Урок История развития вычислительной техники

11 класс

Тема урока № 1: История развития вычислительной техники

Цели урока:

Образовательные:

- систематизировать знания об истории развития вычислительной техники;

- знать о развитии электронно-вычислительной техники в России;

- научиться определять поколения ЭВМ по основным характеристикам.

Развивающие:

- развивать логическое мышление, умение делать выводы и обобщения;

- развивать память.

Воспитательные:

- воспитывать организованность, внимательность.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Изучение материала с использованием презентации.

3. Выполнение тестовой работы.

4. Итоги урока.

Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Изучение материала.

1. Озвучивание темы урока и план изучения темы

2. Вычисления в доэлектронную эпоху.

Потребность счета у человек возникла ещё в доисторические времена. Древнейший метод счета предметов заключался в сопоставлении предметов некоторой группы (например, животных) с предметами другой группы, играющей роль счетного эталона. У большинства народов первым таким эталоном были пальцы (счет на пальцах). Расширяющиеся потребности в счете заставили людей употреблять другие счетные эталоны (зарубки на палочке, узлы на веревке и т. д.).

Каждый школьник хорошо знаком со счетными палочками, которые использовались в качестве счетного эталона в первом классе.

В древнем мире при счете больших количеств предметов для обозначения определенного их количества (у большинства народов - десяти) стали применять новый знак, например зарубку на другой палочке. Первым вычислительным устройством, в котором стал применяться этот метод, стал абак. Древнегреческий абак представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проводились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т. д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующий разряд. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками.

По мере усложнения хозяйственной деятельности и социальных отношений (денежных расчетов, задач измерений расстояний, времени, площадей и т. д.) возникла потребность в арифметических вычислениях.

Для выполнения простейших арифметических операций (сложения и вычитания) стали использовать абак, а по прошествии веков - счеты.

Развитие науки и техники требовало проведения все более сложных математических расчетов, и в XIX веке были изобретены механические счетные машины - арифмометры. Арифмометры могли не только складывать, вычитать, умножать и делить числа, но и запоминать промежуточные результаты, печатать результаты вычислений и т. д.

В середине XIX века английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, а также устройства ввода и печати.

Аналитическую машину Бэббиджа (прообраз современных компьютеров) по сохранившимся описаниям и чертежам построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Аналитическая машина состоит из четырех тысяч стальных деталей и весит три тонны.

Вычисления производились Аналитической машиной в соответствии с инструкциями (программами), которые разработала леди Ада Лавлейс (дочь английского поэта Джорджа Байрона).

Графиню Лавлейс считают первым программистом, и в ее честь назван язык программирования АДА.

Программы записывались на перфокарты путем пробития в определенном порядке отверстий в плотных бумажных карточках. Затем перфокарты помещались в Аналитическую машину, которая считывала расположение отверстий и выполняла вычислительные операции в соответствии с заданной программой.

3. Развитие электронно-вычислительной техники

ЭВМ первого поколения

В 40-е годы XX века начались работы по созданию первых электронно-вычислительных машин, в которых на смену механическим деталям пришли электронные лампы. ЭВМ первого поколения требовали для своего размещения больших залов, так как в них использовались десятки тысяч электронных ламп. Такие ЭВМ создавались в единичных экземплярах, стоили очень дорого и устанавливались в крупнейших научно-исследовательских центрах.

В 1945 году в США был построен ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и калькулятор), а в 1950 году в СССР была создана МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина).

ЭВМ первого поколения могли выполнять вычисления со скоростью несколько тысяч операций в секунду, последовательность выполнения которых задавалась программами. Программы писались на машинном языке, алфавит которого состоял из двух знаков: 1 и 0.

4. ЭВМ второго поколения

В 60-е годы XX века были созданы ЭВМ второго поколения, основанные на новой элементной базе - транзисторах, которые имеют в десятки и сотни раз меньшие размеры и массу, более высокую надежность и потребляет значительно меньшую электрическую мощность, чем электронные лампы. Такие ЭВМ производились малыми сериями и устанавливались в крупных научно-исследовательских центрах и ведущих высших учебных заведениях.

В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения БЭСМ-6 (Большая Электронная Счетная Машина), которая могла выполнять 1 миллион операций в секунду.

В БЭСМ-6 использовалось 260 тысяч транзисторов, устройства внешней памяти на магнитных лентах для хранения программ и данных, а также алфавитно-цифровые печатающие устройства для вывода результатов вычислений. Работа программистов по разработке программ существенно упростилась, так как стала проводиться с использованием языков программирования высокого уровня (Алгол, Бейсик и др.).

5. ЭВМ третьего поколения

Начиная с 70-х годов прошлого века, в качестве элементной базы ЭВМ третьего поколения стали использовать интегральные схемы. В интегральной схеме (маленькой полупроводниковой пластине) могут быть плотно упакованы тысячи транзисторов, каждый из которых имеет размеры, сравнимые с толщиной человеческого волоса.

ЭВМ на базе интегральных схем стали гораздо более компактными, быстродействующими и дешевыми. Такие мини-ЭВМ производились большими сериями и были доступными для большинства научных институтов и высших учебных заведений.

6. Персональные компьютеры

Развитие высоких технологий привело к созданию больших интегральных схем - БИС, включающих десятки тысяч транзисторов. Это позволило приступить к выпуску компактных персональных компьютеров, доступных для массового пользователя.

Первым персональным компьютером был Аррle II («дедушка» современных компьютеров Маcintosh), созданный в 1977 году. В 1982 году фирма IBM приступила к изготовлению персональных компьютеров IВМ РС («дедушек» современных IВМ-совместимых компьютеров).

Современные персональные компьютеры компактны и обладают в тысячи раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами (могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду).

7. Современные супер-ЭВМ

Это многопроцессорные комплексы, которые позволяют добиться очень высокой производительности и могут применяться для расчетов в реальном времени в метеорологии, военном деле, науке и т. д.

3. Выполнение тестовой работы.

Тестовую работу учащиеся выполняют за компьютером. Тест создается в программе My Test, которую можно скачать с портала Klyaksa.net.

Вопросы теста:

1. Какой предмет (предметы) являлись счетным эталоном у большинства народов в доисторические времена?

• Пальцы

• Счеты

• Абак

2. В древнем мире при счете большого количества предметов для обозначения определенного их количества применяли зарубку на палочке. Определите первое вычислительное устройство, в котором стал применяться этот метод.

• Пальцы

• Счеты

• Абак

3. Для выполнения простейших арифметических операций (сложения и вычитания) в доэлектронную эпоху использовали

• Арифмометры

• Счеты

• Пальцы

4. XIX веке были изобретены механические счетные машины

• Компьютеры

• Арифмометры

• Счеты

5. Программно управляемая счетная машина, имеющая арифметическое устройство, устройство управления, а также устройства ввода и печати была изобретена

• Дж. Фон Нейманом

• английским математиком Чарльзом Бэббиджем.

• леди Адой Лавлейс.

6. Первый программист

• Дж. Фон Нейман

• английский математик Чарльз Бэббидж.

• леди Ада Лавлейс.

7. Программы для Аналитическую машины Бэббиджа, записывались на

• перфокарты

• транзисторы

• бумагу

8. Основной элемент ЭВМ первого поколения:

• транзистор

• интегральная схема

• Сверхбольшая интегральная схема (процессор)

• электронные лампы.

9. Основной элемент ЭВМ второго поколения:

• транзистор

• интегральная схема

• Сверхбольшая интегральная схема (процессор)

• электронные лампы.

10. Основной элемент ЭВМ третьего поколения:

• транзистор

• интегральная схема

• Сверхбольшая интегральная схема (процессор)

• электронные лампы.

11. Основной элемент персональных компьютеров

• транзистор

• интегральная схема

• Сверхбольшая интегральная схема (процессор)

• электронные лампы.

12. В 1945 году в США был построен

• БЭСМ-6.

• ENIAC

• МЭСМ.

13. В 1950 году в СССР была создана

• БЭСМ-6.

• ENIAC

• МЭСМ.

14. В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения

• БЭСМ-6.

• ENIAC

• МЭСМ.

4. Итоги урока.

Учащиеся отвечают на контрольные вопросы.

Почему современные персональные компьютеры в сотни раз меньше, но при этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ первого поколения?

Почему современные персональные компьютеры доступны для массового потребителя?

Оценки, полученные за тестовую работу, учащиеся выставляют в журнал.