Класс 6

Предмет: информатика

Урок 6. История развития вычислительной техники. Поколения компьютера

Цель урока:

• Формировать знания учащихся по истории развития вычислительной техники, эволюции компьютера.

Учащиеся должны знать: историю развития вычислительных устройств; основные даты и достижения электронного этапа развития ВТ; поколения ЭВМ, их характеристики и элементную базу.

Учащиеся должны уметь: определять соответствие элементов аналитической машины устройствам современного компьютера; приводить примеры ЭВМ разных поколений, характеризовать их.

Ход урока

I Организационный момент

II Постановка целей и задач урока

III Актуализация знаний

• Какие устройства для вычислений вам известны?

• Кого раньше называли компьютерами?

• Как назывался первый электронный компьютер?

На два последних вопроса ученики не знают ответа. Выводится тема урока «Поколения компьютера».

IV Изучение нового материала

• Как вы думаете, что появилось раньше – компьютер или слово, обозначающее это устройство?

Изначально компьютером называли людей, которые проводили вычисления. И лишь после появления настоящего компьютера это слово стало ассоциироваться только с устройством, а не с человеком.

Пока не был создан компьютер, древние люди искали способы облегчения расчетов. Появлялись такие учетные устройства, как абак, счеты, соробан (демонстрация иллюстраций и объяснение принципов счета). Фактический при использовании счетов или абака человек считал сам. Отнести абак и счеты к вычислительной технике нельзя.

В 1822 году конструктор Чарльз Томас создал первый механический калькулятор – арифмометр.

В 1833 году англиский математик Чарльз Бэббидж начал создание аналитической машины. Ее считают прообразом современных компьютеров.

Машина должна состоять из пяти устройств: арифметического устройства, запоминающего устройства, устройства управления, устройств ввода и вывода. Структура аналитической машины до сих пор используется как основа современных компьютеров.

Программу для аналитической машины написала Ада Лавлейс.

В 1890 году для ускорения обработки результатов переписи населения американец Герман Холлерит создал табулятор. В 1924 году на базе предприятия, производившего электромеханические машины Холлерита, была создана фирма IBM.

В 1937 году заработала машина 1 – дипломный проект немецкого студента Конрада Цузе. Создана она была полностью на механической основе, работала по программе. 1 обрабатывала 22-значные, двоичные числа.

Работа в группах.

Ученики делятся на пять групп – по количеству поколений компьютера (существующих и будущих).

В каждой группе находится по ученику, подготовившему рассказ о компьютерах одного из поколений.

Дополнительно ученики в сети Интернет проводят поиск и отбор информации о своем поколении компьютера.

По мере изучения материала каждая группа заполняет таблицу (по своему поколению).

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

1. Увеличение количества элементов на единицу площади.

2. Уменьшение размеров.

3. Увеличение скорости работы.

4. Снижение стоимости.

5. Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой.

Нулевое поколение. Механические вычислители

П редпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.

О собенности:

• Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.

• Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.

• Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.

Примеры компьютеров:

Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.

Эниак. Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.

Эдсак. Достижение: первая машина с программой в памяти.

Whirlwind I. Слова малой длины, работа в реальном времени.

Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

П о сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду.

И нтегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM.

Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11).

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.

П оявилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.

Подведенный итогов:

Домашнее задание: повторить тему.

Спасибо за урок!