Цели: познакомить учащихся с устройствами, являющимися предшественниками компьютеров; познакомить учащихся с изобретателями устройств, помогающих обрабатывать информацию; знакомство с российскими учёными, которые внесли огромный вклад в развитие отечественной информатики.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
- Основные устройства, являющиеся предшественниками компьютера;
- Изобретателей, которые эти устройства придумали и реализовали;
- Российских учёных в сфере информатики
Учащиеся должны уметь:
- Называть в хронологическом порядке основные вычислительные средства и их изобретателей.
Программно – дидактическое обеспечение: ПК, медиароектор, плакаты с изображениями основных устройств.
Ход урока.
I. Актуализация знаний. Фронтальный опрос.
II. Изложение нового материала.
Сегодня мы познакомимся с историей возникновения и развития вычислительных средств. Предлагаю каждому ученику таблицу, которая заполняется после каждого сообщения
| Дата | Устройство | Изобретатель | Назначение и функции устройства |
Сообщения
(Во время сообщений при помощи медиапроектора прокручивают слайды с портретами учёных. Приложение 1)
История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство — абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты. В 1642 Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах.
Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 английским математиком Чарлзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты — листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты уже использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем.
Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц.
В 1896 Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) — компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.
Дальнейшее развитие науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина “Марк-1”. Это был монстр весом около 35 тонн. “Марк-1” был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо четыре секунды.
Но электромеханические реле работали недостаточно быстро. Поэтому уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта — вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC. Ее вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18 тысяч электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила пять тысяч операций сложения или триста операций умножения в секунду.
Машина на электронных лампах работала существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретенные ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы —транзисторы.
Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC, предназначенного для коммерческого использования. UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.
С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объем информации.
В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы), в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются и габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.
К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчетов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме Digital Equipment выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.
В 1970 сотрудник компании Intel Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение кардинально перевернуло представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессом появляются микрокомпьютеры — компьютеры четвертого поколения, способные разместиться на письменном столе пользователя.
В середине 1970-х годов начинают предприниматься попытки создания персонального компьютера — вычислительной машины, предназначенной для частного пользователя. Во второй половине 1970-х годов появляются наиболее удачные образцы микрокомпьютеров американской фирмы Эпл (Apple), но широкое распространение персональные компьютеры получили с созданием в августе 1981 фирмой Ай-Би-Эм (IBM) модели микрокомпьютера IBM PC. Применение принципа открытой архитектуры, стандартизация основных компьютерных устройств и способов их соединения привели к массовому производству клонов IBM PC, широкому распространению микрокомпьютеров во всем мире.
За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали значительный эволюционный путь, многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить миникомпьютеры и большие вычислительные системы — мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера — суперпроизводительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить возможности различных компьютерных систем.
Международное сообщество IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) существует более 100 лет. В 1946 году в нем было основано структурное подразделение Computer Society, объединяющее сотни тысяч профессионалов, работающих в области информатики, вычислительной техники и компьютерного бизнеса. Медаль "Computer Pioneer", учрежденная в 1981 году, является самой престижной наградой Computer Society. На лицевой стороне медали "Computer Pioneer" выполнен барельеф Чарльза Бэббиджа, на оборотной - формула награждения. Лауреатами этой почетной награды стали такие классики науки, как:
| Атанасов Джон Винсент (Atanasov John) | - за создание одной из первых ЭВМ, |
| Вирт Никлас (Wirth Niclaus) | - за разработку языка Pascal, |
| Хофф (Hoff Marcian) | - за создание первого однокристального микропроцессора, |
| Ричи Денис (Ritchie Dennis) и Томпсон Кен (Thompson Ken) | - за разработку операционной системы UNIX, |
| Мински Марин (Minsky Marvin) | - за работы в области искусственного интеллекта. |
В 1996 году отмечался 50-летний юбилей образования
Computer Society. Впервые в список лауреатов были
включены российские ученые. Согласно
формулировке IEEE Computer Society
В.М. Глушков "основал первый в СССР Институт
Кибернетики на Украине, разработал теорию
цифровых автоматов и компьютерной архитектуры, а
также рекурсивный макроконвейерный
процессор",
С.А. Лебедев "разработал и построил первый советский компьютер и основал советскую компьютерную промышленность",
А.А. Ляпунов "разработал теорию операторных методов для абстрактного программирования и основал советскую кибернетику и программирование".
4 декабря 1948 года
- день рождения российской информатики. Заинтересовавшись появившимися в конце 40-х годов публикациями о цифровых вычислительных машинах, член-корреспондент АН СССР по Отделению технических наук И.С.Брук становится активным участником научного семинара, обсуждавшего вопросы автоматизации вычислительной техники.В августе 1948 года совместно со своим сотрудником молодым инженером Б.И.Рамеевым (в дальнейшем известным конструктором вычислительной техники, создателем серии “Урал”) он представил проект автоматической вычислительной машины. В октябре того же года ими были представлены детально проработанные предложения по организации в Академии наук лаборатории для разработки и строительства цифровой вычислительной машины.
4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретение И.С.Бруком и Б.И.Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины.
Это первый официально зарегистрированный документ, касающийся развития вычислительной техники в нашей стране. Этот день с полным правом назван днем рождения российской информатики.
III
. Закрепление изученного.Ответьте на вопросы:
- Абак – это средство хранения или обработки информации? Почему?
- В каком порядке были изобретены следующие устройства: табулятор, аналитическая машина, арифмометр, перфокарты?
- Кто является первым программистом7
- Назовите учёных, которые внесли неоценимый и значимый вклад в развитие вычислительных устройств
- Когда в России отмечается день информатики?
IV. Итоги урока
Оцените работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке.
Домашнее задание.
Уровень знания: выучить таблицу.
Уровень понимания: уметь отличать устройства и называть их изобретателей и назначение.
Уровень применения: объясните принцип вычислений на современных счётах.
Источники:
- Беньяш Ю.Л. “Освоение персонального компьютера и работы с документами”
- Джек Минго. Как компании стали великими. М. 2001.
- Информатика: базовый курс. Под. ред. Симоновича С.В. – СПб.: Питер, 2001.
- Эндри Ротбом “ПК для “чайников””. 4-е издание М. 2000.
- О.А. Соколова “Поурочные разработки по информатике” -Москва “ВАКО” 2007.
- http://schools.keldysh.ru
- http://ru.wikipedia.org