Tin học 8 Kết nối tri thức Bài 1: Lược sử công cụ tính toán

Những chiếc bánh răng

- Cơ giới hoá việc tính toán đóng vai trò quan trọng trong lịch sử phát triển của máy tính.

- Năm 1642, nhà bác học người Pháp Blaise Pascal đã cho ra đời chiếc máy tính cơ khí Pascaline để giúp đỡ cha trong việc tính thuế.

 

Chiếc máy tính cơ khí đầu tiên Pascaline

 

- Sau Pascal, nhà Toán học người Đức Gottfried Leibniz đã cải tiến và thêm phép tính nhân, chia vào máy tính của Pascal để nó thực hiện được cả bốn phép tính số học.

 

Dự án máy tính của Babbage

- Năm 1833 đánh dấu dự án của nhà Toán học, nhà phát minh, kĩ sư cơ khí người Anh Charie Babbage.

- Ông thiết kế và chế tạo những cỗ máy, thực hiện việc tính toán một cách tự động trong việc tính toán và sao chép các con số.

- Nguyên lí thiết kế máy tính của Babbage giống như máy tính ngày nay. Đó là loại máy đa năng, thực hiện tính toán tự động và có những ứng dụng ngoài tính toán thuần tuý.

- Tuy dự án của ông không được hoàn thành do hạn chế về công nghệ nhưng ông vẫn được coi là cha đẻ của công nghệ máy tính.

 

Máy tính điện – cơ và kiến trúc Von Neumann

- Claude Shannon đã chỉ ra rằng có thể sử dụng các rơ le để thực hiện các thao tác tính toán trên các dãy bit dùng cho việc thiết kế các máy tính kĩ thuật số hiện đại.

- Thời kì đầu, các máy tính được thiết kế dựa trên các rơ le, còn được gọi là máy tính điện – cơ.

- Bởi ý tưởng của Babbage và IBM tài trợ, năm 1943, Howard Aiken đã chế tạo thành công chiếc máy tính điều khiển tuần tự tự động (ASCC Automatic Sequence Controlled Calculator).

- Một máy tính điện – cơ đa năng thực hiện phép tính cộng mất gần một giây và phép tính nhân mất khoảng 6 giây. Máy tính này được giới thiệu ở Đại học Harvard vào năm 1944 được gọi là Harvard Mark I.

- Năm 1945, nhà Toán học người Mỹ gốc Hung-ga-ry John Von Neumann đã trình bày nguyên lí hoạt động của máy tính với khái niệm "Chương trình được lưu trữ". Theo đó:

 + Các lệnh của chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ giống như dữ liệu.

 + Để thực hiện nhiệm vụ nào, chì cần tải chương trình tương ứng vào bộ nhớ.

 + Chương trình được nạp từ bộ nhớ vào bộ xử lí từng lệnh một và thực hiện xong mới nạp lệnh tiếp theo (tuần tự).

- Theo nguyên lí đó, máy tính cần được cấu tạo dựa trên kiến trúc Von Neumann, gồm bộ xử lí, bộ nhớ, các cổng kết nối với thiết bị vào – ra và đường truyền giữa các bộ phận đó.

 

Sơ đồ cấu trúc máy tính

 

Trải qua nhiều giai đoạn, máy tính điện tử có thể được phân chia thành năm thế hệ:

 

Thế hệ thứ nhất (1945 – 1955)

- Công nghệ đèn điện tử chân không đầu thế kỉ XX mau chóng thay thế rơ le điện cơ, đánh dấu kỉ nguyên đầu tiên của máy tính điện tử.

- Mỗi giây, chiếc ENIAC có thể thực hiện 5000 phép tính cộng hoặc 350 phép tính nhân.

 

Máy tính tích hợp điện tử số

 

- Đặc điểm máy tính thế hệ đầu tiên:

 + Thành phần điện tử chính: đèn điện tử chân không.

 + Bộ nhớ chính: trống từ.

 + Kích thước: rất lớn (thường chiếm một căn phòng).

 + Thiết bị vào – ra: máy đọc và tạo thẻ đục lỗ.

 

Ví dụ:  Atanasoff - Berry Computer (ABC 1942), ENIAC (1943), EDVAC (1945),…

 

Thế hệ thứ hai (1955 – 1965)

- Bóng bán dẫn là một cải tiến lớn, tạo nên thế hệ máy tính mới, có kích thước nhỏ hơn thế hệ đầu tiên. Chúng cũng rẻ hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn, đáng tin cậy hơn và chạy nhanh hơn so với các máy tính làm bằng đèn điện tử chân không.

- Máy tính thế hệ thứ hai nhanh hơn máy tính thế hệ trước hàng chục lần. Chẳng hạn, chiếc IBM 7090 có thể tính được 229 000 phép tính mỗi giây.

