Câu hỏi tự luận SVIP

Hướng dẫn giải:

a) Năm 1642 – nhà bác học Blaise Pascal: Sáng chế máy tính cơ học dùng bánh răng, thực hiện được phép cộng và phép trừ.  Bước đầu cơ khí hóa việc tính toán.

b)  Năm 1837 – nhà toán học Charles Babbage: Đề xuất máy phân tích dùng hơi nước và thẻ đục lỗ. Ý tưởng đầu tiên về máy tính đa năng, dù chưa được hiện thực hóa.

c) Năm 1936 – nhà toán học Alan Turing: Nêu ý tưởng máy có thể lập trình, dùng thẻ đục lỗ. Nền tảng của máy tính hiện đại.

d) Từ năm 1936 đến năm 1938 – kĩ sư người Đức Konrad Zuse: Phát triển Z1 – máy cơ học điều khiển bằng điện, có thể lập trình.

e) Năm 1939 – kĩ sư người Đức Konrad Zuse: Hoàn thiện Z2 – máy điện cơ, có bộ nhớ cơ học, dùng rơ le điện. Cải tiến rõ rệt so với Z1.

Các sáng chế và ý tưởng này lần lượt đặt nền móng cho sự ra đời của máy tính hiện đại, từ cơ học → mô hình đa năng → lập trình → điện cơ.

Hướng dẫn giải:

Các máy tính ngày nay được thiết kế trên cơ sở kiến trúc Von Neumann.

Kiến trúc Von Neumann là cơ sở nền tảng cho thiết kế của hầu hết các máy tính hiện đại. Các bộ phận chính trong kiến trúc này vẫn còn được giữ lại và phát triển trong máy tính ngày nay, cụ thể như sau:

- Bộ xử lí trung tâm (CPU) trong máy tính ngày nay tương ứng với bộ điều khiển và bộ số học - logic (ALU) trong kiến trúc Von Neumann. Tuy nhiên, CPU hiện đại đã tích hợp thêm nhiều chức năng nâng cao như xử lí song song, siêu phân luồng, bộ đệm lệnh,...

- Bộ nhớ chính (RAM) trong máy tính ngày nay tương ứng với bộ nhớ trong trong kiến trúc Von Neumann. Tuy nhiên, dung lượng và tốc độ truy xuất đã được cải thiện rất nhiều, đồng thời có sự phân cấp (cache L1, L2, L3) để tăng hiệu năng.

- Thiết bị vào/ra (bàn phím, chuột, màn hình, ổ đĩa...) vẫn giữ vai trò tương ứng như trong kiến trúc Von Neumann, nhưng đã đa dạng, hiện đại và thông minh hơn (ví dụ: màn hình cảm ứng, nhận diện giọng nói...).

Hướng dẫn giải:

Máy tính điện tử được phát triển qua 5 thế hệ chính, mỗi thế hệ ứng dụng một công nghệ đặc trưng tạo nên sự khác biệt rõ rệt về hiệu năng và cấu tạo:

Thế hệ 1: Đèn điện tử chân không (vacuum tube) – máy kích thước lớn, tốc độ xử lí chậm.

Thế hệ 2: Bóng bán dẫn (transistor) – kích thước nhỏ hơn, nhanh hơn, tin cậy hơn.

Thế hệ 3: Mạch tích hợp (IC) – tăng tốc độ xử lí, giảm chi phí.

Thế hệ 4: Vi xử lý (VLSI) – máy tính cá nhân xuất hiện, tốc độ xử lí cao.

Thế hệ 5: Tích hợp mật độ siêu cao (ULSI) và trí tuệ nhân tạo – máy tính thông minh, đa dạng thiết bị.

Hướng dẫn giải:

Máy tính thế hệ thứ nhất phát triển từ năm 1945 đến 1955, có những đặc điểm chính sau:

- Sử dụng đèn điện tử chân không (vacuum tube) làm linh kiện chủ yếu để xử lý và truyền tín hiệu.

- Máy tính có kích thước rất lớn, chiếm diện tích lớn (ví dụ: ENIAC chiếm khoảng 167 m²).

- Trọng lượng rất nặng, có thể lên đến hàng chục tấn.

- Tiêu thụ lượng lớn điện năng và tỏa nhiều nhiệt.

- Tốc độ xử lý tương đối thấp, khoảng vài nghìn phép tính mỗi giây (ENIAC: khoảng 5.000 phép tính/giây).

- Sử dụng thẻ đục lỗ để nhập dữ liệu và lưu trữ thông tin.

- Máy khó bảo trì và độ tin cậy không cao do đèn chân không dễ hỏng.

Máy tính thế hệ thứ nhất dùng đèn chân không, cồng kềnh, nặng, tốn điện, tốc độ thấp, dùng thẻ đục lỗ, độ tin cậy kém.

Hướng dẫn giải:

Máy tính thế hệ thứ ba được phát triển trong khoảng từ năm 1965 đến năm 1974 với các đặc điểm nổi bật như sau:

- Sử dụng công nghệ mạch tích hợp (Integrated Circuit - IC), giúp thu nhỏ kích thước linh kiện và tăng hiệu suất xử lý.

