Урок по информатике на тему: "История появления и развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ"

Разделы: Информатика

Цели урока:

  1. Формирование общеучебных навыков работы с информацией.
  2. Обобщить знания по теме.
  3. Контроль уровня усвоения пройденного материала учениками.

Задачи урока:

Воспитательные:

  • развитие познавательного интереса,
  • воспитание информационной культуры.

Учебные:

  • обобщение и систематизация знаний по истории появления и развития вычислительной техники,
  • ознакомление с основными характерными чертами поколений ЭВМ.

Развивающие:

  • развитие внимания, логического мышления,
  • расширение кругозора.

Оборудование:

  1. Раздаточный материал с кратким конспектом урока.
  2. Тексты проверочных тестов – 3 варианта (Приложение 1)
  3. Бланки для ответов к тестам.
  4. Форма таблицы “Поколения ЭВМ” для заполнения учащимися (Приложение 2)
  5. Электронная презентация (Приложение 3)
  6. Одна ПЭВМ с ОС Windows-2000 или Windows-XP с проектором и экраном для проекции.

На доске записаны эпиграфы урока:

  • “Лучший пророк для будущего – прошлое”.
  • “Великие люди – это оглавление книги будущего человечества”.

Каждому ученику перед уроком раздаются:

  • краткий конспект урока,
  • бланк для ответов к тестам,
  • форма таблицы “Поколения ЭВМ” (Приложение 1).

План урока:

  1. Организационный момент.
  2. Повторение: появление и развитие вычислительной техники.
  3. Новый материал: поколения ЭВМ.
  4. Закрепление изученного материала.
  5. Домашнее задание.
  6. Выполнение заданий теста.
  7. Подведение итогов урока.

Ход урока

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

2. ПОВТОРЕНИЕ: появление и развитие вычислительной техники.

- Начнем урок с повторения основных устройств, приспособлений для счета, дат и имен в развитии вычислительной техники.

I задание. Назовите представленные приспособления для счета ручного этапа развития ВТ.

Ответ:

А. Саламинская доска. Б. Серобян. В. Суан-пан. Г. Палочки Непера. Д. Русские счеты.

II. Задание. Перед вами таблица. Соотнесите даты и устройства, а также назовите, кто являлся изобретателем данного устройства.

1. 1624 г. А. “Ступенчатый вычислитель”.
2. 1642 г. Б. Перфокарта.
3. 1673 г. В. Разностная машина.
4. 1804 г. Г. “Часы для счета”.
5. 1820 г. Д. “Паскалина”.
6. 1822 г. Е. Арифмометр.
7. 1880 г. Ж. Механический калькулятор

Ответ:

1-Г: 1624 г. - “Часы для счета”, Вильгельм Шиккард.

2-Д: 1642 г. - “Паскалина”, Блез Паскаль.

3-А: 1673 г. - “Ступенчатый вычислитель”, Готфрид Вильгельм Лейбниц.

4-Б: 1804 г. - Перфокарта, Мари Жозеф Жаккар.

5-Ж: 1820 г. - Механический калькулятор, Чарльз Ксавьер Томас.

6-В: 1822 г. - Разностная машина, Чарльз Бэббидж.

7-Е: 1880 г. - Арифмометр, Вильгодт Теофилович Однер.

III. Задание. Вспомните две даты электромеханического этапа развития ВТ:

  • 1884 год.

Ответ: Герман Холлерит создает статистический табулятор.

  • 1944 год.

Ответ: создание Марк I Эйкеном, размеры: длина 17 м, высота 2,5 м, имела 750 тыс. деталей, обрабатывала 23 разрядных числа. За день выполняла расчеты, которые вручную выполнялись за 6 месяцев.

IV. Задание. Вам представлены названия машин, назовите, что это за машина и дату создания.

ENIAC

EDZAC

UNIVAC

МЭСМ

БЭСМ

СТРЕЛА

Ответ:

ENIAC – первая ЭВМ, создана Мочли и Эккертом в 1946 г.

EDZAC - первая ЭВМ с хранимой программой, создана в 1949 г.

UNIVAC - первая серийная ЭВМ, создана в 1951 г.

МЭСМ - первая советская ЭВМ, создана под руководством С.А. Лебедева в 1951 г.

БЭСМ – создана в 1952 г.

СТРЕЛА - первая серийная советская ЭВМ создана в 1953 г.

3. НОВЫЙ МАТЕРИАЛ: ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

- 60 лет (2006-1946 = 60) прошло с тех пор, как появилась первая ЭВМ. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений ЭВМ, а первые ЭВМ – являются музейной редкостью.

Чтобы показать стремительный рост в развитии вычислительной техники, английская писательница и журналистка Ж. Мегарри приводит любопытный пример:

“…Если бы автомобилестроение развивалось так же быстро, как и компьютерная индустрия с 1946 года, то “Роллс-Ройс”:

  • стоил бы сейчас столько, сколько стоит обычная книга,
  • был бы мощнее самого большого в мире электровоза,
  • был бы способен объехать вокруг света 3000 раз на одной заправке топливного бака
  • был бы так мал, что восемь машин можно было бы припарковать на стоянке, не превосходящий по площади точку, которой заканчивается это предложение”.

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.

Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению?

Это, прежде всего:

  • элементная база, т. е из каких в основном элементов они построены.
  • важнейшие характеристики: быстродействие, объем оперативной памяти, программное обеспечение, устройства ввода-вывода.

Деление ЭВМ на поколения условное. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим – к другому поколению.

I поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные в 1946 – 1955 гг.

Характерные черты первого поколения.

  • Элементная база – электронно-вакуумные лампы.
  • Соединение элементов – навесной монтаж проводами.
  • Габариты – ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
  • Быстродействие – 10-20 тыс. операций в секунду.
  • Эксплуатация – сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
  • Программирование – машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики – программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
  • Оперативная память – до 2 Кбайт.
  • Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

Подведем итог по I поколению ЭВМ:

- возьмите форму таблицы “Поколения ЭВМ” (Приложение 2)

- заполним 1 строку этой таблицы.

II поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные в 1955 - 1965 гг.

К этому времени был сконструирован транзистор.

1948 г. – Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в 1956 г.

1955 г. – создание первой ЭВМ на транзисторах – “Традис”.

"Традис" - первый транзисторный компьютер фирмы "Белл телефон лабораторис" - содержал 800 транзисторов, каждый из которых был заключен в отдельный корпус.

1 транзистор заменял 40 электронных ламп, был намного дешевле и надежнее.

1958 г. – создана машина М-20, выполнявшая 20 тыс. операций в секунду – самая мощная ЭВМ

50-х годов в Европе.

1963 г. – сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.

Характерные черты второго поколения.

  • Элементная база – полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
  • Соединение элементов – печатные платы и навесной монтаж. Печатные платы представляли собой пластины из изолирующего материала, на который наносился токопроводящий материал. Для крепления транзисторов имелись специальные гнезда.
  • Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
  • Быстродействие – 100 – 500 тыс. операций в секунду.
  • Эксплуатация – вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность – оператор ЭВМ.
  • Программирование – на алгоритмических языках, появление первых операционных систем.
  • Оперативная память – 2 – 32 Кбайт.
  • Введен принцип разделения времени – совмещение во времени работы разных устройств, например, одновременно с процессором работает устройство ввода-вывода с магнитной ленты. Принцип управления стал микропрограммным и в ЭВМ возникла необходимость наличия постоянной памяти, в ячейках которой присутствуют коды, соответствующие управляющим сигналам.
  • Недостаток – несовместимость программного обеспечения.

Подведем итог по II поколению ЭВМ – заполним 2 строку таблицы “Поколения ЭВМ”.

III поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные в 1965 – 1975 гг.

1958 г. – Джек Килби и Роберт Нойс, независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).

1961 г. – в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.

1965 г. – начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.

1967 г. – начат выпуск БЭСМ - 6 (1 млн. операций в 1 с) и “Эльбрус” (10 млн. операций в 1 с)

1969 г. - фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

29 октября 1969 года – проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet, связывающей исследовательские лаборатории на территории США

29 октября - день рождения Интернет.

1971 г. – создание первого микропроцессора фирмой Intel. На 1 кристалле сформировали 2250 транзисторов.

Характерные черты третьего поколения.

  • Элементная база – интегральные схемы.
  • Соединение элементов – печатные платы.
  • Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
  • Быстродействие –1-10 млн. операций в секунду.
  • Эксплуатация – вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность - системный программист.
  • Программирование - алгоритмические языки, операционные системы.
  • Оперативная память – 64 Кбайт.
  • Введен принцип разделения времени, принцип микропрограммного управления, принцип модульности – ЭВМ состоит из набора модулей: конструктивно и функционально законченных блоков в стандартном исполнении, принцип магистральности – способ связи всех модулей ЭВМ, входные и выходные устройства соединены одинаковыми проводами – шинами, появление магнитных дисков, дисплеев, графопостроителей.

Подведем итог по III поколению ЭВМ – заполним 3 строку таблицы “Поколения ЭВМ”.

IV поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные начиная с 1975 г. - до наших дней.

1975 г. – IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.

1976 г. – фирма IBM создает первый струйный принтер.

1976 г. – создание первой ПЭВМ

Молодые американцы Стив Джобс и Стив Возняк  организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров "Apple" ("Яблоко"), предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался Apple 1 по весьма интересной цене - 666,66 доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.

1976 г. - появилась первая дискета диаметром 5,25 дюйма. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров.

1982 г.- фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088, в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учетом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.

1988 г. – был создан первый вирус-“червь”, поражающий электронную почту.

1993 г. - выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium.

Характерные черты четвертого поколения.

  • Элементная база – большие интегральные схемы (БИС).
  • Соединение элементов – печатные платы.
  • Габариты – компактные ЭВМ, ноутбуки.
  • Быстродействие – 10 -100 млн. операций в секунду.
  • Эксплуатация – многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
  • Программирование – базы и банки данных.
  • Оперативная память – 2 -5 Мбайт.
  • Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

Подведем итог по IV поколению ЭВМ – заполним 4 строку таблицы “Поколения ЭВМ”

V поколение ЭВМ – разработки с 90-х годов ХХ века.

Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

В компьютерах пятого поколения произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знаний, создание экспертных систем.

Архитектура будет содержать два блока:

  • Традиционный компьютер
  • Интеллектуальный интерфейс, задача которого понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

Подведем итог по V поколению ЭВМ – заполним 5 строку таблицы “Поколения ЭВМ”

4. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА.

Повторение характерных черт поколений ЭВМ по таблице (Приложение 4)

5. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.

Подготовить сообщение

  • о развитии вычислительной техники и сети Интернет в Марий Эл.
  • о вкладе российских ученых в развитие вычислительной техники.

6. ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ ТЕСТА (Приложение 1).

Учащимся в начале урока выдаются бланки для ответов, которые они заполняют при выполнении заданий теста. За каждый правильный ответ – 1 балл.

Критерии оценок:

  • оценка “5” - 11-12 баллов,
  • оценка “4” - 9-10 баллов,
  • оценка “3” - 6-8 баллов,
  • оценка “2” - 0-5 баллов.

7. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА.

Список литературы.

  1. Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. От абака до компьютера. Изд.2-е испр. и доп. М.: Знание,1981.
  2. Знакомьтесь: компьютер. Пер. с англ. М.: Мир, 1989
  3. http://upm.ipschool.spb.ru/informat/uchebnik - электронный учебник информатики Соловьёвой Людмилы Фёдоровны, материалы к электронной презентации урока
  4. Информатика. Тестовые задания. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002 г.