- 18.01.2014
- 1074
- 0
План:
1. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов:
1) домеханический этап;
2) механический этап;
3) электронно-вычислительный этап.
2. Поколения ЭВМ.
1. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов.
Всю историю вычислительной техники принято делить на три основных этапа:
· домеханический,
· механический,
· электронно-вычислительный.
Заполните таблицу по ходу объяснения нового материала:
|
Устройство для счета |
Дата изобретения (или годы использования) |
Место изобретения |
Изобретатель |
|
… период |
|||
|
|
|
|
|
Домеханический период
Первым
инструментом для счета были пальцы рук. Все арифметические
операции выполнялись при помощи десяти пальцев рук. В Западной Европе
существовала целая система позволяющая представлять на пальцах числа до 9999.
Пример, китайский счет на пальцах от 1 до 10 (рис.1)
Счет на пальцах, конечно, удобен, только с ним достаточно тяжело хранить информацию.
С возникновением у древних людей способности счета
появилась необходимость в использовании приспособлений, которые смогли бы
облегчить эту работу. Одно из таких орудий труда наших предков было обнаружено
при раскопках поселения Дольни Вестоници на юго-востоке Чехии в Моравии.
Обыкновенная кость с зарубками (рис.2), получившая название
“вестоницкая кость”, использовалась ими для ведения счета предположительно за
30 тыс. лет до н. э.
Примерно к VIII веку до н. э. древними индейскими цивилизациями был придуман другой способ для записи чисел. Для этих целей они использовали узелковое письмо (рис.2), в котором знаками служили камни и разноцветные ракушки, сплетенные вместе веревками.
Развитие государств Европы и Азии, а также усиление торговых отношений между ними привело к созданию совершенно нового инструмента, известного практически у всех народов. Впервые его начали применять в Вавилоне, а вскоре новое изобретение попало в Грецию, где получило свое дальнейшее развитие. Это приспособление представляло собой деревянную дощечку с бороздками (желобками), посыпанную морским песком. Размещенные в этих бороздках камешки обозначали цифры. При этом количество камешков в первой бороздке соответствовало единицам, во второй — десяткам, в третьей — сотням и т. д. Если в одной из бороздок набиралось десять камешков, то их снимали и добавляли один камешек в следующую бороздку.
Ученые назвали этот способ записи чисел единичной ("палочной") системой счисления. В ней для записи чисел применялся только один вид знаков – "палочка". В наше время счётные палочки используются для обучения первоклассников.
Немного позже вместо деревянных дощечек стали использовать каменные плиты с выточенными в них желобками.
В Древнем Риме в V в н. э. появилась «счетная доска» и
называлась она calculi или abakuli. Для изготовления римского абака
(рис.3), помимо каменных плит, стали использовать бронзу, слоновую кость и даже
цветное стекло. В вертикальных желобках, разделенных на два поля, также
помещались камешки или мраморные шарики, при этом желобки нижнего поля служили
для счета от единицы до пяти. Если в этом желобке набиралось пять шариков, то в
верхнее отделение добавлялся один шарик, а из нижнего поля все шарики снимали.
Суан-пан
(рис.4) — китайская разновидность абака — появилась в VI веке н. э. Также как и
римский абак, суан-пан разделен на два поля, имеющих свои названия. Большее
поле называется “Земля”, а меньшее — “Небо”. В большем поле на каждой веревке
нанизано по пять шариков, а в меньшем всего по два. При подсчете шарики уже не
снимаются с поля, они лишь передвигаются в сторону соседнего поля. Каждый шарик
большего поля соответствует единице, а каждый шарик меньшего поля — пяти.
Японской
разновидностью абака является соробан (рис.5).
В 1658 году впервые упоминается слово “счеты” (рис. 6). А в начале XVIII века счеты приняли свой привычный вид. В них осталось лишь одно счетное поле, на спицах которого размещалось по десять косточек.
Механический период
Первые идеи механизации
вычислительного процесса появились в конце 15 века. Эскиз суммирующего
устройства был разработан не безызвестным Леонардо да Винчи.
1642
год, французский физик Блез Паскаль создал первую механическую счетную
машину (рис.7). 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.
1671
год, немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою
счетную машину, известную как «счетное колесо» Лейбница (рис.8),
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. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения,
необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.
1830
год, английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное
вычислительное устройство, т.е. компьютер. Бэббидж называл его аналитической
машиной (рис.9). Именно Бэббидж додумался до того, что компьютер должен
содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить
свой компьютер как механическое устройство, а программой собирался управлять
посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с
помощью отверстий (в то время они активно использовались на ткацких станках).
Дочь лорда Байрона, великого английского поэта, Аду Августу Лавлейс (рис.10) чрезвычайно заинтересовала аналитическая машина, изобретенная Бэббиджем. Она перевела и прокомментировала замечания о его машине, написала несколько программ для нее, разработала начала теории программирования. Лишь благодаря ей, мы знаем все подробности о труде Бэббиджа, который сам не удосужился описать свое детище, ограничившись подробными чертежами.
Таким
образом, Ада стала первой в истории программисткой. Не удивительно, что один из
современных языков программирования носит ее имя ADA.
Первым кому удалось
реализовать идеею Чарльза Бэббиджа использования перфокарт
(рис.11) для программирования, был Герман Холлерит, разработавший машину ля
обработки результатов переписи населения. Впервые использовалась в 1890 году и
сократила период обработки результатов с восьми лет до трех. Американский
инженер Г. Холлерит сконструировал электромеханическое вычислительное
устройство – табулятор (рис.12). Табулятор в несколько раз
превосходил арифмометр по скорости вычислений, имел память на перфокартах –
картонных картах, на которых пробивались (перфорировались) специальные
отверстия. Определенная система отверстий изображала число. Табуляторы нашли
широкое применение и были предшественниками вычислительных машин нашего
времени, они использовались для учета, статистических разработок,
планово-экономических и частично инженерно-технических и других расчетов в
различных областях народного хозяйства СССР.
Электронно-вычислительный этап
1941 год, немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханического реле. Но из-за войны его работы не были опубликованы.
1943 год, 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.
Первая ЭВМ «ЭНИАК» (цифровой интегратор и вычислитель) была создана в США после второй мировой войны в 1946 году.
2.Поколения ЭВМ.
Всю электронно-вычислительную технику принято делить на поколения. Смена поколений зависит от элементной базы ЭВМ, т.е. технической основы. От элементной базы зависит мощность ЭВМ, что в свою очередь приводит к изменениям в архитектуре ЭВМ, расширению круга ее задач, к изменению способа взаимодействия пользователя и компьютера.
|
Характеристика |
Значения |
|
I поколение |
|
|
Годы |
1949-1958 гг. |
|
Элементная база |
Электронно-вакуумные лампы |
|
Размер (габариты) |
Громоздкое сооружение, занимающее сотни квадратных метров, потреблявшее сотни киловатт электроэнергии и содержащие в себе тысячи ламп |
|
Максимальное быстродействие компьютера |
20 тысяч операций в секунду |
|
Максимальный объем ОЗУ |
Несколько тысяч и команд программы |
|
Периферийные устройства |
Перфоленты и перфокарты |
|
Программное обеспечение |
Программы составлялись на языке машинных команд, поэтому программирование было доступно не всем. Существовали библиотеки стандартных программ. |
|
Области применения |
Инженерные и научные расчеты, не связанные с переработкой больших объемов данных. |
|
Примеры |
Mark 1, ENIAC, БЭСМ, Урал |
|
II поколение |
|
|
Годы |
1959-1963 гг. |
|
Элементная база |
Транзисторы |
|
Размер (габариты) |
ЭВМ стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими |
|
Максимальное быстродействие компьютера |
Десятки и сотни тысяч операций в секунду |
|
Максимальный объем ОЗУ |
Увеличился в сотни раз |
|
Периферийные устройства |
Внешняя память на магнитных барабанах и лентах |
|
Программное обеспечение |
Стали развиваться языки программирования высокого уровня ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Программы стали проще, понятнее, доступнее и программирование стало широко распространяться среди людей с высшим образованием |
|
Области применения |
Создание информационно – справочных и информационных систем |
|
Примеры |
М-220, Мир,БЭСМ-4,Урал-11,IBM-7094 |
|
III поколение |
|
|
Годы |
1964-1976 гг. |
|
Элементная база |
Интегральные схемы |
|
Размер (габариты) |
ЭВМ делятся на большие, средние, мини и микро |
|
Максимальное быстродействие компьютера |
До 30 миллионов операций в секунду. При проектировании процессора стали использовать технику микропрограммирования – конструирование сложных команд процессора из простых |
|
Максимальный объем ОЗУ |
До 16 Мбайт. Появляется ПЗУ |
|
Периферийные устройства |
Внешняя память на магнитных дисках, дисплеи, графопостроители |
|
Программное обеспечение |
Появились операционные системы и множество прикладных программ. Новые алгоритмические языки высокого уровня. Многопрограммный режим работы - возможность выполнять несколько программ одновременно |
|
Области применения |
Базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования и управления |
