История развития вычислительной техники

Цели урока:

Познакомить учащихся с устройствами, являющимися предшественниками компьютеров, с изобретателями устройств, помогающих обрабатывать информацию

Познакомить учащихся с поколениями ЭВМ , их основными характеристиками

Древние средства счета

Ок. 30 000 до н. э . Первый документ, свидетельствующий о знакомстве людей со счётом, — так называемая «вестоницкая кость» с зарубками (Чехия).

В 1770 году Российский часовой мастер и механик Евна Якобсон создал механическую вычислительную машину.

Счетная машина Якобсона находится сейчас в Музее М.В.Ломоносова и является уникальным памятником вычислительной техники XVIII в., единственным в музеях России.

Французский инженер Жозеф-Мари Жаккард в 1801 году построил ткацкий («жаккардовый») станок с программным управлением. Для управления станком использовались специальные карточки с проделанными в нужных местах отверстиями (перфокарты).

 Чарльз Бэббидж – английский ученый, создает в IXX веке счетные машины, которые могли хранить алгоритмы вычислений

Аналитическая машина (1834 год):

• автоматическое выполнение вычислений («мельница»)
• «склад» (хранение данных)
• ввод данных и программы с перфокарт
• ввод программы «на ходу»

Герман Холерит – американский инженер, в 1889 году изобрел электромеханическую вычислительную машину для переписи населения – табулятор. В 1896 г. Холлерит основал фирму, которая в дальнейшем была преобразована в IBM.

В 1937-1941 г.г. немецкий инженер Конрад Цузе создает первые работающие программируемые компьютеры Z1, Z2, Z3, Z4. Машины были построены на электромеханических реле, имели клавиатуру для ввода данных, данные хранились на киноленте.

В 1939-1942 г.г.  американский физик Дж. Атанасофф сконструировал первое электронное ламповое устройство. Аппарат содержал около 300 вакуумных трубок, с помощью которых производились вычисления, использовал двоичный код, мог осуществлять логические операции. Для ввода и вывода данных применялись перфокарты.

В 1944 году, Говард Айкен с командой из четырех инженеров закончил свой пятилетний проект "Вычислительной машины с автоматическим управлением последовательностью операций" (ACCK), и назвал ее "Mark- I"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Вареновская средняя общеобразовательная школа

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Учитель информатики

Павлова Т.А.

Цели урока:

• Познакомить учащихся с устройствами, являющимися предшественниками компьютеров, с изобретателями устройств, помогающих обрабатывать информацию
• Познакомить учащихся с поколениями ЭВМ , их основными характеристиками

• Древние средства счета
• Первые проекты счетных машин
• Прогресс в науке
• Первые компьютеры
• Принципы фон Неймана
• Поколения ЭВМ

Древние средства счета

Ок. 30 000 до н. э . Первый документ, свидетельствующий о знакомстве людей со счётом, — так называемая «вестоницкая кость» с зарубками ( Чехия).

300 лет до н.э. Саламинская доска (о. Саламин в Эгейском море)

бороздки – единицы, десятки, сотни,...

количество камней – цифры

VII н.э. Узелковое письмо , (Южная Америка):

• узлы с вплетенными камнями;
• нити разного цвета (красная –число воинов, желтая – золото).

Назад

Абак и его «родственники»

Абак (Древний Рим, Древняя Греция) – V-VI в.

Суан-пан (Китай) – VI в.

Назад

Соробан (Япония)

XV-XVI в.

Счёты (Россия)

XVII в.

Назад

Первые проекты счетных машин

Леонардо да Винчи ( XV в.) – эскиз суммирующего устройства с зубчатыми колесами для сложения 13-разрядных чисел

Назад

Уильям Оутред– английский математик, в 1622 году изобрёл счётную логарифмическую линейку.

Назад

Вильгельм Шиккард (немецкий ученый XVI в.) – суммирующие «счетные часы»: сложение и умножение 6-разрядных чисел

Назад

Блез Паскаль - французский математик , в 1642 году «повторил» изобретение В. Шикарда. Его счетное устройство вошло в историю с именем «паскалево колесо», или « паскалина », оно могло складывать и вычитать 8-разрядные числа.

Вильгельм Готфрид Лейбниц - немецкий ученый, в 1694 году изобретает счетную машину, которая уже может не только складывать и вычитать но и умножать и делить 12-разрядные числа.

Арифмометр «Феликс»

В 1770 году Российский часовой мастер и механик Евна Якобсон создал механическую вычислительную машину.

Французский инженер Жозеф-Мари Жаккард в 1801 году построил ткацкий («жаккардовый») станок с программным управлением. Для управления станком использовались специальные карточки с проделанными в нужных местах отверстиями (перфокарты).

Чарльз Бэббидж – английский ученый, создает в IXX веке счетные машины, которые могли хранить алгоритмы вычислений

Аналитическая машина (1834 год)

• автоматическое выполнение вычислений («мельница»)
• «склад» (хранение данных)
• ввод данных и программы с перфокарт
• ввод программы «на ходу»

Интересным историческим фактом является то, что первую программу для аналитической машины Беббиджа написала Ада Августа Лавлейс – дочь великого поэта Джорджа Байрона.

Герман Холерит – американский инженер, в 1889 году изобрел электромеханическую вычислительную машину для переписи населения – табулятор. В 1896 г. Холлерит основал фирму, которая в дальнейшем была преобразована в IBM.

Закрепление изученного

Вестоницкая кость

Станок Жаккарда

Закрепление изученного

Уильям Оутред

Прогресс в науке

Джордж Буль

1880 год – американский изобретатель Томас Алва Эдисон ввел в вакуумный баллон электрической лампочки электрод и обнаружил протекание тока. Тем самым он открыл явление термоэлектронной эмиссии.

1904 год – английский физик Джон Амброз Флеминг на основе открытия Эдисона создал диод, а несколько позже был изобретен триод.

1918 год – русский ученый Михаил Александрович Бонч-Бруевич и независимо от него английские ученые создали электронное реле, на базе которого был создан триггер

Первые компьютеры

В 1937-1941 г.г. немецкий инженер Конрад Цузе создает первые работающие программируемые компьютеры Z1, Z2, Z3, Z4 . Машины были построены на электромеханических реле, имели клавиатуру для ввода данных, данные хранились на киноленте.

В 1939-1942 г.г. американский физик Дж. Атанасофф сконструировал первое электронное ламповое устройство. Аппарат содержал около 300 вакуумных трубок, с помощью которых производились вычисления, использовал двоичный код, мог осуществлять логические операции. Для ввода и вывода данных применялись перфокарты.

В 1944 году, Говард Айкен с командой из четырех инженеров закончил свой пятилетний проект "Вычислительной машины с автоматическим управлением последовательностью операций" (ACCK), и назвал ее " Mark - I "

• длина 17 м, вес 5 тонн 75 000 электронных ламп 3000 механических реле сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд
• длина 17 м, вес 5 тонн
• 75 000 электронных ламп
• 3000 механических реле
• сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд

Принципы Джона фон Неймана

Принцип двоичного кодирования : вся информация кодируется в двоичном виде.

Принцип программного управления: п рограмма состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти.

Принцип адресности:

память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Поколения ЭВМ

I поколение

1945 – 1955 г.г. - электронно-вакуумные лампы

II поколение

19 5 5 – 19 6 5 г.г. – транзисторы

III поколение

19 6 5 – 19 80 г.г. - интегральные микросхемы

IV поколение

с 1980 по … большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

I поколение ЭВМ

Годы

1945-1955

Элементная база

Электронно-вакуумные лампы

Размер (габариты)

Максимальное быстродействие процессора

Сотни квадратных метров, содержит в себе тысячи ламп

Максимальный объем ОЗУ

20 тысяч операций в секунду

Несколько тысяч команд программы

Периферийные устройства

Перфоленты и перфокарты

Программное обеспечение

Каждая машина имеет свой язык

Примеры

Mark-I, ENIAK, БЭСМ, МЭСМ, Урал

назад

ЭНИАК (1946)

E lectronic N umerical I ntegrator A nd C omputer

Дж. Моучли и П. Эккерт

• длина 26 м, вес 3 5 тонн сложение – 1/5000 сек, деление – 1 /300 сек десятичная система счисления 10-разрядные числа
• длина 26 м, вес 3 5 тонн
• сложение – 1/5000 сек, деление – 1 /300 сек
• десятичная система счисления
• 10-разрядные числа

Компьютеры С.А. Лебедева

1951 год. МЭСМ – малая электронно-счетная машина

• 6 000 электронных ламп 3 000 операций в секунду двоичная система
• 6 000 электронных ламп
• 3 000 операций в секунду
• двоичная система

1952 год. БЭСМ – большая электронно-счетная машина

• 5 000 электронных ламп 10 000 операций в секунду
• 5 000 электронных ламп
• 10 000 операций в секунду

УРАЛ

« Урал » — семейство советских цифровых ЭВМ общего назначения. Разрабатывались с начала 1955 года в г. Пензе под началом Башира Рамеева. Урал -1 Малая ЭВМ на ламповой основе.

