Проектно-исследовательская работа "Компьютер времени"

Городское соревнование юных исследователей

«Шаг в будущее. Юниор»

Компьютер времени.

Автор:

Базикян Мануш Грайревна

МБОУ СОШ №7, 4 «В» класс

Научный руководитель:

Титенко Галина Георгиевна,

Учитель начальных классов МБОУ СОШ №7

Оглавление

1.Описание  проблемы.

2.Основная часть.

         История вычислений.

         Компьютеры 1-го поколения: «Марк 1» и «ENIAC»

         Транзисторы – компьютеры второго поколения.

         Чипы. Рождение компьютеров 3-го поколения.

         Создание персонального компьютера.

         Компьютер сегодня.

         Компьютер завтра.

3.Практическая часть.

Составление  сравнительной таблицы поколений ЭВМ.

4.Выводы.

5. Литература и интернет ресурсы

6.Приложения

1.Описание проблемы

В последние годы наблюдается быстрое развитие компьютерных технологий. Компьютер внедряется практически во все сферы нашей жизни. Но мало кто знает, откуда компьютерные технологии пришли к нам и кто их придумал.

Целью моей работы является изучение истории одного из важнейших предметов современной жизни – компьютера.

Объект исследования: компьютер вчера, сегодня  и завтра.

Гипотеза: Верно ли, что развитие вычислительной техники стало причиной развития компьютера?

Задачи:

1.     Узнать, какие вычислительные средства применял человек до изобретения первого компьютера?

2.     Познакомиться с поколениями  ЭВМ.

3.     Выяснить  возможности у современных компьютеров.

4.     Показать какими свойствами обладает современный компьютер.

5.     Изучить перспективы развития вычислительной техники

6.     Обобщить и систематизировать имеющийся материал, представить его в виде таблиц сравнительной таблицы поколений ЭВМ.

В процессе исследования использовались следующие методы исследования:

- сбор и анализ литературных источников, интернет-ресурсов;

- изучение материалов  развития вычислительной техники;

- просмотр видеоматериалов;

- анализ полученных данных.

-составление сравнительной таблицы. 

2. Основная часть.

История вычислений.

Что означает слово «компьютер»? Слово компьютер происходит от английского слова computer, что значит «вычислитель».

Поначалу счет был неотделим от загибания пальцев. Пальцы стали первой вычислительной техникой. Переворот произошёл с изобретением абака.

До римлян абак представлял собой деревянные доски и в качестве счета использовались камешки и песок, римляне же усовершенствовали его, сделав абак мраморным, на нем вытачивали желобки для мраморных шариков.

Но вычисления с развитием становились более сложными, и люди хотели поручить счет машине.

Около 1632 года немецкий учёный Вильгельм Шиккард изобрёл первый в истории счетный механизм.

В 1642 году французский учёный Блез Паскаль создал машину, которая умела складывать и вычитать.

В 1672 году Вильгельм Лейбниц создал арифмометр, который умел ещё умножать и делить.

В 19- ом веке англичанин Чарльз Бэббидж разработал конструкцию машины, на основе программы, которую можно назвать первым компьютером. В проекте машины содержались  основные устройства вычислительных машин: устройство управления, арифметическое устройство, устройство ввода и печати, память. Одной из первых женщин-программисток по праву считается Ада Лавлейс, герцогиня и дочь Джона Байрона. Язык программирования Ада был назван в честь неё.

 Сложность сборки, механический износ деталей -  все это повиляло на то, что проект Беббиджа, который опережал технические возможности того времени, невозможно было реализовать. Счётная машина на основе программы, а именно на основе электромеханического реле, было создана спустя 100 лет, в 1940-х годах. При проектировании электромеханических счетных машин использовался аппарат математической логики.

Компьютеры 1-го поколения: «Марк 1» и «ENIAC»

         В 40-х годах начался бурный прогресс технических и научных изобретений в промышленности и в вычислительной технике. Не успели начать серийный выпуск электромеханических счетных машин, как появились первые ЭВМ (электронная вычислительная машина), в которых логические элементы были реализованы на основе радиоламп.

 Первая электронная вычислительная машина «ЭНИАК» была создана в США после второй мировой войны, в 1946 году. Создателями первой электронной машины Eniac были Джон Мочли и Дж. Преспер Экерт.

         В группу создателей этой первой ЭВМ входил один из самых выдающихся учёных  20 века - Джон фон Нейман. Благодаря ему современные ЭВМ состоят из процессора, арифметического устройства, устройств ввода-вывода и памяти для хранения данных и программ.

         Электронная машина «Эниак» в первую очередь была создана для оказания помощи министерству обороны Америки при решении задач по баллистике. Армии США крайне необходимы были новые баллистические таблицы. Сообщалось, что орудия, используемые в Северной Африке, из-за того, что был очень мягкий грунт, давали при отдаче сильный откат, поэтому снаряды не долетали до цели.

