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

Конспект урока:

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.

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:

для вычислений – различных частей тела человека, в первую очередь пальцев;

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 (электронно-вычислительных 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).ENIACсодержала 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:

арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции

устройство управления, которое организует процесс выполнения программ

запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных

внешнее устройство ввода-вывода данных

Тест «Установите соответствие»

Взаимопроверка

1 – В; 2 – С; 3 – Е; 4 – А; 5 - D Сколько правильных ответов, такая и оценка

Объяснение нового материала по презентации, таблицы «Сравнительная характеристика поколений ЭВМ», видеоролики «Поколения ЭВМ»

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.

Итоги урока.

Заключительное слова:

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.