Історія розвитку обчислювальної техніки. Типова архітектура персонального комп’ютера - Інформатика 9 клас - Середня школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Середня школа » Інформатика 9 клас

Історія розвитку обчислювальної техніки. Типова архітектура персонального комп’ютера

 

Історія розвитку обчислювальної техніки.
Типова архітектура персонального комп’ютера

Мета уроку: ознайомити учнів з історією обчислювальної техніки та еволюцією ЕОМ, дати уявлення про покоління ЕОМ, розвиток вітчизняної індустрії в галузі обчислювальної техніки; дати уявлення про типову архітектуру персонального комп’ютера, призначення його структурних компонентів; навести приклади пристроїв введення, виведення, зберігання та оброблення інформації.

Очікувані результати: учні повинні знати етапи розвитку обчислювальної техніки, покоління ЕОМ та їх характеристики; етапи розвитку персонального комп’ютера; архітектуру комп’ютера за Джоном фон Нейманом; основні (базові) вузли комп’ютера; учні повинні вміти наводити приклади ЕОМ різних поколінь та їх характеристики; описувати типову архітектуру персонального комп’ютера; пояснювати призначення структурних компонентів персонального комп’ютера; наводити принципи Джона фон Неймана.

Обладнання: портрети видатних вчених, які зробили значний внесок у розвиток обчислювальної техніки; ПК, підручники, плакати № 2, 4 [11].

Тип уроку: вивчення нового матеріалу, формування вмінь i навичок.

1.   Організаційний етап

1.1. Привітання вчителя й учнів, організація уваги.

1.2. Перевірка наявності робочих зошитів, підручників тощо. Повідомлення теми, мети уроку.

2.   Мотивація навчальної діяльності

Бесіда (файл B_3.doc).

3.   Вивчення нового матеріалу

3.1.            Лекція вчителя

(Демонструючи плакат № 2 [11], учитель починає розповідь про історію розвитку обчислювальної техніки. Якщо немає в наявності плакату № 2, можна скористатися таблицею (файл Т1_3.doc) та відповідними розділами підручника.)

План

1.   Історія розвитку обчислювальної техніки.

2.   Загальні принципи побудови цифрової обчислювальної машини Джона фон Неймана.

3.   Ознаки, що відрізняють покоління комп’ютерів.

4.   Архітектура комп’ютера.

5.   Особливості розвитку обчислювальної техніки в Україні.

3.2. Заповнення таблиці

За допомогою підручника або плаката учні заповнюють таблицю ознак, що відрізняють покоління комп’ютерів

Лекція вчителя

План

1.                    Історія розвитку обчислювальної техніки

2.                    Загальні принципи побудови цифрової обчислювальної машини Джона фон Неймана.

3.                    Ознаки, що відрізняють покоління комп’ютерів.

4.                    Архітектура комп’ютера.

5.                    Особливості розвитку обчислювальної техніки в Україні

6.      Історія розвитку обчислювальної техніки

Час

Пристрій

Автор

Призначення та функції пристрою (машини)

Механічний етап

1642 р.

Механічна обчислювальна машина

Французький математик Блез Паскаль

Машина механічно виконувала арифметичні операції над 10-розрядними числами

1673 р.

Арифмометр

Німецький вчений Готфрід Лейбніц

Виконувала чотири арифметичні дії

1830 р.

Перша програмована обчислювальна машина «Аналітична машина»

Англійський математик Чарльз Беббідж

Повинна була сприймати команди, виконувати обчислення та видавати необхідні результати у надрукованому вигляді. Програми, у свою чергу, мали кодуватися та переноситись на перфокарти

1890 р.

Машина для оброблення результатів перепису населення США

 Американський інженер і винахідник Герман Холеріт

Вперше застосована для організації процесу обчислення електричної сили

Електромеханічний етап

1937 р.

Z1

Німецький інженер, піонер комп’ютеробуду-вання Конрад Цузе

22-розрядна, з пам’яттю на 64 числа, працювала на суто механічній (важільній) базі

1944 р.

Mark-1

Професор Гарвардського університету Говард Айкен

Машина була здатна сприймати вхідні дані з перфокарт або перфострічок, була електромеханічною. Для зберігання даних використовувались механічні прилади (коліщатка та перемикачі). Виконувалось близько однієї операції за секунду

1957 р.

РВМ-1

СРСР

Останній найбільший проект релейної обчислювальної техніки

Електричний етап

1942–1943 рр.

Машина «Colossus-1»

Англійський математик Алан Тьюринг

Машина призначалася для розшифрування радіограм німецького вермахту. «Колосc» вперше у світі зберігав та обробляв дані за допомогою електроніки, а не механічно

1946 р.

ENIAC

Група інженерів під керівництвом Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта

Машина, яка була здатна виконувати близько 3 тис. операцій за секунду

1949 р.

EDSAC

Британський вчений Моріс Вітсент Уілкс

Перша ЕОМ, яка зберігала програми у пам’яті

1951 р.

МЭСМ

Група вчених під керівництвом С. Лебедєва

Оперувала 20-розрядними двійковими кодами, швидкодія — 50 операцій на секунду, оперативна пам’ять — 100 осередків на електронних лампах

1953 р.

БЭСМ

Група вчених під керівництвом С. Лебедєва

Могла виконувати близько 8 тис. операцій на секунду

1951 р.

UNIVAC

Компанія Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта

Перший серійний комп’ютер із програмою, що зберігається; вперше використано магнітну стрічку для запису і зберігання інформації

 

Суттєвий внесок у створення ЕОМ зробив американський математик і фізик Джон фон Нейман, який брав участь у створенні ENIAC. Джон фон Нейман запропонував ідею зберігання програми у пам’яті ЕОМ. Це було значним кроком уперед на шляху створення більш досконалих машин.

Загальні принципи побудови цифрової обчислювальної машини Джона фон Неймана (1945 р.):

1) принцип двійкового кодування;

2) принцип програмного керування;

3) принцип однорідності пам’яті;

4) принцип адресності.

Принцип двійкового кодування. Як дані (числові, текстові, графічні, звукові), так і програми їх оброблення подаються двійковими кодами. Принцип двійкового кодування зумовлює універсальність комп’ютера: він може обробити будь-яку інформацію, подану у двійкових кодах.

Принцип програмного керування передбачає, що всі дії комп’ютера виконуються за програмою, яка зберігається в його пам’яті. Програмне керування принципово відрізняє комп’ютер від інших обчислювальних пристроїв: розв’язання задачі комп’ютер здійснює автоматично за програмою.

Принцип однорідності пам’яті. Пам’ять зберігає як саму програму, так і дані, які вона обробляє,— вхідні, проміжні й вихідні. Пам’ять комп’ютера є єдиною для програм і даних. Вона складається з певної кількості однакових комірок, доступних для інших пристроїв комп’ютера в довільний момент часу. Така організація пам’яті називається лінійною.

Принцип адресності. Комірки пам’яті послідовно пронумеровано. Щоб мати доступ до вмісту комірки, достатньо вказати її номер, який називається адресою комірки.

Перший комп’ютер, у якому на практиці було реалізовано принципи Джона фон Неймана, створено у 1949 р. у Великій Британії Морісом Уілксом. Він мав назву EDSAC. Таким чином, відбувся перехід у конструкціях обчислювальних машин від пристроїв на основі електричних реле до пристроїв на основі електронних ламп. Далі ЕОМ у своєму розвитку пройшли декілька етапів, які мають назву покоління ЕОМ.

Ознаки, що відрізняють покоління комп’ютерів (T2_3.doc).

Комп’ютер — це програмований електронний пристрій, який приймає дані, обробляє їх, відображає результати оброблення як нові дані і, за необхідності, зберігає їх для подальшого використання.

Про особливості розвитку обчислювальної техніки (ОТ) в Україні можна говорити як на доповнення основного матеріалу під час розмови про покоління ЕОМ, а можна сказати окремо, виділивши основні етапи та назвавши найвідоміші імена вчених.

Незважаючи на розмір чи особливості різних комп’ютерів, відповідно до принципів Джона фон Неймана всі вони мають подібну будову, яку ще називають архітектурою комп’ютера:

Зверніть увагу на те, що про ці складові (швидкодія, обсяг оперативної пам’яті, пристрої введення та виведення інформації) вже йшла мова, коли розглядалися покоління ЕОМ.

Архітектурою ПК називають його характеристику на деякому загальному рівні, який включає опис системи команд, системи адресації, організації пам’яті тощо.

Архітектура визначає принцип дії, інформаційні зв’язки та взаємодію головних пристроїв ПК: процесора, внутрішньої, зовнішньої пам’яті та периферійних пристроїв. Уніфікація архітектури ПК забезпечує їх сумісність із точки зору користувача.

Основні вузли комп’ютера:

·        процесор;

·        оперативна пам’ять;

·        зовнішня пам’ять;

·        пристрої введення та виведення інформації.

Особливості розвитку обчислювальної техніки в Україні

1948–1950 рр. — розроблено й прийнято в експлуатацію Державною комiсiєю (грудень 1951 р.) першу в СРСР та континентальній Європi цифрову електронно-обчислювальну машину МЭСМ («малая электронная счетная машина») (С. О. Лебедєв, АН УРСР).

1953–1955 рр. — створено першу в Українi спеціалізовану електронну лічильну машину СЭСМ для розв’язання систем лiнiйних алгебраїчних рiвнянь (С. О. Лебедєв, З. Л. Рабинович, АН УРСР).

1954–1957 рр. — створено першу в Українi синхронну ЕОМ «Киев» із використанням «адресної мови» (Б. В. Гнеденко, В. М. Глушков, В. С. Королюк, К. Л. Ющенко, Л. Н. Дашевський, К. О. Шкабара, С. Б. Погребинський, АН УРСР).

1959 р. — створено перший у СРСР оперативний запам’ятовуючий пристрій ОЗП на феритових осердях діаметром 0,5 мм. Він використовувався в КМШП «Днепр» (Ф. Н. Зиков, I. Д. Войтович, М. К. Бабенко, О. Д. Бех, В. М. Корсунський, АН УРСР. Золота медаль ВДНГ СРСР).

1959 р. — запропоновано ідею схематичної реалізації мов високого рівня.

1966 р. — реалізовано проект ЕОМ «Україна» (В. М. Глушков, З. Л. Рабинович, А. О. Стогнiй та ін., АН УРСР).

1958–1961 рр. — розроблено принципи побудови, структури та архітектури першої в СРСР напівпровідникової керуючої машини широкого призначення КМШП «Днепр». За 10 рокiв було випущено понад 500 машин.

1960-ті — початок 1970-х: розроблено принципи побудови, структури та архітектури, сконструйовано й випущено першi в СРСР машини для інженерних розрахунків «Промінь» (1964), «Мир-1» (1965), «Мир-2» (1969), «Мир-3» (1972) — провiсникiв майбутніх персональних ЕОМ. Здiйснено їх масове серiйне виробництво.

1970 р. розроблено структуру та архітектуру першого в Україні та Радянському Союзі мікрокалькулятора на 4 великих інтегральних схемах, організовано його масовий серійний випуск.

1972 р. малою серією випущено перший в Україні міні-комп’ютер «УПО-1» — пристрiй первинного оброблення даних у вимірювальних системах (Б. М. Малиновський, В. С. Каленчук, П. М. Сиваченко).

1974 р. — вперше у свiтi запропоновано принципи побудови рекурсивної (не неймановської) ЕОМ (В. М. Глушков, В. А. Мясников, I. Б. Iгнатьєв, АН УРСР, АН СРСР).

1974 р. розроблено ідеологію i створено перше в СРСР вітчизняне сімейство мiкроЕОМ «Електронiка С5»: «С5-01», «С5-11», «С5-21».

4.   Осмислення набутих знань

Інтерактивна гра «Скільки»

Інтерактивна гра «Скільки»

1.      Скільки існує етапів розвитку обчислювальної техніки?

2.      Скільки є принципів побудови цифрової обчислювальної машини за Джоном фон Нейманом?

3. Скільки існує ознак, що відрізняють покоління комп’ютерів?

4. Скільки існує поколінь комп’ютерів?

5. Скільки основних вузлів або базових компонентів комп’ютера ви знаєте?

 

Відповіді: 1–5, 2–4, 3–4, 4–5, 5–4.

5.   Узагальнення та систематизація набутих знань

Усна вправа.

Використовуючи конспекти та плакати, учні виконують вправу:

учитель називає ім’я вченого, а учні — обчислювальний пристрій, пов’язаний з ім’ям цього вченого;

учитель називає елементну базу, а учні — покоління, яке їй відповідає.

6.   Підбиття підсумків уроку

Рефлексія.

Учитель пропонує учням без допомоги підручника та конспекту назвати ознаки, що відрізняють покоління комп’ютерів (елементна база, швидкодія, обсяг оперативної пам’яті, пристрої введення та виведення інформації), та провести аналіз таблиці поколінь ЕОМ. Найактивнішим учням учитель виставляє ­оцінки.

7.   Домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

Підручник___________________________________________________________________

Робочий зошит ______________________________________________________________

Додаткове завдання.

1.   Напишіть есе-міркування на тему: «Яким буде наступне покоління комп’ютерів? Чи скоро настане цей час? Який прорив у науці повинен відбутися, щоб це сталося?».


Категорія: Інформатика 9 клас | Додав: uthitel (27.11.2013)
Переглядів: 2181 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: