Các thế hệ máy tính

"Thế hệ" trong thuật ngữ máy tính là sự thay đổi trong công nghệ máy tính mà đã được sử dụng. Ban đầu, thuật ngữ thế hệ đã được sử dụng để phân biệt giữa các công nghệ phần cứng khác nhau. Nhưng ngày nay, thuật ngữ này bao gồm cả phần cứng và phần mềm, cùng nhau tạo nên toàn bộ hệ thống máy tính.

Có tất cả 5 thế hệ được biết đến cho đến ngày nay. Mỗi thế hệ sẽ được chúng tôi trình bài cụ thể về đặc điểm và mốc thời gian trong bài viết này. Ở đây đề cập đến mốc thời gian gần đúng, được chấp nhận nhiều nhất.

Thế hệ thứ nhất

Thế hệ máy tính thứ nhất nằm trong giai đoạn 1946 - 1959. Máy tính này sử dụng ống chân không làm linh kiện cơ bản cho bộ nhớ và mạch điện cho CPU (Central Processing Unit - đơn vị xữ lý trung tâm). Các ống này giống như những bóng đèn điện, sinh ra rất nhiều nhiệt và dễ bị nung chảy thường xuyên. Do đó, nó rất đắc tiền và chỉ được dùng trong các tổ chức rất lớn.

Trong thế hệ này, hàng loạt hệ điều hành xử lý đã được sử dụng. Bìa đục lỗ, băng giấy và băng từ được làm thiết bị đầu vào và thiết bị đầu ra. Máy tính sử dụng mã máy làm ngôn ngữ lập trình.

Đặc điểm chính của thế hệ thứ nhất là:

• Công nghệ ống chân không
• Độ tin cậy thấp
• Chỉ hỗ trợ ngôn ngữ máy
• Rất đắc tiền
• Sinh ra nhiều nhiệt
• Thiết bị đầu vào và đầu ra chậm
• Kích thước khổng lồ
• Cần dòng điện xoay chiều AC
• Không thể xách tay
• Tiêu thụ lượng lớn điện năng

Một vài máy tính của thế hệ này là:

• ENIAC
• EDVAC
• UNIVAC
• IBM-701
• IBM-650

Thế hệ thứ hai

Thế hệ thứ hai nằm trong khoảng giai đoạn 1959 - 1965. Trong thế hệ này sử dụng Transitor nên rẻ hơn, tiêu thụ điện năng ít hơn, kích thước gọn hơn, độ tin cậy cao và hoạt động nhanh hơn so với các máy thế hệ thứ nhất sử dụng ống chân không.

Xin nói thêm về Transitor, nó là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác.

Trong thế hệ này, lõi từ tính được sử dụng làm bộ nhớ chinh, băng từ, đĩa từ tính được làm thiết bị lưu trữ thứ cấp. Lúc này những hợp ngữ và ngôn ngữ lập trình bậc cao như FORTRAN, COBOL được sử dụng. Máy tính sử dụng hệ điều hành đa chương trình và xử lý hoàng loạt.

Những đặc điểm chính của thế hệ thứ hai:

• Sử dụng các transitor
• Đáng tin cậy hơn, kích thước nhỏ hơn, sinh ra ít nhiệt hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn và nhanh hơn khi so sánh với thế hệ thứ nhất.
• Giá vẫn còn đắt
• Cần dòng điện AC
• Hỗ trợ ngôn ngữ máy và hợp ngữ

Một vài máy tính trong thế hệ này:

• IBM 1620
• IBM 7094
• CDC 1604
• CDC 3600
• UNIVAC 1108

Thế hệ thứ ba

Thế hệ thứ ba nằm trong giai đoạn khoảng 1965-1971. Máy tính thế hệ thứ ba sử dụng các mạch tích hợp (IC - integrated circuits) ở vị trí của transitor. Một IC đơn có rất nhiều transitor, điện trở, các tụ và các mạch điện liên quan. 

Xin nói thêm về IC, IC được phát minh bởi Jack Kilby. Phát minh này đã làm máy tính có kích thước nhỏ gọn hơn, độ tin cậy cao hơn và hiệu quả hơn.

Trong thế hệ thứ ba, xử lý từ xa, chia sẻ thời gian, hệ điều hành đa lập trình được sử dụng. Các ngôn ngữ lập trình bậc cao như FORTRAN-II đến IV, COBOL, PASCAL PL/1, BASIC, ALGOL-68, ... được sử dụng trong suốt thế hệ này.

