Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG
TẠO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY
TÍNH
Giảng viên hướng dẫn: GS. TSKH. HOÀNG KIẾM
Học viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC HOÀNG
Mã số học viên: CH1301026
TP. Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2014
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ thông tin ngày càng phát triển và được ứng dụng trong hầu hết mọi
mặt của đời sống nhờ giá thành của các hệ thống máy tính ngày càng rẻ, tốc độ xử
lý ngày càng nhanh do đó càng mau chóng tiếp cận được với đại bộ phận dân
chúng. Để có được các hệ thống như ngày hôm nay thì các hệ thống máy tính đã trải
qua một giai đoạn dài cải tiến và phát triển. Trong quá trình hình thành và phát triển
của các hệ thống máy tính thì việc phân tích thiết kế là một việc cực kì quan trọng
và ảnh hưởng rất lớn đến sự cải tiến của các hệ thống máy tính. Do đó bên cạnh
kinh nghiệm làm việc với các hệ thống máy tính thì tư duy sáng tạo và giải quyết
các bài toán sáng tạo để cho các hệ thống máy tính ngày càng tân tiến tối ưu đóng
một vai trò cực kỳ quan trọng. Bài tiểu luận này sẽ tiến hành phân tích việc ứng
dụng các nguyên tắc sáng tạo vào thiết kế hệ thống máy tính.
LỜI CẢM ƠN
Phương pháp nghiên cứu khoa học là một trong những chuyên đề quan trọng
của ngành Khoa Học Máy Tính. Với mục tiêu giúp học viên nắm được những
nguyên tắc và các phương pháp tư duy sáng tạo, các chuyên đề được giảng dạy
trong môn học này bởi GS.TSKH Hoàng Kiếm đã cung cấp hành trang vững chắc
cũng như kiến thức nền tảng và nâng cao để cho tôi và các bạn trong lớp CH08 có
khả năng học tốt những chuyên đề tiếp theo; và đó cũng là hành trang trong quá

trình nghiên cứu và giải quyết các bài toán thực tế sau này.
Với những định hướng và gợi mở về những hướng đi mới, hỗ trợ tài liệu và ý
tưởng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Hoàng Kiếm.
Ngoài ra cũng xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè - những người đã luôn
hỗ trợ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2014
Người thực hiện
Nguyễn Ngọc Hoàng
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời mở đầu
Lời cảm ơn
Mục lục
- 5 -
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Phương pháp luận sáng tạo là một chuyên đề quan trọng của chương trình thạc
sĩ khoa học máy tính, chuyên đề đã cung cấp những kiến thức cơ bản về phương
pháp nghiên cứu khoa học cũng như là các nguyên tắc căn bản có thể vận dụng
trong thực tế giúp cho việc giải bài toán sáng tạo trở nên khoa học và hiệu quả hơn.
Các nguyên tắc sáng tạo đã được vận dụng để giải quyết nhiều vấn đề trong
cuộc sống cũng như trong khoa học máy tính, mà đặc biệt ở một số lĩnh vực như:
Thiết kế hệ thống máy tính, thiết kế thuật toán thuật giải, trong các ngành kỹ thuật
khác.
Việc thiết kế hệ thống máy tính luôn đòi hỏi sự sáng tạo, linh hoạt và tính hiệu
quả trong các thiết kế nên sự vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong thiết kế hệ
thống máy tính là rất cần thiết. Chính vì vậy, em quyết định chọn đề tài: “Vận dụng
các nguyên tắc sáng tạo trong thiết kế hệ thống máy tính”.
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đề tài được thực hiện nhằm vận dụng một số phương pháp sáng tạo cơ bản

vào việc phân tích thiết kế hệ thống máy tính.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết: phương pháp luận sáng tạo, các
phương pháp sáng tạo, các hệ thống máy tính.
• Phân tích, đánh giá các phương pháp sáng tạo trong thiết kế hệ thống
máy tính.
• Kết luận vấn đề
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Các nguyên tắc sáng tạo, các hệ thống máy tính và
ứng dụng các nguyên tắc sáng tạo vào thiết kế một hệ thống máy tính.
- Phạm vi nghiên cứu: Bài tiểu luận này chỉ nghiên cứu các hệ thống máy
tính đã có và các nguyên tắc sáng tạo đã được ứng dụng để thiết kế nên các
hệ thống máy tính đó.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 6 -
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.5.1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
- Phương pháp tổng hợp và khái quát hóa
- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết
- Phương pháp lịch sử
1.5.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm lịch sử
- Phương pháp quan sát khoa học
1.5.3. Nhóm các phương pháp toán học
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 7 -
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
2.1.1. Nguyên tắc phân nhỏ

2.1.1.1. Nội dung nguyên tắc
- Chia đối tượng thành các phần độc lập
- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được
- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng
2.1.1.2. Tư duy hệ thống
Khi suy nghĩ giải bài toán, người giải cần phân nhỏ thành hai trường hợp: giải
bài toán như là biến đổi hệ thống có trong bài toán sang trạng thái lời giải và giải
bài toán như bản thân bài toán cho trước chính là hệ thống.
Để phát triển hệ thống (giải bài toán), người ta có thể thay đổi riêng các yếu
tố, riêng các mối quan hệ, riêng các mối liên kết hoặc cùng một lúc cả hai của hệ
thống đang có.
Phân nhỏ cũng như các thủ thuật khác, đều tạo ra sự thay đổi. Người sử dụng
thủ thuật cần tính đến hiệu ứng hệ thống lan tỏa sự thay đổi hay gọi tắt là hiệu ứng
lan tỏa để tránh làm nảy sinh các vấn đề không đáng có.
2.1.1.3. Tư duy biện chứng
Phân nhỏ tạo sự thay đổi về lượng. Sự thay đổi về lượng vượt quá một giới
hạn nào đó dẫn đến sự ra đời chất mới. Nhờ chất mới này mà người giải bài toán có
thể dặt được mục đích của mình đề ra.
Khi làm cho hệ thống từ chỗ “không” tháo lắp được thành “có” tháo lắp được,
ở đây có sự thay đổi về chất: sự thay đổi này ảnh hưởng ngược lại sự thay đổi về
lượng.
Nhìn theo quan điểm của phép biện chứng, mâu thuẫn nảy sinh được giải
quyết sẽ tạo ra sự phát triển.
2.1.1.4. Cách xem xét
Hệ thống cho trước (tiền thân) có “nguyên khối”, “trọn gói” (các mối liên kết
chặt) không? Nếu có, hãy tìm cách thực hiện sự phân nhỏ!
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 8 -
Hệ thống cho trước đã được tháo lắp chưa? Mức độ tháo lắp đã đủ thuận tiện
chưa? Nếu chưa, hãy tìm cách làm cho hệ thống cho trước tháo lắp được!

Hệ thống cho trước còn có thể phân nhỏ được nữa không? Nếu có, hãy tìm
cách thực hiện!
2.1.1.5. Khuynh hướng phát triển
Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng làm cho các mối liên kết của
mỗi thang bậc hệ thống từ trên xuống lỏng lẻo dần, tăng mức độ độc lập hoặc trở
nên tháo lắp được.
2.1.2. Nguyên tắc tách khỏi
2.1.2.1. Nội dung nguyên tắc
Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại, tách phần
duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng.
2.1.2.2. Tư duy hệ thống
Sử dụng nguyên tắc “tách khỏi”, người ta cùng một lúc thay đổi cả các yếu tố
và các mối liên kết. Thay đổi ở đây được hiểu là các yếu tố và các mối liên kết tạo
nên hệ mới không cần thiết hoặc/và gây phiền phức được bỏ ra ngoài hệ tiền thân.
Trường hợp đặc biệt của nguyên tắc tách khỏi là tất cả các yếu tố, mối liên kết
cua hệ tiền thân được bỏ ra ngoài mà tín hệ thống (chức năng) của hệ tiền thân vẫn
được thực hiện tốt đẹp. Hệ cải tiến như vậy (không có hệ mà chức năng của hệ vẫn
có) được gọi là hệ lý tưởng.
2.1.2.3. Tư duy biện chứng
Hệ được giữ lại (hệ cải tiến) so với hệ tiền thân là sự thay đổi đồng thời cả về
lượng lẫn về chất. Do vậy, người giải cần chú ý trong ngữ cảnh giải bài toán cho
trước để tận dụng: thay đổi về lượng dẫn đến chất mới và thay đổi về chất dẫn đến
lượng mới, là những ưu điểm mà hệ tiền thân không có.
Tương tự như vậy, trong hệ dưới tách khỏi cũng đồng thời có sự thay đổi về
lượng và chất. Cần xem xét khả năng sử dụng hệ dưới tách khỏi để có thêm ích lợi
chứ không phải vứt bỏ đi.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 9 -
2.1.2.4. Cách xem xét
Người sử dụng thực sự cần đến tính hệ thống nào (chức năng gì) của hệ thống

cho trước (tiền thân)? (Nói cách khác, hệ cho trước sinh ra để làm gì?)
Những yếu tố nào, mối liên kết nào không phục vụ cho chức năng cần thiết,
thậm chí còn gây phiền phức? Hãy tìm cách tách chúng ra khỏi hệ cho trước!
2.1.2.5. Khuynh hướng phát triển
Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng tách các yếu tố và các mối
liên kết (hệ tách khỏi) không thực sự phục vụ tính hệ thống ra khỏi hệ thống. Nói
cách khác, hệ thống cho trước chỉ giữ lại các yếu tố, các mối liên hệ (hệ giữ lại)
thực sự phục vụ cho chức năng của nó.
2.1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ
2.1.3.1. Nội dung nguyên tắc
- Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động ben ngoài) có
cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất.
- Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau.
- Mỗi phần của đối tượng phải ở trong điều kiện thích nhất đối với công
việc.
2.1.3.2. Tư duy hệ thống
Nguyên tắc phẩm chất cục bộ thường liên quan đến sự thay đổi các yếu tố, hệ
dưới. Tuy vậy, cũng có nhiều trường hợp nguyên tắc phẩm chất cục bộ cùng một lúc
thay đổi cả các yếu tố và các mối liên kết.
2.1.3.3. Tư duy biện chứng
Có thể thấy rõ, nguyên tắc phẩm chất cục bộ chủ yếu liên quan đến sự thay đổi
về chất, tạo ra sự thống nhất giữa các mặt đối lập là các chất đã có trong hệ thống
tiền thân và chất mới. Cần chú ý xem các chất mới có thể dẫn đến những thay đổi
về lượng nào trong ngữ cảnh giải bài toán cho trước.
2.1.3.4. Cách xem xét
Nhìn theo quan điểm chức năng, hệ thống cho trước có những hệ nào?
Liệt kê các chức năng cần có của từng hệ dưới.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 10 -
Đối với từng hệ dưới đặt các câu hỏi: Hệ dưới đó phải có các yếu tố, các mối

liên kết với những phẩm chất gì thì hoạt động tối ưu? Hãy tìm cách để chúng có
được các phẩm chất đó!
2.1.3.5. Khuynh hướng phát triển
Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng làm cho các yếu tố, các mối
liên kết (các hệ dưới) có những phẩm chất đa dạng để các hệ dưới hoạt động tối ưu,
do vậy, hệ cho trước cũng hoạt động tối ưu và chính hệ thống cho trước trở nện đa
dạng về chủng loại để tối ưu với hoàn cảnh, điều kiện khác nhau.
2.1.4. Nguyên tắc kết hợp
2.1.4.1. Nội dung nguyên tắc
- Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt
động kế cận.
- Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận.
2.1.4.2. Tư duy hệ thống
Các hệ thống tiền thân là các hệ thống đồng nhất hoặc kế cận. Nguyên tắc kết
hợp chỉ ra cần cần lập mối liên kết giữa chúng để có được hệ cải tiến.
Hệ cải tiến là hệ trên của các hệ tiền thân và có những tính chất mới không thể
quy về thành tích chất của các hệ và các mối liên kết đứng riêng lẽ.
Nguyên tắc kết hợp, chủ yếu, thay đổi (tạo thêm) các mối quan hệ.
2.1.4.3. Tư duy biện chứng
Tính hệ thống của hệ cải tiến (hệ trên) chính là sự thay đổi về chất. Cần chú ý
xem sự thay đổi về chất đó có thể dẫn đến sự thay đổi về lượng nào trong ngữ cảnh
giải bài toán cho trước. Ngoài ra, ở đây còn có sự tăng số lượng các hệ.
2.1.4.4. Cách xem xét
Có các hệ đồng nhất nào? Các hoạt động (tác động) đồng nhất nào? Có khả
năng kết hợp chúng lại với nhau hay không? Nếu có, hãy kết hợp chúng lại bằng
cách lựa chọn và tạo ra các mối liên hệ thích hợp!
Có các hệ kế cận nào? Các hoạt động (tác động) kế cận nào? Có khả năng kết
hợp chúng lại hay không? Nếu có, hãy kết hợp chúng lại bằng cách lựa chọn hoặc
tạo ra các mối liên hệ thích hợp!
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng

- 11 -
2.1.4.5. Khuynh hướng phát triển
Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng liên kết (các) hệ đồng nhất
với nó hoặc/và hệ kế cận với nó về cấu trúc, cũng như về tác động.
2.1.5. Nguyên tắc vạn năng
2.1.5.1. Nội dung nguyên tắc
Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham
gia của đối tượng khác.
2.1.5.2. Tư duy hệ thống
Để các hệ thống tiền thân chuyển từ có một sang hệ cải tiến có hai chức năng
trở lên, thường cần thay đổi cả các yếu tố và các mối liên kết của các hệ thống tiền
thân. Nội dung của nguyên tắc vạn năng không chỉ ra cái cách thay đổi cụ thể của
các yếu tố và các mối liên kết. Điều này có nghĩa, những nguyên tắc khác, các kiến
thức… sẽ giúp xác định cách thay đổi cụ thể đối với hệ thống cho trước.
Nguyên tắc vạn năng thường giúp làm tăng tính liên tục các tác động có ích,
tính linh động, độ tin cậy của các hệ thống tiền thân.
2.1.5.3. Tư duy biện chứng
Nguyên tắc vạn năng tạo sự thống nhất mới các chức năng khác nhau của hệ
tiền thân trong một hệ thống cải tiến.
Cần chú ý xem xét cả sự thay đổi về lượng và thay đổi về chất trong ngữ cảnh
giải bài toàn cho trước.
2.1.5.4. Cách xem xét
Hệ cho trước có chức năng gì? Căn cứ vào các điều kiện cụ thể, có khả năng
cho hệ có thêm chức năng nữa không? Chức năng thêm vào là chức năng gì? Hệ
nào đang thực hiện chức năng đó? Nếu có khả năng, hãy tìm cách thực hiện nhờ sự
thay đổi các yếu tố, các mối liên kết của hệ cho trước, có tính đến đặc thù của hệ
cho thêm chức năng.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 12 -
2.1.5.5. Khuynh hướng phát triển

Hệ thống cho trước có thể phát triển theo hướng có thêm chức năng của các hệ
khác, do vậy, trong hoạt động của mình, nó không cần sự tham gia của (các) hệ
khác.
2.1.6. Nguyên tắc linh động
2.1.6.1. Nội dung nguyên tắc
• Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho
chúng tối ưu cho từng giai đoạn làm việc.
• Phân chia đối tượng thành từng phần có khả năng dịch chuyển đối với nhau.
• Nếu đối tượng nhìn chung bất động, làm nó di động được.
2.1.6.2. Tư duy hệ thống
Bất kì hệ thống nào cũng hoạt động theo thời gian. Hoạt động của hệ thống có
thể là một quá trình gồm nhiều giai đoạn khác nhau về nguồn lực, điều kiện, hoàn
cảnh, ảnh hưởng của môi trường, yêu cầu của công việc… Nguyên tắc linh động đòi
hỏi hệ thống cho trước phải chuyển từ không thay đổi trong suốt quá trình hoạt
động (tiền thân) sang thay đổi để phù hợp tốt nhất (tối ưu) với từng giai đoạn khác
nhau của quá trình đó.
Thay đổi cần được hiểu theo nghĩa rộng nhất về các mặt như chức năng, đặc
trưng, cấu trúc, hình dạng, vật liệu, cách thức hoạt động của các yếu tố, các mối liên
kết… miễn sao hệ thống hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn.
Thay đổi như thế nào được xác định bởi bài toán cụ thể và các nguyên tắc
khác, các kiến thức liên quan…
2.1.6.3. Tư duy biện chứng
Nguyên tắc linh động đòi hỏi tạo sự thống nhất của các mặt đối lập như “bất
biến”, “thay đổi”, “tĩnh”, “động”, “ổn định”, “phát triển”… Cần chú ý xem xét và
khai thác các sự thay đổi lượng – chất có thể có.
2.1.6.4. Cách xem xét
Có những tiêu chuẩn, yêu cầu để cần thiết phải phân chia quá trình hoạt động
của hệ thống cho trước thành các giai đoạn khác nhau không? Nếu có, hãy thực hiện
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 13 -

sự phân chia đó! Hãy phát biểu mục đích cần đạt của từng giai đoạn! Hệ thống phải
thay đỗi những gì, như thế nào để có thể đạt mục đích của từng giai đoạn tốt nhất?
2.1.6.5. Khuynh hướng phát triển
Hệ thống cho trước có thể phát triển thoe hướng thay đổi (hiểu theo nghĩa rất
rộng) đề đạt được mục đích của từng giai đoạn một cách tối ưu trong toàn bộ quá
trình hoạt động của nó.
2.2. HỆ THỐNG MÁY TÍNH
2.2.1. Định nghĩa hệ thống máy tính
Một hệ thống máy tính là một bộ máy khả lập trình được thiết kế để thực hiện
một cách tuần tự và tự động cho ra kết quả của một dãy các phép toán logic và số
học. Thứ tự của dãy các phép toán có thể được thay đổi tùy theo trường hợp để cho
máy tính có thể giải quyết được nhiều vấn đề.
Thông thường một máy tính chứa một vài dạng bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu và
các phần tử chuỗi và điều khiển có thể thay đổi thứ tự các hoạt động dựa trên thông
tin lưu trữ. Các thiết bị ngoại vi cho phép thông tin được đi vào từ một nguồn bên
ngoài và cho phép kết quả của các phép toán được gửi ra ngoài.
Một đơn vị xử lý của máy tính thực thi một chuỗi các lệnh bằng cách đọc, thao
tác và lưu lại dữ liệu. Các lệnh điều kiện thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh như là
chức năng của trạng thái hiện tại của máy hay môi trường của nó.
Hình 2.1: Một hệ thống máy tính cá nhân cơ bản.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 14 -
2.2.2. Lịch sử phát triển của hệ thống máy tính
Từ “máy tính” được dùng lần đầu tiên vào năm 1613 bởi một người có thể cho
ra kết quả các phép toán hay việc tính toán và từ này được dùng với ý nghĩa như
vậy cho đến giữa thế kỉ XX. Từ cuối thế kỉ XIX, từ này bắt đầu được dùng với các ý
nghĩa quen thuộc hơn, nó mô tả một cái máy có thể thực hiện tính toán.
2.2.2.1. Các hệ thống máy tính với chức năng giới hạn
Lịch sử phát triển của các hệ thống máy tính hiện đại bắt đầu với hai công
nghệ riêng biệt đó là tính toán tự động và tính khả lập trình nhưng không có thiết bị

đơn nào có thể được xem như là hệ thống máy tính sớm nhất. Một vài thiết bị được
đề cập giống như các kỹ thuật hướng tính toán đã rất thành công và tồn tại qua hàng
thế kỷ cho đến khi xuất hiện máy tính điện tử giống như bàn tính Sumerian được
thiết kế vào khoảng 2500TCN mà các thế hệ tiếp theo của nó đã chiến thắng trong
một cuộc thi về tốc độ so với một máy tính hiện đại ở Nhật năm 1946. Nhà toán học
người Hi Lạp Hero of Alexandria đã xây dựng một nhà hát kỹ thuật có thể thực hiện
một vở kịch kéo dài 10 phút và được điều hành bởi một hệ thống phức tạp của các
dây thừng và trống. Đây có thể được xem như là các phương tiện quyết định các
phần của kỹ thuật thực hiện các hoạt động. Đây chính là bản chất của lập trình.
Khoảng cuối thế kỷ XX, nhà sư người Pháp Gerbert d’Aurillac đã mang về từ
Tây Ban Nha các bản vẽ của một máy được phát minh bởi Moors. Máy này có thể
trả là các câu hỏi có hay không mà nó được hỏi. Một lần nữa vào thế kỷ XIX, nhà
sư Alberttus Magnus và Roger Bacon đã xây dựng các người máy mà không có bất
cứ sự phát triển nào.
Năm 1642, thời kỳ Phục Hưng chứng kiến sự phát minh của các máy tính toán
lỹ thuật. Đây là một thiết bị có thể thực hiện tất cả bốn phép tính số học mà không
cần dựa vào trí thông minh của con người. Máy tính kỹ thuật này là nguồn gốc của
sự phát triển các máy tính sau này theo hai hướng khác nhau: ban đầu, người ta cố
gắng phát triển các máy tính ngày càng phức tạp và mạnh mẽ và những máy tính
này được lý thuyết hóa đầu tiên bởi Charles Babbage và sau đó được phát triển dẫn
đến sự ra đời cảu các siêu máy tính (mainframe computers) trong thập niên 60,
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 15 -
trong khi một hướng khác là các vi xử lý đã bắt đầu cho sự tiến hóa của máy tính cá
nhân và bây giờ là trái tim của tất cả các hệ thống máy tính được phát minh bởi
Intel trong suốt quá trình phát triển của các máy tín điện tử.
Hình 2.2: Bàn tính Sumerian.
2.2.2.2. Hệ thống máy tính đa chức năng đầu tiên
Năm 1801, Joseph Marie Jacquard thực hiện một sự cải tiến với các máy dệt
bằng cách giới thiệu một chuỗi các thẻ đục lỗ như là một mô hình mẫu cho phép các