|
Примеры |
PDP-11, IBM/360, CDC 6600, БЭСМ-6, Минск-32 |
|
IV поколение |
|
|
Годы |
1977-наши дни |
|
Элементная база |
БИС и СБИС |
|
Размер (габариты) |
Микро ЭВМ – малые габариты, сравнимые с размерами бытовых телевизоров; супер компьютеры, состоящие из отдельных блоков и центральный процессор которых занимает отдельное помещение |
|
Максимальное быстродействие компьютера |
2,5 МГц у первых моделей и до 109 операций в секунду |
|
Максимальный объем ОЗУ |
От 16 Мбайт и более 107 Кбайт |
|
Периферийные устройства |
Цветной графический дисплей, манипуляторы типа «мышь», «джойстик», клавиатура, магнитные и оптические диски, принтеры, сканеры и т.д. |
|
Программное обеспечение |
Пакеты прикладного программного обеспечения, сетевое ПО, мультимедиа и т.д. |
|
Области применения |
Все сферы научной, производственной, учебной деятельности, отдых и развлечение, Интернет |
|
Примеры |
IBM PC, Macintosh, Cray, ЭЛЬБРУС |
|
V поколение |
|
|
Годы |
? |
|
Элементная база |
Оптоэлектроника, криоэлектрика |
|
Размер (габариты) |
?, возможно карманные и меньше |
|
Максимальное быстродействие компьютера |
1012 операций в секунду |
|
Максимальный объем ОЗУ |
108 Кбайт |
|
Периферийные устройства |
Ввод с голоса, голосовое сообщение, машинное «зрение» и «осязание» и др. |
|
Программное обеспечение |
Интеллектуальные программные системы |
|
Области применения |
В творческой деятельности человека, искусственный интеллект |
|
Примеры |
? |
ЭВМ пятого поколения - это машины недалекого будущего. Основным их качеством быть высокий интеллектуальный уровень. Карманный компьютер сможет проинформировать владельца о последних новостях, позвонить, заказать билеты, уплатить налоги и т.д.
Вопросы для контроля:
1. Сколько этапов развития технических средств и информационных ресурсов существует?
2. К какому поколению ЭВМ относится карманный компьютер?
Домашнее задание: прочитать записи в тетради, ответить на вопросы индивидуальных карт (упражнение 3), ответить на вопрос «Зачем нужно переходить к цифровому хранению информации?»
I «Абак и счеты»
1. Как переводится с греческого языка слово «абак»?
2. Где использовали абак в Древней Греции и Риме?
3. В какой системе счисления велся счет с помощью устройства абак?
4. Какие арифметические операции могли выполнять с помощью абака?
5. Как назывался абак в Древнем Риме?
6. В каком году появились русские счеты?
II «Блез Паскаль»
1. Где и когда родился Блез Паскаль?
2. Кем был Б.Паскаль (профессия, род занятий)?
3. Каким образом осуществлялось сложение чисел в машине Паскаля?
4. Как связано его имя с информатикой?
5. Кем была написана первая программа для аналитической машины Ч. Беббиджа?
III «Готфрид Вильгельм Лейбниц».
1. Где и когда родился Лейбниц?
2. В развитие, каких наук внес свой вклад Лейбниц.
3. Какое устройство было изобретено Лейбницем?
4. Какие арифметические операции мог выполнять арифмометр?
IV «Чарльз Беббидж».
1. Где и когда родился Чарльз Беббидж?
2. Кем по профессии был Ч.Беббидж?
3. В каком году у Чарльза Беббиджа возникла мысль о создании аналитической машины?
4. Какова была идея аналитической машины?
5. Была ли простроена аналитическая машина? Если да, то когда и кем?
V «Герман Холлерит».
1. Где и когда родился Герман Холлерит?
2. Какое устройство было изобретено Г. Холлеритом? В каком году?
3. Для чего в США в 1890 году был использован табулятор?
4. Сколько времени заняло это событие, и сколько долларов было сэкономлено?
5. Что представляет собой перфокарта и где они применялись?
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
"Описание материала:
"В "данной "лекции "по "информатике "и "ИКТ "подробно "освещена "тема »"Этапы "развития "вычислительной "техники». "Имеются "индивидуальные "задания ("5 "вариантов) "для "самостоятельного "выполнения.
"Также "представлена "информация "о "поколениях "ЭВМ. "Объяснение "теоретического "материала "сопровождается "иллюстрациями.
"По "ходу "объяснения "теоретического "материала "студентам "предлагается "заполнить "таблицу "для "более "удобного "восприятия.
"Материалы "подойдут "для "проведения "информатики "на "1"2 "курсах "в "СПО "и "НПО "в "рамках "нового "стандарта.
"Данная "лекция "была "разработана "преподавателем "информатики "и "ИКТ "Ульяновского "педагогического "колледжа №"4 т"ереховой "Ульяной "Игоревной "и "использована "для "проведения "занятий "по "дисциплине «"Информатика "и "ИКТ» "на "1 "курсе.
6 661 512 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Терехова Ульяна Игоревна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Мини-курс
4 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.