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

Конспект урока по теме

«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;

- продолжить давать 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

Проверка домашнего задания (устный опрос)

Объяснение нового материала

Домашнее задание

Подведение итогов

ХОД УРОКА

Организационный момент

Приветствие, проверка присутствующих, определение готовности к уроку.

Проверка домашнего задания (устный опрос)

Объяснение нового материала

Учитель: Открываем тетради, продолжаем заполнять таблицу:

В 1958 году Джон Килби впервые создал опытную интегральную схему. В интегральной схеме (маленькой полупроводниковой пластине) могут быть плотно упакованы тысячи транзисторов, каждый из которых имеет размеры, сравнимые с толщиной человеческого волоса.

Подобно тому, как изобретение транзисторов привело к созданию компьютеров второго поколения, появление интегральных схем ознаменовало новый этап в развитии вычислительной техники — рождение машин третьего поколения.

Третье поколение (с конца 60-х до конца 70-х годов).

Этот период продолжается с конца 60-х до конца 70-х годов. Интегральная схема выполняет те же функции, что и аналогичная ей схема на элементной базе ЭВМ второго поколения, но при этом она имеет существенно меньшие размеры и более высокую степень надежности. Благодаря этому уменьшились размеры, потребление электроэнергии и стоимость компьютеров. В составе ЭВМ третьего поколения были включены удобные устройства ввода-вывода, дисплей на основе электронно-лучевых трубок, накопители информации на магнитных лентах и дисках, графопостроители, т.д. К работе с этими ЭВМ стали подключаться широкий круг специалистов, машины появились в институтах и университетах.

Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, была IBM-360 фирмы IBM. Она положила начало большой серии моделей, название которых начиналось с IBM, а далее следовал номер, который увеличивался по мере совершенствования моделей этой серии. То есть чем больше был номер, тем большие возможности предоставлялись пользователю.

Аналогичные ЭВМ стали выпускать и в странах СЭВ (Совета экономической взаимопомощи): СССР, Болгарии, Венгрии, Чехословакии, ГДР, Польше. Это были совместные разработки, причем каждая страна специализировалась на определенных устройствах. Выпускались два семейства ЭВМ:

большие — ЕС ЭВМ (единая система), например ЕС-1022, ЕС-1035, ЕС-1065;

малые — СМ ЭВМ (система малых), например СМ-2, СМ-3, СМ-4.

В то время любой вычислительный центр оснащался одной-двумя моделями ЕС ЭВМ. Представителей семейства СМ ЭВМ, составляющих класс мини-ЭВМ, можно было довольно часто встретить в лабораториях, на производстве, на технологических линиях, на испытательных стендах. Особенность этого класса ЭВМ состояла в том, что все они могли работать в реальном масштабе времени, то есть, ориентируясь на конкретную задачу.

Перечислим характерные черты ЭВМ третьего поколения.

Элементная база: интегральные схемы.

Особенности:

♦ Интегральные схемы вставляются в специальные гнезда на печатной плате.

♦ Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с ЭВМ второго поколения. Для их размещения также требуется машинный зал. А малые ЭВМ — это в основном две стойки приблизительно в полтора человеческих роста и дисплей. Они не нуждались, как ЕС ЭВМ, в специально оборудованном помещении.

♦ ЭВМ на базе интегральных схем стали гораздо более компактными, быстродействующими и дешевыми. Такие мини-ЭВМ производились большими сериями и были доступными для большинства научных институтов и высших учебных заведений.

♦ Произошли изменения в структуре ЭВМ. Наряду с микропрограммным способом управления используются принципы модульности и магистральности. Принцип модульности проявляется в построении компьютера на основе набора модулей — конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Под магистральностью понимается способ связи между модулями компьютера, то есть все входные и выходные устройства соединены одними и теми же проводами (шинами). Это прообраз современной системной шины.

Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками, выполненными в виде автономных пакетов. Появились дисплеи, графопостроители.

♦ Эксплуатация: Более оперативно производится ремонт обычных неисправностей, но из-за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов: операторов, электронщиков. Большую роль играет системный программист.

Основные характеристики:

Быстродействие: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду.

Программирование: Технология программирования и решения задач такая же, как на предыдущем этапе, хотя несколько изменился характер взаимодействия с ЭВМ. Во многих вычислительных центрах появились дисплейные залы, где каждый программист в определенное время мог подсоединиться к ЭВМ в режиме разделения времени. Как и прежде, основным оставался режим пакетной обработки задач.

Учитель: Давайте вместе заполним третью строку таблицы.

Вопрос: Чем машины третьего поколения отличались от первых двух?
Предполагаемый ответ: третье поколение дало возможность работать на ЭВМ одновременно нескольким пользователям, параллельно и независимо друг от друга; появились дополнительные устройства ввода и вывода информации.

Новые технологии создания интегральных схем позволили разработать в конце 70-х — начале 80-х годов ЭВМ четвертого поколения на больших интегральйых схемах (БИС), степень интеграции которых составляет десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. Наиболее крупным сдвигом в электронно-вычислительной технике, связанным с применением БИС, стало создание микропроцессоров. Сейчас этот период расценивается как революция в электронной промышленности. Первый микропроцессор был создан фирмой Intel в 1971 году. На одном кристалле удалось сформировать минимальный по составу аппаратуры процессор, содержащий 2250 транзисторов. Появление микросхем привело к созданию ЭВМ четвёртого поколения.

Четвёртое поколение (от конца 70-х годов по настоящее время)

Этот период оказался самым длительным — от конца 70-х годов по настоящее время. Он характеризуется всевозможными новациями, приводящими к существенным изменениям. Однако кардинальных, революционных перемен, позволяющих говорить о смене этого поколения ЭВМ, пока не произошло. Хотя, если сравнивать ЭВМ, например, начала 80-х годов и сегодняшние, то очевидно существенное различие.

Следует особо отметить одну из самых значительных идей, воплощенных в компьютере на данном этапе: использование для вычислений одновременно нескольких процессоров (мультипроцессорная обработка). Также претерпела изменение и структура компьютера.

С появлением микропроцессора связано одно из важнейших событий в истории вычислительной техники — создание и применение персональных ЭВМ, что даже повлияло на терминологию. Постепенно прочно укоренившийся термин «ЭВМ» был вытеснен ставшим уже привычным словом «компьютер», а вычислительная техника стала называться компьютерной.

Начало широкой продажи персональных ЭВМ связано с именами С. Джобса и В. Возняка, основателей фирмы «Эпл компьютер» (Apple Computer), которая с 1977 года наладила выпуск персональных компьютеров Apple. В компьютерах этого типа за основу был взят принцип создания «дружественной» обстановки работы человека на ЭВМ, когда при создании программного обеспечения одним из основных требований стало обеспечение удобной работы пользователя. ЭВМ повернулась лицом к человеку. Дальнейшее ее совершенствование шло с учетом удобства работы пользователя. Если раньше при эксплуатации ЭВМ был реализован принцип централизованной обработки информации, когда пользователи концентрировались вокруг одной ЭВМ, то с появлением персональных компьютеров произошло обратное движение — децентрализация, когда один пользователь может работать с несколькими компьютерами.

С 1982 года фирма IBM приступила к выпуску модели персонального компьютера, ставшего эталоном на долгие времена. IBM выпустила документацию по аппаратуре и программные спецификации, что позволило другим фирмам разрабатывать как аппаратное, так и программное обеспечение. Таким образом, появились семейства (клоны) «двойников» персональных компьютеров IBM.

В 1984 году фирмой IBM был разработан персональный компьютер на базе микропроцессора 80286 фирмы Intel с шиной архитектуры промышленного стандарта — ISA (Industry Standart Architecture). С этого времени началась жесткая конкуренция между несколькими корпорациями, производящими персональные компьютеры. Один тип процессора сменял другой, что зачастую требовало дополнительной существенной модернизации, а подчас и полной замены компьютеров. Гонка в поиске все более и более совершенных технических характеристик всех устройств компьютера продолжается и по сей день. Каждый год требуется проводить коренную модернизацию существующего компьютера.

Общее свойство семейства IBM PC — совместимость программного обеспечения снизу вверх и принцип открытой архитектуры, предусматривающий возможность дополнения имеющихся аппаратных средств без изъятия старых или их модификацию без замены всего компьютера.

Современные ЭВМ превосходят компьютеры предыдущих поколений компактностью, огромными возможностями и доступностью для разных категорий пользователей.

Перечислим характерные черты ЭВМ четвёртого поколения.

Элементная база: микропроцессоры.

Особенности:

♦ использование для вычислений одновременно нескольких процессоров (мультипроцессорная обработка).

♦ Габариты: компактные персональные компьютеры, для размещения которых достаточно места на рабочем столе

♦В составе этих ЭВМ включаются удобные средства накопления информации (магнитные и оптические), устройства ввода и вывода информации: компактные печатающие устройства, мышь, джойстик, удобная клавиатура, цветные графические мониторы, т.д.

♦Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости.

♦ Эксплуатация: Если раньше при эксплуатации ЭВМ был реализован принцип централизованной обработки информации, когда пользователи концентрировались вокруг одной ЭВМ, то с появлением персональных компьютеров произошло обратное движение — децентрализация, когда один пользователь может работать с несколькими компьютерами.

Основные характеристики:

Быстродействие: несколько миллиардов оп/с.

Программирование: языки высокого уровня.

Учитель: Давайте вместе заполним четвёртую строку таблицы.

ЭВМ пятого поколения – это машина недалекого будущего. Основное их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Машины пятого поколения – это реализованный искусственный интеллект. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Многое уже практически сделано в этом направлении.

Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

Основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, т. е. для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления:

– разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подобный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участия в его разработке;

– привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество.

Вопросы:

1) Почему современные персональные компьютеры в сотни раз меньше, но при этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ первого поколения?

2) Почему современные персональные компьютеры доступны для массового потребителя?

Домашнее задание
Выучить лекцию.

Подведение итогов

Учащиеся делают выводы по уроку и задают вопросы.

Выставляются оценки за работу на уроке.

Поколения ЭВМ
PPTX / 6.63 Мб