tiểu luận lịch sử phát triển và các nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong hệ điều hành android

Bài thu hoạch này giới thiệu nội dung các nguyên tắc sáng tạo cơ bản, cũng như quá trình phát triển của hệ điều hành Android từ năm 2008 đến nay, qua đó phân tích một số nguyên tắc sáng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

MSHV: 12 11 004

Tp HCM, ngày 12 tháng 12 năm 2012

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Nội dung các nguyên tắc sáng tạo cơ bản 2

1.1 Nguyên tắc phân nhỏ 2

1.2 Nguyên tắc “tách khỏi” 2

1.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 2

1.4 Nguyên tắc phản đối xứng 2

1.5 Nguyên tắc kết hợp 2

1.6 Nguyên tắc vạn năng 2

1.7 Nguyên tắc “chứa trong” 3

1.8 Nguyên tắc phản trọng lượng 3

1.9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 3

1.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 3

1.11 Nguyên tắc dự phòng 3

1.12 Nguyên tắc đẳng thế 3

1.13 Nguyên tắc đảo ngược 3

1.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa 4

1.15 Nguyên tắc linh động 4

1.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” 4

1.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 4

1.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học 5

1.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 5

1.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích 5

1.21 Nguyên tắc “vượt nhanh” 5

1.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi 5

1.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi 6

1.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian 6

1.25 Nguyên tắc tự phục vụ 6

1.26 Nguyên tắc sao chép (Copy) 6

1.27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” 6

1.28 Thay thế sơ đồ cơ học 6

1.29 Sử dụng các kết cấu khí và lỏng 7

1.30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng 7

1.31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ 7

1.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc 7

1.33 Nguyên tắc đồng nhất 7

1.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần 7

1.35 Thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng 8

1.36 Sử dụng chuyển pha 8

1.37 Sử dụng sự nở nhiệt 8

1.38 Sử dụng các chất oxy hóa mạnh 8

1.39 Thay đổi độ trơ 8

1.40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) 9

2 Lịch sử phát triển hệ điều hành Android 10

2.1 Android 1.0 10

2.2 Android 1.1 12

2.3 Android 1.5 - Cupcake 12

2.4 Android 1.6 - Donut 14

2.5 Android 2.0 và Android 2.1 Éclair 15

2.6 Android 2.2 Froyo 17

2.7 Android 2.3 Gingerbread 18

2.8 Android 3.x Honeycomb 19

2.9 Android 4.0 Ice Cream Sandwich 21

2.10 Android 4.1/4.2 Jelly Bean 22

3 Các nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong hệ điều hành Android 23

3.1 Nguyên tắc phân nhỏ kết hợp với nguyên tắc phẩm chất cục bộ 23

3.2 Nguyên tắc tách khỏi 24

3.3 Nguyên tắc kết hợp 24

3.4 Nguyên tắc vạn năng 25

3.5 Nguyên tắc “chứa trong” 25

3.6 Nguyên tắc sao chép (copy) 25

3.7 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 25

3.8 Nguyên tắc quan hệ phản hồi 26

3.9 Nguyên tắc thay đổi màu sắc 26

3.10 Nguyên tắc dự phòng 26

3.11 Nguyên tắc linh động 26

4 Kết luận 28

5 Tài liệu tham khảo 29

LỜI MỞ ĐẦU

Android là một môi trường hệ điều hành hoàn chỉnh dựa trên hệ điều hành nhân Linux®

V2.6 Lúc đầu, đích triển khai đến của Android là lĩnh vực điện thoại di động, gồm các loại điện thoại thông minh và các loại thiết bị điện thoại kiểu gập chi phí thấp Tuy nhiên, phạm

vi đầy đủ các dịch vụ điện toán của Android và sự hỗ trợ chức năng phong phú của nó có tiềm năng mở rộng vượt ra ngoài thị trường điện thoại di động Android còn hữu ích đối với các nền tảng và ứng dụng khác

Bài thu hoạch này giới thiệu nội dung các nguyên tắc sáng tạo cơ bản, cũng như quá trình phát triển của hệ điều hành Android từ năm 2008 đến nay, qua đó phân tích một số nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong việc phát triển của hệ điều hành này Nội dung trình bày gồm các phần chính sau:

1 Nội dung các nguyên tắc sáng tạo cơ bản

2 Lịch sử phát triển hệ điều hành Android

3 Các nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong hệ điều hành Android

4 Kết luận

5 Tài liệu tham khảo

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm đã truyền đạt kiến thức, lối tư duy mới cùng với các câu chuyện hay về các phát minh, sáng tạo trong thực tiễn qua môn học

“Phương pháp nghiên cứu khoa học” nhờ đó mà em đã hoàn thành bài thu hoạch này

1 Nội dung các nguyên tắc sáng tạo cơ bản

1.1 Nguyên tắc phân nhỏ

 Chia đối tượng thành các phần độc lập

 Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

 Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

 Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

 Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc

1.4 Nguyên tắc phản đối xứng

Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng)

1.5 Nguyên tắc kết hợp

 Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận

 Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận

1.6 Nguyên tắc vạn năng

Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham gia của đối tượng khác

1.7 Nguyên tắc “chứa trong”

 Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba …

 Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

1.8 Nguyên tắc phản trọng lượng

 Bù trù trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với đối tượng khác, có lực nâng

 Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động …

1.9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho 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)

1.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

 Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng

 Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển

1.11 Nguyên tắc dự phòng

Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phuơng tiện báo động, ứng cứu, an toàn

1.12 Nguyên tắc đẳng thế

Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng

1.13 Nguyên tắc đảo ngược

 Thay vì hành động như yêu cầu của bài toán, hành động ngược lại (ví dụ không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)

 Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mội trường bên ngoài) thành đứng yên

và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động

1.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa

 Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

 Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

 Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

1.15 Nguyên tắc linh động

 Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc

 Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển đối với nhau

1.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

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

1.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

 Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều)

sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng có 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 đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều)

 Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

 Đặt đối tượng nằm nghiêng

 Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

 Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước

1.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học

 Làm đối tượng dao động

 Nếu đã có dao động tăng tần số dao động (đến tần số siêu âm)

 Sử dụng tần số cộng hưởng

 Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

 Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

1.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

 Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)

 Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

 Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

1.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích

 Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

 Khắc phục vận hành không tải và trung gian

 Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

1.21 Nguyên tắc “vượt nhanh”

 Vượt qua những giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

 Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

1.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi

 Sử dụng những tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi

 Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác

 Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

1.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi

 Thiết lập quan hệ phản hồi

 Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó

1.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

1.25 Nguyên tắc tự phục vụ

 Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa

 Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư

1.26 Nguyên tắc sao chép (Copy)

 Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ,

1.27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

Thay đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ như

về tuổi thọ)

1.28 Thay thế sơ đồ cơ học

 Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

 Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác đối với đối tượng

 Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

 Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

 Cách ly đối tượng với môi trường ngoài bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

1.31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ

 Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ …)

 Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó

1.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc

 Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài

 Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài

 Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang

 Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu

 Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp

1.33 Nguyên tắc đồng nhất

Những đối tượng, tương tác với các đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với các vật liệu chế tạo đối tượng cho trước

1.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần

 Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi…) hoặc phải biến dạng

 Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc

1.35 Thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng

 Thay đổi trạng thái của đối tượng

 Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

 Thay đổi độ dẻo

 Thay đổi nhiệt độ, thể tích

1.36 Sử dụng chuyển pha

Sử dụng các hiện tượng, nảy sinh trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng

1.37 Sử dụng sự nở nhiệt

 Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu

 Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau

1.38 Sử dụng các chất oxy hóa mạnh

 Thay không khí thường bằng không khí giàu Oxy

 Thay không khí giàu Oxy bằng chính Oxy

 Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc oxy

 Thay oxy giàu Ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn

1.39 Thay đổi độ trơ

 Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa

 Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa…

 Thực hiện quá trình trong chân không

1.40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite)

Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) Hay nói chung, sử dụng các loại vật liệu mới

2 Lịch sử phát triển hệ điều hành Android

5 năm về trước, vào ngày 5/11/2007, Liên minh thiết bị cầm tay mở rộng (Open Handset Alliance - OHA), với 78 công ty phần cứng, phần mềm và viễn thông khác nhau,

đã chính thức trình làng một nền tảng mới dành cho điện thoại di động, đánh dấu sự ra đời của nền tảng Android

Liên minh thiết bị cầm tay mở rộng với sự góp mặt của các “ông lớn” như Google, Mobile, HTC, Motorola, Qualcomm, Intel, LG… đã đặt ra mục tiêu ban đầu cho nền tảng

T-di động mới là “phát động sự đổi mới trên các thiết bị T-di động và mang lại cho người dùng trải nghiệm tốt hơn với những gì sẵn có trên thiết bị di động hiện nay”

Cũng tại sự kiện ra mắt phiên bản Android đầu tiên, Google đã công bố toàn bộ mã nguồn của nền tảng di động của mình Phiên bản đầu tiên của Android có hơn 12 triệu dòng

mã, trong đó có 3 triệu dòng mã XML; 2,8 triệu dòng mã C; 2,1 triệu mã Java và 1,75 triệu dòng mã C++… Trước đó, vào tháng 7/2005, Google đã mua lại công ty Android Inc, đánh dấu bước chân đầu tiên của Google vào lĩnh vực điện thoại di động

2.1 Android 1.0

Kỉ nguyên Android chính thức bắt đầu vào ngày 22/10/2008, khi chiếc điện thoại Mobile G1 chính thức được bán ra ở Mỹ Ở giai đoạn này, rất nhiều những tính năng cơ bản cho một smartphone bị thiếu sót, chẳng hạn như bàn phím ảo, cảm ứng đa điểm hay khả năng mua ứng dụng Tuy nhiên, vai trò của phiên bản đầu tiên này vô cùng quan trọng

T-Nó đã đặt nền móng cho các tính năng có thể xem là đặc điểm nhận dạng của Android ngày nay

 Thanh thông báo kéo từ trên xuống: Ngay từ ban đầu, Android đã được tích hợp

một hệ thống cảnh báo vô cùng hữu dụng so với những đối thủ cạnh tranh thời bấy giờ mặc dù nó không được tốt như Notification Bar trên các thế hệ Android mới Người dùng có thể nhanh chóng xem những tin nhắn đến, xem ai mới gọi nhỡ hoặc bất cứ thứ gì mà phần mềm trên đang máy muốn người dùng biết Tất cả thông báo đều tập hợp trong một danh sách duy nhất Thanh trạng thái, bao gồm đồng hồ, biểu tượng pin, biểu tượng cho các kết nối cũng được tích hợp vào nơi đây, giúp tiết kiệm tối đa không gian màn hình nhưng vẫn phục vụ đầy đủ nhu cầu thông tin cho người

sử dụng Mãi cho đến ngày nay, Android 4.1 vẫn duy trì ý tưởng tuyệt vời này

 Màn hình chính và widget: Khi so sánh Android, iOS và Windows Phone, điểm

khác biệt lớn nhất đó là một màn hình chính Màn hình chính của Android thật sự rất phong phú Người dùng có thể thay đổi hình nền, đặt icon ra màn hình chính, sử dụng widget hoặc thay đổi màn hình chính nếu muốn Độ tùy biến của màn hình chính trên Android có thể xem là cao nhất trong các hệ điều hành di động hiện nay

Về widget, đây cũng là một điểm hay của Android vì nó cho phép người dùng nhanh chóng truy cập đến một số tính năng nào đó hoặc xem nhanh các thông tin cập nhật chi tiết một cách nhanh nhất Widget cũng đóng vai trò trang trí cho màn hình chính Symbian cũng có widget nhưng chưa so được với Android về mức độ phong phú và chức năng

 Tích hợp chặt chẽ với Gmail: Lúc chiếc G1 ra mắt, Gmail đã hỗ trợ giao thức POP

và IMAP để dùng được với các trình gửi nhận email trên thiết bị di động, nhưng vấn

đề nằm ở chỗ không có giao thức nào được tận dụng tối đa để phục vụ những tính năng độc đáo của Gmail (ví dụ như: lưu trữ, đánh nhãn cho email) Android 1.0 ra mắt đã khắc phục được vấn đề này và chiếc G1 đã mang lại trải nghiệm Gmail tốt nhất trên thị trường vào thời điểm đó

 Về mặt giao diện, Google xây dựng giao diện của Android 1.0 với sự hợp tác của

một công ty thiết kế đến từ Thụy Điển có tên gọi The Astonishing Tribe (TAT) Từ Android 1.0 đến 2.2, ta nhận thấy sự xuất hiện của một widget đồng hồ quen thuộc,

tuy đơn giản nhưng khá đẹp mắt, đó chính là dấu ấn của TAT Một thời gian sau khi

bị RIM mua lại để tập trung phát triển cho nền tảng BlackBerry OS cũng như BBX thì mối quan hệ của TAT với Google Android cũng chấm dứt

2.2 Android 1.1

Tháng 2/2009, Google giới thiệu bản nâng cấp đầu tiên của Android, khoảng ba tháng sau khi G1 được bán ra Phiên bản 1.1 không phải là một cuộc cách mạng, nó ra đời chỉ đề sửa các lỗi còn tồn tại trong phiên bản cũ Tuy nhiên, nó đã cho thấy khả năng nâng cấp thiết bị di động qua phương pháp Over-The-Air (tức tải về và cài đặt bản cập nhật ngay trên thiết bị, không cần kết nối với máy tính) Ở thời điểm đó, rất ít hệ điều hành di động

có thể làm được việc này, hầu hết đều phải nhờ đến một phần mềm chuyên dùng nào đó trên PC

2.3 Android 1.5 - Cupcake

Android 1.5 có lẽ có vai trò cực kì quan trọng trong quá trình trưởng thành của Android khi nó bổ sung cho hệ điều hành này những tính năng nổi bật giúp nó cạnh tranh với các nền tảng đối thủ khác Đây cũng là bản Android đầu tiên được Google gọi tên theo các món đồ ăn với chữ cái bắt đầu được xếp theo thứ tự alphabet Cupcake là một loại bánh nhỏ, hơi giống bánh bông lan và có kem bên trên Sau này có thêm Donut, Eclair (bánh su kem nhưng dài, nhân chocolate), FroYo (ya-ua đá), Gingerbread (bánh gừng), Honeycomb (một loại bánh có hình tổ ong), Ice Cream Sandwich (bánh sandwich kem) và mới đây nhất

là Jelly Bean (một loại kẹo dẻo viên nhỏ, hình hạt đậu)

Về mặt giao diện, Android 1.5 không có nhiều điểm thay đổi so với phiên bản Andriod 1.1 trước đó Google chỉ trau chuốt lại giao diện trông bóng bẩy, mượt mà hơn Ngoài ra, phiên bản này có các tính năng mới như:

 Bàn phím ảo: Mục tiêu ban đầu của Android là cạnh tranh với BlackBerry nên G1

có một bàn phím QWERTY trượt ngang giống của đối thủ Mãi đến phiên bản Android 1.5 - Cupcake này mới có một chiếc điện thoại Android thuần cảm ứng là