Вычислительная техника и человек

Тип урока: урок - виртуальная экскурсия.

Оборудование:

• компьютер с проектором;
• презентация в MS PowerPoint.

Цель урока: формирование знаний обучающихся по истории развития вычислительной техники.

Задачи:

• познакомить учащихся с основными событиями, открытиями, изобретениями, связанными с развитием информатики как в период до появления компьютеров, так и в компьютерную эпоху через виртуальную экскурсию;
• сформировать представление об основных этапах развития ВТ, о поколениях ЭВМ, о развитии отечественной индустрии в области вычислительной техники;
• научить выделять главные моменты из общего материала и составлять конспект в тетради;
• воспитывать аккуратность и бережное отношение к технике.

Литература

1. Л.Л. Босова “Уроки информатики в 5 – 7 классах: методическое пособие”, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
2. Л.Л. Босова “Информатика: Учебник для 6 класса”, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
3. Л.Л. Босова “Информатика: рабочая тетрадь для 6 класса”, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
4. http://wiki.mvtom.ru/index.php/Этапы_развития_вычислительной_техники
   #.D0.AD.D0.BB.D0.B5.D0.BA.D1.82.D1.80.D0.BE.D0.BD.D0.BD.D1.8B.D0.B9_.D1.8D.D1.82.D0.B0.D0.BF
5. http://www.school1411.ru/study-it/index.php?option=com_content&view=article&id=53:2010-09-12-18-53-48&catid=36:class6&Itemid=56
6. http://www.coolreferat.com/История_развития_вычислительной_техники_3
7. http://www.videouroki.net/filecom.php?fileid=98656999
8. http://schools.keldysh.ru/scH444/mUsEUm/1_17-0.htm
9. http://www.inf1.info/computergeneration
10. http://www.marcoins.ru/sovetskie-komputery.htm
11. http://www.ivt.psati.ru/metods/Inf/El_Uch_Inf_Alekseev/book/1.4.htm
12. http://ru.wikipedia.org/wiki/Арифмометр_Однера

План урока

1. Организационная часть – 1 мин.
2. Сообщение темы и постановка целей урока – 1 мин.
3. Беседа с учащимися, повторение правил по технике безопасности – 5 мин.
4. Восприятие нового материала – 2 мин.
5. Изложение и осознание учащимися нового материала – 20 мин.
6. Физкультминутка – 2 мин.
7. Работа в тетрадях –12 мин.
8. Подведение итогов урока и постановка домашнего задания – 2 мин.

2. Сообщение темы и постановка целей урока

Учитель. Ребята! Наш урок мне хотелось бы начать высказыванием Козьмы Прудкова: “Глядя на мир, нельзя не удивляться!”

И, действительно, нельзя не удивляться какими быстрыми темпами идет развитие вычислительной техники, ее возможностей, областей применения.

Сегодня на уроке Вы узнаете, какие изобретения предшествовали созданию компьютера, проведете сравнительную характеристику ЭВМ разных поколений.

Открыли тетради, записываем тему урока: “История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ”.

3. Инструкция по охране труда в кабинете вычислительной техники

Учитель. Для начала повторим правила по технике безопасности в кабинете информатике.

Если ты хороший мальчик,
То не суй в розетку пальчик,
Проводами не играй:
Не известно есть ли рай?
Если где- то заискрит,
Или что-нибудь дымит,
Время попусту не трать –
Нужно взрослого позвать.
Ведь из искры знаем сами,
Возгореться может пламя.
Бережливым быть умей,
И по клавишам не бей,
Там учтите этот факт,
Электрический контакт.
Мышка может другом стать,
Коль ее не обижать.
Дрессируй ее умело,
Не крути в руках без дела.
Если вводишь ты "ответ",
А компьютер скажет "нет",
По дисплею не стучи,
Лучше правила учи!
Если сбой дает машина,
Терпение Вам необходимо,
Не бывает без проблем
Даже с умной ЭВМ!
Остальное всем известно:
Чтоб не вскакивали с места,
Не кричали, не толкались,
За компьютеры не дрались
В куртках шубах и пальто,
Не приходит к нам никто.
В грязной обуви, друзья,
В кабинете быть нельзя..
Разрешать работу строго
С разрешения педагога,
И учтите: Вы в ответе,
За порядок в кабинете

Приложение 1.

Приложение 2.

4. Восприятие нового материала

Учитель. Дорогие ребята прежде, чем отправиться в виртуальную экскурсию “Вычислительная техника и человек” отгадайте загадки (слайд 2)

Загадка 1.

По десятку на шесточке
Сели умные кружочки
И считают громко вслух,
Только слышно: стук да стук! (счеты)

Загадка 2.

Что-то бабушкины счёты
Брать с собою неохота.
Лучше я возьму ребята,
В школу новый... (калькулятор)

Загадка 3.

Он быстрее человека
Перемножит два числа,
В нем сто раз библиотека
Поместиться бы смогла,
Только там открыть возможно
Сто окошек за минуту.
Угадать совсем несложно,
Что загадка про... (компьютер)

5. Изложение и осознание учащимися нового материала

Учитель. Познакомимся с маршрутом нашей экскурсии (слайд 3).

6. Совершим остановку на 1 этапе нашей экскурсии “Домеханический период” (слайд 4)

Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. Обнаруженная в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками, оставленная древнем человеком ещё 30 тыс. лет до нашей эры, позволяет историкам предположить, что уже тогда предки современного человека были знакомы с зачатками счета. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время.

Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев узелки, засечки, небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из-за того что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.

Следующим шагом было создание древнейших из известных счетов - "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море - которые у греков и в Западной Европе назывались "абак", у китайцев - "суан - пан", у японцев - "серобян". Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (калькулей) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения, а в видоизмененном виде сначала как "дощатый щот" и как русские счеты до настоящего времени

Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550-1617гг.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.

В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.

7. Продолжим наш путь и перейдем ко второму этапу “Механический период” (слайды 5, 6, 7)

Первые идеи механизации вычислительного процесса появились в конце 15 века. Эскиз суммирующего устройства был разработан не безызвестным Леонардо да Винчи.

Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 16.04.1452-02.05.1519) создал 13-разрядное суммирующее устройство с десятизубными кольцами около 1500 года.

Среди двухтомного собрания рукописей, известных как "Codex Madrid", посвященных механике, были обнаружены чертежи и описание такого устройства. Похожие рисунки также были найдены и в рукописях "Codex Atlanticus".

Основу машины по описанию составляют стержни, на которые крепится два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее - с другой. Эти стержни должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с большим колесом третьего, и т.д. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - один оборот третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами должна была приводиться в движение набором грузов.

Рисунок этого устройства был обнаружен только в 1967 году, и по нему фирма IBM воссоздала вполне работоспособную 13-разрядную суммирующую машину, в которой использован принцип 10-зубых колес.

В 1969 году по чертежам Леонардо да Винчи американская фирма IBM по производству компьютеров в целях рекламы построила работоспособную машину.

Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592—1636). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации.

1642 год, французский физик Блез Паскаль создал первую механическую счетную машину. Она представляла собой шкатулку, на крышке которой, как на часах, были расположены циферблаты. На них устанавливали числа. Для цифр разных разрядов были отведены различные зубчатые колеса. Каждое предыдущее колесо соединялось с последующим с помощью одного зубца. Этот зубец вступал в сцепление с очередным колесом только после того, как были пройдены все девять цифр данного разряда.

1677 год, немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою счетную машину, позволяющую не только складывать и вычитать но также умножать многозначные числа. Вместо колец использовались цилиндры, на которые были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов: один выступ на первом ряду, два на втором и так далее. Эти цилиндры были подвижны и устанавливались в определенном положении. Хоть машина Лейбница и была похожа на “Паскалину”, она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.

Однер заинтересовался арифмометрами в 1871 году после ремонта случайно попавшего к нему арифмометра Тома де Кольмара — единственного серийного арифмометра тех лет. Уже в 1873 году был построен первый прототип, а в 1877 изготовлены 14 экземпляров по заказу Людвига Нобеля. В 1878—1890 годах Однер совершенствовал и запатентовал свою машину в нескольких странах.

1890 году было открыто производство в России, в 1891 году — производство в Германии. В 1892 году германское производство было продано и впоследствии выпускало клоны арифмометров Однера под торговой маркой Brunsviga (по названию города Брауншвейга).

После революции 1917 года наследники Однера эмигрировали в Швецию и создали производство заново, продавая арифмометры под торговой маркой Однера.

В 1924 году старый Петербургский завод Однера был перенесен в Москву и продолжил выпуск клона арифмометра Однера под торговой маркой “Феликс”.

8. Следующая остановка экскурсии “Электронно-вычислительный этап” (слайд 8-13)

Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет — от первого табулятора Германа Холлерита (1887 г.) до первой ЭВМ ЕNIАС (1945 г.).

Первый счетно-аналитический комплекс был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Значение работ Г. Холлерита для развития ВТ определяется двумя основными факторами. Во-первых, он стал основоположником нового направления в ВТ — счетно-перфорационного (счетно-аналитического.

Во-вторых, даже после прекращения использования табуляторов основным носителем информации (ввод/вывод) для ЭВМ остается перфокарта, а в качестве периферийных используются перфокарточные устройства (например перфораторы), предложенные Холлеритом.

Просмотрим видео сюжет.

1942г. АВС(Atanasoff-Berry Computer).

Профессор Атанас Джон Винсент и его аспирантом Клиффордом Эдвардом Берри создали машину ABC

1943г. COLOSSUS-1

Первым электронным компьютером стал английский COLOSSUS-1, использующийся для расшифровки секретного кода, который применяла Германия для передачи сообщений особой важности.

1943 го, в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием “Марк-1”, который реально использовался для военных расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Программа обработки данных вводилась с перфоленты. Размеры: 15 Х 2,5 м., 750000 деталей. “Марк-1” мог перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с.

В 1951 г. была создана ЭВМ. Называлась она МЭСМ - малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев.

9. Физкультминутка

Учитель. А теперь прервем нашу экскурсию и отдохнем

Начинаем новый день,
Прогоняй скорее лень.
Спать кончай, глаза протри,
На зарядку – раз, два, три.
Рассчитайтесь по порядку,
Снова солнцу улыбнись,
На зарядку, на зарядку,
На зарядку становись.
Вдох глубокий,
Руки шире,
Не спешите – три, четыре.
Раз, два, три, четыре –
Нет ребят дружнее в мире.
Грудь вперед, не отставай,
Упражненье начинай,
Раз, два, три, четыре –
Крепки наши мускулы,
Пять, шесть, семь, восемь –
И глаза не тусклые.

10. Работа в тетрадях.

Учитель. Поработаем в тетрадях. Вам необходимо заполнить следующую таблицу, слушая сообщения одноклассников. (слайды 14 – 18)

1 ученик. Первое поколение ЭВМ (1945-1954) (слайд 15)

Первое поколение - компьютеры на электронных лампах. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются:

• Клод Шеннон - создатель теории информации,
• Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов,
• Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров.

В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов.

Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

С 1943- 45 г. группа под руководством Мочли и Эккерта в США создает первую ЭВМ ENIAC на основе ЭКЕКТРОННЫХ ЛАМП, быстродействие - в пределах 5-30 тыс. арифметических операций в секунду. Это была универсальная машина для решения разного рода задач. Эта ЭВМ превосходила производительностью машину МАРК-1 в 1000 раз и была больше неё в 2 раза (вес- 30 т.). ENIAC содержала 18000 электронных ламп, 150 реле, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов, потребляя мощность в 140 кВт. Но у нее не было памяти и для задания программы надо было соединить определенным образом провода. Программирование для таких ЭВМ велось в машинных кодах, позднее появились автокоды и ассемблеры. Использовались для научно-технических расчетов. Типичные представители - EDSAC, ENIAC, UNIVAC, БЭСМ, Урал.

2 ученик. Второе поколение ЭВМ (1955-1964) (слайд 16)

Во втором поколении компьютеров вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. Оперативной памятью на миниатюрных ферритовых сердечниках, объемом до 512 Кб, производительностью до 3 000 000 операций в секунду.

Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла.

• 1948 г. - изобретен транзистор и во второй половине 50-х годах появились ЭВМ на транзисторах.
• 1959 г., США - создана ЭВМ второго поколения RCA-501.
• 1960 г. - IBM 7090, LARC.
• 1961 - Stretsh.
• 1962 - ATLAS.
• В СССР ЭВМ второго поколения представлены такими машинами как РАЗДАН, Наири, Мир, МИНСК, Урал-11, М-220, БЭСМ-4, М-4000.

3 ученик. Третье поколение ЭВМ (1965-1974) (слайд 17)

ЭВМ третьего поколения характеризуются элементной базой на ИС и частично БИС, оперативной памятью полупроводниковой на интегральных схемах и объёмом 16 Мб, производительностью до 30 млн. операций в секунду. По габаритам ЭВМ делятся на большие, средние, мини и микро. Типичные модели поколения - ЕС-ЭВМ, СМ-ЭВМ, IBM/360, PDP, VAX. Характерной особенностью ЭВМ третьего поколения явилось наличие операционной системы, появление возможности мультипрограммирования и управление ресурсами (периферийными устройствами) самой аппаратной частью ЭВМ или непосредственно операционной системой. Программное обеспечение ЭВМ усложняется за счет появления ОС, ППП, СУБД, САПР, новых алгоритмических языков высокого уровня (ПЛ-1, АЛГОЛ, КОБОЛ...).

• 1958 г. - Джек Килби придумал, как на одной пластине разместить несколько транзисторов.
• 1959 г. - Роберт Нойд сконструировал первые чипы (интегральные схемы).
• Первой ЭВМ третьего поколения можно считать серию моделей IBM/360 (1964 г., США).
• К ЭВМ третьего поколения можно отнести PDP-8 (Первый мини-компьютер, был создан в 1965 г. и стоил 20 тыс. $), PDP-11,B-3500, серию ЕС-ЭВМ.

4 ученик. Четвертое поколение ЭВМ - 1977 - наши дни: (слайд 18)

Наиболее известная серия первых ЭВМ четвертого поколения - IBM/370.

Конструктивно - технологической основой ВТ четвертого поколения стали большие интегральные схемы (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), созданные в 70-80 годах, быстродействующие запоминающие устройства.. ЭВМ рассчитываются на эффективное использование ЯВУ, упрощение процесса программирования для проблемного программиста.

Парк машин четвертого поколения можно разделить на микро-ЭВМ, ПК, мини-ЭВМ, ЭВМ общего назначения, специальные ЭВМ, супер-ЭВМ.

Оперативная память машин четвертого поколения - полупроводниковая на СБИС и объёмом 16 Мб и более.

Типичные представители этого поколения - IBM/370, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray.

Персональные компьютеры:

ПК - наиболее распространенные ЦЭВМ в настоящее время. Их появление восходит к первой мини-ЭВМ PDP-8.

• 1970 г. - фирма INTAL начала продавать интегральные схемы памяти и в августе - интегральную схему, аналогичную центральному процессору большой ЭВМ (микропроцессор Intel - 4004).
• 1975 г. - появился первый персональный компьютер Альтаир-8800 с микропроцессором Intel 8080.
• 1981 г. - фирма IBM начинает выпуск персональных компьютеров IBM PC.
• 1983 г. - выпущен компьютер IBM PC XT c жестким диском.
• 1985 г. - начат выпуск ПК IBM PC AT .

Учитель. Ребята Ваша таблица должна выглядеть вот так. (слайд 14)

Учитель. Последний этап нашей экскурсии представляет собой фото галерею ученых, внесших огромный вклад в развитие информатики и вычислительной техники. (слайд 19). На сегодняшнем уроке мы кратко говорили о достижении этих людей, к следующему уроку вы подготовите биографии:

• Джоне Немпере
• Уимльяме Омтреде
• Вильгемльме Шиккарде
• Блезе Паскале
• Гомтфриде Вимльгельме Лемйбнице
• Вильгодте Теофиле Однере
• Жоземфе Марими Жаккамре
• Чамрльзе Бэмббидже
• Авгумсте Аде Лавлейс
• Германе Холлерите
• Римчарде Фимллипсе Фемйнмане
• Комнраде Цумзе
• Клоде Эмлвуде Шемнноне
• Джоне Преспере Экерте
• Джоне Уильяме Мокли
• Сергеме Алексемевиче Лембедеве

11. Подведение итогов урока и постановка домашнего задания

Учитель. Закончить нашу виртуальную экскурсию мне хочется словами Эннио Флайана. Прогресс наук и машин – это полезное средство, но единственной целью цивилизации является развитие человека”

Домашнее задание:

• Параграф 1.1 читать;
• Рабочая тетрадь - № 1, 2
• Биографии ученых

Учитель. Ребята! Сегодня на уроке вы услышали много интересной информации, посмотрели как выглядели компьютеры разных поколений, все это помогло нам изучить историю развития вычислительной техники.

Отмечаются наиболее активные ученики.