Tổng quan về máy tính

Máy tính được tạo ra như thế nào?

Ý tưởng về máy tính bắt nguồn từ nhu cầu thực hiện các phép tính một cách chính xác và nhanh chóng hơn con người. Vào thế kỷ 17, Blaise Pascal đã chế tạo ra “Pascaline” — chiếc máy tính cơ học đầu tiên có thể cộng và trừ bằng cách quay các bánh răng. Sau đó, Gottfried Wilhelm Leibniz cải tiến và tạo ra thiết bị có thể nhân và chia, mở đầu cho khái niệm về máy tính tự động.

Đến thế kỷ 19, Charles Babbage thiết kế “Analytical Engine” — chiếc máy đầu tiên có thể lập trình bằng thẻ đục lỗ, được coi là tổ tiên của máy tính hiện đại. Cùng thời đó, Ada Lovelace đã viết hướng dẫn cho máy này, trở thành lập trình viên đầu tiên trong lịch sử.

Mốc quan trọng tiếp theo là năm 1945, khi ENIAC — máy tính điện tử đầu tiên — ra đời tại Mỹ. ENIAC nặng hơn 30 tấn, chiếm cả một căn phòng lớn, sử dụng khoảng 17.000 bóng đèn chân không và chỉ có thể thực hiện khoảng 5.000 phép cộng mỗi giây. Tuy thô sơ, nhưng nó đã chứng minh rằng máy tính có thể xử lý dữ liệu bằng điện tử thay vì cơ học.

Sau đó, năm 1947, sự ra đời của transistor đã thay thế bóng đèn chân không, giúp máy tính trở nên nhỏ gọn hơn, tiết kiệm năng lượng và ít lỗi hơn. Đến năm 1958, vi mạch tích hợp (integrated circuit) ra đời, cho phép hàng nghìn transistor được đặt chung trên một con chip nhỏ — mở đầu cho kỷ nguyên vi xử lý (microprocessor) và máy tính cá nhân (PC).

Bản chất cốt lõi của máy tính

Về bản chất, máy tính là một hệ thống có khả năng tiếp nhận, xử lý, lưu trữ và xuất dữ liệu. Mọi hoạt động của máy tính — từ phép tính số học đến hiển thị hình ảnh — đều dựa trên hệ thống nhị phân, tức là chỉ dùng hai trạng thái 0 và 1.

Trong phần cứng, các transistor hoạt động như những công tắc siêu nhỏ, có thể bật (ON → 1) hoặc tắt (OFF → 0) dòng điện. Những tín hiệu điện này được kết hợp lại thành các mạch logic (AND, OR, NOT, XOR, v.v.), từ đó máy tính có thể thực hiện các phép toán phức tạp và đưa ra kết quả chính xác.

Trên mức phần mềm, tất cả thông tin — bao gồm văn bản, hình ảnh, âm thanh, hay video — đều được mã hóa thành các chuỗi bit (0 và 1). Ví dụ, chữ cái “A” trong bảng mã ASCII được biểu diễn bằng dãy nhị phân 01000001. Khi chương trình chạy, bộ xử lý (CPU) sẽ đọc các bit này, giải mã và thực thi chúng dưới dạng lệnh điện tử.

Nhờ khả năng xử lý tốc độ cao của hàng tỷ transistor trong chip hiện đại, máy tính có thể thực hiện hàng tỷ phép tính mỗi giây. Từ những cỗ máy cơ học thô sơ của thế kỷ 17, giờ đây máy tính đã trở thành bộ não nhân tạo của thế giới số, điều khiển mọi thứ từ điện thoại, ô tô, đến trí tuệ nhân tạo (AI) và robot tự động.