Những đặc điểm chủ yếu của máy tính thế hệ thứ ba là:

• Sử dụng mạch tích hợp IC
• Đáng tin cậy hơn hai thế hệ trước.
• Kích thước nhỏ hơn
• Sinh nhiệt ít hơn
• Nhanh hơn
• Ít bảo trì hơn
• Giá thành vẫn cao
• Cần dòng điện xoay chiều AC
• Tiêu thụ điện năng ít hơn
• Hỗ trợ ngôn ngữ bậc cao

Một vài máy tính thuộc thế hệ này là:

• IBM-360 series
• Honeywell-6000 series
• PDP(Personal Data Processor - bộ xử lý dữ liệu cá nhân)
• IBM-370/168
• TDC-316

Thế hệ thứ tư

Thế hệ thứ tư nằm trong khoảng giai đoạn 1971-1980.  Những máy tính thế hệ thứ tư sử dụng mạch tích hợp có quy mô rất lớn (VLSI - Very Large Scale Integrated). Mạch VLSI có khoảng 5000 con transitor, những mạch thành phần khác và những mạch liên quan trên một con chip đơn.

Máy tính thế hệ thứ tư trở nên mạnh mẽ hơn, gọn nhẹ hơn, độ tin cậy cao hơn, giá cả phải chăng hơn.  Kết quả là, nó dẫn đến một cuộc cách mạng máy tính cá nhân. Ở thế hệ này, chia sẻ thời gian, thời gian thực, mạng, Hệ điều hành phân bố được sử dụng. Tất cả những ngôn ngữ lập trình bậc cao như C, C++, DBASE, ... đều được sử dụng trong thế hệ này.

Những đặc điểm chủ yếu của máy tính thế hệ thứ tư:

• Sử dụng công nghệ VLSI
• Giá thành rẻ
• Đáng tin cậy hơn
• Sử dụng như máy tính cá nhân PC (Personal Computer)
• Xử lý pipeline (Đây là một kỹ thuật làm cho các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh được thực thi cùng một lúc)
• Kích thước rất nhỏ
• Không cần dùng dòng điện A.C
• Khái niệm internet được giới thiệu.
• Lĩnh vực mạng có sự phát triển tuyệt vời

Một vài máy tính của thế hệ này là:

• DEC 10
• STAR 1000
• PDP 11
• CRAY-1(Siêu máy tính)
• CRAY-X-MP(Siêu máy tính)

Thế hệ thứ năm

Thế hệ thứ năm từ năm 1980 đến ngày hôm nay (thời điểm đang viết bài là năm 2016). Công nghệ VLSI đã trở thành công nghệ ULSI (Ultra Large Scale Integration - siêu tích hợp quy mô lớn).  Dẫn đến việc sản xuất các vi điều khiển chứa đến 10 triệu linh kiện điện tử.

Thế hệ này dựa trên phần cứng xử lý song song và phần mềm trí tuệ nhân tạo AI (Artificial Intelligence). Trí tuệ nhân tạo là một nhánh của khoa học máy tính, làm cho máy tính có thể suy nghĩ giống như con người. Tất cả các ngôn ngữ bậc cao như C, C++, Java, .Net, ... được sử dụng trong thế hệ này.

Những đặc điểm chính:

• Công nghệ ULSI
• Sự phát triển của trí tuệ nhân tạo
• Sự phát triển của xử lý ngôn ngữ tự nhiên
• Sự tiến bộ của xử lý song song
• Sự tiến bộ trong công nghệ siêu dẫn
• Nhiều giao diện người dùng với các tính năng đa phương tiện
• Máy tính rất mạnh mẽ, nhỏ gọn mà giá lại hợp lý.

Một vài loại máy tính trong thế hệ thứ năm:

• Máy tính để bàn
• Laptop
• NoteBook
• UltraBook
• ChromeBook

Hiện tại, thế giới đang nghiên cứu Máy tính lượng tử có thể giải quyết cực nhanh những vấn đề phức tạp mà các siêu máy tính hiện nay dù mất hàng triệu năm vẫn không tìm ra được lời giải đáp. Chúng ta hi vọng đây sẽ là thế hệ kế tiếp của máy tính.

Cho chúng tôi biết ý kiến của bạn về các thế hệ máy tính nhé.