«История развития вычислительной техники»

«История развития
вычислительной
техники»
Урок информатики в 7 классе
учитель математики и информатики
Конищева Жанна Михайловна
ГУ «Средняя школа № 9»
10.10.2012
Урок информатики.
Учитель Конищева Жанна Михайловна
Тема: «История развития вычислительной техники»
Цели:
обучающая:
знакомство и история развития вычислительной техники по этапам, изучение
основных характеристик ЭВМ разных поколений;
воспитательная:воспитание культуры речи, аккуратности при заполнении схем в тетради;
развивающая:развитие коммуникативных умений обучающихся, развитие умения находить
конкретную информацию в выступлении, развитие умения выделять главное.
Задачи урока
 рассмотреть историю развития ЭВМ на разных этапах;
 провести сравнительный анализ основных характеристик ЭВМ.
Тип урока:урок изучения нового материала
Основной метод:объяснительно-иллюстративный
Основные средства обучения: проектор с экраном, презентация, видеоролики
Структурные элементы урока
№
п/п
1
2
Этапы урока
Организационный
Деятельность преподавателя
Деятельность
Время
обучающихся
(мин)
Приветствие учащихся, эпиграф,
4
объявление темы, цели урока
Усвоение новых
Объяснение нового материала с
знаний
использованием презентации
Заполнение шаблона по
теме урока, работа в
15
тетради
Первичное
3
закрепление
Тест «Установите соответствие»
Ответы на тест
3
Выставление оценок
Взаимопроверка
2
знаний
4
Взаимопроверка
Объяснение нового материала с
5
Усвоение новых
знаний
использованием видеоролика и
презентации.
Таблица «Сравнительная
Записи в тетради.
Работа с таблицей
15
характеристика поколений ЭВМ»
6
Задачи ЭВМ
Видеоролик
Просмотр видеоролика
4
Что нового узнали?
Релаксация
2
Подведение
7
итогов.
Домашнее задание
Конспект урока:
1. Организационный этап.
Приветствие. Эпиграф по теме.
О чем сегодня на уроке мы будем говорить?
Правильно. Конечно об истории развития вычислительной техники. Но до появления первого
компьютера прошло немало времени. Чем пользовались люди на заре человечества, и чем будут
пользоваться завтра? На эти вопросы нам предстоит узнать ответы сегодня.
2. Объяснение нового материала по презентации – учащиеся заполняют шаблон.
Счетные устройства появились, как только человек задумался о количественном учете.С тех пор
устройства, помогающие человеку учитывать материальные ценности, различные ресурсы и
производить научные и технические расчеты совершенствуются с нарастающей скоростью.
Вычислительная техника прошла долгий и интересный путь развития.
Развитие вычислительной техники можно разделить на следующие этапы:
 ручной – с 50-ого тысячелетия до н.э
 механический – с середины XVII в
 электромеханический – с 90-х годов XIX в
 электронный – с 40-х годов XX в
При этом хорошо зарекомендовавшие себя средства всех четырёх этапов развития ВТ
используются и в настоящее время.
Ручной период развития ВТ базируется на использовании:
o для вычислений – различных частей тела человека, в первую очередь пальцев;
o для фиксации результатов счета – различных предметов (узелки, палочки, насечки)
Элементная база – простейшие механические приспособления (были одновременно и
арифметическим устройством и памятью машины). Вся программа расчета выполнялась
человеком.
 Пальцевой счет в десятичной и двенадцатеричной системе (4 пальца руки, у каждого по 3
фаланги – всего 12)
Вот как описывает пальцевой счет туземцев Новой Гвинеи знаменитый русский
путешественник Н.Н.Миклухо-Маклай.
«…Папуас загибает один за другим пальцы руки, причем издает определенный звук, например:
«бе, бе, бе…». Досчитав до пяти, он говорит «ибон-бе» (рука). Затем он загибает пальцы другой
руки, снова повторяет «бе, бе…», пока не дойдет до «ибон али» (две руки). Затем он идет
дальше, приговаривая «бе, бе, …», пока не дойдет до «самба-бе» и «самба-али» (одна нога, две
ноги). Если нужно считать дальше, папуас пользуется пальцами рук и ног кого-нибудь другого… »
 Узелковый счет – у народов доколумбовой Америки
 Счет с помощью группировки и перекладывания предметов( перед появлением счетов)
 Счет на счетах. Абак – первый счетный прибор. Древнеримский абак – саламинская доска.
(Счеты появились в XVI в)
 Палочки Непера. Непер предложил в 1617 году другой (не логарифмический) способ
перемножения чисел. Инструмент, получивший название палочки (или костяшки) Непера,
состоял из тонких пластин, или блоков. Каждая сторона блока несет числа, образующие
математическую прогрессию. Манипуляции с блоками позволяют извлекать квадратные и
кубические корни, а также умножать и делить большие числа.
Механический период развития ВТ
Элементная база – механические устройства. Появившиеся на этом этапе средства
механизировали отдельные операции при проведении расчетов, как правило, перенос в старшие
разряды.
 «Часы для счета», 1624г - первая машина Шиккарда для выполнения арифметических
операций над 6-ти разрядными числами. Она состояла из независимых устройств:
суммирующего, множительного и записи чисел.
 «Паскалина», 1642г – первая в мире механическая машина, построенная Блезом Паскалем,
выполняла арифметические операции над 10-ти разрядными числами.
 «Ступенчатый вычислитель», 1673г – арифмометр Лейбница. Арифмометры получили
широкое распространение, неоднократно модифицировались. Арифмометры служили
средством механизации вычислений. При этом человек сам управлял и определял
последовательность действий при вычислениях. Например, в 1969 году в СССР их
выпустили 300 тысяч штук. Появилась даже профессия – счетчик, т.е человек, считающий
на арифмометре. В 70-х годах их вытеснили калькуляторы на интегральных схемах.
Следующим шагом в развитии ВТ явилось создание устройств, которые производили
вычисления без участия человека по заранее созданной программе. В 1804 году Мари
Жозеф Жаккар изобрел перфокарты – носители информации. Программы записывались на
перфокартах путем пробития в определенном порядке отверстий в плотных бумажных
карточках.
 «Аналитическая (разностная) машина», 1833 г – Чарльз Беббидж предпринял попытку
создать аналитическую универсальную машину. Она должна была использовать программы
на перфокартах. Программы разработала Ада Лавлейс – ее считают первым программистом
и в честь нее назвали язык программирования АДА. Но уровень развития техники того
времени не позволил осуществить данный проект.
После чего он приступил к созданию большой машины, позволяющей с достаточной
точностью вести расчет навигационных, астрономических и тригонометрических
таблиц. Эта машина по замыслу Бэббиджа должна была состоять из 25000 деталей, ее
высота 2,4 метра, длина 2,1 метра, вес несколько тонн. Все детали для машин должны
были создаваться вручную и требовали очень большой точности, так как малейшие
отклонения в каждой из деталей могли вызвать значительные ошибки и погрешности при
вычислениях.В 1832г. ученый посетил ряд промышленных центров в Англии и Шотландии.
Постоянно изучая новое в промышленности, он посещал все, какие только мог, заводы и
фабрики в Британии и на континенте. В результате Бэббидж сам стал отличным
механиком и провел ряд усовершенствований по инструментам, станкам и методам
обработки.Однако из-за разногласий с исполнителем, выпускающим детали для
разностной машины, проект закрылся в 1833 г. с прекращением государственного
финансирования.У Ч.Бэббиджа было много последователей из разных стран, создававших
разностные вычислительные машины вплоть до середины XX века. Долгие годы шли споры
по поводу того, реально ли было Бэббиджу построить работающую разностную машину.
К 200-летию рождения Бэббиджа Лондонский музей науки в 1991 г. запустил разностную
машину по чертежам Бэббиджа с небольшими простейшими изменениями.
Электромеханический период развития ВТ
Элементная база – основным считающим устройством было электромеханическое устройство –
реле - это переключатель с двумя позициями: включено - выключено. Появился новый тип машин
– счетно-аналитические, которые не только выполняли счетные операции, но и автоматически
проводили сопоставления и анализ данных. Это были предшественники современных СУБД –
систем управления базами данных. И первый настоящий работающий компьютер –
универсальный автоматический вычислительный прибор – был электромеханическим.
 «Табулятор Холлерита», 1887г, США – счетно-аналитический комплекс с использованием
идей Беббиджа и Жаккара. Он использовался для переписи населения России, Канаде,
США, для обработки отчетности на железных дорогах США, в крупных торговых фирмах.
 «Z3», 1939-1941г – релейная машина с программным управлением и запоминающим
устройством Z3. Программа в машину вводилась с помощью восьмиканальной
перфорированной киноленты. Полноценным компьютером она не может считаться, т.к. не
могла решать задачи с разветвляющимися алгоритмами.
 «Mark-1», 1944г – Айкен на предприятии фирмы IBMс помощью работ Беббиджа построил
аналитическую машину на электромеханическом реле. Скорость вычислений этой машины
была во сто крат быстрее арифмометра с электроприводом. Было создано несколько
модификаций этой машины. Размеры «Mark-1» впечатляют: она была 17м в длину и по 2,5
м в высоту и ширину. Объем памяти был равен 72 словам, скорость вычислений – 3
сложения в секунду.
 «РВМ – 1», 1957г, в СССР – релейная вычислительная машина. Это был последний
крупный проект релейной ВТ. В этот период создаются машинно-счетные станции,
которые являлись предприятиями механизированного счета.
Электронный период развития ВТ
Элементная база – электронные приборы – электронно-вакуумные лампы, транзисторы,
интегральные схемы, большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы. В
соответствии с этими элементами в электронном этапе выделяют поколения ЭВМ (электронновычислительных машин).
Началось все в 40-х годах XX– в обстановке строжайшей секретности (начало второй мировой
войны и далее холодной войны) по заказу Министерства обороны США.
 «ЭВМ ENIAC», 1943-1945 г – на основе электронных ламп группа под руководством
Моучли и Эккерта – машина для решения разного рода задач. Эта машина превосходила
производительностью «Mark-1».(размеры длина 17м, высота 2,5м, имела 750 тысяч
деталей, обрабатывала 23 разрядные числа. За день выполняла расчеты, которые вручную
выполнялись за 6 месяцев), в 1000 раз и была больше нее в 2 раза (вес 30тонн).ENIAC
содержала 18000 электронных ламп, 150 реле, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов,
потребляя мощность в 140 кВт. Но у неё не было памяти и для задания программы надо
было соединить определенным образом провода.
 «Принципы Джона фон Неймана», 1946 г – общие принципы построения цифровой
вычислительной машины, которые до сих пор используются в современных ПК.
Компьютер должен иметь:
o арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические
операции
o устройство управления, которое организует процесс выполнения программ
o запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных
o внешнее устройство ввода-вывода данных
3. Тест «Установите соответствие»
4. Взаимопроверка
1 – В; 2 – С; 3 – Е; 4 – А; 5 - D
Сколько правильных ответов, такая и оценка
5. Объяснение нового материала по презентации, таблицы
характеристика поколений ЭВМ», видеоролики «Поколения ЭВМ»
«Сравнительная
Поколения ЭВМ
Электронный период рассмотрим более подробно. Под поколением ЭВМ понимают все типы и
модели вычислительных машин, разработанные различными конструкторскими коллективами, но
построенные на одних и тех же научных и технических принципах.
Компьютеры этого периода делятся на поколения условно. Смена поколений связана со сменой
элементной базы электронно-вычислительных машин.
Просмотр видеороликов о поколениях ЭВМ.
Презентация (продолжение)
Параметры
сравнения
Период
времени
Элементная
база
ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ
первое
1940 – 1955
годы
второе
1955 – 1965
годы
третье
1965– 1972
годы
электронные
лампы
полупроводник
и (транзисторы)
большие
значительно
меньше
интегральные схемы
(ИС)
(БИС)
мини
десятки
тысячи
десятки тысяч
миллионы
103 - 104
104 - 106
105 - 107
106 - 108
перфокарта,
перфолента
магнитная лента
диск
гибкий и
лазерный диск
однопрограммны
й
пакетный
персональная
работа и сетевая
обработка данных
научнотехнические
расчеты
технические и
экономические
расчеты
Одновременно
несколько
программмультипрограммный
управление и
экономические
расчеты
Основной тип
Количество
ЭВМ в мире
(штук)
Быстродействи
е, операций в
секунду
Носитель
информации
(внешняя
память)
Режим работы
ЭВМ
Цель
использования
«-»
«+»
Громоздкие,
программирован
ие доступно
только
специалистам,
большое
потребление
электроэнергии,
нагрев
Языки
программирова
ния высокого
уровня, меньше
потребляют
энергии,
скорость
больше
Появились
магнитные диски,
хранящие
неограниченное
количество
информации и
работающие гораздо
быстрее чем
накопители на магн.
лентах.
четвертое
с 1972
года по
настоящее время
(СБИС)
микропроцессор
микро
телекоммуникаци
и,
информационное
обслуживание
Недостаток всех ЭВМ: для решения своих задач необходимо записать их на языках
программирования, чтобы понял компьютер, что недоступно простым пользователям.
Какими должны быть ЭВМ
V поколения?
Сейчас ведутся разработки компьютеров на основе больших интегральных схем
повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры,
голография). Ставятся совершенно другие задачи, нежели для прежних компьютеров. Если перед
предыдущими четырьмя поколениями ЭВМ ставились задачи увеличения производительности в
области числовых расчетов, достижение большой емкости памяти, то основной задачей
разработчиков ЭВМ пятого поколения является создание искусственного интеллекта
машины (возможность делать логические выводы из представления фактов), развитие
«интеллектуализации» компьютеров – устранение барьера между человеком и
компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или
печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу,
осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем
пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет
помощником человеку во всех областях.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных
достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса
трудно переоценить. Область применения ЭВМ огромна и непрерывно расширяется.
6. Итоги урока. Домашнее задание.
Кроссворд по стр 25-31 учебника, дописать название ЭВМ каждого поколения
Сообщения о роли ЭВМ в различных сферах деятельности человека.
 Как средство общения людей
 На страже закона
 В учреждениях
 На производстве
 Как помощник конструктора
 В магазинах самообслуживания
 В банковских операциях
 В медицине
 В сфере образования
Заключительное слова преподавателя:
На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных
электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали
символом прогресса в XX веке. По мере того как человеку понадобится обрабатывать все большее
количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки - компьютеры.