Trong phạm vi bài thu hoạch này chúng ta hãy tìm hiểu quá trình cải tiến công nghệ của máy vi tính cá nhân, máy in, các dòng sản phẩm của hãng Apple và vai trò của các nguyên lý sáng tạo
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC TRONG TIN HỌC
Đề tài
CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀ PHƯƠNG THỨC
VẬN DỤNG GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TOÁN TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Giảng viên hướng dẫn : GS-TSKH Hoàng Văn Kiếm
Học viên thực hiện : Bùi Thị Hoàng Anh
Mã số : CH1101065
TP.HCM, 04/2012
Trang 2MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang 3 Chương I: 40 Nguyên tắc sáng tạo cơ bản Trang 4 Chương II: Nội dung nghiên cứu Trang 11
I Máy tính cá nhân Trang 11
1 Lịch sử phát triển máy tính cá nhân Trang 11
2 Phân tích sự vận dụng các nguyên lý sáng tạo Trang 13
II Máy tính Apple Trang 15
1 Sự phát triển của máy tính Trang 15
2 Phân tích sự vận dụng các nguyên lý sáng tạo Trang 17 III Máy in Trang 18
1 Sự phát triển của máy in Trang 18
2 Phân tích sự vận dụng các nguyên lý sáng tạo Trang 21 Kết luận Trang 23 Tài liệu tham khảo Trang 24
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ thông tin là một ngành mới, tuy ra đời sau so với các công nghệ khác nhưng số lượng phát minh, sáng chế của ngành công nghệ thông tin là nhiều nhất Theo WIPO, năm 2010, IBM dẫn đầu với 5.869 bằng sáng chế; Samsung: 4.551; Microsoft: 3.094
Ngày nay, công nghệ thông tin thường được chia ra làm nhiều lĩnh vực,
mà nổi bật trong đó là các lĩnh vực như vi xử lý, phần mềm máy tính, hệ thống thông tin, phần cứng máy tính, ngôn ngữ lập trình và cấu trúc dữ liệu Các bài toán công nghệ thông tin rất đa dạng và phong phú
Trong phạm vi bài thu hoạch này chúng ta hãy tìm hiểu quá trình cải tiến công nghệ của máy vi tính cá nhân, máy in, các dòng sản phẩm của hãng Apple và vai trò của các nguyên lý sáng tạo đối với quá trình cải tiến này
Trang 4Chương I: 40 NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
CƠ BẢN
Tách phần gây "phiền phức" (tính chất "phiền phức") hay ngược lại, tách phần duy nhất "cần thiết" (tính chất "cần thiết") ra khỏi đối tượng
nhất của công việc
Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần
sự tham gia của đối tượng khác
Trang 57 Nguyên tắc “chứa trong”
lại chứa đối tượng thứ ba
phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)
đối với đối tượng
vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển
- Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy hành động ngược lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)
- Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động
- Lật ngược đối tượng
Trang 614 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa
thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu
ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc
với nhau
Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút” Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn
đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều) Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều)
sau của diện tích cho trước
động (đến tầng số siêu âm)
Trang 719 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ
khác
tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải)
trường) để thu được hiệu ứng có lợi
hại khác
Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp
Trang 826 Nguyên tắc sao chép (copy)
không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao
b) Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết
c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại
Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ)
với đối tượng
định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định
Trang 932 Nguyên tắc thay đổi màu sắc
ngoài
sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang
đánh dấu
Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm
từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước
thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi ) hoặc phải biến dạng
trong quá trình làm việc
Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng,
b) Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau
Trang 1038 Sử dụng các chất ôxy hóa mạnh
40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite)
Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite) Hay nói chung, sử dụng các vật liệu mới
Trang 11Chương II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
I Máy tính cá nhân
1 Lịch sử phát triển máy tính cá nhân
Lịch sử máy cá nhân gắn liền với chặng đường phát triển của IBM-PC Máy IBM-PC được khởi đầu từ một phòng thí nghiệm tại Atlanta (Georrgia, Hoa Kỳ), mục đích của công trình thí nghiệm là thiết kế một sản phẩm vi tính đầu thấp Điều này có nghĩa là IBM không sử dụng các vi xử lý của chính hãng mà dùng các vi xử lý rẻ hơn của hãng khác như: Intel, Motorola, Zilog
1979-1980: IBM cho ra đời máy Datamaster dùng vi xử lý 16 bit 8086 của Intel
1980: Đưa ra khái niệm: Personal Computer (PC) Chiếc IBM-PC đầu tiên dùng vi xử lý 8bit 8085 của Intel
1981-1982: Dù Intel có vi xử lý 16bit nhưng giá thành còn cao, Để đáp ứng thị trường máy rẻ tiền, Intel đưa ra vi xử lý 8 bit 8088 mà trong nó là vi mạch 16bit 8086 IBM dùng vi xử lý này để thiết kế PC thế hệ thứ hai: PC-
XT (extended technology) 8088 có 8 bit bus dữ liệu và 20bit bus địa chỉ, có khả năng quản lý tối đa 1MB bộ nhớ vật lý, chạy với tần số đồng hồ 4,77 MHz Bên trong nó có 8 khe cắm mở rộng (khe cắm 8bit XT – hay XT-Slots), khe này có 62 chân Máy PC-XT trang bị hai đĩa mềm 360KB, 256
KB Ram (cắm trong 1 trong 8 khe cắm trên) PC-XT dùng hệ điều hành CP/M và chương trình BASIC 80 của Micrrosoft
1984: Khi vi xử lý 16bit đã quen thuộc thị trường, Intel đưa ra vi xử lý
80286, là vi xử lý 16bit hoàn thiện, có thêm 4bit bus địa chỉ, quản lý 16MB
bộ nhớ IBM tung ra thị trường máy PC-AT (advanced technllogy) với bộ vi
xử lý 80286, với nó PC hoạt động trong chế độ bảo vệ cho phép chia bộ nhớ ra nhiều đoạn dài linh động và ưu tiên cho các chương trình ứng dụng
do đó tránh được va chạm khi nhiều chương trình chạy một lúc – đây là nền tảng của chế độ đa nhiệm trên 80286 PC-AT làm việc với tần số 6-8 MHz, do phải thêm 8bit bus dữ liệu, 4bit bus địa chỉ, 8bit yêu cầu ngắt cứng và một số bit điều khiển mới, do vậy PC-AT cần bổ sung thêm khe cắm Để đảm bảo tương thích với máy XT, khe cắm XT cũ vẫn giữ
Trang 12nguyên, thêm một đoạn khe cắm nối dài bổ sung thêm 36 chân, loại khe cắm mới này được gọi là ISA (Industry Standard Architecture) sau khi nó được cải tiến thêm một chút và đã chở thành chuẩn ISA
1987: Thế hệ PC mới ra đời với vi xử lý 80386 Bắt đầu từ đây IBM công khai cấu tạo máy và nội dung chương trình hệ điều hành vào ra cơ sở (BIOS), điều này giúp các hãng khác có thể sản xuất các máy tính tương thích và các bản mạch cắm tương thích khiến cấu truc IBM-PC trở thành một cấu trúc chuẩn công nghiệp Điều này khiến cho kiểu thiết kế kín PS/2 (cùng thời) thất bại trên thị trường máy tính cá nhân trong khi cấu trúc IBM-PC ngày càng chiếm lĩnh thị trường máy tính cá nhân Bộ vi xử lý 80386DX là một vi xử lý 32bit hoàn thiện với 32bit bus dữ liệu, 32bit bus địa chỉ với bộ nhớ tối đa 4GB Để đáp ứng tốc độ của 80386 và yêu cầu cao của những bản mạch điều khiển màn hình phân giải cao, chuẩn khe cắm EISA (extended industry standard architecture) được đưa ra Đây chính là chuẩn khe cắm 32 bit với tốc độ truyền là 33Mbit/s
1990: 80486 ra đời với nhiều chức năng hơn, cụ thể là 8 Kbyte bộ nhớ đệm mã lệnh (code cache) và một bộ đồng xử lý toán học Tần số làm việc đặc trưng của máy vi tính trong thời kỳ này là 66MHz
1993: Vi xử lý Pentium đầu tiên ra đời mở ra một kỷ nguyên mới với 64bit bus dữ liệu, 32bit bus địa chỉ, 8KB bộ đệm dữ liệu, 8KB bộ đệm mã lệnh
