Tiểu luận:ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH

Chia sẻ: Vang Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cải tiến công nghệ phục vụ cho cuộc sống là phương châm, động lực phát triển cho xã hội loài người trong thời gian qua.Từ khi con người có ý thức thì sự tìm tòi học hỏi và khả năng tư duy chính là đặc điểm đưa loài người ra khỏi lớp động vật. Đặc điểm nổi bật nhất của sự tìm tòi học hỏi hay khả năng tư duy là sự sáng tạo, tiềm lới giả cho những vần đề được đặt ra.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận:ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH Môn học: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GVHD: GS. TSKH HOÀNG KIẾM Họ tên Sinh viên: Huỳnh Ái Nhân Mã số Sinh viên: CH110116 TP.HCM-04/2012
LờI Mở DầU: ........................................................................................................ 4 I. 40 Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo: ................................................ 5 1. Nguyên tắc phân nhỏ: ........................................................................................... 5 2. Nguyên tắc “tách khỏi”:........................................................................................ 5 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: .............................................................................. 5 4. Nguyên tắc phản đối xứng: ................................................................................... 5 5. Nguyên tắc kết hợp: .............................................................................................. 5 6. Nguyên tắc vạn năng: ............................................................................................ 5 7. Nguyên tắc “chứa trong”: ..................................................................................... 5 8. Nguyên tắc phản trọng lượng: .............................................................................. 6 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: ............................................................................ 6 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: .................................................................................. 6 11. Nguyên tắc dự phòng: ........................................................................................... 6 12. Nguyên tắc đẳng thế:............................................................................................. 6 13. Nguyên tắc đảo ngược:.......................................................................................... 6 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá:.................................................................................... 6 15. Nguyên tắc linh động: ........................................................................................... 7 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”:...................................................................7 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: ....................................................................7 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: ............................................................ 7 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: ......................................................................... 7 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích....................................................................... 7 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”: .................................................................................... 8 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi: .............................................................................. 8 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: .............................................................................. 8 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian:............................................................................ 8 25. Nguyên tắc tự phục vụ: ......................................................................................... 8 2
26. Nguyên tắc sao chép (copy):.................................................................................. 8 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: .......................................................................... 9 28. Thay thế sơ đồ cơ học: .......................................................................................... 9 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: .......................................................................... 9 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: ............................................................................ 9 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: ............................................................................... 9 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc: ............................................................................. 10 33. Nguyên tắc đồng nhất: ........................................................................................ 10 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: .................................................... 10 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: ...................................................... 11 36. Sử dụng chuyển pha:........................................................................................... 11 37. Sử dụng sự nở nhiệt: ........................................................................................... 11 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: ........................................................................ 11 39. Thay đổi độ trơ:................................................................................................... 12 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): ..................................................... 12 II.Sự Phát triển của CNTT trong thời gian qua: 13 1. Sự phát triển của máy tính: ................................................................................ 13 2. Sự phát triển của hệ điều hành Windows : ...................................................... 165 3. Sự phát triển Bộ xử lí trung tâm: ....................................................................... 20 III. KếT LUậN :............................................................................................... 222 TAI LIệU THAM KHảO :................................................................................... 233 3
Lời mở đầu: Cải tiến công nghệ phục vụ cho cuộc sống là phương châm, động lực phát triển cho xã hội loài người trong thời gian qua.Từ khi con người có ý thức thì sự tìm tòi học hỏi và khả năng tư duy chính là đặc điểm đưa loài người ra khỏi lớp động vật. Đặc điểm nổi bật nhất của sự tìm tòi học hỏi hay khả năng tư duy là sự sáng tạo, tiềm lới giả cho những vần đề được đặt ra. Hơn 2000 năm qua hàng triệu phát minh cải tiến ra đời thay đổi gần như toàn bộ cuộc sống của con người. Qua từng thới kỳ các phát minh, sáng kiến có thể khác nhau tùy thuộc vào từng bối cảnh xã hội nhưng có thể nói đều dựa trên 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản được Alshuller G.S tổng hợp và tác giả Phan Dũng đề cập đến trong sách Các Thủ Thuật (Nguyên Tắc) Sáng Tạo Cơ Bản được xuất bản 2007. Đây có thể nói là sự tổng hợp kiến thức của nhân loại trong thời gian qua, vì dựa vào 40 phương pháp này cộng với khả năng tư duy thì mọi vấn đề rồi sẽ tiềm được lới giải. Công nghệ thông tin cũng không nằm ngoài quy luật đó, tuy công nghệ thông tin ra đời sau so với các công nghệ khác nhưng cũng cùng chung quy luật của sự sáng tạo. Từ khi Chiếc máy tính thế hệ 0 ra đời cho đến những chiếc máy tính thế hệ 5 hiện giờ là một quá trình cải tiến không ngừng nhất là giai đọan 1945 đến nay thông qua chiến tranh công nghệ đã được đẩy lên một tầm cao mới và liên tục phát triển và cải tiến đến hiện tại và còn tiếp tục phát triển trong tương lai. Vậy trong khoảnh thởi gian từ 1945 đến nay và đặc biệt trong 10 năm gần đây công nghệ thông tin đã thay đổi như thế nào và vai trò của 40 phương pháp sáng tạo trong sự thay đổi này là gì, chúng ta hãy cùng tÌm hiểu qua bài luận sau đây. 4
I. 40 Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo: 1. Nguyên tắc phân nhỏ: a) Chia đối tượng thành các phần độc lập. b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: a) 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. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: a) Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. b) Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. c) Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. 4. Nguyên tắc phản đối xứng: Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giãm bật đối xứng). 5. Nguyên tắc kết hợp: a) Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. b) Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. 6. Nguyên tắc vạn năng: Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. 7. Nguyên tắc “chứa trong”: a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba ... b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. 5
8. Nguyên tắc phản trọng lượng: a) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác có lực nâng. b) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động... 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại ). 10.Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. b) Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 11.Nguyên tắc dự phòng: Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 12.Nguyên tắc đẳng thế: Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. 13.Nguyên tắc đảo ngược: a) Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ, không làm nóng mà làm lạnh đối tượng) b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. 14.Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. b) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. c) Chuyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm. 6
15.Nguyên tắc linh động: a) Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. b) Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 16.Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. 17.Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: a) Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. c) Đặt đối tượng nằm nghiêng. d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. e) Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 18.Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: a) Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng số siêu âm). b) Sử dụng tầng số cộng hưởng. c) Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. d) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19.Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. c) Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 20.Nguyên tắc liên tục tác động có ích a) Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). 7
b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian. c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động qua. 21.Nguyên tắc “vượt nhanh”: a. Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. b. Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 22.Nguyên tắc biến hại thành lợi: a. Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. b. Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. c. Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23.Nguyên tắc quan hệ phản hồi: a. Thiết lập quan hệ phản hồi b. Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 24.Nguyên tắc sử dụng trung gian: Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25. Nguyên tắc tự phục vụ: a. đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. b. Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư. 26.Nguyên tắc sao chép (copy): a. Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. b. Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. c. Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 8
27.Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 28.Thay thế sơ đồ cơ học: a. Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. b. Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng c. Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định . d. Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. Nhận xét : - Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển : những gì trước đây và bây giờ còn là “cơ học” sẽ chuyển thành không cơ học (dùng điện,từ, điện từ, ánh sáng…). Ứng dụng trong tin học : - Thay thế các máy đánh chữ theo cơ học thành máy vi tính kết hợp máy in ngày nay. - Thay thế việc lưu giữ liệu bằng cách ghi chép thông thường trên giấy bằng lưu trữ trên băng đĩa (Cdrom, đĩa mềm, Ổ cứng …) 29.Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30.Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: a. Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. b. Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 31.Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: a. Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…) b. Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 9
32.Nguyên tắc thay đổi màu sắc: a. Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài b. Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. c. Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang. d. Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. e. Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. Nhận xét : - Trong năm giác quan của con người thì thị giác đóng vai trò quan trọng nhất. Hơn 90% thông tin nhận được từ thế giới bên ngoài thông qua giác quan này. - Màu sắc có nhiều tránh việc chỉ dùng một màu nào đó. Cần quy ước mội loại màu ứng với cái gì, trên cơ sở đó dễ bao quát, xử lý thông tin nhanh. - Các hình vẽ, ký hiệu thích hợp rất có tác dụng, giúp cho suy nghĩ thoáng, thấy trước cái mối liên hệ giữa các bộ phận. Nếu có thể nên vẽ sơ đồ khốI, chúng giúp ta không chỉ thấy cây mà còn thấy rừng. - Nguyên tắc này thường kết hợp với các nguyên tắc : 2. Nguyên tắc tách khỏi, 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ, 26. Nguyên tắc sao chép… Ứng dụng trong tin học : - Trong các chương trình máy tính thường có các thông báo như : Thông báo màu đỏ ý cảnh báo một điều gì đó cần thận trọng, thông báo về hỏi điều gì đó thường có dấu biểu tượng “?” trong thông báo đó… - Trong các Form nhập liệu những phần cho phép nhập thì sẽ có màu khác với những phần không được phép nhập, điều này tạo cho người sử dụng dễ thao tác hơn … 33.Nguyên tắc đồng nhất: Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 34.Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: a. Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi..) hoặc phải biến dạng. 10
b. Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. Nhận xét : - Nguyên tắc này là trường hợp đặc biệt của hai nguyên tắc 15. Nguyên tắc linh động , 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích : Khi không còn có ích nữa thì phải linh động biến mất, ngược lại khi cần có tác động có ích thì phải linh động xuất hiện. Như vậy mới thật tối ưu. Ứng dụng trong tin học : - Trong lập trình CSDL : Table temp được tạo ra khi cần thiết để chứa dữ liệu và khi không cần thiết nữa nó sẽ tự mất đi khi hệ thống kết thúc. - Biến cục bộ trong module (hàm hay thủ tục) sẽ tạo ra khi cần thiết để lưu giữ dữ liệu và mất khi kết thúc module. 35.Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: a. Thay đổi trạng thái đối tượng. b. Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. c. Thay đổi độ dẻo d. Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 36.Sử dụng chuyển pha: Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng... 37.Sử dụng sự nở nhiệt: a. Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. b. Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 38.Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: a. Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy. b. Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy. c. Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy. d. Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon. 11
39.Thay đổi độ trơ: a. Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà. b. Đưa thêm vào đối tượng các phần , các chất , phụ gia trung hoà. c. Thực hiện quá trình trong chân không. 40.Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung sử dụng các vật liệu mới. 12
II. Sự Phát triển của Công Nghệ Thông Tin (CNTT) trong thời gian qua: 1. Sự phát triển máy tính: 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. Hình 1.1: Máy tính ENIAC A.Thế hệ đầu tiên (1946-1957): ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là máy tính điện tử số đầu tiên do Giáo sư Mauchly và người học trò Eckert tại Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 vàđược hoàn thành vào năm 1946. Đây là một máy tính khổng lồ với thể tích dài 20 mét, cao 2,8 mét và rộng vài mét. ENIAC bao gồm: 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, cân nặng 30 tấn, và tiêu thụ 140KW giờ. Nó có 20 thanh ghi 10 bit (tính toán trên số thập phân). Có khả năng thực hiện 5.000 phép toán cộng trong một giây. Công việc lập trình bằng tay bằng cách đấu nối các đầu cắm điện và dùng các ngắt Giáo sư toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình được lưu trong bộ nhớ, bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ, bộ làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển để tính toán trên dữ liệu nhị phân, điều khiển hoạt động của các thiết bị vào ra. Đây là một ý tưởng nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay. Máy tính này còn được gọi là máy tính Von Neumann.Vào những năm đầu của thập niên 50, những máy tính thương mại đầu 13
tiên được đưa ra thị trường: 48 hệ máy UNIVAC I và 19 hệ máy IBM 701 đã được bán ra. B.Thế hệ thứ hai (1958-1964): Công ty Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1947 và do đó thế hệ thứ hai của máy tính được đặc trưng bằng sự thay thế các đèn điện tử bằng các transistor lưỡng cực. Tuy nhiên, đến cuối thập niên 50, máy tính thương mại dùng transistor mới xuất hiện trên thị trường. Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn. Vào thời điểm này, mạch in và bộ nhớ bằng xuyến từ được dùng. Ngôn ngữ cấp cao xuất hiện (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) và hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing) được dùng. Trong hệ điều hành này, chương trình của người dùng thứ nhất được chạy, xong đến chương trình của người dùng thứ hai và cứ thế tiếp tục. C.Thế hệ thứ ba (1965-1971): Thế hệ thứ ba được đánh dấu bằng sự xuất hiện của các mạch kết (mạch tích hợp - IC: Integrated Circuit). Các mạch kết độ tích hợp mật độ thấp (SSI: Small Scale Integration) có thể chứa vài chục linh kiện và kết độ tích hợp mật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện trên mạch tích hợp.Mạch in nhiều lớp xuất hiện, bộ nhớ bán dẫn bắt đầu thay thế bộ nhớ bằng xuyến từ. Máy tính đa chương trình và hệ điều hành chia thời gian được dùng. D.Thế hệ thứ tư (1972-????): Thế hệ thứ tư được đánh dấu bằng các IC có mật độ tích hợp cao (LSI: Large Scale Integration) có thể chứa hàng ngàn linh kiện. Các IC mật độ tích hợp rất cao (VLSI: Very Large Scale Integration) có thể chứa hơn 10 ngàn linh kiện trên mạch. Hiện nay, các chip VLSI chứa hàng triệu linh kiện.Với sự xuất hiện của bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện và phần điều khiển của một bộ xử lý, sự phát triển của công nghệ bán dẫn các máy vi tính đã được chế tạo và khởi đầu cho các thế hệ máy tính cá nhân. Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi. Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý của máy tính không ngừng được phát triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý song song mức độ cao,… 14
E.Khuynh hướng hiện tại: 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 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. Theo cùng cách xử lý song song và phân tán, nhiều hệ thống máy tính được thiết lập thông qua mạng các máy tính đước kết nối với nhau sử dụng các tài nguyên dư thừa từ các máy để xử lý một bài toán thay vì sử dụng một siêu máy tính đòi hỏi đầu tư nhiều tiền. Với cách này các hệ thống máy tính cá nhân với khả năng xử lý hạn chế cũng có thể trờ thành một siêu máy tính khổng lồ nhờ sự kết hợp hợp lý. Như vậy sử dụng các nguyên tắc sau để giải quyết vần đề: - Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” : Sử dụng hệ thống các máy tính cá nhân để xây dựng một siêu máy tính, dùng những tài nguyên dư thừa để phục vụ nhu cầu giải 15
quyết bài toán. Thay vì dùng các siêu máy tính đặt tiền thì sử dụng tài nguyên gần như miễn phí không được dùng tới trong các máy tính cá nhân. - Nguyên tắc phân nhỏ: Bài toán được chia thành nhiều phần khác nhau và từng phần dược xử lý trên các máy tính cá nhân khác nhau sau đó trên quả phản hồi được gủi về hệ thống để thống kê tổng kết lại nhàm tiềm ra lời giải cuối cùng cho bài toán. - Nguyên tắc vạn năng: Một máy tính có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau vừa phục vụ nhu cầu của chủ sở hửu vừa thực hiện các tính nắng giải quyết bài toán dựa vào các tài nguyên dư thừa mà không gây ảnh hưởng đến người sử dụng máy tính. - Nguyên tắc “chứa trong”: Một máy tính cá nhân là một tế bào trong một siêu máy tính ảo, sử dụng tài nguyên của nhiều tế bào và có sự luân phiên sử dụng nhằm đạt đước kết quả là giải quyết bài toán được đặt ra. - Nguyên tắc linh động: Khi một may tính tham gia hệ thống không nhất thiết hệ thống sử dụng tài nguyên trên máy đó 24/24 mà chỉ sự dụng khi tài nguyên trên máy cho phép (dư ở một mức nào đó) nhằm không gây ảnh hưởng tới người sự dụng máy tính. 2. Sự phát triển của hệ điều hành Windows : Windows được phát triển từ hệ điều hành DOS ban đầu của Microsoft, đây là hệ điều hành được phát hành năm 1981. Hệ điều hành mới này đã được Bill Gates và Paul Allen phát triển để chạy trên máy tính cá nhân IBM, với giao diện hoàn toàn bằng văn bản và các lệnh người dùng giản đơn. Microsoft tin rằng các máy tính các nhân sẽ trở thành xu thế chủ đạo, chúng phải dễ dàng hơn trong sử dụng, bảo vệ cho sự tin tưởng đó chính là giao diện đồ họa người dùng (GUI) thay cho giao diện dòng lệnh của DOS. Với quan điểm đó, Microsoft đã bắt tay vào thực hiện phiên bản mở đầu của Windows vào năm 1983, và sản phẩm cuối cùng được phát hành ra thị trường vào tháng 11 năm 1985. Phiên bản thứ hai của Windows được phát hành vào năm 1987, đây là phiên bản được cải tiến dựa trên phiên bản Windows 1.0. Phiên bản mới này đã bổ sung thêm các cửa sổ có khả năng xếp chồng nhau và cho phép tối thiểu hóa các cửa sổ để chuyển qua lại trong desktop bằng chuột. Lần thứ ba có tiến bộ hơn các phiên bản trước rất nhiều và đánh dấu một mốc quan trọng trong thương mại. Windows 3.0, phát hành năm 1990, là phiên bản thương mại thành công đầu tiên của hệ điều hành, Microsoft đã bán được khoảng 10 triệu copy trong hai năm trước khi nâng cấp lên 3.1. Đây là phiên bản hệ điều hành đa nhiệm đích thực 16
đầu tiên. Sau sự thành công với Macintosh của Apple, thế giới máy tính cá nhân đã sẵn sàng cho một hệ điều hành đa nhiệm cùng với giao diện đồ họa người dùng. Windows 3.1, phát hành năm 1992, có thể coi là một nâng cấp cho phiên bản 3.0. Phiên bản này không chỉ có các bản vá lỗi cần thiết mà nó còn là phiên bản đầu tiên mà Windows hiển thị các font TrueType –làm cho Windows trở thành một nền tảng quan trọng cho các máy desktop. Một điểm mới nữa trong Windows 3.1 là bộ bảo vệ màn hình (screensaver) và hoạt động kéo và thả. Cũng được phát hành vào năm 1992, Windows cho các nhóm làm việc (viết tắt là WFW), là phiên bản dùng để kết nối đầu tiên của Windows. Ban đầu được phát triển như một add-on của Windows 3.0, tuy nhiên WFW đã bổ sung thêm các driver và các giao thức cần thiết (TCP/IP) cho việc kết nối mạng ngang hàng. Đây chính là phiên bản WFW của Windows thích hợp với môi trường công ty. Phát hành kế tiếp cho khối doanh nghiệp của Windows là Windows NT (từ NT là viết tắt của cụm từ new technology), phiên bản chính thức được phát hành vào năm 1993. Mặc dù vậy NT không phải là một nâng cấp đơn giản cho WFW mà thay vì đó nó là một hệ điều hành 32-bit đúng nghĩa được thiết kế cho các tổ chức có kết nối mạng. (Các phiên bản khách hàng vẫn được duy trì ở các hệ điều hành 16-bit). Quay trở lại với hướng khách hàng, Microsoft đã sẵn sàng một phát hành mới vào tháng 8 năm 1995. Phiên bản Windows 95 này có lẽ là phát hành lớn nhất trong số các phát hành Windows. Windows 98, cũng được lấy tên năm phát hành của nó (1998), là một thay đổi mang tính cách mạng so với phiên bản trước đó. Diện mạo bên ngoài của nó đẹp hơn Windows 95 khá nhiều, và thậm chí nó còn có nhiều cải thiện hữu dụng bên trong. Những cải thiện ở đây như sự hỗ trợ cho USB, chia sẻ kết nối mạng và hệ thống file FAT32, tuy tất cả đều những cải thiện này rất đáng giá nhưng không làm cho cả thế giới choáng ngợp như lần ra mắt của Windows 95.Microsoft đã phát hành phiên bản nâng cấp "Second Edition" của Windows 98 vào năm 1999. Phiên bản này có ít những thay đổi đáng chú ý mà chỉ có hầu hết các bản vá lỗi. Microsoft phát hành phiên bản Windows Millennium edition vào năm 2000. Windows Me, có lẽ là lỗi lớn nhất của Microsoft, một nâng cấp thứ yếu với rất nhiều lỗi thay vì sửa các lỗi trước đó.Trong phiên bản mới này, Microsoft đã nâng cấp các tính năng Internet và multimedia của Windows 98, bổ sung thêm ứng dụng Windows Movie 17
Maker, giới thiệu tiện ích System Restore – tất cả đều là những ứng dụng tốt. Tuy nhiên điều đáng chú ý nhất trong Windows Me đó là hiện tượng dễ đổ vỡ và hệ thống dễ bị treo. Nguyên nhân này đã làm cho nhiều khách hàng và các doanh nghiệp bỏ qua toàn bộ nâng cấp này. Được phát hành gần như đồng thời với phát hành dành cho khách hàng Windows Me, Windows 2000 là một nâng cấp thành công cho khối doanh nghiệp của Microsoft. Kế vị ngay sau Windows NT, Windows 2000 là một sự tiến hóa từ nền tảng cơ bản NT, và vẫn nhắm đến thị trường doanh nghiệp. Các dòng hệ điều hành khách hàng và doanh nghiệp của Windows đã được nhập thành một với phát hành năm 2001 của Windows XP. Đây là phiên bản đầu tiên mà Microsoft đưa sự tin cậy trong dòng doanh nghiệp ra thị trường khách hàng – và đưa sự thân thiện vào thị trường doanh nghiệp. XP có sự pha trộng tốt nhất giữa các phiên bản Windows 95/98/Me với thao tác 32-bit của Windows NT/2000 và giao diện người dùng được tân trang lại. Về bản chất có thể cho rằng XP là kết hợp giao diện của Windows 95/98/Me vào NT/2000 core, bỏ qua cơ sở mã DOS đã xuất hiện trong các phiên bản khách hàng trước của Windows. Được phát hành năm 2007, phiên bản Windows này đã phát triển các tính năng của XP và bổ sung thêm sự bảo mật và độ tin cậy, chức năng truyền thông số được cải thiện và giao diện đồ họa người dùng Aero 3D đẹp mắt. Phiên bản mới nhất của Windows dự kiến được phát hành vào tháng 10 năm 2009. Đó là quãng thời gian hai năm ngắn ngủ sau khi phát hành Windows Vista, điều đó cũng có nghĩa rằng nó không phải một nâng cấp chủ đạo (không đủ thời gian). Thay vì đó chúng ta có thể nghĩ về Windows 7 với Windows Vista giống như mối quan hệ của Windows 98 với Windows 95. Nó chỉ là một phát hành thứ yếu, giống một gói dịch vụ hơn là một nâng cấp quy mô lớn. Như vậy hệ điều hành windows đã dùng các nguyên tắc sau: - Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: Khi mở một của sổ một process được gọi load lên RAM và được nạp vào bộ vi xử lý để xử lý khi kết thúc process output được thể hiện trên màng hình process đó được tạm đóng và nếu kô được sử dụng sẽ bị huỷ để dùng tài nguyên nạp các process khác. - Nguyên tắc sao chép (copy): Các phiên bản hệ điều hành là sự sao chép lẩn nhàu về lỏi của quá trình xử lý. Tuy các phiên bản windows về sau có nhiều sự cải tiến 18
