ENIAC, cỗ máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới, đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử công nghệ. Bài viết này sẽ đi sâu vào chi tiết về ENIAC, từ mục đích ra đời, cấu tạo kỹ thuật, cách thức hoạt động đến những cải tiến và đóng góp quan trọng của nó.
Hình ảnh ENIAC, chiếc máy tính điện tử đầu tiên, với kích thước đồ sộ và hệ thống đèn điện phức tạp
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), có nghĩa là “Máy tính và tích hợp số điện tử”, ra đời trong giai đoạn 1943-1946. Dự án này được khởi xướng bởi hai giáo sư John Mauchly và J. Presper Eckert tại Đại học Pennsylvania, Hoa Kỳ. ENIAC không chỉ là chiếc máy tính điện tử đầu tiên mà còn là một cỗ máy lập trình đa năng, mở đường cho sự phát triển của máy tính hiện đại.
Mục tiêu ban đầu của ENIAC là phục vụ cho mục đích quân sự trong Thế chiến thứ hai. Cụ thể, nó được thiết kế để tính toán quỹ đạo đường đạn pháo binh một cách nhanh chóng và chính xác, thay thế cho phương pháp tính toán thủ công tốn thời gian và dễ sai sót. Ngoài ra, ENIAC còn được sử dụng để mô phỏng các mô hình toán học phức tạp, bao gồm cả các tính toán liên quan đến vụ nổ nhiệt hạch trong dự án “siêu bom” Hydrogen.
Thông Số Kỹ Thuật Chi Tiết của ENIAC
ENIAC là một cỗ máy khổng lồ với những thông số kỹ thuật ấn tượng so với thời đại của nó:
- Kích thước: Dài 20 mét, cao 2.8 mét và rộng vài mét, chiếm diện tích mặt sàn khoảng 167 mét vuông.
- Khối lượng: 27 tấn.
- Cấu tạo: Gồm 17.468 ống chân không, 7.200 điốt tinh thể, 1.500 rơ-le, 70.000 điện trở và 10.000 tụ điện cùng khoảng 5 triệu mối hàn.
- Công suất tiêu thụ: 150 kW, đủ để thắp sáng một thị trấn nhỏ.
Nguyên Lý Hoạt Động Của ENIAC
ENIAC hoạt động dựa trên hệ thập phân và sử dụng ống chân không để thực hiện các phép tính logic. Ban đầu, ENIAC không có bộ nhớ lưu trữ và việc lập trình được thực hiện bằng cách cắm và rút dây, chuyển đổi công tắc một cách thủ công. Trung tâm hoạt động của ENIAC là bộ đếm vòng mười vị trí, thực hiện đếm số thông qua các xung dao động.
- Tốc độ xử lý: Chu kỳ làm việc cơ bản của ENIAC là 200 micro giây (5.000 chu kỳ mỗi giây).
- Thời gian thực hiện phép tính: Để thực hiện một phép nhân hai số 10 chữ số, ENIAC cần khoảng 14 chu kỳ (2.800 micro giây). Phép chia và căn bậc hai mất nhiều thời gian hơn, có thể lên đến 143 chu kỳ (28.600 micro giây).
Những Cải Tiến Đáng Kể Của ENIAC
Sau năm 1947, ENIAC đã trải qua một số cải tiến quan trọng:
- Thay đổi cơ chế lập trình: Chuyển từ lập trình thủ công bằng cách cắm dây sang lập trình bằng công tắc, giúp giảm thời gian lập trình đáng kể.
- Bổ sung bộ đọc thẻ IBM: Thay thế bộ chuyển đổi cũ, giúp thao tác lập trình nhanh hơn.
- Tích hợp bảng thanh ghi bộ nhớ và bộ điều khiển bật tắt: Sau khi ENIAC được chuyển đến Aberdeen Proving Ground, những cải tiến này giúp tăng hiệu suất và khả năng vận hành của máy.
Tháng 4 năm 1948, ENIAC được cải tiến để hoạt động dựa trên nguyên lý của một máy tính lưu trữ chương trình, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sử phát triển của máy tính. Tuy nhiên, ngay cả sau những cải tiến này, hiệu suất của ENIAC vẫn bị giới hạn bởi tốc độ I/O (Input/Output).
ENIAC chính thức ngừng hoạt động vào ngày 2 tháng 10 năm 1955. Dù vậy, những đóng góp của ENIAC là vô cùng to lớn, đặt nền móng cho sự phát triển của ngành công nghệ máy tính hiện đại. ENIAC không chỉ giúp giải quyết các bài toán quân sự mà còn mở ra những hướng đi mới trong khoa học, kỹ thuật và nhiều lĩnh vực khác. Những thành tựu như chương trình Apollo và việc đổ bộ lên Mặt Trăng của NASA có một phần công lao từ những kiến thức và kinh nghiệm tích lũy được từ ENIAC.
Kết Luận
ENIAC không chỉ là chiếc máy tính điện tử đầu tiên mà còn là một biểu tượng của sự đổi mới và tiến bộ khoa học. Sự ra đời và phát triển của ENIAC đã tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực công nghệ, mở đường cho sự ra đời của những chiếc máy tính mạnh mẽ và thông minh hơn ngày nay. ENIAC mãi mãi là một phần quan trọng trong lịch sử công nghệ máy tính thế giới.