Bộ đồng xử lý toán học của Pentium làm việc nhanh gấp 10 lần so với
80486 Khi này các nhà sản xuất phần cứng lớn thỏa thuận một chuẩn khe cắm mới PCI-bus (Peripheral Components Interconnect), và do đó bản mạch chính máy vi tính cá nhân chỉ còn lại vài vi mạch, tất cả các vi mạch ngoại vi của cấu trúc IBM-PC cũng như vi mạch điều khiển PCI được tích hợp vào một vi mạch duy nhất, có tên là PCI-chipset
1995: Khả năng đa môi trường (multimedia) của máy vi tính cá nhân càng ngày càng hoàn thiện khi Pentium MMX , Pentium Pro, Pentium II lần lượt
ra đời Tần số đồng hồ cao nhất 300 MHz Một chuẩn giao diện ngoại vi mới ra đời từ sự thỏa thuận từ nhiều hãng lớn là bus tuần tự đa dạng USB (Universal Serial Bus)
1999 PIII Ra đời, chuẩn PC99 xóa bỏ bus ISA Bus PCI, giao diện đồ họa tiên tiến AGP, giao diện ngoại vi USB và IEEE 1934 là những đặc điểm nổi bật
Trang 13Từ năm 2000: Một cấu trúc vi xử lý 64bit ra đời Intel cho ra đời nhiều vi mạch tổng hợp thích hợp với vi xử lý của chính hãng Chipset đảm nhiệm hầu hết các chức năng điều khiển trên máy và có bộ điều khiển hiển thị cấy ở bên trong Thị trường máy tính cá nhân cũng như thị trường vi xử lý
và vi mạch tổng hợp được chia thành nhiều phần đáp ứng nhu cầu đa dạng trong xã hội
2 Phân tích sự vận dụng các nguyên lý sáng tạo
a) Nguyên tắc tách khỏi
- Các linh kiện của máy tính hiện nay được tách riêng khỏi bo mạch chính giúp cho người dùng rất dễ thay thế hay nâng cấp khi cần
b) Nguyên tắc rẻ thay cho đắt
- Các phần mềm có nhiều phiên bản, tùy theo chức năng của từng phiên bản sẽ có giá tiền khác nhau Ví dụ: bản basic sẽ có ít chức năng hơn các bản khác, nhưng bù lại sẽ có giá rẻ hợp lý với đa số người tiêu dùng
- IBM không sử dụng các vi xử lý của chính hãng mà dùng các vi
xử lý rẻ hơn của hãng khác như: Intel, Motorola, Zilog,…
- Việc giảm giá thành và kích thước của máy đã liên tục làm nó phù hợp cho những tổ chức nhỏ hơn Với sự phát minh ra bộ vi
xử lý trong thập niên 1970 thì việc lắp ráp máy tính rẻ tiền đã trở thành khả thi Trong thập niên 1980 máy tính cá nhân trở lên phổ biến cho nhiều công việc từ kế toán, soạn thảo, in ấn tài liệu tới tính toán các dự báo và các công việc toán học lặp lại qua các bảng tính
c) Nguyên tắc chia nhỏ
- Máy tính cá nhân được lắp ghép bởi rất nhiều thành phần linh kiện khác nhau Các linh kiện phần cứng cấu thành máy tính cá nhân bao gồm: bo mạch chính, CPU, RAM, bộ nguồn, vỏ máy tính, ổ đĩa cứng, ổ đĩa quang, bàn phím, chuột, modem, Tùy theo nhu cầu sử dụng, người dùng có thể lắp đặt thêm các linh kiện cần thiết, điều này làm cho giá thành của chiếc máy tính sẽ giảm đi rất nhiều
Trang 14- Nói đến các phần mềm sử dụng trong máy tính cá nhân thì có vô
số mà đến nay không ai có thể ước lượng được, phần mềm mới được phát sinh ra nhiều đến nỗi có thể trong vài phút thì ở đâu
đó trên thế giới đã xuất hiện thêm một phần mềm mới Máy tính không nhất thiết phải cài đặt tất cả các phần mềm Tùy theo mục đích sử dụng, chúng ta có thể cài đặt hoặc tháo dỡ các phần mềm trên máy tính của mình Điều này giúp hạn chế việc chiếm không gian lưu trữ của máy cũng như giảm giá thành sử dụng máy tính
d) Nguyên tắc kết hợp
- Một số bo mạch chủ trong máy tính có thể gắn được hai hay nhiều bộ xử lý Các loại máy tính phục vụ thường có hai hay nhiều bộ xử lý
- Máy vi tính cho phép chạy nhiều hệ điều hành trên cùng một máy (Multi boot, Máy ảo “Pc Virtual,VMware”)
- Một dự án phần mềm thường phải kết hợp nhiều lĩnh vực khác nhau để hoàn thành sản phẩm Ví dụ các phần mềm Quản Lý Nhân Sự, Quản Lý Bệnh Viện,… phần dữ liệu thường được tạo
và quản lý bằng SQL Server hay Oracle còn phần giao diện thường được lập trình bằng một trong các ngôn ngữ lập trình Visual Basic, ASP, ASP.NET,… và phần báo cáo thường được thiết kế bởi Crysral Report, Active Report
- Máy tính ngày nay ngoài chức năng làm việc còn kết hợp thêm các chức năng nghe nhạc, xem phim, đọc sách, lướt web, chơi game, truy cập Internet …
e) Nguyên tắc vượt nhanh
- Trong các ngôn ngữ lập trình, cấu trúc rẽ nhánh giúp chương trình vượt nhanh qua các phần không thỏa điều kiện
- Trong vòng lập ta có dùng các lệnh như break, last, continue để vượt nhanh
f) Áp dụng nguyên tắc sao chép
- Trong lĩnh vực phần cứng và mạng có một số phần mềm giúp người học chỉ cần một máy tính vẫn có thể thực tập được việc cài đặt và quản trị mạng, đó là các phần mềm giả lập các thiết bị
Trang 15router hay các phần mềm Virtual Machine giả lập một máy tính thành nhiều máy tính
g) Nguyên tắc tác động theo chu kỳ
- Ổ cứng, ổ CD, DVD nếu ở trạng thái đọc/ ghi dữ liệu thì đèn tín hiệu sẽ nhấp nháy Ngược lại khi không tác động đến các đối tượng này thì đèn tín hiệu sẽ chuyển sang trạng thái nghỉ Điều này sẽ gây sự chú ý tốt hơn là chiếu sáng liên tục
h) Áp dụng nguyên tắc thay đổi màu sắc
- Trong các chương trình máy tính khi xuất hiện hộp thông báo thường kèm theo các biểu tượng giúp người dùng hiểu họ được thông báo với tình trạng gì
II Máy tính Apple
1 Lịch sử phát triển
- Mac Mini
Mang theo bên mình toàn bộ chiếc máy tính đi khắp nơi là không cần thiết sau khi Apple cho ra đời máy Mac Mini năm 2005 Không chuột, bàn phím hay màn hình, bạn phải tự… thêm vào Chiếc máy tính cao 2,5 inch rộng 6,5 inch này nhỏ gọn đến mức bạn có thể mang đi bất cứ đâu
- MacBook Air
Khi chiếc MacBook Air nặng có 1,3 kg được phát hành tháng 1 năm
2008, nó được xem như là “cuốn sổ” mỏng nhất thế giới Chiếc máy tính “nhẹ như lông, cứng như tấm ván” này tiện cho việc đóng gói nhưng không tiện lắm cho việc nhét thêm thông tin MacBook Air có kết nối giới hạn, chậm hơn MacBook thông thường và pin không thay thế được
- iPhone – Năm 2007
Thiết bị cẩm tay nhỏ gọn này được giới thiệu lần đầu bởi CEO của
truy cập internet, gọi điện thoại, chụp ảnh hay chơi nhạc, iPhone còn
hỗ trợ một số lượng lớn các phần mềm và các ứng dụng
Trang 16Không thực sự là một máy tính, nhưng iPhone xứng đáng được đứng trong cột mốc đánh dấu sự phát triển của lịch sử máy tính
- iPad – Năm 2010
Sau thành công vang dội của iPhone, Apple tiếp tục cho ra mắt thế
hệ máy tính bảng với tên gọi iPad, với bề dày chỉ khoảng 1.2 inch, trọng lượng 1.5 pounds (khoảng 0.68 kg) và màn hình 9.7 inch Như Steve Jobs cho biết trong buổi ra mắt, thiết bị có thời lượng pin chờ lên đến 10 giờ và người dùng cũng có thể sử dụng các phần mềm, ứng dụng được phát triển từ phía thứ 3, chơi game, xem video và truy cập internet (tương tự như iPhone)
Chiếc máy tính bảng iPAD là sản phẩm đầu tiên mà Apple sử dụng - hay có thể nói là thử nghiệm - chip vi xử lý đầu tiên của họ: A4, kể
từ khi mua lại công ty sản xuất chip bán dẫn PA Semi Dĩ nhiên việc
sở hữu một hãng sản xuất bộ xử lý thì Apple sẽ dùng chính sản phẩm của họ, tuy nhiên hãy cùng tìm hiểu xem bên trong chip A4 là
gì
A4 không đơn thuần chỉ là một CPU, mà chính xác nó là một chip tất
cả trong một (System on Chip - SoC) Chip SoC A4 được kết hợp bởi 3 thành phần gồm: chip xử lý ARM Cortex-A9, nhân đồ họa ARM Mali 50 và chip quản lý bộ nhớ Như vậy có thể nói Apple A4
có cấu tạo tương tự như Tegra của nVIDIA, và với việc sử dụng chip ARM thì ta có thể xem A4 như một sản phẩm "bình mới, rượu cũ" Tốc độ xung mặc định của A4 là 1GHz, nhanh hơn 70% so với CPU của iPhone 3GS (600MHz), và iPAD cũng sử dụng HĐH đơn nhiệm như iPhone do đó việc chiếc máy tính bảng này hoạt động nhanh và trơn tru hơn iPhone là điều rất dễ hiểu Khi nói về A4, Steve Jobs gọi đây là "bộ xử lý tiên tiến nhất", cho phép iPAD có thể chơi phim HD liên tục lên đến 10 tiếng
- iPad 2 – Năm 2011
Một điểm nổi bật ở iPad 2 là dùng chip Apple A5 lõi kép, tốc độ xử lý 1GHz, mạnh mẽ hơn nhưng tiêu thụ điện năng tương đương iPad với chip Apple A4 lõi đơn