máy dệt của ông ta dệt theo các mẫu có sẵn một cách tự động. Việc tạo nên máy dệt
Jacquard là một bước quan trọng trong việc phát triển các máy tính do việc dùng
các thẻ đục lỗ để định nghĩa có thể xem như một dạng lập trình.
Việc thống nhất giữa tính toán tự động và lập trình đã tạo nên máy tính đầu
tiên. Năm 1837, Charles Babbage đã lần đầu tiên đưa ra khái niệm và thiết kế một
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 16 -
máy tính kỹ thuật có thể lập trình hoàn chỉnh. Do giới hạn về khả năng và tài chính,
ông ta đã không thể hoàn tất được thiết kế của mình nhưng con trai ông ta, Henry
Babbage đã hoàn thành một phiên bản đơn giản của máy vào năm 1988. Ông ta đã
đưa ra một dẫn chứng thành công của việc dùng nó trong tính toán các bảng vào
năm 1906.
Trong nhưng năm cuối 1880, Herman Hollierith đã phát minh ra việc lưu dữ
liệu trên một thiết bị có khả năng đọc. Sau đó nhờ việc xử lý các thẻ đục lỗ, ông ta
đã phát minh ra máy đánh chữ. Các phát minh đó là nền tảng cho công nghiệp xử lý
thông tin hiện đại.
Suốt nữa đầu thế kỷ XX, các khoa học tính tính toán cần thiết đã được thỏa
mãn do sự tăng lên của các máy tính tương tự phức tạp mà các hệ thống đó dùng kỹ
thuật trực tiếp hay các mô hình điện của các vấn đề như là nền tảng cho máy tính.
Tuy nhiên nó không thể lập trình và thiếu tốc độ và độ chính xác so với các máy
tính hiện đại.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 17 -
Hình 2.3: Máy tính ENIAC
Alan Turing được xem như là cha đẻ của khoa học máy tính hiện đại. Năm
1936 Turing cung cấp một công thức khái niệm về giải thuật và sự tính toán với
máy Turing cung cấp nền tảng cho máy tính số điện tử.
Atanasoff-Berry Computer là một trong số những máy tính số điện tử đầu tiên
được hoàn thành vào năm 1937 bởi giáo sư John Atanasoff. Đến năm 1946 máy tính
ENIAC ra đời là kế thừa của máy tính trên.

2.2.2.3. Kiến trúc lưu trữ chương trình
Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra kiến trúc von Neuman là tối ưu hơn.
Kiến trúc này dựa trên kiến trúc lưu trự chương trình. Và sau đó nó đã phát triển
mạnh mẽ và được kế thừa đến ngày nay.
Hầu như các máy tính hiện đại ngày nay đều được thực hiện dựa trên kiến trúc
lưu trữ chương trình.
2.2.2.4. Bán dẫn và các vi xử lý
Các máy tính dùng các ống chân không như là các thiết bị điện tử đã được sử
dụng từ những năm 1950 nhưng đến những năm 1960 đã được thay thế bởi các máy
tính dựa trên transistor do nó nhỏ hơn, nhanh hơn và sản xuất với giá thành rẻ hơn.
Đến năm 1970 công nghệ mạch tích hợp và sự ra đời của các vi xử lý đã đưa các hệ
thống máy tính lên một tầm cao mới với tốc độ nhanh hơn và nhỏ hơn rất nhiều so
với trước đó. Cuối những năm 1970 các sản phẩm như đầu video chứa các máy tính
đặc chế gọi là các vi điều khiển và nó đã bắt đầu xuất hiện như là một sự thay thế
với các điều khiển cơ trong các thiết bị dân dụng như máy rửa chén, máy giặt…
Ngày nay với sự ra đời của các hệ thống nhúng (System on Chip) thì các máy tính
được tích hợp vào một con chip và ngày càng mạnh hơn.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 18 -
Hình 2.4: Một vi xử lý bán dẫn.
Chương 3: VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY TÍNH
3.1. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC PHÂN NHỎ TRONG THIẾT KẾ HỆ
THỐNG MÁY TÍNH
Nguyên tắc phân nhỏ đã được áp dụng một cách rất tốt khi thiết kế một hệ
thống máy tính. Một hệ thống máy tính ngay khi được phát triển đã là sự kết nối của
các thiết bị khác nhau. Các thiết bị này có thể được tháo lắp một cách dễ dàng. Do
đó khi hệ thống gặp sự cố thì có thể được khắc phục nhanh chóng bằng cách loại bỏ
thiết bị bị hư và thay thiết bị mới vào. Ngoài ra nhờ nguyên tắc phân nhỏ nên với
một hệ thống máy tính thì khả năng nâng cấp là cực kỳ dễ dàng. Mỗi một bộ phận