trong giao diện và các ứng dụng đa dạng hơn nhưng cốt lõi của quá trình xử lý thì ít thay đổi. - Nguyên tắc “chứa trong”: Hệ điều hành là tập hơp rất nhiều ứng dụng nhằm thoả mãn nhu cầu của nhiều người sử dụng từ chuyên tới không chuyên nên windows là nền để chạy các ứng dụng tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích của người sử dụng. - Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Là hệ điều hành giao tiếp với ngừơi sử dụng nên Windows phải có khả năng phản hồi lại yêu cầu của người dùng thông qua giao diện đồ hoạ thân thiện với người dùng và dể sự dụng. Sau khi phản hồi Windows chở hành động tiếp theo của người dùng và dựa vào đó để thực thi các process tiếp theo. Như vậy quá trình xử lý tiệp tục cho đến khi mọi nhu cầu của người sử dụng được đáp ứng. - Nguyên tắc vạn năng: Khi mở một ứng dụng hệ điều hành chạy một cửa sổ đề người dùng sử dụng để giao tiếp với ứng dụng, với bất cứ ứng dụng nào đều có chung một loại của sổ giống nhau. Để phân biệt các loại ứng dụng thì dựa vào tên ứng dụng hiển thị bênh góc trái trên còn phần còn lại của cửa sổ thì giống hệt nhau. Như vậy khi có một ứng dụng mới được cài đặt thì giao diện không cần thay đổi mà vẩn giúp người dùng dể dàng sử dụng. - Nguyên tắc kết hợp: Windows là hệ điều hành chạy trên các thiết bị phần cứng khác nhau của nhiều hãng khác nhau do đó đòi hỏi làm sao khi chạy trên bất cứ máy của hãng nào windows cũng chạy bình thường. Để giải quyết vần đề này driver ra đời tùy thuộc vào nhà sản xuất các thiết bị mỗi thiết bị có một driver khác nhau, sau khi đước cài vào hệ điều hành dựa vào driver này windows nhận biết được các thiết bị cho dù của các hãng khác nhau nhưng thông qua windows các thiết bị này vẫn có thể hoạt động cùng nhau một cách trơn chu. - Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Để giúp cho người dùng dể dàng phân biệt được các cảnh báo hay các báo động của hệ thống dựa vào đó khi hệ thông có cảnh bao hay bao động người dùng dựa vào các hình ảnh mà có thể được hệ thống cảnh báo hay bao động từ đó có các cách xử lý khác nhau để khắc phục lỗi. Dựa trên cùng nguyên tắc này các phần mêm thông qua thay đổi trên giao diện giúp cho người dùng có thể nhận biết quá trình làm việt trên phân mềm và trạng thái của các button hay đơn giản là thứ tự hay sự khác biệt của các phần trong phần mềm. 19
3. Sự phát triển của Bộ xử lí (CPU): Thế hệ máy tình thứ 4 từ 1974 dựa trên transitor ra đời là một bước cách mạng lớn trong bộ vi xử lý của máy tính (CPU). Theo định luật Moore sau một năm rưỡi khả năng của máy tính tăng lên gấp 2 lần. Trong những năm trước 1985 định luật này hoằn toàn đúng nhưng từ sau năm 1985 định luật này bắt đầu thiếu chính sát. Kích thước transitor ngày càng được thu nhỏ nên số lượng transitor trên bộ vi xử lý tăng dần nhưng khi càng tăng lượng transitor thì nhiệt luợng toả ra càng lớn, năng lượng bị biến đổi thành nhiệu làm bộ vi xử lý giảm hiểu quả và tuổi thọ hao phí quá lơn so với hiệu năng thực sự thu đươc. Và để giải quyết vấn đề này bộ vi xử lý hai nhân ra đời. Đây không phải lần đầu tiên có khái niệm bộ vi xử lý hai nhân nhưng lần đầu tiên trên một bộ vi xử lý có hai nhân xử lý dữ liệu. Trước khi là hai bộ vi xử lý xử lý dử liệu song song. Với sự cải tiến này định luật Moore lại đúng với công nghệ mới này. Để tăng theo nhu cầu của con người các thế hệ CPU phát triển I3 2 nhân siêu phân luồng (4 luồng dữ liệu) rồi I5 (4 nhân 4luồng dữ liệu) I7(4 nhân 8luồng dữ liệu). Như vậy quá trình cải tiến bộ vi xử lý dùng các nguyên tắc sau : - Nguyên tắc linh động: Với việc bộ vi xử lý có 2 nhân nếu như tình trạng máy tính đang hoạt động ở mức thầp thì dử liệu được xử lý tại một nhân đơn duy nhất còn nhân còn lại trong trạng thái trờ nhằm tiết kiệm điện đồng thới tăng tuổi thọ cho bộ vi xử lý. Nếu như máy tình ở trạng thái hoặt động cao thì cã hai nhân đều tham gia vào quá trình xử lý tăng tốc độ xử lý cho máy tính. - Nguyên tắc đảo ngược: Với việc chia lõi của bộ vi xử lý thành hai lõi đã đảo ngườc suy nghĩ trước kia khi cố gắng tăng lượng transitor trong bộ vi xử lý nhằm tăng tốc độ xử lý. Nhờ đảo ngược lại hướng suy nghi mà lời giải đã được đưa ra. - Nguyên tắc dự phòng: Trong hai bộ vi xử lý thì một bộ vi xử lý luôn ở trạng thái chờ chỉ được sử dụng khi hệ thống hoạt động nhiều nhằm tránh quá tải cho bộ vi xử lý còn lại. - Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Bộ vi xử lý hai nhân là tiền đề để phát triển bộ vi xử lý bốn nhân và sáu nhân hiện nay. Sự thay đổi này làm thay đổi cả nền công nghiệp sản xuất bộ vi xử lý. Với sự thành công của bộ vi xử lý hai nhân sẽ là nền tảng để phát triển công nghệ bộ vi xử lý đa nhân sau này. 20