- Chiếc máy tính thế hệ thứ hai được đưa vào nước ta năm 1968 là MINSK 22 được sản xuất tại nước cộng hoà Belarus vào khoảng năm 1965.

 

 

- Đặc điểm máy tính thế hệ thứ hai:

 + Thành phần điện tử chính: bóng bán dẫn.

 + Bộ nhớ: lõi từ, băng từ.

 + Kích thước: lớn (bộ phận xử lí và tính toán lớn như những chiếc tủ).

 + Thiết bị vào – ra: máy đọc và in băng đục lỗ, máy đọc và in băng từ.

 

Ví dụ: IBM 7090 (1959), IBM 7094 (1962), UNIVAC.

 

Thế hệ thứ ba (1965- 1974)

- Máy tính thế hệ thứ ba là máy tính được chế tạo dựa trên các mạch tích hợp (IC – Integrated Circuit). Công nghệ này làm giảm kích thước và tăng tốc độ tính toán của máy tính so với thế hệ thứ hai.

- Chẳng hạn, IBM System/360 Model 30 có thể thực hiện khoảng 1 triệu lệnh mỗi giây và quản lí được 8 MB bộ nhớ.

- Chiếc máy tính thế hệ thứ ba được đưa vào nước ta năm 1967 thuộc họ IBM System/360.

 

 

- Đặc điểm máy tính thế hệ thứ ba:

 + Thành phần điện tử chính: mạch tích hợp.

 + Bộ nhớ: lõi từ lớn, băng từ, đĩa từ.

 + Kích thước: lớn (tương đương một chiếc bàn làm việc).

 + Thiết bị vào – ra: được bổ sung bàn phím, màn hình, máy in,…

 

Ví dụ: dòng máy IBM System/360 (1964), IBM System/370 (1970), PDP-11 (1970), UNIVAC 1108(1964),…

 

Thế hệ thứ tư (1974 – 1990)

- Mạch tích hợp cỡ rất lớn (VLSI – Very Large Scale Integration) tạo nên những bộ xừ lí nguyên khối, chứa hàng chục nghìn đến hàng triệu linh kiện bán dẫn được gọi là những bộ vi xử lí.

- Máy tính dựa trên công nghệ vi xử lí được gọi là máy vi tính. Bộ xử lí 80386 xs (1988) của tập đoàn Intel có thể thực hiện khoảng 5 triệu phép tính mỗi giây và quản lí được 4 GB bộ nhớ.

- Chiếc Micral (1973) là một trong những máy vi tính đầu tiên.

 

 

- Đặc điểm máy tính thế hệ thứ tư:

 + Thành phần điện tử chính: mạch tích hợp cỡ rất lớn và bộ vi xử lí.

 + Bộ nhớ: CD, RAM, ROM, USB, SSD,…

 + Kích thước: nhỏ, có thể đặt trên bàn.

 + Thiết bị vào – ra: được bổ sung thiết bị trỏ, máy quét,…

 + Mạng: một nhóm gồm hai hoặc nhiều máy tính được liên kết với nhau.

 

Ví dụ: IBM PC, STAR 1000, APPLE II, Apple Macintosh,…

 

Thế hệ thứ năm (1990 – ngày nay)

- Tiến bộ công nghệ vào những năm 1980 cho phép tích hợp hàng chục triệu linh kiện bán dẫn vào một mạch được gọi là mạch tích hợp cỡ siêu lớn (ULSI – Ultra Large Scale Integration).

- Ngoài ra, kĩ thuật xử lí song song cũng là một bước tiến quan trọng giúp tăng hiệu suất tính toán đáng kể và giảm chi phí.

- Nhờ đó, máy tính thế hệ thứ năm có một số khả năng xử lí thông tin trong thế giới thực giống con người như: cảm nhận, suy luận, tương tác,… được gọi là trí tuệ nhân tạo.

 

 

- Đặc điểm máy tính thế hệ thứ năm:

 + Thành phần điện tử chính: mạch tích hợp cỡ siêu lớn.

 + Kích thước: nhỏ, có thể mang theo người (di động) và có dung lượng lưu trữ lớn.

 + Thiết bị vào – ra: được bổ sung thiết bị nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, chuyển động,…

 

Ví dụ: điện thoại thông minh, loa thông minh, kính thông minh,…

 

- Máy tính đã thay đổi thế giới theo nhiều cách. Chúng có thể tiếp nhận mệnh lệnh cúa con người để hoạt động một cách bền bỉ, xử lí dữ liệu chính xác, với dung lượng lớn, tốc độ cao.

- Hơn thế, bằng cách rút ra những quy luật trong quá trình hoạt động, tạo ra những mệnh lệnh máy tính mới, máy tính có thể tự thay đổi, trở nên thông minh hơn.

- Vì máy tính là công cụ hỗ trợ con người đắc lực trong hoạt động trí óc, tạo nên một môi trường học tập, lao động, giải trí, giao tiếp,… nên con người cũng dần thay đổi hành vi của mình để thích nghi với môi trường mới ấy.

- Sự thay đổi ấy góp phần tạo nên những chuyển biến mạnh mẽ trong mọi lĩnh vực, từ nghiên cứu khoa học, giáo dục, y tế, đến quản lí xà hội, phát triển kinh tế,…

 

Ví dụ:

- Trong lĩnh vực y tế: Những thiết bị nhỏ gọn như đồng hồ thông minh có thể theo dõi sức khỏe thường xuyên, phát hiện kịp thời những hiện tượng bất thường của cơ thể và đưa ra những phán hồi hợp lí như tự động thông báo đến người thân, cơ sở y tế hay dịch vụ cấp cứu.

- Trong lĩnh vực giáo dục: Internet là kho thông tin khổng lồ, giúp con người có thể học mọi nơi, mọi lúc, giúp các giáo viên hỗ trợ học sinh từ xa, giúp các nhà khoa học, các chuyên gia, các nhà giáo dục phổ biến kiến thức, kĩ năng,… một cách hiệu quả.

- Trong lĩnh vực kinh tế: các giao dịch tăng lên nhanh chóng trong môi trường kĩ thuật số. Cả người tiêu dùng và nhà cung ứng hàng hoá, dịch vụ đều được hỗ trợ để đa dạng hoá hình thức giao dịch, giúp cho nền kinh tế trở nên năng động hơn, nền kinh tế nhờ đó được phát triển.

- Trong lĩnh vực quốc phòng: Những thiết bị bay thông minh có thể hỗ trợ quan sát vùng trời, vùng biển, lành thổ; những khí tài có tính tự động cao, nhanh và chính xác có thể giúp quân đội bảo vệ Tổ quốc, giữ gìn an ninh quốc phòng.

- Trong lĩnh vực an toàn xã hội: Các thiết bị thu nhận thông tin ở nơi công cộng như camera an ninh có thể phát hiện những hiện tượng vi phạm pháp luật, gây mất an toàn xã hội, giúp người dân và các cơ quan chức nàng kịp thời xử lí, giữ gìn cuộc sống bình yên.

Em hãy so sánh sự khác nhau trong hoạt động học tập và làm việc khi chưa có và khi có các thiết bị công nghệ số như hiện nay?

 

Hướng dẫn giải

- Học tập ngày xưa:

 + Chỉ có dạy học trực tuyến.

 + Không có phương tiện hỗ trợ.

 + Việc tìm tài liệu rất khó khăn.

- Học tập ngày nay: 

 + Ngoài việc học trực tiếp còn có thể dạy học trực tuyến qua các phần mềm giảng dạy online.

 + Có nhiều loại phương tiện hỗ trợ dạy học như máy chiếu, máy tính,..

 + Dễ dàng tìm kiếm tài liệu thông qua mạng Internet.

Sau khi học xong bài học này, các em sẽ:

- Trình bày được sơ lược lịch sử phát triển máy tính.

- Nêu được ví dụ cho thấy sự phát triển máy tính đà đem đến những thay đổi lớn lao cho xã hội loài người.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Tin học 8 Kết nối tri thức Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

• Câu 1:

  Điền vào chỗ (...)?

  Ý tưởng cơ giới hóa việc tính toán đóng vai trò quan trọng trong lịch sử phát triển của ....................... . Năm 1642, nhà bác học Blaise Pascal đã sáng chế ra ......................................... Pascaline.

  • A. chiếc máy tính cơ khí / máy tính
  • B. bàn phím / tính toán
  • C. máy tính / chiếc bàn tính hiển thị số
  • D. máy tính / chiếc máy tính cơ khí

• Câu 2:

  Máy tính trong dự án của Babbage có những đặc điểm gì?

  • A. Máy tính cơ học, thực hiện tự động.
  • B. Máy tính có những ứng dụng ngoài tính toán thuần túy.
  • C. Có thiết kế giống với máy tính ngày nay.
  • D. Cả ba đặc điểm trên.

• Câu 3:

  Trong lịch sử máy tính điện tử, có bao nhiêu thế hệ máy tính?

  • A. 1
  • B. 3
  • C. 5
  • D. 7

Câu 4- 10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Tin học 8 Kết nối tri thức Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Hoạt động 1 trang 5 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Câu hỏi trang 6 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Câu hỏi trang 8 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 9 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập 1 trang 9 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập 2 trang 9 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Vận dụng 1 trang 9 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Vận dụng 2 trang 9 SGK Tin học 8 Kết nối tri thức - KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Tin học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!