Trong thập niên 1940 và 1950, những cỗ máy lập trình có thể tiến hành tính toán ở quy mô chưa từng thấy lần lượt ra đời, chủ yếu ở Mỹ. Dù có kích thước khổng lồ, chúng là nguyên mẫu của máy tính cá nhân, theo National Geographic.

Mark I (năm 1944)

Máy tính Mark I. Ảnh: Nat Geo

Năm 1936, Howard Aiken, nghiên cứu sinh ở Đại học Harvard, quyết định tạo ra một máy tính lập trình lấy cảm hứng từ nghiên cứu thế kỷ 19 của nhà toán học người Anh Charles Babbage. Năm 1939, Aiken xin được kinh phí từ IBM. Hai năm sau, Hải quân Mỹ tham gia dự án với mục tiêu sử dụng cỗ máy để xác định đường bay của đạn pháo tầm xa, một tính toán độ phức tạp cao. Mark I được hoàn thành bởi một nhóm nhà khoa học nam và nữ năm 1944 và dùng để tính toán tầm hoạt động của vụ nổ bom nguyên tử. Mark I có kích thước ấn tượng, dài gần 15 m, nặng 5 tấn và gồm 750.000 bộ phận. Ba đầu đọc băng ở cuối phòng được dùng để thu thập dữ liệu.

ENIAC (năm 1945)

Năm 1943, quân đội Mỹ cấp kinh phí cho dự án máy tính do hai kỹ sư ở Đại học Pennsylvania phụ trách John Mauchly và John Presper Eckert, Jr. Mục tiêu là tạo ra một cỗ máy điện tử nhanh hơn và đáng tin cậy hơn Mark I. Cỗ máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) chiếm toàn bộ căn phòng 15 x 9 m, với 40 tấm bảng cao hơn 1,8 m. ENIAC chứa hơn 17.000 ống chân không, điều phối mạch điện nhanh và hiệu quả hơn hẳn công tắc cơ của Mark I. Máy tính này được lập trình sử dụng 3 bảng chức năng. Nó có thể thực hiện 5.000 phép cộng mỗi giây trong khi Mark I có thể tiến hành ít hơn 4. Ra mắt vào tháng 2/1946 như "máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới", ENIAC được sử dụng bởi quân đội để tính toán độ khả thi của một đề án thiết kế bom hydro.

EDVAC (năm 1949)

Cuối thế chiến II, hứng thú với việc tạo ra "máy tính phổ thông" theo ý tưởng của nhà khoa học người Anh Alan Turing lan rộng. Nhà lý thuyết học người Mỹ John von Neumann công bố bài báo tiên phong năm 1946. Trong đó, ông chỉ ra máy tính của tương lai sẽ làm với các chương trình lưu trữ trong cùng bộ nhớ như dữ liệu, thay vì sử dụng bảng mạch ngoài.

Máy tính EDVAC. Ảnh: Bettmann

Cùng năm đó, các nhà phát minh ENIAC, Mauchly và Eckert, bắt đầu xây dựng EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Giới thiệu năm 1949, đây là máy tính loại von Neumann thứ hai chứa cả dữ liệu và chỉ dẫn sau EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), chế tạo tại Đại học Cambridge trước đó 3 tháng. EDVAC sử dụng một hệ thống lưu trữ thông tin mới là đường trễ thủy ngân, tiền thân của bóng bán dẫn. Điều này cho phép giảm sử dụng ống chân không thường xuyên nóng chảy. EDVAC chiếm diện tích 45,5 m2.

UNIVAC (năm 1951)

EDVAC được sử dụng để tính toán quỹ đạo đường đạn cho quân đội, nhưng các nhà thiết kế cũng quan tâm tới việc tạo ra máy tính dân sự. Năm 1946, Eckert và Mauchly giành được hợp đồng chế tạo máy tính cho Cục Thống kê Dân số Mỹ nhằm thay thế những cỗ máy lập bảng biểu sử dụng từ cuối thế kỷ 19 để tóm tắt thông tin lưu trữ trên thẻ bấm lỗ. Dù cặp đôi gặp khó khăn tài chính và công ty của họ bị mua lại bởi nhà sản xuất máy đánh chữ Remington, năm 1951, họ giới thiệu UNIVAC (Universal Automatic Computer). Trong mạch điện tử của nó, UNIVAC cũng sử dụng đường trễ thủy ngân để dùng làm bộ nhớ, cho phép giảm số lượng ống chân không xuống 5.000.

Kết quả là máy tính nhỏ hơn nhưng mạnh không kém. Nó có thể đọc 7.200 số thập phân mỗi giây. Thông tin được nhập bằng bàn phím và bảng điều khiển. Kết quả được ghi lại trên băng từ thay vì thẻ bấm lỗ, sáng kiến mà các viên chức ở cục phải mất thời gian làm quen. Thông tin trên băng từ sau đó được in ra trên giấy máy tính chuyên dụng.

IBM 650 (năm 1954)

Một người phụ nữ vận hành bảng điều khiển thuộc hệ thống xử lý dữ liệu của máy tính IBM 650. Ảnh: IBM

Sự phát triển của máy tính bị đe dọa trực tiếp bởi công việc kinh doanh của IBM, công ty phát triển từ đầu thế kỷ 20 thông qua sản xuất máy thẻ bấm lỗ. Phản ứng của IBM là phát triển máy tính riêng. Năm 1954, các kỹ sư giới thiệu máy tính thương mại thành công đầu tiên trên thế giới. IBM có giá 500.000 USD, rẻ hơn một nửa so với mức giá một triệu USD của UNIVAC. Trong 8 năm, 1.800 đơn vị được sản xuất. Tuy nhiên, IBM 650 khác xa máy tính hiện đại. Nó hoạt động với bộ nhớ trống từ thay vì đĩa cứng (IBM giới thiệu năm 1956). Nó sử dụng ống chân không thay cho bóng bán dẫn (đối thủ của IBM là Bell Labs tạo ra máy tính dùng hoàn toàn bóng bán dẫn năm 1954 và IBM nối tiếp vào năm 1959) và các chương trình được ghi trên thẻ bấm lỗ.

An Khang (Theo National Geographic)