Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Информатика / Конспекты / Информатика и ИКТ

Информатика и ИКТ



Осталось всего 2 дня приёма заявок на
Международный конкурс "Мириады открытий"
(конкурс сразу по 24 предметам за один оргвзнос)


  • Информатика

Поделитесь материалом с коллегами:

Конспект занятия

Тема: «Классификация компьютеров»

Цель: Познакомить воспитанников с основными событиями, открытиями, изобретениями, связанными с развитием информатики как в период до появления компьютеров, так и в компьютерную эпоху. Рассмотреть критерии классификации компьютеров.

План занятия:

- По каким критериям классифицируются компьютеры?

- На чем основана классификация по поколениям?

- Какими должны быть компьютеры пятого поколения.

- Какие существуют типы портативных компьютеров?

- Обучающий тест.

- Вопросы для самоконтроля.

Ход занятия

Рассказ педагога:

1. По каким критериям классифицируются компьютеры?

по этапам развития (по поколениям); 
по архитектуре; 
по производительности; 
по условиям эксплуатации; 
по количеству процессоров; 
по потребительским свойствам

Поколение первое

hello_html_mb29b2ca.jpg













 Рисунок 1

Компьютеры на электронных лампах. Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч- Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы 7 см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом.

Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator). Первая машина с хранимой программой UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.

hello_html_m7353a4a7.jpg











 









Рисунок 2

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer).

Считается первым универсальным электронным компьютером. Создан в 1945 -1946 гг. в Высшем техническом училище Пенсильванского университета группой под руководством Д. Мочли (John Mauchly) и П. Эккерта (Presper Eckert). Предназначался для вычисления баллистических таблиц для нужд

артиллерии.

ENIAC состоял из 17468 электронных ламп и соединительных проводов, смонтированных на 40 панелях в комнате площадью 9х15 квадратных метров (масса - 30 т., энергопотребление - 150 кВт).

hello_html_344d68fb.png












  Рисунок 3

Возможности ENIAC: тактовая частота - 100 кГц, время выполнения операции сложения - 0.2 мс, время выполнения операции умножения - 2.8 мс., емкость внутреннего запоминающего устройства - 20 десятизначных чисел. 
Каждое изменение программы ENIAC требовало переключения сотен кабелей и установку в нужное положение приблизительно 6 тыс. переключателей, на что уходило два дня кропотливой ручной работы.

В новой машине EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, демонстрация - 1947 г.) Д. Мочли и П. Эккерт в качестве внутренней памяти предложили использовать ртутные линии задержки для увеличения объема внутренней памяти, а также ориентироваться на работу с двоичными числами, что позволяло упростить конструкцию арифметического устройства.

Автором этой программы была офицер ВМФ США Г. Хоппер (Grace Hopper), которая назвала ее компилятором (compiler).



Пhello_html_m6fde6984.jpgоколение второе











Рисунок 4

Транзисторные компьютеры. 1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Таймс", посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик

Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали

первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) . Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли.

Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности. И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-6").

Коммерческий успех UNIVAC послужил толчком технологической революции, которая основывалась на прогрессе в разработке быстродействующей

электроники и непрерывном совершенствовании языка общения человека с машиной.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) был разработан в период 1946-1951 гг. и перво-начально предназначался для Национального бюро переписи населения США. Этот компьютер имел объем запоминающего устройства - 1000 72-битных слов, время сложения - 120 мкс, время умножения - 1800 мкс. 
UNIVAC был оснащен программой-компоновщиком, который по заданному идентифи-катору осуществлял выборку нужной подпрограммы из специальной библиотеки.

Поколение третье

Интегральные схемы. Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм2.

Первые интегральные схемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала они

использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же касается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы!

Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых, в свою очередь, уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач.

Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа

Поколение четвертое

Большие интегральные схемы. Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые, в свою очередь, уступили место транзисторам, а последние - интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказалось возможным разместить на кристалле площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см2). Началась эпоха микрокомпьютеров.

Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах.

К тому же, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ею лучшим микропроцессорам.

Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

- Развитие идет также по пути "интеллектуализации" компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

- В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

- Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них - это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином "интеллектуальный интерфейс". Его задача - понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

- Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей; как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

2. На чем основана классификация по поколениям?

(Приложение1. Просмотр презентации, в которой освещены вопросы классификации по поколениям, по условиям, по производительности и характеру использования.)

И воспитанникам предлагается обучающий тест, где они еще раз смогут повторить материал урока.

3. Итог занятия

Вопросы для самоконтроля

- По каким признакам можно разделять компьютеры на классы и виды?

- Как эволюционировала элементная база компьютеров от поколения к поколению?

- Когда микрокомпьютеры стали доступны для широкого домашнего применения?

- На основе каких технических элементов создавались компьютеры первого поколения?

- Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации компьютеров первого поколения?

- Какая элементная база характерна для второго поколения компьютеров?

- На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?

- Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?

- Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?

- Что подразумевают под "интеллектуальностью" компьютеров?




57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Краткое описание документа:

Конспект занятия

Тема: «Классификация компьютеров»

Цель: Познакомить воспитанников с основными событиями, открытиями, изобретениями, связанными с развитием информатики как в период до появления компьютеров, так и в компьютерную эпоху. Рассмотреть критерии классификации компьютеров.

Автор
Дата добавления 25.04.2015
Раздел Информатика
Подраздел Конспекты
Просмотров196
Номер материала 253797
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх