Тема: Історія розвитку обчислювальної техніки. Покоління ЕОМ.
Правила техніки безпеки під час роботи на комп’ютері.
Мета:
- ознайомити учнів з етапами розвитку комп’ютерної техніки та сферою її застосування.
- виховувати культуру поведінки, бережливе ставлення до комп’ютерної техніки, майна школи;
- сприяти розвитку уваги, мислення, пам’яті.
Тип уроку: комбінований
Хід уроку
1. Організаційна частина
Привітання з класом. Перевірка присутності учнів, організація класу до роботи, створення позитивної емоційної атмосфери.
2. Повідомлення теми, мети, завдань уроку, мотивація навчальної діяльності учнів.
Сьогодні ми переходимо до вивчення нової теми: „Історія розвитку комп’ютерної техніки” та ознайомимось з основними етапами розвитку комп’ютерів.
В своєму житті ви часто зустрічаєтеся з людьми різних професій, які у своїй професійній діяльності застосовують комп’ютерну техніку. І більшість з них скажуть що працювати з комп’ютером набагато легше ніж без нього. Він спростив більшість їх трудових дій. А деякі професії взагалі витіснив з компетенції людини. Комп’ютер та техніка з високим інтелектом все більше виконує роботу від якої людина відмовляється. Зараз уявити своє життя без комп’ютера особисто я не можу. Виникає питання звідки ж все почалося? Звідки взявся комп’ютер? Отож сьогоднішнє наше заняття дасть відповідь на поставлене запитання.
3. Вивчення нового матеріалу.
Ще за часів найдавніших культур людині доводилося розв'язувати задачі, пов'язані з торговельними розрахунками, з обчисленням часу, із визначенням площі земельних ділянок тощо. Зростання обсягів цих розрахунків призводило навіть до того, що з однієї країни до іншої запрошували спеціально навчених людей, які добре володіли технікою арифметичного числення. Тому рано чи пізно мали з'явитися пристрої, що полегшують виконання повсякденних розрахунків. Так у Давній Греції й у Давньому Римі були створені пристрої для лічби, названі абак (від грецького слова abakion - «дощечка, покрита пилюкою»). Абак називають також римською рахівницею (латиною - abacus). Це були кістяні, кам'яні чи бронзові дошки із заглибленнями-смугами, у яких містилися кісточки (або камені). Лічба здійснювалася пересуванням кісточок. У Росії для арифметичних обчислень застосовувалася руська рахівниця, що з'явилися в XVI столітті, але подекуди рахівниці можна зустріти і сьогодні. Розвиток пристроїв для лічби крокував у ногу з досягненнями математики. Незабаром після введення в обіг логарифмів у 1623 р. з'явилася логарифмічна лінійка, яку винайшов англійський математик Едмонд Гантер. Логарифмічній лінійці судилося довге життя: від XVII століття до нашого часу.
Однак наявність абака, рахівниці, логарифмічної лінійки не є механізацією процесу обчислення. У XVII столітті видатний французький учений Блез Паскаль створив принципово новий лічильний пристрій - арифметичну машину. В основу її роботи Б. Паскаль поклав відому до нього ідею виконання розрахунків за допомогою металевих шестерень. У 1645 р. він побудував першу підсумовувальну машину, а в 1675 р. Паскалю вдалося створити машину, що виконувала всі чотири арифметичні дії. Майже водночас з ним у 1670 -1680 pp. відомий німецький математик Готфрід Лейбніц сконструював лічильну машину. Лічильні машини Паскаля і Лейбніца стали прообразом арифмометра. Перший арифмометр для чотирьох арифметичних дій, який застосовувався у практиці, вдалося сконструювати тільки через сто років, у 1790 p., німецькому годинниковому майстру Гану. Згодом пристрій арифмометра удосконалювався і багатьма механіками з Англії, Франції, Італії, Росії, Швейцарії. Арифмометри застосовувалися для виконання складних розрахунків під час проектування та будівництва кораблів, мостів, будинків, проведення фінансових операцій. Але продуктивність роботи на арифмометрах залишалася невисокою, нагальною вимогою часу була автоматизація розрахунків. У 1833 р. англійський вчений Чарльз Бебідж, укладач таблиць для навігації, розробив проект «аналітичної машини». За його задумом, ця машина мала стати гігантським арифмометром із програмним керуванням. У машині Бебіджа передбачені були також арифметичний і запам'ятовуючий пристрої. Його машина стала прообразом майбутніх комп'ютерів. Але вузли, що використовувалися в ній, не були досконалими, наприклад для запам'ятовування розрядів десяткового числа в ній застосовувалися зубчасті колеса. Здійснити свій проект Бебідж не зміг через недостатній розвиток техніки; і «аналітична машина» на деякий час була забута. Лише через 100 років машина Бебіджа привернула увагу інженерів. Наприкінці 30-х років XX століття німецький інженер Конрад Цузе розробив першу двійкову цифрову машину Z1. У ній застосовувалися електромеханічні реле, тобто механічні перемикачі, які починають працювати під дією електричного струму. У 1941 p. K. Цузе створив машину Z3, цілком керовану за допомогою програми. У 1944 р. американець Говард Айкен на одному із підприємств фірми IBM побудував досить потужну на той час обчислювальну машину «Марк-1». У цій машині для зображення чисел використовувалися механічні елементи - лічильні колеса, а для керування - електромеханічні реле.
Покоління ЕОМ
Історію розвитку ЕОМ варто описувати, використовуючи знання про покоління обчислювальних машин. Кожне покоління ЕОМ характеризується своїми конструктивними особливостями і можливостями. Зробимо опис кожного з поколінь, однак пам'ятатимемо, що розподіл ЕОМ на покоління є умовним, оскільки водночас випускалися машини різного рівня.
Перше покоління.
Різкий стрибок у розвитку обчислювальної техніки відбувся в 40-х роках, після Другої світової війни, і пов'язаний він був із появою якісно нових електронних пристроїв - електронно-вакуумних ламп. Електричні схеми, побудовані на цих лампах, працювали значно швидше, ніж схеми на електромеханічних реле. Зросла швидкодія обчислювальних машин, і релейні машини були усунуті продуктивнішими і надійнішими електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Застосування ЕОМ значно розширило коло розв'язуваних завдань. Доступними стали завдання, які раніше просто не ставилися: розрахунки інженерних споруд, розрахунки руху планет, балістичні розрахунки тощо.
Перша ЕОМ створювалася в 1943 - 1946 pp. у США і називалася ЕНІАК (ENIAC-Electronic Numerical Integrator and Calculator - електронно-числовий
інтегратор і обчислювач). Ця машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, багато електромеханічних реле, причому щомісяця виходило з ладу близько 2 тисяч ламп. У машини ЕНІАК, а також в інших перших ЕОМ був серйозний недолік -програма, що виконувалася і зберігалася не в пам'яті машини, а набиралася складним способом за допомогою зовнішніх перемичок. У 1945 р. відомий математик і фізик-теоретик фон Нейман сформулював загальні принципи роботи універсальних обчислювальних пристроїв. За фон Нейманом, обчислювальна машина повинна керуватися програмою з послідовним виконанням команд, а сама програма - зберігатися в пам'яті машини. Перша подібна ЕОМ була побудована в Англії в 1949 р. У 1951 році в СРСР була створена «МЭСМ» (малая электронно-счетная машина). Ці роботи здійснювались в Україні (м. Київ) в Інституті електродинаміки під керівництвом видатного конструктора обчислювальної техніки СО. Лебедева. Можна стверджувати, що «МЭСМ» була першою ЕОМ в континентальній Європі.
ЕОМ постійно вдосконалювалися, завдяки чому до середини 50-х років їх швидкодію вдалося підвищити від кількох сотень до кількох десятків тисяч операцій за секунду. Однак при цьому електронна лампа залишалася най-ненадійнішим елементом ЕОМ. Використання ламп почало гальмувати подальший прогрес обчислювальної техніки.
Згодом на зміну лампам прийшли напівпровідникові прилади. Так завершився перший етап розвитку ЕОМ. Обчислювальні машини цього етапу прийнято називати ЕОМ першого покоління.
Характерними рисами ЕОМ першого покоління є застосування електронних ламп у цифрових схемах, великі габарити, а також трудомісткий процес програмування.
Насправді, ЕОМ першого покоління розміщувалися у великих машинних залах, споживали багато електроенергії та вимагали охолодження за допомогою потужних вентиляторів. Програми для цих ЕОМ потрібно було складати у машинних кодах, і це могли робити тільки фахівці, що знали детально пристрій ЕОМ.
Друге покоління
Розробники ЕОМ завжди прямували за прогресом в електронній техніці. Коли в середині 50-х років на зміну електронним лампам прийшли напівпровідникові прилади, почалося переведення ЕОМ на напівпровідники. Напівпровідникові прилади (транзистори, діоди) були, по-перше, значно компактнішими, ніж їхні лампові попередники. По-друге, вони мали триваліший термін служби. По-третє, споживання енергії в ЕОМ на напівпровідниках було істотно нижчим.
З упровадженням цифрових елементів на напівпровідникових приладах почалося створення ЕОМ другого покоління.
ЕОМ другого покоління відрізняються застосуванням напівпровідникових елементів і використанням алгоритмічних мов програмування.
Завдяки застосуванню більш досконалої елементної бази почали створюватися невеликі ЕОМ, сталося розподілення обчислювальних машин на великі, середні й малі.
В Україні першою малою ЕОМ стала машина «Днепр-1», серійне виробництво якої було налагоджено на заводі «Арсенал» (м. Київ). ЕОМ «Днепр-1» передувала унікальній за своєю архітектурою машині «Мир-1», розробленій в 1965 р. в Інституті кібернетики (керівник В.М. Глушков). Машина «Мир-1» та її наступна модифікація «Мир-2» передбачались для інженерних розрахунків, які виконував на ЕОМ сам користувач без допомоги оператора.
У СРСР були розроблені і широко використовувалися також малі ЕОМ «Раздан» і «Наїрі». До середніх ЕОМ належали машини серій «Урал», «М-20» і «Минск». Але рекордною серед вітчизняних машин другого покоління і однією з найкращих у світі була «БЭСМ-6», створена колективом на чолі з академіком С.О. Лебедєвим. Ця машина виконувала понад 1 млн. операцій за секунду.
За кордоном найпоширенішими машинами другого покоління були «Елліот» (Англія), «Сіменс» (ФРН), «Стретч» (США).
Третє покоління
Чергова зміна поколінь ЕОМ відбулася наприкінці 60-х років при переході від напівпровідникових приладів у пристроях ЕОМ до інтегральнихсхем. Інтегральна схема (мікросхема) - це невеликапластинка кристалу кремнію, на якій розміщуютьсясотні і тисячі елементів: діодів, транзисторів, конденсаторів, резисторів тощо.
Застосування інтегральних схем надало можливість збільшити кількість електронних елементів в ЕОМ без зміни їхніх реальних розмірів. Швидкодія ЕОМ зросла до 10 мільйонів операцій за секунду. Крім того, складати програми для ЕОМ стало під силу простим користувачам, а не тільки фахівцям у галузі електроніки.
Характерними рисами ЕОМ третього покоління є застосування інтегральних схем і можливість використання розвинутих мов програмування (мов високого рівня).
У третьому поколінні з'явилися великі серії ЕОМ, що розрізняються за своєю продуктивністю і призначенням. Це родина великих і середніх машин IBM 360/370, розроблених у США. У Радянському Союзі й у країнах РЕВ були створені аналогічні серії машин: ЄС ЕОМ (Єдина Система ЕОМ, машини великі і середні), CM ЕОМ (Система Малих ЕОМ) і «Електроніка» (система мікро-ЕОМ).
Четверте покоління
У процесі вдосконалення мікросхем збільшувалася їхня надійність і щільність розміщених в них елементів. З'явилися великі інтегральні схеми (ВІС), у яких на один квадратний сантиметр припадає декілька десятків тисяч елементів. На основі ВІС були розроблені ЕОМ наступного - четвертого покоління.
Завдяки ВІС на одному невеличкому кристалі кремнію стало можливим розмістити таку велику електронну схему, як процесор ЕОМ (про процесори йтиметься пізніше). Однокристальні процесори згодом почали називати мікропроцесорами. Перший мікропроцесор був створений компанією Intel (США) у 1971 p. Це був 4-розрядний Intel 4004, що містив 2250 транзисторів і виконував 60 тис. операцій за секунду.
Мікропроцесори стали основою міні-ЕОМ, а потім і персональних комп'ютерів, тобто ЕОМ, орієнтованих на одного користувача. Почалася епоха персональних комп'ютерів (ПК), що триває і досі. Однак четверте покоління ЕОМ -це не тільки покоління ПК. Крім персональних комп'ютерів, існують й інші, значно потужніші комп'ютерні системи.
ЕОМ четвертого покоління характеризуються застосуванням мікропроцесорів, побудованих на не великих інтегральних схемах.
Вплив персональних комп'ютерів на уявлення людей про обчислювальну техніку виявився настільки великим, що поступово з ужитку зник термін «ЕОМ», а його місце зайняло слово «комп'ютер».
П'яте покоління
Починаючи із середини 90-х років, у потужних комп'ютерах застосовуються супермасштабні ВІС, які вміщують сотні тисяч елементів на квадратний сантиметр. Багато фахівців почали говорити про комп'ютери п'ятого покоління.
Характерною рисою комп'ютерів п'ятого покоління повинно бути використання штучного інтелекту і природних мов спілкування.
Передбачається, що обчислювальні машини п'ятого покоління будуть легко-керованими. Користувач зможе голосом подавати команди машині.
4. Закріплення нового матеріалу.
Назвіть пристрої, що допомагають людині при лічбі.
Коли почалася механізація процесу розрахунків і з якими винаходами вона пов'язана?
Що таке аналітична машина Бебіджа і коли вона була створена?
Чим відрізняються ЕОМ від механічних лічильних машин?
Коли і ким була створена перша ЕОМ?
Назвіть й опишіть покоління ЕОМ.
Яка ознака визначає належність ЕОМ до того чи іншого покоління?
Назвіть відомі вам галузі застосування ЕОМ.
5. Проведення контрольної роботи..
6. Підведення підсумків уроку.
Отож сьогодні ми з вами вивчили основні етапи розвитку і становлення комп’ютерної техніки в світі та перевірили ваші знання по вивченій темі. І вам таке домашнє завдання.
7. Домашнє завдання.
Опрацювати конспект. Знайти інформацію про становлення комп’ютерної техніки в Україні, про тих людей які зробили вагомий вклад в розвиток світової історії комп’ютерної техніки.
Даний урок був взятий із сайту(www.eduwiki.uran.net.ua/wiki/.../Урок_3-6.do.)
|