Урок по информатике для 10 класса История развития вычислительной техники

Тема урока: «История развития вычислительной техники»

Цели:

• познакомить учащихся с устройствами, являющимися предшественниками компьютеров;

• познакомить учащихся с изобретателями устройств, помогающих обрабатывать информацию;

• познакомить учащихся с поколениями ЭВМ, и их основными характеристиками;

• классифицировать ЭВМ по функциональным возможностям.

Требования к знаниям и умениям:

Обучающиеся должны знать:

• основные устройства, являющиеся предшественниками компьютера;

• изобретателей, которые эти устройства придумали и реализовали;

• поколения ЭВМ и их характеристики;

• виды ЭВМ, отличающиеся по функциональным возможностям.

Обучающиеся должны уметь:

• называть в хронологическом порядке основные вычислительные средства и их изобретателей;

• приводить примеры ЭВМ различных поколений, различать их характеристики;

• называть виды ЭВМ и различать их по сфере применения.

Оборудование:

• Учебник Н. Угринович стр.508-509 (таблица «История развития ВТ», «История развития ПК»), § 1.1.1;

• Раздаточный материал «История докомпьютерной эпохи»;

• Раздаточный материал «Поколения ЭВМ»;

• Раздаточный материал «Основные виды ЭВМ»;

• кроссворд «Поколения ЭВМ»;

• «Музей истории отечественных компьютеров» (Мои документы/Угринович/soft/computer/virtmuseum)

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Информационное сообщение об использовании ВТ и информационных технологий в автомобилестроении (5 мин)

3. Постановка целей урока

В ходе урока мы должны будем получить ответы на следующие вопросы:

1. Какое устройство является прадедушкой современного компьютера?

2. Что изобрёл Блез Паскаль?

3. Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа - гениальный проект, оставшийся не реализованным.

4. Каков вклад Готфрида Лейбница в развитие вычислительной техники?

5. Как осуществлялась перепись населения в конце XVIII и начале IX века?

6. Как выглядела и как называлась первая ЭВМ?

7. Почему вместо «ЭВМ» стали использовать термин «компьютер»?

8. Можно ли компьютер носить в кармане?

4. Изложение нового материала. История докомпьютерной эпохи

Человечество на протяжении нескольких веков использовало специальные устройства, облегчающие и механизирующие счёт. Именно с историей возникновения и развития вычислительных средств мы и познакомимся.

По мере изложения материала заполняется таблица:

Дата

Устройство

Изобретатель

Назначение и функции устройства

V век до н.э.

Абак

-

Выполнение простых арифметических операций перемещением счётных элементов

1642 г.

Арифмометр

Блез Паскаль

Суммирование чисел с автоматическим переносом разряда

1670-1694 г. г.

Арифмометр

Готфрид Лейбниц

Умножение и деление чисел мгновенно, не прибегая к последовательному сложению и вычитанию

1801 г.

Перфокарта

Жозеф Мари Жаккард

Автоматический ткацкий станок, управляемый перфокартами

1834 г.

Аналитическая машина

(проект)

Чарльз Бэббидж

Были предусмотрены все основные элементы, присущие современному компьютеру: склад, фабрика, контора

1846 г.

Баронесса Ада Лавлейс (дочь Байрона)

Первая написала программу, которая должна была управлять Аналитической машиной.

Конец XIX века

Табулятор

Герман Холерит

Устройство использовалось при переписи населения для обработки результатов

История современной вычислительной техники насчитывает чуть более полувека. Но упоминание о первом механическом компьютере встречается ещё до нашей эры. Этот «компьютер» получил распространение в Vвеке до н. э. в Греции и Египте и назывался Абак.

Абак - греческое слово и переводится как счётная доска. Идея его устройства заключается в наличии специального вычислительного поля, где по определённым правилам перемещают счетные элементы. В Древней Греции абак служил преимущественно для выполнения денежных расчётов. В левой части подсчитывались крупные денежные единицы, а в правой - мелочь.

Придя в Древний Рим, абак изменился внешне. На доске присутствовали два ряда прорезей, по которым можно было передвигать косточки. Римляне называли это устройство calculi - «камешки». Отсюда произошел глагол calculare» - «вычислять», а от него - русское слово «калькулятор».

Продемонстрировать рисунки 1 - 4 Приложения 1.

Блез Паскаль родился 19 июня 1623 г. во Франции. В В 1640 году отцу Блеза поручили осуществлять контроль за сбором налогов во всей провинции и у юноши возникла мысль об арифметической машине, которая помогла бы отцу в сложных расчётах. В 1642 г. был изобретён первый арифмометр. Машина Паскаля осуществляла сложение чисел на специальных дисках-колёсиках. «…Каждое колесо … некоторого разряда, совершая движение на десять арифметических цифр, заставляет двигаться следующее только на одну цифру» - формула изобретения Паскаля.

Продемонстрировать Рисунок 5 Приложения 2.

Готфрид Вильгельм Лейбниц несколько лет трудился (1670-1694 г.г.) над созданием «арифметической машины, которая бесконечно отличалась от машины Паскаля, т.к. даёт возможность совершать и умножение и деление, не прибегая к последовательному сложению и вычитанию».

Продемонстрировать Рисунок 6 Приложения 2.

В конце XIX века русский математик Пафнутий Львович Чебышев создал свой арифмометр.

Продемонстрировать Рисунок 7 Приложения 2.

Эра арифмометров продолжалась до начала XX века.

Вплоть до XIX века все вычислительные операции на изобретённых машинах производились механически. Идея программирования механических устройств с помощью перфокарты была реализована лондонским ткачем Жозефом Жаккордом. В 1801 г. он создал автоматический ткацкий станок, управляемый перфокартами.

Идея записи программы на перфокарте пришла в голову и первой программистки Аде августе Лавлейс. Именно она предложила использовать перфорированные карты В Аналитической машине Бэббиджа.

Герман Холлерит использовал в своей машине перфокарты для записи и обработки информации. Перфокарты использовались и в компьютерах первого поколения.

Перфокарта - это кусочек картона с отверстиями (Приложение 3. Рисунок 8).

В 1834 году у англичанина Чарльза Бэббиджа возникла мысль создать универсальную вычислительную машину, которую он назвал аналитической. В ней он предусмотрел все основные элементы, присущие современному компьютеру: склад (память), фабрика (процессор), блоки ввода исходных данных, печать результатов. Это изобретение опередило эпоху на 100 лет. Аналитическая машина при жизни изобретателя не была построена, т.к. ему не хватило денежных средств. (Приложение 3. Рисунок 9. Машина Бэббиджа)

Интересным историческим фактом является то, что первую программу для аналитической машины написала Ада Августа Лавлейс - дочь великого английского поэта Джорджа Байрона.

Герман Холлерит решил механизировать процесс обработки информации переписи населения в США, которая проводилась каждые 10 лет. Свою машину Холлерит назвал табулятором. Информация записывалась на перфокарты.

5. Закрепление пройденного материала

Раздать распечатки «История докомпьютерной техники».

Задание: соедините родственные понятия и запишите ответ в виде пар номеров этих понятий.

6. Изложение нового материала. Поколения ЭВМ

Рассмотрим некоторые события, предшествующие появлению компьютера.

1. в конце XIX века получила развитие математическая физика. Нужны стали машины, способные производить многократно повторяющиеся вычисления.

2. в 1880 г. американский изобретатель Томас Алва Эдисон ввёл в вакуумный баллон электрической лампочки электрод и обнаружил протекание тока. Он открыл явление термоэлектронной эмиссии.

3. в 1904 английский физик Джон Амброз Флеминг на основании открытия Эдисона создал диод, а несколько позже был изобретён триод.

4. английский математик Джорж Буль ещё в 1848 г. описал правила логики, впоследствии названной его именем - булева алгебра. В соответствии с этой логикой алгебраические элементы могут принимать только два значения - истина (1) или ложь (0). Благодаря этой логике стало возможно конструирование логических схем.

5. в 1918 русский учёный М.А. Бонч-Бруевич и независимо от него английские учёные создали электронное реле, которое могло находиться в одном из двух состояний - 0 или 1, на базе которого был создан триггер.

К XX веку всё было подготовлено для создания компьютера.

Всю электронно-вычислительную технику принято делить на поколения. Смена поколений зависит от элементной базы ЭВМ, т.е. её технической основы. От элементной базы зависит мощность ЭВМ, что в свою очередь приводило к изменениям в архитектуре ЭВМ, расширению круга её задач, к изменению способа взаимодействия пользователя и компьютера.

Таблица заполняется по мере изложения материала.

Поколения ЭВМ

Предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. Реле позволяло кодировать информацию в двоичном коде состояниями включено-выключено.

Но в первой половине XX века начала бурно развиваться радиотехника и на смену реле пришли электронно-вакумные лампы, которые стали элементной базой первого поколения (Приложение 4 Рисунок 11 Электронно-вакуумные лампы).

Самой знаменитой машиной первого поколения является ENIAC, созданный в 1945 году. Его конструкторами были американские ученые Джон Моучли и Преспер Эккерт.

Первая ЭВМ в СССР была создана 1951 г.в Киеве под руководством академика С. А. Лебедева и называлась МЭСМ. Его машины БЭСМ-1, БЭСМ-3М, БЭСМ-4 были признаны лучшими в мире.

В 1949 году в США был создан транзистор- первый полупроводниковый прибор, заменивший электронную лампу. Транзистор занимал в десятки раз меньше места, выделял меньше тепла, потреблял меньше электроэнергии, работа более надёжно. Транзисторы быстро внедрились в радиотехнику и стали причиной перехода ЭВМ из первого поколения во второе (Приложение 4 Рисунок 12 Транзисторы).

Революцию в технологии производства ЭВМ вызвало создание интегральных схем - электронных схем, на которых транзисторы, конденсаторы и резисторы собирались в едином куске полупроводника (Приложение 4 Рисунок 13Интегральная схема). Произошел переход к третьему поколению ЭВМ.

Первоначально на интегральных схемах можно было разместить несколько десятков транзисторов. Но технологии производства интегральных схем постоянно совершенствовались, благодаря чему появились большие интегральные схемы (БИС), содержащие сотни тысяч транзисторов, и сверх большие интегральные схемы (СБИС) (Приложение 4 Рисунок 14 БИС).

СБИС позволили создать микропроцессор, который произвёл очередную революцию в мире ВТ и привёл к появлению ЭВМ четвёртого поколения. Микропроцессор способен выполнять функции основного блока компьютера - процессора (Приложение 4 Рисунок 15 Микропроцессор). Он работает по заложенной в него программе и встраивается в различные технические устройства (станки, автомобили, самолёты).Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти , получили новый тип ЭВМ - микро- ЭВМ. И сегодня самой популярной разновидностью ЭВМ является ПК - микро ЭВМ с дружественным аппаратным и программным интерфейсом)

ЭВМ пятого поколения - это машины недалёкого будущего. Основным их качеством должен быть высокий уровень интеллекта.

Можно предположить, что на смену универсальным компьютерам придут интегральные приборы, решающие конкретный спектр задач своего владельца - смартфон, веб - телевизор и др.

7. Изложение нового материала. Основные виды ЭВМ

Подготовьте в тетради следующую таблицу и заполните её по ходу изложения материала.

Виды ЭВМ

Отличительные признаки

Область применения

Суперкомпьютеры

Самые мощные компьютеры, состоящие из отдельных блоков и требующие для обслуживания целый штат сотрудников

Крупные предприятия и отрасли народного хозяйства, в частности графика в кино и на телевидении, метеорология и т.д.)

Мини-ЭВМ

Меньше размеры, стоимость, производительность. Для организации работы требуется специальный вычислительный центр, но не такой многочисленный.

Используются в крупных предприятиях, в научных учреждениях

Микро-ЭВМ

Небольшая вычислительная лаборатория в составе нескольких человек. Программисты занимаются внедрением и настройкой заказанного или приобретённого программного обеспечения.

Используются на предприятиях для предварительной подготовки данных

Персональные компьютеры:

• Массовый ПК

• Деловой ПК

• Портативный ПК

• Рабочая станция

• Развлекательный ПК

• Настольный

• Портативный

• Карманный

• Тот, который присутствует на рынке

• Минимизированы требования к графике и отсутствуют требования к звуку

• Обязательно наличие средств компьютерной связи

• Повышенные требования к хранению данных

• Качественное воспроизведение графики и звука

• Являются принадлежностью стационарного рабочего места

• Удобны для транспортировки

• Выполняют функции интеллектуальных записных книжек

Для поиска информации в Интернете, в учебном процессе, в научно-исследовательской работе, для создания мультимедиа-продуктов, для развлечения и многое другое

Специализированные компьютеры:

1. Графические станции

2. Серверы

См. мини-ЭВМ

1. Используются для подготовки кино- и видео-фильмов, а также рекламы.

2. Предназначены для объединения компьютеров в одну сеть, для хранения большого объёма данных, для пересылки информации по компьютерной сети и т.д.

8. Закрепление изученного материала

Ответить на вопросы, поставленные в начале урока.

Решите задачи:

№ 1

Изобразите в виде дерева следующую информацию:

Арифмометр, абак, ENIAC, IBM PC, IBM 7094, Mark 1, Macintosh, табулятор, Минск 32, БЭСМ 6.

№ 2 (устно)

Какие компьютеры лучше использовать в следующих ситуациях:

1. Знаменитый американский режиссер приступает к съёмкам нового фантастического фильма, насыщенного спецэффектами (Отв. Графическая станция).

2. Петя играет в компьютерную игру-стратегию (Отв. Развлекательный ПК).

3. Компания «Горьковская железная дорога» решила усовершенствовать процесс продажи билетов (Отв. Мини-ЭВМ).

4. Супермаркет вводит в действие систему компьютерного учёта товаров (Отв. Микро-ЭВМ).

5. Создатели нового мобильного телефона пробуют различные варианты дизайна. (Отв. Мини-ЭВМ)

6. Сотрудники ФСБ вводят новый идентификатор личности человека - отпечаток голоса (Отв. Мини-ЭВМ).

7. Депутат разъезжает по стране и продолжает получать электронную почту и новости из Интернета (Отв. Портативный).

8. Учёные разрабатывают модель зарождения Вселенной. (Отв. Суперкомпьютер)

Дополнительный материал: кроссворд «Поколения ЭВМ» (Приложение 5)

9. Итоги урока

10. Домашнее задание

Уровень знания: знать поколения ЭВМ

Уровень понимания: какие компьютеры лучше использовать в следующих ситуациях и почему?

1. Вы собираете информацию о своей родословной и оформляете её в виде компьютерной презентации.

2. Знаменитый режиссёр-мультипликатор приступает к съёмкам нового мультфильма.

3. Писатель пишет свой новый роман.

4. Фирма готовит рекламу своего товара.

5. Торговый представитель ездит по стране с рекламой своего товара.

6. Сотрудники налоговой инспекции готовят отчёт по сбору налогов.

Уровень применения:

1. К какому виду компьютеров относится ваш домашний компьютер?

2. Найдите и выпишите основные характеристики вашего домашнего компьютера.

Приложение 1. Абак, счёты

Рисунок 1. Абак Древнегреческий

Рисунок 2. Абак Древнеримский

Рисунок 3. Китайские счёты

Рисунок 4. Японские счёты

Приложение 2. Арифмометры

Приложение 3

Рисунок 8. Перфокарта

Рисунок 9. Машина Жаккарда

Рисунок 10. Машина Бэббиджа

Приложение 4. Элементная база

Рисунок 11. Электронно-вакуумная лампа

Рисунок 12. Транзистор

Рисунок 13. Интегральная схема

Рисунок 14. БИС

Рисунок 15. Микропроцессор

Приложение 5

По горизонтали:

1. Элементная база компьютеров третьего поколения.

2. Самый большой современный компьютер.

3. Компьютер фирмы Apple (англ.)

4. Устройство вывода информации компьютеров четвёртого поколения.

5. Устройство ввода и хранения информации компьютеров первого поколения.

По вертикали:

6. Первый советский компьютер.

7. Элементная база компьютеров второго поколения.

8. Магнитное устройство хранения информации.

9. Элементная база компьютеров первого поколения.

10. Специальный компьютер.

11. Современный компьютер, предназначенный для обычного пользователя.

12. первый американский компьютер (англ.)

13