có thể được thay đổi do đó khi thiết kế một hệ thống máy tính người ta đã đưa ra
khả năng nâng cấp không hạn chế với hệ thống máy tính.
3.2. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC TÁCH KHỎI TRONG THIẾT KẾ HỆ
THỐNG MÁY TÍNH
Đặc trưng của nguyên tắc tách khỏi là loại bỏ đi các tính chất có thể gây phiền
phức hay ảnh hưởng không tốt đến hệ chính nhằm cải thiện chất lượng của hệ chính
và nâng cao tính ổn định của hệ. Nhờ đặc trưng này mà các hệ thống có thể tồn tại
và phát triển ngày càng tối ưu và tinh giản.
Đối với một hệ thống máy tính thì nguyên tắc này cũng được áp dụng khá
nhiều. Đầu tiên là áp dụng tính chất phải loại bỏ đi những phần hoặc bộ phận không
cần thiết để làm cho hệ thống ngày càng tinh giản và tối ưu. Lấy ví dụ như trong
quá trình phát triển của các hệ thống máy tính do phẩm chất của các ống chân
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 19 -
không không tốt với giá thành cao, kích thước lớn nên sau một quá trình sử dụng
người ta đã loại bỏ nó và thay bằng các transistor với kích thước rất nhỏ, giá thành
rẻ và tốc độ nhanh hơn rất nhiều. Một ví dụ nữa là các ổ đĩa mềm. Ngày xưa khi
máy tính chưa phổ biến thì ổ đĩa mềm là một bộ phận lưu trữ khá quan trọng nhưng
với các tính chất không được tốt như dung lượng thấp, tốc độ đọc, ghi chậm và đầu
đọc đĩa quá lớn đã làm cho thiết bị này sớm bị loại bỏ ra khỏi các máy tính và được
thay thế bằng các thiết bị có tốc độ đọc ghi nhanh hơn và dung lượng lớn hơn như
đĩa quang, đĩa cứng… Thứ hai là nguyên tắc này được áp dụng rất triệt để với các
hệ thống máy tính với các cổng mở rộng. Người ta áp dụng nguyên tắc này và thiết
kế ra các cổng mở rộng rất thuận tiện cho người sử dụng. Với các thiết bị ngoại vi
thì chúng không được nối cứng vào hệ thống máy tính mà chỉ được cắm vào các
cổng mở rộng do đó khi có sự có thì có thể loại bỏ ra dễ dàng và tùy theo nhu cầu
có thể loại bỏ hay nâng cấp một cách nhanh chóng mà không cần phải tốn quá nhiều
công sức và chi phí để thay đổi hệ thống máy tính có sẵn. Tóm lại, đây là một
nguyên tắc rất quan trọng thúc đẩy sự phát triển cảu hệ thống máy tính với tinh thần
là giữ lại cái tốt và loại bỏ đi những cái không tốt giúp các hệ thống máy tính ngày

càng ổn định và tối ưu hơn.
3.3. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC PHẨM CHẤT CỤC BỘ TRONG THIẾT KẾ
HỆ THỐNG MÁY TÍNH
Nguyên tắc phẩm chất cục bộ có các nội dung chủ yếu là mỗi bộ phận trong
một hệ thống phải có chức năng khác nhau, tùy vào vị trí và điều kiện hoạt động mà
chức năng của các bộ phận cũng khác nhau. Ngoài ra mỗi bộ phận phải được ở
trong điều kiện hoạt động phù hợp với nó nhất để phát huy tối đa khả năng của nó
nhằm mục tiêu tăng tính hiệu quả của toàn hệ thống.
Với một hệ thống máy tính thì nguyên tắc này được áp dụng để tăng tính hiệu
quả của mỗi thiết bị dẫn đến là hiệu năng của toàn hệ thống cũng được tăng theo. Ta
có thể thấy rõ mỗi thiết bị trong một hệ thống máy tính đảm nhận những vai trò
hoàn toàn khác nhau, không trùng lắp, rất hiệu quả và không thể thay thế. Ví dụ như
CPU đảm nhận vai trò tính toán chính, là bộ não của toàn hệ thống. RAM chứa các
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 20 -
dữ liệu tạm thời nhằm đưa vào cho CPU tính toán và lưu các kết quả vừa mới tính
toán xong. Ổ đĩa cứng chứa các dữ liệu lưu trữ lâu dài với dung lượng lớn. Các thiết
bị ngoại vi giao tiếp với người dùng để lấy các dữ liệu từ người dùng và cho ra kết
quả mà người dùng mong muốn… Bên cạnh đó, mỗi thiết bị trong hệ thống máy
tính được hoạt động trong môi trường phù hợp với nó nhất nhằm phát huy tối đa
khả năng của nó. Lấy ví dụ như CPU do hoạt động với tần suất cao và tỏa nhiệt
nhiều nên rất nóng; do đó để CPU có thể hoạt động tốt nhất người ta đã lắp tản nhiệt
cho CPU để giảm thiểu nhiệt lượng của CPU và tạo điều kiện cho CPU luôn ở trình
trạng hoạt động tốt. Một ví dụ nữa là RAM với đặc trưng là tốc độ truy xuất nhanh
nhưng có dung lượng hạn chế nên nó được đặt ở giữa CPU và ổ đĩa cứng để làm
một thiết bị trung giam nhằm tăng tốc khả năng truy xuất dữ liệu giữa CPU và ổ
cứng đồng thời giúp cho dữ liệu cho CPU xử lý luôn sẵn sàng.
3.4. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC KẾT HỢP TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG
MÁY TÍNH
Nguyên tắc kết hợp là một nguyên tắc có nội dung rất đơn giản: kết hợp các

đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận để tạo nên
một hệ thống tốt hơn. Tuy vậy để áp dụng tốt nguyên tắc này thì khá khó khăn và
nếu áp dụng tốt nguyên tắc này thì kết quả nhận được cũng sẽ rất bất ngờ.
Nguyên tắc kết hợp được sử dụng trong thiết kế hệ thống máy tính chủ yếu là
để tạo ra các máy tính có chức năng và tốc độ nhanh hơn, mạnh hơn, hiệu năng cao
hơn phục vụ cho các máy chủ hay các hệ thống tính toán lớn cần khả năng xử lý cực
mạnh. Trong lịch sử đã từng chứng kiến các siêu máy tính (supercomputer hay các
mainframe) là các máy tính có khả năng tính toán cực nhanh với mỗi hệ thống là sự
kết hợp của hàng ngàn bộ xử lý nhỏ được điều khiển bởi một hệ điều hành chuyên
dụng nhằm tối ưu khả năng tính toán của hàng loạt bộ xử lý. Ngoài ra nguyên tắc
kết hợp còn được áp dụng trong thiết kế ra các máy tính toán song song. Các máy
tính này kết hợp hai hay nhiều bộ xử lý và một hay nhiều bộ nhớ lại để thực hiện
các công việc nhanh hơn mức bình thường. Không chỉ vậy nguyên tắc kết hợp còn
được áp dụng rất nhiều trong các hệ thống máy tính các nhân như việc cắm nhiều
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 21 -
thanh RAM để được một hệ thống có dung lượng bộ nhớ RAM lớn hơn hay đối với
các hệ thống cần dung lượng lưu trữ dữ liệu lớn thì người ta dùng các ổ cứng và
cắm chung với nhau để tao ra một hệ thống máy tính có dung lượng ổ cứng lớn hơn
bình thường rất nhiều.
3.5. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC VẠN NĂNG TRONG THIẾT KẾ HỆ
THỐNG MÁY TÍNH
Nguyên tắc vạn năng được thực hiện nhằm tạo ra một hệ thống có thể thực
hiện các công việc khác nhau mà không cần tới sự tham gia của đối tượng khác.
Đây là một nguyên tắc rất hay mà rất nhiều hệ thống áp dụng để tăng tính đa năng,
tính cạnh tranh với những hệ thống khác.
Trong một hệ thống máy tính, nguyên tắc này được áp dụng chủ yếu nhờ tính
khả lập trình của hệ thống máy tính. Tính khả lập trình làm cho hệ thống máy tính
có thể thực hiện nhiều công việc khác nhau chỉ đơn giản bằng cách thay các chương
trình khác nhau cho máy tính thực hiện. Do đó người ta đã tạo ra rất nhiều phần

mềm khác nhau để vận dụng tính khả lập trình để ứng dụng nguyên tắc vạn năng
làm cho máy tính có thể thực hiện rất nhiều công việc mong muốn như soạn thảo
văn bản, thực hiện chức năng nghe nhạc của một máy nghe nhạc, chơi game…
3.6. VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC LINH ĐỘNG TRONG THIẾT KẾ HỆ
THỐNG MÁY TÍNH
Nguyên tắc linh động với nội dung chủ yếu là phân chia đối tượng thành từng
phần có thể tháo lắp được để dễ dàng thay thế và tăng tính linh động của hệ thống.
Trong thiết kế hệ thống máy tính thi nguyên tắc này áp dụng rõ nhất là khả
năng tháo lắp thao thế dễ dàng các linh kiện của hệ thống máy tính. Đơn cử như các
thiết bị ngoại vi có thể được tháo lắp dễ dàng nhờ tính chất không được nối cứng
vào hệ thống mà được lắp vào các khe cắm mở rộng. Ngoài ra các thành phần linh
kiện của hệ thống cũng có thể được thay thế dễ dàng do tất cả được lắp lên một bo
mạch chủ do đó tăng tính linh động lên rất nhiều.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 22 -
Chương 4: KẾT LUẬN
Qua tiểu luận này, tôi đã tìm hiểu và trình bày việc vận dụng các nguyên tắc
vào thiết kế hệ thống máy tính để có được một hệ thống tiện dụng như ngày hôm
nay.
Sau quá trình tìm hiểu và phân tích các nguyên tắc sáng tạo, tác giả nhận thấy
những nguyên tắc sáng tạo có giá trị rất đáng quý và nếu được áp dụng đúng cách
thì có thể tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng tốt và có những tính chất quý báu.
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng
- 23 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS.TSKH. Hoàng Kiếm (2014), Các Slide bài giảng môn học Phương pháp
nghiên cứu khoa học.
2. Phan Dũng (2007), Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo, Trung tâm sáng tạo
khoa học kỹ thuật.
3. Phạm Viết Vượng (1997), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Đại

học quốc gia Hà Nội.
4. />5. />%E1%BA%A7n_c%E1%BB%A9ng_m%C3%A1y_t%C3%ADnh
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng