Конспект урока по теме "История и развитие вычислительной техники. Поколения ЭВМ""

Тема урока: "История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ"

Цели урока:

1.  Формирование общеучебных навыков работы с информацией.

2.              Контроль уровня усвоения пройденного материала обучающимися.
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.  Тексты проверочных тестов - 3 варианта

2.              Бланки для ответов к тестам.

3.              Форма таблицы "Поколения ЭВМ" для заполнения учащимися

4.              Электронная презентация

5.              Один компьютер с ОС Windows 7 с проектором и экраном для проекции.
Каждому ученику перед уроком раздаются:

•         бланк для ответов к тестам,

•         форма таблицы "Поколения ЭВМ"
План урока:

1.  Организационный момент.

2.             Повторение: появление и развитие вычислительной техники.

3.              Новый материал: поколения ЭВМ.

4.             Закрепление изученного материала (таблица).

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 этапы развития вычислительных средств:

1.  Ручной - с древних, древних времен до н.э.

2.              Механический - с середины XVII-гo века н.э.

3.               Электромеханический - с 90-х годов XIX-го века

4.               Электронный - с 40-х годов ХХ-го века

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

Ответ: 1. Вестоницкая кость. 2. Саламинская доска. 5. Серобян. 3. Суан-пан.  6. Палочки Непера. 4. Русские счеты.

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

Ответ:

1624 г. - "Часы для счета", Вильгельм Шиккард.

1642 г. - "Паскалина", Блез Паскаль.

1673 г. - "Ступенчатый вычислитель", Готфрид Вильгельм Лейбниц.

1804 г. - Перфокарта, Мари Жозеф Жаккар.

1820 г. - Механический калькулятор, Карл Ксавье Томас.

1822 г. - Разностная машина, Чарльз Бэббидж.

1880 г. - Арифмометр, Теофил Однер.

IV. 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.

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

ENIAC      EDZAC       UNIVAC        МЭСМ       СТРЕЛА

Ответ:

ENIAC - первая ЭВМ, создана Моучли 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.

СТРЕЛА - первая серийная советская ЭВМ создана в 1953 г.

3. НОВЫЙ МАТЕРИАЛ: ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

- 67 лет (2015-1946 = 67) 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 лее 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 молено 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.

Учащийся 1: 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.

Учащийся 2:    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".

Учащийся 3: 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".

Учащийся 4:    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 $. 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 PC 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 PC 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"
Учащийся 5:      V поколение ЭВМ - разработки с 90-х годов XX 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 на Южном Урале.

•         о вкладе уральских ученых в развитие вычислительной техники.

6. ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ ТЕСТА

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.

ТАБЛИЦА «ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ»

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

ПО ТЕМЕ «ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ»

ВАРИАНТ 1

1.Основным носителем информации, а также и средством ее хранения в конце ХХ века:

а) являлась бумага (изобретена в Китае во II веке нашей эры, в Европе бумага появилась в XI веке);

б) являлись кино и фотопленка (изобретены в XIX столетии);

в) являлась магнитная лента (изобретена в XX веке);

г) являлись дискета, жесткий диск (появились в 80-е годы XX века);

д) являлись лазерные компакт-диски (появились в последнем десятилетии ХХ века).

2.Первый арифмометр выполнявший четыре арифметических действия, сконструировал в XVII веке:

а) Ч. Бэббидж;           б) Б. Паскаль;            в) Г. Холлерит;         г) В. Лейбниц;          д) Дж. Буль.

3.Идея использования  двоичной системы счисления в вычислительных устройствах принадлежит:

а) Ч. Бэббиджу;         б) Б. Паскалю;          в) Г. Лейбницу;         г) Дж. Булю;  д) Дж. Фон Нейману.

4.Решающий вклад вклад в возможность формальных преобразований логических выражений  внес:

а) А. Тьюринг;          б) Г. Лейбниц;          в) Дж. Буль;   г) Ч. Бэббидж;           д) Н. Винер.

5.Одна из первых  электронно-вычислительных машин ENIAC была создана под руководством:

а) Дж. Маучли и Дж. П. Эккерта;   б) Г. Айкена; в) Д. Анастасова;      г) К. Цузе.  д) С.А. Лебедева

6.Первая отечественная ЭВМ, разработанная под руководством С. А. Лебедева, называлась:

а) БЭСМ;       б) Стрела;       в) МЭСМ;      г) Урал;          д) Киев.

7. Время появления  первой ЭВМ в нашей стране.

а) XIX век;          б) первая половина ХХ века;        в) 1951 год;         г) 60-е годы ХX века.

8.       Поколения ЭВМ отличаются друг от друга по:

а) автору создания вычислительной машины;           б) программным средствам;

в) элементной базе;                                                                            г) периоду создания вычислительной машины.

9.      ЭВМ первого поколения:

а) имели в качестве элементной базы полупроводниковые элементы; программировались с использованием алгоритмических языков;

б) имели в качестве элементной базы электронные лампы; характеризовались малым быстродействием, низкой надежностью; программировались в машинных кодах;

в) имели в качестве элементной базы интегральные схемы, отличались возможностью доступа с удаленных терминалов;

г) имели в качестве элементной базы — большие интегральные схемы, микропроцессоры, отличались способностью обрабатывать различные виды информации

д) имели в качестве элементной базы — сверхбольшие интегральные схемы, обладали способностью воспринимать видео- и звуковую информацию.

10.    Какая из отечественных ЭВМ была лучшей в мире ЭВМ второго поколения?

а) МЭСМ;           б) БЭСМ;             в) БЭСМ-6;         г) Минск-22.

11.    Какое поколение машин позволяет нескольким пользователям работать с одной ЭВМ?

а) первое;            б) второе;            в) третье;             г) четвертое.

12.    Что представляет собой большая интегральная схема?

а) на одной плате расположены различные транзисторы;

б) это набор программ для работы на ЭВМ;

в) это набор ламп, выполняющих различные функции;

г) это кристалл кремния, на котором размещаются от десятков до сотен логических элементов.

ВАРИАНТ 2

1.       Первым средством передачи информации на большие расстояния принято считать:

а) радиосвязь;    б) электрический телеграф;          в) телефон;          г) почту;              д) компьютерные сети.

2.       Кто впервые сконструировал счетное устройство?

а) Дж. Непер;                     б) Б. Паскаль;    в) Ч. Бэббидж;   г) Дж. фон Нейман.

3.       Идея программного управления вычислительными процессами была впервые сформулирована:

а) Н. Винером;   б) Дж. Маучли;  в) А. Лавлейс;  г) Ч. Бэббиджем; д) Дж. Фон Нейманом.

4.       Кем были разработаны основные принципы цифровых вычислительных машин?

а) Б. Паскаль;                     б) Г. Лейбниц;    в) Ч. Бэббидж;   г) Дж. Фон Нейман.

5.       В каком году появилась первая ЭВМ?

а) 1823; б) 1946; в) 1951; г) 1949.

6.       Первая  ЭВМ, разработанная в нашей стране называлась:

а) БЭСМ;             б) Стрела;           в) МЭСМ;           г) Урал; д) Киев.

7.       Кто является основоположником отечественной вычислительной техники?

а) С. А. Лебедев;               б) М.В. Ломоносов;         в) П.Л. Чебышев;              г) Н.И. Лобачевский.

8.       Что понимают под термином « поколение ЭВМ»?

а) все счетные машины;

б) все типы и модели ЭВМ, построенные на одних и тех же научных и технических принципах;

в) совокупность машин, предназначенных для обработки, хранения и передачи информации,

г) все электронные машины.

9.       ЭВМ второго поколения:

а) имели в качестве элементной базы полупроводниковые элементы; программировались с использованием алгоритмических языков;

б) имели в качестве элементной базы электронные лампы; характеризовались малым быстродействием, низкой надежностью; программировались в машинных кодах;

в) имели в качестве элементной базы интегральные схемы, отличались возможностью доступа с удаленных терминалов;

г) имели в качестве элементной базы — большие интегральные схемы, микропроцессоры, отличались способностью обрабатывать различные виды информации

д) имели в качестве элементной базы — сверхбольшие интегральные схемы, обладали способностью воспринимать видео- и звуковую информацию.

10.    В каком поколении машин появились первые программы?

а)  в первом;                       б) во втором;                      в) в третьем;                       г) в четвертом.

11.    На какой серии вычислительных машин остановилось развитие отечественной электронной промышленности?

а) ЕС;                    б) IBM; в) Pentium;                          г) Wax.

12.    Целью создания “пятого поколения ЭВМ” является:

а) реализация новых принципов построения компьютера;

б) создание дешевых компьютеров;

в) достижение высокой производительности персональных компьютеров (более 10 млрд. операций в 1 с);

г) реализация возможности моделирования человеческого интеллекта (искусственного интеллекта);

д) создание единого человеко-машинного интеллекта.

ВАРИАНТ 3

1.       Первоначальный смысл английского слова «компьютер»?

а) вид телескопа;                                              б) электронный аппарат;

в) электронно-лучевая трубка;    г) человек, производящий расчеты.

2.       Когда было сконструировано первое в мире счетное устройство?

а) 1614 год;         б) 1642 год;         в) 1822 год;         г) 1886 год.

3.       Состав и назначение частей (функциональных элементов) автоматического вычислительного устройства впервые сформулировал:

а) Дж.фон Нейман;           б) Ч. Бэббидж;   в) А.Лавлейс;     г) А. Тьюринг;    д) К. Шеннон.

4.       Принцип хранимой программы был предложен:

а) Джоном фон Нейманом;                           б) Чарльзом Бэббиджем;                в) Дж. П. Эккертом;                        

г) Аланом Тьюрингом;                    д) Клодом Шенноном.

5.             Как называлась первая ЭВМ?

а) Минск;             б) БЭСМ;             в) ENIAC             г) IBM

6.             Первая советская ЭВМ – это:

а) Урал-1;            б) М-20;               в) МЭСМ;           г) БЭСМ.

7.             Кто является основоположником отечественной вычислительной техники?

а) Д.Н. Лозинский;            б) С.А. Лебедев; в) А.А. Макаров;              г) Д. Атанасов.

8.             Человек, создавший первую программу:

а) Джон фон Нейман;      б) Чарльз Бэббидж;                          в) Ада Лавлейс;

г) Алан Тьюринг;                              д) Клод Шеннон

9.             ЭВМ третьего поколения:

а) имели в качестве элементной базы полупроводниковые элементы; программировались с использованием алгоритмических языков;

б) имели в качестве элементной базы электронные лампы; характеризовались малым быстродействием, низкой надежностью; программировались в машинных кодах;

в) имели в качестве элементной базы интегральные схемы, отличались возможностью доступа с удаленных терминалов;

г) имели в качестве элементной базы — большие интегральные схемы, микропроцессоры, отличались способностью обрабатывать различные виды информации;

д) имели в качестве элементной базы — сверхбольшие интегральные схемы, обладали способностью воспринимать видео- и звуковую информацию.

10.          Для машин какого поколения потребовалась специальность «оператор ЭВМ»?

а) для первого поколения;                             б) для второго поколения;

в) для третьего поколения;                            г) для четвертого поколения.

11.          В каком поколении машин появились первые операционные системы?

а) в первом;                         б) во втором;                      в) в третьем;                       г) в четвертом.

12.          Общим свойством машины Беббиджа, современного компьютера и человеческого мозга является способность обрабатывать:

а) числовую информацию;                            б) текстовую информацию;

в) звуковую информацию;                            г) графическую информацию.

ОТВЕТЫ К ТЕСТАМ

Вариант 1

1-а, 2-г, 3-в, 4-в, 5-а, 6-в, 7-в, 8-в, 9-б, 10-в, 11-в, 12-г

Вариант 2

1-г, 2-б, 3-г, 4-г, 5-б, 6-в, 7-а, 8-б, 9-г, 10-б, 11-а, 12-г

Вариант 3

1-г, 2-б, 3-б, 4-в, 5-в, 6-в, 7-б, 8-б, 9-в, 10-б, 11-в, 12-а

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Форма таблицы «ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ»