Конспект урока по теме «Первое и второе поколения ЭВМ» (Информатика и ИКТ, 10 класс)

Конспект урока по теме

«Первое и второе поколения ЭВМ»

10 класс

Подготовила:

Учитель математики и информатики

Ларина Екатерина Михайловна

Рязань – 2017

Тема урока: Поколения ЭВМ.

Тип урока: Объяснение нового материала.

Цели урока:

Образовательные:

- продолжить систематизацию знаний об истории развития вычислительной техники;

- дать классификацию ЭВМ по элементной базе;

- научить детей определять поколения ЭВМ по основным характеристикам.

Развивающие:

- развивать логическое мышление, умение анализировать, сопоставлять, выделять главное;

- развивать память.

Воспитательные:

- воспитывать у учеников интерес к изучению информатики;

- воспитывать организованность, активность, самостоятельность, дисциплинированность, аккуратность и бережное отношение к технике.

Оборудование: компьютер, презентация, проектор, экран.

Основная литература: Информатика и ИКТ. Базовый уровень. Учебник для 10-11 классов. Семакин И. Г., Хеннер Е. К.

Дополнительная литература:

- Информатика и ИКТ. Учебник для 8-9 классов под ред. Н. В. Макаровой.

- Информатика в понятиях и терминах. Кн. для учащихся ст. классов ср. школы/ Г. А. Бордовский, В. А. Извозчиков, Ю. В. Исаев, В. В. Морозов.

План урока:

Организационный момент

Выполнение тестовой работы

Объяснение нового материала

Домашнее задание

Подведение итогов

ХОД УРОКА

Организационный момент

Приветствие, проверка присутствующих, определение готовности к уроку.

Выполнение тестовой работы

Учащиеся выполняют тестовую работу на печатных бланках в течение пяти минут.

Вопросы теста:

Какой предмет (предметы) являлись счетным эталоном у большинства народов в доисторические времена?

В древнем мире при счете предметов применялись (применялся)

Первые счеты, в которых использовалась десятичная система счисления, назывались

Для выполнения простейших арифметических операций (сложения и вычитания) в доэлектронную эпоху использовали

Первый арифмометр изобрёл

Первый арифмометр мог осуществлять следующие операции

Программно управляемая счетная машина, имеющая арифметическое устройство, устройство управления, а также устройства ввода и печати была изобретена

Первый программист

Программы для Аналитической машины Бэббиджа, записывались на

1. Пальцы

   Камушки, ракушки

   Абак

   Пальцы

   «Русские счеты»

   Абак

   Суаньпань

   Соробан

   «Русские счеты»

   Арифмометры

   Счеты

   Пальцы

   Бэббидж

   Паскаль

   Лейбниц

   Сложение и вычитание

   Сложение и умножение

   Только сложение

   Дж. Фон Нейманом

   Чарльзом Бэббиджем

   Адой Лавлейс

   Дж. Фон Нейман

   Чарльз Бэббидж

   Ада Лавлейс

   перфокарты

   транзисторы

   бумагу

Объяснение нового материала

Чуть более 60 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью.

Дальнейшее совершенствова­ние ЭВМ определялось развити­ем электроники, появлением но­вых элементов и принципов дей­ствий, то есть улучшением и расширением элементной базы. В настоящее время насчитывает­ся уже пять поколений ЭВМ.

Учитель: Открываем тетради, записываем тему урока и определение:

Под поколением ЭВМ по­нимают все типы и модели элек­тронно-вычислительных машин, построенные на одних и тех же научных и технических принципах.

Определяющие признаки при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению:

элементная база и основные характеристики (быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации).

Смена поколений обу­словливалась появлением новых элементов, изготовленных с при­менением принципиально иных технологий.

Учитель: на двойном развороте тетради чертим следующую таблицу:

Первое поколение (1946 — середина 50-х годов).

В 40-е годы XX века начались работы по созданию первых электронно-вычислительных машин, в которых на смену механическим деталям пришли электронные лампы. ЭВМ первого поколения требовали для своего размещения больших залов, так как в них использовались десятки тысяч электронных ламп. Такие ЭВМ создавались в единичных экземплярах, стоили очень дорого и устанавливались в крупнейших научно-исследовательских центрах.

ЭВМ первого поколения могли выполнять вычисления со скоростью несколько тысяч операций в секунду, последовательность выполнения которых задавалась программами. Программы писались на машинном языке, алфавит которого состоял из двух знаков: 1 и 0.

Программы вводились в ЭВМ с помощью перфокарт или перфолент, причем наличие отверстия на перфокарте соответствовало знаку 1, а его отсутствие – знаку 0.

Результаты вычислений выводились с помощью печатающих устройств в форме длинных последовательностей нулей и единиц. Писать программы на машинном языке и расшифровывать результаты вычислений могли только квалифицированные программисты, понимавшие язык первых ЭВМ.

ЭНИАК — первая в мире ЭВМ, созданная в США в 1946 году. Вес машины составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Комплекс включал 17 468 электронных ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 10 тысяч конденсаторов, 70 тысяч резисторов и около 5 миллионов ручных переключателей. Оперативная память была реализована на электронных лампах и вмещала 20 десятичных слов. Производительность составляла 300 умножений или 5000 сложений в секунду.

Ввод/вывод данных осуществлялся через перфокарты, а программирование — путём ручной установки переключателей в нужные положения. Для того чтобы задать новую программу, требовались недели.

Благодаря ENIAC компьютерный язык получил новый термин. Дело в том, что лампы часто перегорали из-за жучков, которые заползали внутрь системы, привлеченные теплом и свечением. Термин «жучки» (bugs), под которым подразумевают ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, возник именно тогда.

ЭНИАК существовал в единственном экземпляре и никогда не был повторен.

Первая отечественная ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика С. А. Лебедева, и называлась она МЭСМ (малая электронная счетная машина). В 1952-1953 гг. в эксплуатацию ввели БЭСМ-2 (большую электронную счетную машину). Самой мощной ЭВМ 50-х годов в Европе была советская электронно-вычислительная машина М-20 с быстродействием 20 тыс. оп/с и объемом оперативной памяти 4000 машинных слов.

С этого времени начался бурный расцвет отечественной вычислительной техники, и к концу 1965 года в нашей стране успешно функционировала лучшая по производительности (1 млн оп/с) ЭВМ того времени — БЭСМ-6, в которой были реализованы многие принципы работы последующих поколений компьютеров.

С появлением новых моделей ЭВМ произошли изменения и в названии этой сферы деятельности. Ранее любую технику, используемую для вычислений, обобщенно называли счетно-решающими приборами и устройствами». Теперь же все, что имеет отношение к ЭВМ, именуют вычислительной техникой.

Учитель: Что же лежит в основе ЭВМ первого поколения?

Перечислим характерные черты ЭВМ первого поколения.

Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы.

Особенности:

♦ Соединение элементов: навесной монтаж проводами.

♦ Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимает специальный машинный зал.

♦ Такие ЭВМ создавались в единичных экземплярах, стоили очень дорого и устанавливались в крупнейших научно-исследовательских центрах.

♦ Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп. Существует опасность перегрева ЭВМ.

Основные характеристики:

Быстродействие: 10-20 тыс. оп/с.

Программирование: трудоемкий процесс в машинных кодах. При этом необходимо знать все команды машины, их двоичное представление, архитектуру ЭВМ. Этим в основном были заняты математики-программисты, которые непосредственно и работали за ее пультом управления. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.

Учитель: Давайте вместе заполним первую строку таблицы.

Вопрос: Совершенна ли была такая машина?
Предполагаемый ответ: Нет, т.к. элементной основой этого класса машин были электронные лампы, а им свойственно быстро перегорать. Следовательно, много времени уходит на ремонт и замену. Кроме того, они сильно разогреваются, что требует специального охлаждения.
Учитель: Тем не менее, такие машины позволяли в десятки раз уменьшить трудоемкость проведения математических операций (до 5000 опер/с).

Вопрос: Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации компьютеров первого поколения?
Предполагаемый ответ: Эти машины были огромными, неудобными и очень дорогими. К тому же существовал большой разрыв между временем разработки программ и временем счета.

Второе поколение приходится на период от конца 50-х до конца 60-х годов.

К этому времени был изобретен транзистор, который пришел на смену электронным лампам. Это позволило заменить элементную базу ЭВМ на полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды), а также резисторы и конденсаторы более совершенной конструкции. Один транзистор заменял 40 электронных ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежнее. Средний срок его службы в 1000 раз превосходил продолжительность работы электронных ламп.

Изменилась и технология соединения элементов. Появились первые печатные платы из изоляционного материала, например гетинакса, на кото-

рые по специальной технологии фотомонтажа наносился токопроводящий материал. Для крепления элементной базы на печатной плате имелись специальные гнезда.

Вопрос: Как повлияло появление транзисторов на характеристики и структуру ЭВМ?
Предполагаемый ответ: уменьшились их размеры, снизилась энергоемкость, повысилось быстродействие и время безотказной работы.

Такая формальная замена одного типа элементов на другой существенно повлияла на все характеристики ЭВМ: габариты, надежность, производительность, условия эксплуатации, стиль программирования и работы на машине. Изменился технологический процесс изготовления ЭВМ.

Перечислим характерные черты ЭВМ второго поколения.

Элементная база: полупроводниковые элементы.

Особенности:

♦ Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

♦ Габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста. Для их размещения требуется специально оборудованный машинный зал, в котором под полом прокладываются кабели, соединяющие между собой многочисленные автономные устройства.

♦ Эксплуатация: упростилась. Появились вычислительные центры с большим штатом обслуживающего персонала, где устанавливалось обычно несколько ЭВМ. Так возникло понятие централизованной обработки информации на компьютерах.

При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента в отдельности, как в ЭВМ предыдущего поколения.

Основные характеристики:

Быстродействие: от сотен тысяч до 1 млн. оп/с.

Программирование: существенно изменилось, так как стало выполняться преимущественно на алгоритмических языках. Программисты уже не работали в зале, а отдавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах специально обученным операторам. Решение задач производилось в пакетном (мультипрограммном) режиме, то есть все программы вводились в ЭВМ подряд друг за другом, и их обработка велась по мере освобождения соответствующих устройств. Результаты решения распечатывались на специальной перфорированной по краям бумаге.

Произошли изменения, как в структуре ЭВМ, так и в принципе ее организации. Жесткий принцип управления заменился микропрограммным. Для реализации принципа программируемости необходимо наличие в компьютере постоянной памяти, в ячейках которой всегда присутствуют коды, соответствующие различным комбинациям управляющих сигналов. Каждая такая комбинация позволяет выполнить элементарную операцию, то есть подключить определенные электрические схемы.

Введен принцип разделения времени, который обеспечил совмещение во времени работы разных устройств, например, одновременно с процессором работает устройство ввода-вывода с магнитной ленты.

Домашнее задание
Выучить лекцию.

Подведение итогов

Учащиеся делают выводы по уроку и задают вопросы.

Выставляются оценки за работу на уроке и за тестовую работу.

Первое и второе поколения ЭВМ
PPTX / 3.17 Мб