2 đều có một tỷ lệ giá cả/hiệu suất khá lớn.
PDP-11 thành công rất lơn, đặc biệt ở các trường Đại học và DEC tiếp tục dẫn đầu so với các
nhà sản xuất máy tính mini khác.
ISAS Report Computer generation

Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
21

Hình ảnh máy PDP-11 và cấu tạo mạch bên trong
IV.
T
T
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


m
m
á
á
y
y


t
t
í

í
n
n
h
h


t
t
h
h
ứ
ứ


t
t
ư
ư


(
(
1
1
9
9
7
7
1

1
-
-


h
h
i
i
ệ
ệ
n
n


n
n
a
a
y
y
)
)
:
: máy tính cá nhân và Vi xử lý
Vào thập niên 80, vi mạch loại VLSI (very lager scale integration) có khả năng chứa
trước tiên vào chục ngàn rồi đến vài trăm ngàn và cuối cùng là triệu transistor trên một CHIP
đơn như hiện nay đã được chế tạo. Sự phát triển này dẫn đến việc sản xuất các máy tính nhỏ hơn
và nhanh hơn. Trước PDP-1, các máy tính lớn và đắt đến nỗi các công ty và các trường Đại học
phải có các bộ phận đặc biệt gọi là các trung tâm để chạy chúng. Với sự ra đời của máy tính

mini, một bộ phận như vậy có thể mua máy tính cho chính họ. Vào năm 1980, giả cả giảm
xuống thấp đến nỗi một cá nhân có thể sở hữu một máy tính cá nhân. Thời đại máy tính cá nhân
đã bắt đầu.
Các máy tính cá nhân được sử dụng theo cách rất khác với máy tính lớn. Chúng được
dùng cho việc xử lý từ (word processing), các spreadsheet và các ứng dụng hỗ tương khác mà
các máy tính lớn hơn không thể thực hiện tốt được.
Hiện nay các máy tính đại khái được chia làm 5 loại (có phần chồng chéo lên nhau) dựa
trên kích thước vật lý, hiệu suất và các lĩnh vực ứng dụng. Thấp nhất chúng ta có các máy tính
cá nhân, các máy tính xách tay sử dụng một bộ xử lý đơn CHIP thường dành cho các cá nhân.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực văn phòng, giáo dục, v.v…




ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
22
Loại
MIPS
Megabyte
Máy
Sử dụng
Máy tính cá nhân
1
1
IBM PS/2
Xử lý từ
Máy tính mini
2
4

PDP-11/84
Điều khiển thời gian thực
Siêu máy tính mini
10
32
SUN-4
Máy chủ trên mạng
Mainframe
30
128
IBM 3090/300
Ngân hàng
Siêu máy tính
125
1024
Cray 2
Dự báo thời tiết
Hình - 5 loại máy tính tổng quát
Các máy tính mini được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thời gian thực, thí dụ điều
khiể không lưu hoặc tự động xóa các xí nghiệp. Một các chính xác, khó nói rằng điều gì đã cấu
tạo nên máy tính mini, nhiều công ty thực hiện 1 sản phẩm bao gồm một bộ vi xử lý 16-bit, 32-
bit và 64-bit, bộ nhớ và các CHIP I/O, tất cả chỉ trên 1 board mạch đơn. Theo chức năng, một
board mạch như vậy tương đương với một máy mini truyền thống như PDP-11.
Siêu máy tính mini chủ yếu là một máy tính mini rất lớn, hầu như luôn luôn dựa trên một
bộ xử lý 32-bit hoặc 64-bit và được trang bị bộ nhớ vài chục MB đến hàng GB. Các máy như
vậy được dùng như là các hệ thống chia xẻ thời gian, các máy chủ (file server) trong mạng và
nhiều ứng dụng khác. Các máy này còn mạnh hơn cả máy IBM 360 kiểu 75, một mainframe
mạnh nhất thế giới ở thời điểm sản xuất (1964).

IBM 4381 mainframe processor from 1985
Các mainframe truyền thống là các kế thừa của các loại máy IBM 360 và các CDC 6600.
Khác nhau thật sự giữa một mainframe và siêu máy tính mini là khả năng nhập/xuất và các ứng
dụng được sử dụng trên chúng. Một siêu máy tính mini điển hình có thể có một hoặc hai đĩa vài
GB. Các mainframe có thể có 100 đĩa như vậy. Các siêu máy tính mini thường dùng trong các
ứng dụng hỗ tương, trong khi các mainframe dùng trong các nhóm công việc lớn hoặc xử lý
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
23
công việc kinh doanh hoặc những công việc cần nhiều cở sở dữ liệu lớn như ngân hàng, book vé
máy bay, v.v…
Các siêu máy tính được thiết kế đặc biệt để cực đại hóa số các thao tác dấu chấm động trong một
giây FLOP (floating point operations per second). Máy nào dưới 1 gigaflop/sec không được xem
là một siêu máy tính. Các siêu máy tính có cấu trúc song song để đạt được tốc độ này và chỉ có
hiệu quả đối với một số nhỏ vấn đề.
Trong nhiều năm, các tên siêu máy tính và Seymour Cray hầu như là đồng nghĩa. Cray
thiết kế CDC 6600 và máy kế thừa 7600. Ông thành lập một công ty riêng, Cray Research, để
chế tạo máy Cray-1 và Cray-2. Năm 1989, Cray bỏ đi thành lập một công ty khác để chế tạo
Cray-3.
Cùng với thời gian và sự tiến bộ kỹ thuật đã là nên một chiếc máy tính điện tử như hiện
nay, phù hợp hơn về kiểu dáng công nghiệp, tốc độ xử lý CPU, đáp ứng nhanh nhạy các yêu cầu
nghiệp vụ cũng như công nghệ giải trí của con người.

Hình - Một dàn máy bộ của hãng Hp đang được sử dụng rộng rãi hiện nay

Hình – Một CHIP Core Duo 945
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8
24
V.

T
T
h
h
ế
ế


h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ứ
ứ


n
n
ă
ă
m
m

(
(
h
h
i
i
ệ
ệ
n
n


n
n
a
a
y
y


v
v
à
à


t
t
ư
ư

ơ
ơ
n
n
g
g


l
l
a
a
i
i
)
)
:
: thế hệ của trí tuệ nhân tạo.

Hình - Artificial Intelligence

Hình - Một sản phẩm của trí tuệ nhân tạo người máy Asimo của hãng HONDA
Việc chuyển từ thế hệ thứ tư sang thế hệ thứ 5 còn chưa rõ ràng. Người Nhật đã và đang
đi tiên phong trong các chương trình nghiên cứu để cho ra đời thế hệ thứ 5 của máy tính, thế hệ
của những máy tính thông minh, dựa trên các ngôn ngữ trí tuệ nhân tạo như LISP và
PROLOG, và những giao diện người - máy thông minh. Đến thời điểm này, các nghiên cứu đã
cho ra các sản phẩm bước đầu và gần đây nhất (2004) là sự ra mắt sản phẩm người máy thông
minh gần giống với con người nhất: ASIMO (Advanced Step Innovative Mobility: Bước chân
ISAS Report Computer generation
Nguyễn Minh Khánh _ Lớp NSE8

25
tiên tiến của đổi mới và chuyển động). Với hàng trăm nghìn máy móc điện tử tối tân đặt trong cơ
thể, ASIMO có thể lên/xuống cầu thang một cách uyển chuyển, nhận diện người, các cử chỉ
hành động, giọng nói và đáp ứng một số mệnh lệnh của con người. Thậm chí, nó có thể bắt
chước cử động, gọi tên người và cung cấp thông tin ngay sau khi bạn hỏi, rất gần gũi và thân
thiện. Hiện nay có nhiều công ty, viện nghiên cứu của Nhật thuê Asimo tiếp khách và hướng dẫn
khách tham quan như: Viện Bảo tàng Khoa học năng lượng và Đổi mới quốc gia, hãng IBM
Nhật Bản, Công ty điện lực Tokyo. Hãng Honda bắt đầu nghiên cứu ASIMO từ năm 1986 dựa
vào nguyên lý chuyển động bằng hai chân. Cho tới nay, hãng đã chế tạo được 50 robot ASIMO.
Các tiến bộ liên tục về mật độ tích hợp trong VLSI đã cho phép thực hiện các mạch vi
xử lý ngày càng mạnh (8 bit, 16 bit, 32 bit và 64 bit với việc xuất hiện các bộ xử lý RISC năm
1986 và các bộ xử lý siêu vô hướng năm 1990). Chính các bộ xử lý này giúp thực hiện các máy
tính song song với từ vài bộ xử lý đến vài ngàn bộ xử lý. Điều này làm các chuyên gia về kiến
trúc máy tính tiên đoán thế hệ thứ 5 là thế hệ các máy tính xử lý song song.