- Tốc độ xử lý được cải thiện đáng kể, có thể đạt hàng triệu phép tính mỗi giây.

- Bộ nhớ trong được chế tạo bằng công nghệ bán dẫn (RAM), dung lượng lên đến hàng megabyte (MB).

- Máy tính nhỏ hơn, nhẹ hơn và tiêu thụ ít điện năng hơn so với thế hệ trước.

- Chi phí sản xuất giảm, tăng khả năng phổ biến và ứng dụng rộng rãi hơn.

Ví dụ tiêu biểu: Máy tính IBM 370 ra mắt năm 1970.

Máy tính thế hệ ba dùng mạch tích hợp, tốc độ nhanh hơn, bộ nhớ bán dẫn dung lượng lớn, nhỏ gọn, tiêu thụ ít điện, giá thành giảm.

Hướng dẫn giải:

Máy tính thế hệ thứ năm được phát triển từ những năm 1990 đến nay, có những đặc điểm nổi bật như sau:

- Sử dụng công nghệ tích hợp mật độ siêu cao (Ultra Large Scale Integration – ULSI), cho phép bộ vi xử lý chứa hàng triệu linh kiện điện tử.

- Tốc độ xử lý rất nhanh, lên đến hàng triệu tỉ phép tính mỗi giây.

- Bộ nhớ có dung lượng lớn, tính bằng terabyte (TB).

- Đặc trưng bởi sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI), giúp máy tính thông minh hơn, có khả năng học hỏi và thích nghi với môi trường.

- Máy tính thế hệ này bao gồm các thiết bị đa dạng như siêu máy tính, máy tính xách tay, điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, trợ lý ảo (ví dụ Siri, Google Assistant).

Máy tính thế hệ năm dùng công nghệ ULSI, tốc độ rất cao, bộ nhớ lớn, ứng dụng trí tuệ nhân tạo, đa dạng thiết bị thông minh.

Hướng dẫn giải:

Máy tính Z2 được gọi là máy tính điện cơ vì nó kết hợp cả hai yếu tố:

- Bộ nhớ cơ học: Z2 sử dụng bộ nhớ dựa trên cơ cấu cơ học để lưu trữ dữ liệu.

- Bộ xử lý điện tử: Z2 sử dụng các rơ le điện để thực hiện các phép tính số học và các phép logic.

Sự kết hợp giữa phần cơ học (bộ nhớ) và phần điện tử (rơ le) khiến Z2 không hoàn toàn là máy tính cơ học hay máy tính điện tử, mà là một máy tính điện cơ.

Hướng dẫn giải:

Máy tính đóng vai trò trung tâm trong việc hình thành và phát triển xã hội thông tin, nông nghiệp và công nghiệp thông minh thông qua các vai trò chính sau:

1. Trong xã hội thông tin: Máy tính là phương tiện giúp con người thu thập, lưu trữ, xử lí và chia sẻ thông tin một cách nhanh chóng và hiệu quả. Nhờ sự phát triển của máy tính, mạng Internet và các dịch vụ trực tuyến như công cụ tìm kiếm, mạng xã hội, thư điện tử, xã hội loài người đã bước vào kỷ nguyên thông tin.

Ví dụ minh họa: Sử dụng điện thoại thông minh để đọc báo điện tử, gửi và nhận email, trò chuyện trực tuyến, hoặc chia sẻ bài viết trên mạng xã hội.

2. Trong nông nghiệp thông minh: Máy tính kết hợp với các cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, âm thanh, mực nước, v.v.) để tự động thu thập và xử lí dữ liệu về môi trường và điều kiện sinh trưởng. Hệ thống thông minh có thể tự động tưới tiêu, cho vật nuôi ăn, điều chỉnh ánh sáng, cung cấp dưỡng chất cho cây trồng tùy theo giai đoạn phát triển.

Ví dụ minh họa: Một trang trại rau sạch sử dụng hệ thống cảm biến kết nối với máy tính để tự điều chỉnh độ ẩm đất và ánh sáng, giúp rau phát triển tối ưu.

3. Trong công nghiệp thông minh: Máy tính điều khiển các dây chuyền sản xuất tự động, kết nối các khâu từ nguyên liệu, sản xuất, phân phối, đến phản hồi từ khách hàng. Một số nhà máy thông minh không cần công nhân làm việc trực tiếp, mọi hoạt động được điều khiển bởi hệ thống thông minh xử lí thông tin liên tục.

Ví dụ minh họa: Một nhà máy sản xuất điện thoại sử dụng robot tự động lắp ráp và máy tính giám sát chất lượng sản phẩm theo thời gian thực.

Máy tính là nền tảng công nghệ quan trọng góp phần tạo nên xã hội thông tin và phát triển các hệ thống nông nghiệp, công nghiệp thông minh hiện đại. Nhờ đó, năng suất, chất lượng và hiệu quả lao động ngày càng được nâng cao, cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống con người.