II поколение ЭВМ

Годы

19 55-1965

Элементная база

Полупроводниковые транзисторы

Размер (габариты)

Максимальное быстродействие процессора

ЭВМ стали компактнее, надежнее

Максимальный объем ОЗУ

200 тысяч операций в секунду

Увеличился в сотни раз

Периферийные устройства

Внешняя память на магнитных барабанах и лентах

Программное обеспечение

Фортран, Алгол. Первые операционные системы

Примеры

М-220, Мир, IBM-7094

назад

М – 220

• М – 220

ЭВМ М - 220 и М -222 размещались на площади 100 кв. м и более в зависимости от комплектации внешним оборудованием

• ЭВМ М - 220 и М -222 размещались на площади 100 кв. м и более в зависимости от комплектации внешним оборудованием

Мир

• Мир

ЭВМ созданы в институте кибернетики Академии наук Украины под руководством Виктора Михайловича Глушкова. Машина МИР могла разместиться в небольшой комнате.

• ЭВМ созданы в институте кибернетики Академии наук Украины под руководством Виктора Михайловича Глушкова. Машина МИР могла разместиться в небольшой комнате.

IBM- 7094

• IBM- 7094

C изобретением транзисторов компания IBM построила транзисторную IBM-7090, а позднее - IBM-7094. У нее время цикла составляло 2 микросекунды, а память состояла из 32 К слов по 16 битов. IBM-7090 и IBM-7094 были последними компьютерами типа ENIAC, но они широко использовались для научных расчетов в 60-х годах прошлого века.

III поколение ЭВМ

Годы

1965-1980

Элементная база

Интегральные схемы

Размер (габариты)

Максимальное быстродействие процессора

ЭВМ делятся на большие, средние, мини и микро

Максимальный объем ОЗУ

30 миллионов операций в секунду

До 16 Мбайт. Появляется ПЗУ

Периферийные устройства

Внешняя память на магнитных дисках, дисплей, графопостроители

Программное обеспечение

Появились операционные системы и множество прикладных программ

Примеры

PDP-11 ,IBM-360, CDC-6600, Минск-32

назад

PDP-11

• PDP-11

CDC-6600

• CDC-6600

Минск-32

• Минск-32

IBM-360

• IBM-360

IV поколение ЭВМ

Годы

1980 – наши дни

Элементная база

БИС и СБИС

Размер (габариты)

Максимальное быстродействие процессора

Малые габариты

Максимальный объем ОЗУ

До 5,2 ГГц

4 Гбайт

Периферийные устройства

Цветной графический дисплей, клавиатура, мышь, колонки, принтер, сканер и др.

Программное обеспечение

Пакеты прикладного ПО, сетевого ПО, мультимедиа и др.

Примеры

IBM PC, Macintosh, Эльбрус

назад

Компьютеры IBM PC

1. Монитор

2. Материнская плата

3. Процессор

4. ОЗУ

5. Карты расширения

6. Блок питания

7. Дисковод CD, DVD

8. Винчестер

9. Клавиатура

10. Мышь

Принцип открытой архитектуры

Стандартизируются и публикуются:

• принципы действия компьютера способы подключения новых устройств
• принципы действия компьютера
• способы подключения новых устройств

Есть разъемы ( слоты ) для подключения устройств.

• Компьютер собирается из отдельных частей как конструктор.
• Много сторонних производителей дополнительных устройств.
• Каждый пользователь может собрать компьютер, соответствующий его личным требованиям.

IBM PC

Компьютеры Apple

Создателями этого компьютера являются Стив Джобс и Стефан Возняк , основавшие в 1976 году компьютерную фирму Apple . Macintosh является главным конкурентом IBM PC . Они надежны и высокоэффективны с одной стороны и просты в обращении с другой. Этот компьютер изначально был создан для людей творческих, по принципу «сел и работай».

Macintosh

Современные компьютеры Apple

Эльбрус

Закрепление изученного

А. БИС и СБИС

Б. Электронные лампы

В. Транзисторы

• А. БИС и СБИС Б. Электронные лампы В. Транзисторы
• А. БИС и СБИС Б. Электронные лампы В. Транзисторы

А. Джон фон Нейман

Б. Томас Эдисон

В. Джордж Буль

• А. Джон фон Нейман Б. Томас Эдисон В. Джордж Буль
• А. Джон фон Нейман Б. Томас Эдисон В. Джордж Буль

3. К компьютерам третьего поколения относятся:

А. Марк-1, Эниак, Урал

Б. Эльбрус, Macintosh, IBM PC

В. IBM/360, PDP-11, Минск-32

• А. Марк-1, Эниак, Урал Б. Эльбрус, Macintosh, IBM PC В. IBM/360, PDP-11, Минск-32
• А. Марк-1, Эниак, Урал Б. Эльбрус, Macintosh, IBM PC В. IBM/360, PDP-11, Минск-32

Использованные ресурсы:

• Соколова О.Л. Поурочные разработки по информатике. 10 класс. Москва, «Вако», 2008 г.
• Пьявченко О.Н. История микропроцессорной техники. Таганрог, ТРТУ, 2007 г.
• http://www.ibusiness.ru
• http :// www.digicamhistory.com
• http://ru.wikipedia.org
• http :// evm -story.narod.ru

Спасибо за внимание!