         Вторая мировая война требовала скорейших разработок по созданию данной машины, поэтому для ускорения разработок были привлечены сотрудники вспомогательного вычислительного центра высшего технического училища университета Пенсильвании.

Наконец, весной 1943 года военное командование заключило контракт с училищем по созданию нового компьютера.

 Предполагалось, что в конструкции новой машины будет содержаться более 17000 тысяч ламп. Однако при таком огромном количестве ламп, происходил перегрев, что сопровождалось частыми поломками. В 1944 г. на предприятии IBM в по заказу Военно-морских сил США была создана машина «Марк-1». Это был монстр весом около 35 тонн.

 «ENIAC» был собран уже после окончания войны, и хотя его создавали для нужд военного времени, однако роль данной машины и в послевоенное время и позже намного возросла. В итоге «Эниак» оказался способным решать самые различные задачи в самых различных областях.

Одновременно над проектами электронных вычислительных машин работали в Англии, где первая универсальная ЭВМ появилась в 1949 году, и в СССР, где первая электронно-вычислительная машина, получившая название МЭСМ (малая электронно-счётная машина), была разработана в 1950 году, а первая советская большая ЭВМ - БЭСМ появилась в 1952 году.

Первые компьютеры представляли собой очень большие устройства. Для одного компьютера требовалась комната, внушительных размеров, заставленная шкафами с электронным оборудованием. Компьютеры работали на электронных лампах, которые были больших размеров и к тому же немало стоили. В те времена компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям.

 Компьютеры обслуживал целый штат инженеров, необходимо было нужным образом подсоединить многочисленные провода, на что уходило много времени.

Транзисторы. Появление  компьютеров  второго поколения.

В 1948 г. были изобретены транзисторы - миниатюрные электронные приборы, которые заменили в компьютерах электронные лампы, что в свою очередь позволило намного уменьшить габариты компьютеров. А с тех пор, как в середине 50-х годов были найдены очень дешёвые способы производства транзисторов, появились компьютеры в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности.

Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, - это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках.

Чипы. Рождение компьютеров 3-го поколения.

В 1959 г. изобрели чипы. Скорость компьютера повысилась в десятки раз. Заметно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение  компьютеров  третьего поколения.

Первая телеприставка  Altair-8800 . Это был ящик для корпуса и набор деталей. Для работы с ним надо было самому паять, собирать все детали, и освоить программирование.

В середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8.

Интегральные микросхемы. Создание персонального компьютера.

Производство транзисторов было очень трудоемким процессом. Они изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов.

 В 1959 г. Роберт Нойс изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними.

 Такие электронные схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем стало главным шагом на пути к миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В 1968 г. был выпущен первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.

 Тогда же был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру - Маршиан Эдвард Хофф сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации.

 Но он продолжал совершенствоваться и в 1973 г. фирма Intel уже выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. - его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

 Первоначально эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080.

 Несмотря на такие недостатки, как маленькая оперативная память (всего 256 байт), отсутствие клавиатуры и экрана, его появление было встречено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины.

 Покупатели снабжали его дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и так далее. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами.

 В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс создали для компьютера "Альтаир" интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это облегчило обращение с компьютером и стало еще одной вехой на пути к популярности ПК.

 Многие фирмы занялись производством персональных компьютеров. Стали издаваться периодические издания, посвящённые вычислительным машинам. ПК стали продаваться с клавиатурой и монитором, спрос на них составил сотни тысяч штук в год. Росту объёма продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений. Появились и коммерчески распространяемые программы, например в 1978г. появилась программа для редактирования текстов WordStar.

 С помощью таких программ стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчёты, составлять документы и так далее. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчеты стало возможно выполнять не на больших ЭВМ или мини-ЭВМ, а на персональных компьютерах.

 Рост спроса на персональные компьютеры к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьёзного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать выпустить персональный компьютер.

 Руководство фирмы не рассматривало это как серьёзный проект, а всего лишь как мелкий эксперимент, нечто вроде одной из десятков по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы позволило подразделению, ответственному за данный проект не конструировать персональный компьютер с нуля, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.

 В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, в отличии от всех имевшихся тогда компьютеров, которые были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

 В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен широкой публике. Проблема состояла в том, что рынок потребителей настольных компьютеров отличался большим диапазоном запросов, и производство первых IBM PC не давало никакой уверенности в том, что компьютеры кто-то купит.

 К удивлению многих, в том числе и самой фирмы IBM, люди покупали компьютеры. Покупали представители малого бизнеса и огромные корпорации. PC продавались так быстро, что IBM не могла просто произвести требуемое количество.

 Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

 Персональные компьютеры стали пользоваться огромным успехом и были очень мощными компьютерами того времени. Логические и практические разработки, используемые в машине, установили стандарт для молодой индустрии. Дюжины производителей, начиная от отдельных лиц и кончая огромными корпорациями с многомиллиардным оборотом, создавали свои собственные версии PC, стараясь, чтобы их продукт по возможности был более совместим с оригиналом IBM.

Компьютер сегодня.

С момента появления первого компьютера прошло совсем немного времени, а компьютерная индустрия развилась и стала одной из основных отраслей экономики многих стран. Невозможно представить современную жизнь без компьютера. Он служит для множества целей - начиная с воспитания и обучения детей и заканчивая контролем над важнейшими военными объектами.

 Трудно переоценить роль, которую играет ЭВМ в нашей жизни. Компьютерные разработки ведутся и по сей день и постоянно появляются новинки, которые позволяют усовершенствовать электронный мозг. Развитие достигло такого уровня, что в матче с компьютером Deep-blue чемпион мира по шахматам Гарри Ки́мович  Каспаров потерпел поражение.

Компьютер обрабатывал около 200 млн. ходов в секунду. Сейчас самые мощные компьютеры обрабатывает около 280 трлн. операций в секунду! Ученый с калькулятором должен был бы работать без перерыва 177 тыс. лет. Но это совсем не значит, что больше некуда стремиться, так как этот суперкомпьютер выглядит примерно так же, как и когда-то выглядел компьютер 40-х годов «Марк-1»...

 Современный компьютер весьма многофункционален и позволяет производить самые различные операции. Он отлично считает, неплохо запоминает, анализирует, принимает сигналы и показывает результаты. Благодаря этому он может быть помощником в повседневных делах, хранителем сокровенных тайн, игроком и собеседником, секретарем и выполнять ещё множество ролей.

Трудно себе представить современное общество без компьютеров, и поэтому производители стараются обеспечить личными устройствами чуть ли не каждого жителя планеты. Сегодня приобрести компьютер в личное пользование может большинство жителей Земли.

Компьютер завтра.

Есть компьютеры с неклассической архитектурой – нейрокомпьютеры.

В них моделируется работа нейронов, из которых состоит мозг человека.

Компьютеры  нового поколения, должны быть ориентированы на решение задач искусственного интеллекта, основной задачи компьютерной науки – хранения, обработки  и передачи информации.

-       Поддержка новых технологий (цифровой, 3Д);

-       Совместимость с приложениями, устройствами;

-       Дополнительный уровень защиты;

-       Умение «чувствовать» информацию;

-       Увеличение количества путей обмена информацией;

-       Эффективный интерфейс пользователя и программ .

Phantom  Desktop позволяет  "чувствовать" информацию. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание».

 Многое уже практически сделано в этом направлении.

3.Практическая часть. Составление  сравнительной таблицы поколений ЭВМ.

Сравнительная  таблица поколений ЭВМ.

4.Выводы.

Я в своём  исследовании показала, как развитие вычислительной техники способствовало развитию компьютера: от больших размеров до малых, от медлительных до скоростных.  Как появление транзисторов и чипов  ускорило развитие компьютерной техники. Разработки в области вычислительной техники продолжаются. ЭВМ пятого поколения — это машины недалёкого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Машины пятого поколения — это реализованный искусственный интеллект. Моя гипотеза подтвердилась. Да, верно, что развитие вычислительной техники стало причиной развития компьютера.

Компьютеры существенно облегчили жизнь человеку. Насколько проще стало отыскивать необходимую информацию, используя только интернет.

Посмотрите, какую роль, сыграл компьютер для жизни человека в медицине. Благодаря современным компьютерным технологиям, у человечества появилось в 100 раз больше шансов на спасение от различных болезней или травм. Не стоит говорить, какие возможности появились у дизайнеров, архитекторов и модельеров.

На производстве всю сложную работу теперь выполняет компьютер, а человеку лишь отводится роль наблюдателя и руководителя рабочего процесса. Компьютер и компьютерные технологии стали неотъемлемой частью жизни человека.

5. Литература и интернет ресурсы

     1.            В.П.Леонтьев. Новейшая энциклопедия персонального компьютера, М.,Олма-Пресс, 2007

     2.            https://ru.wikipedia.org/

     3.            http://www.rassyhaev.ru/wiki/doku.php?id

     4.            http://www.historyvt.narod.ru

     5.            http://techno-new.developer.stack.net/doc/55984.html

6.Приложения

Это древнегреческий абак.

Создателями первой электронной машины Eniac были Джон Мочли и Дж. Преспер Экерт.

Электронная  машина  Eniac

Компьютеры обслуживал целый штат инженеров, необходимо было нужным образом подсоединить многочисленные провода, на что уходило много времени.

Первый мини-компьютер PDP-8.

Компьютер Альтаир-8800  

1981 г. Новый компьютер под названием IBM PC

Компьютер сегодня.

Phantom Desktop позволяет  "чувствовать" информацию

Скачано с www.znanio.ru