zabika.ru 1

Урок в 8 классе


по теме:

«Классификация современных компьютеров по функциональным возможностям»

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: урок – рассказ.

Цели: познакомить учащихся с поколениями ЭВМ, их основными харак­теристиками; классифицировать ЭВМ по функциональным возможностям.
Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать

- поколения ЭВМ, их характеристики

- виды ЭВМ, отличающиеся по функциональным возможностям

Учащиеся должны уметь

- приводить примеры ЭВМ различных поколений, различать их харак­теристики

- называть виды ЭВМ и различать их по сфере применения
Программно-дидактическое обеспечение: ПК, плакаты с изображением ос­новных устройств, портреты изобретателей и ученых.
План урока


  1. Проверка домашнего задания

  1. Задания для индивидуального опроса

  2. Работа по карточкам

  1. Постановка целей урока. Актуализация знаний

1. Как выглядела и как называлась первая ЭВМ?

2. Почему вместо «ЭВМ» стали использовать термин «компьютер»?

3. Компьютер можно брать с собой в поездки и носить в кармане.

4. Каков он, компьютер будущего?

  1. Физкультминутка

  2. Закрепление изученного материала

  3. Итоги урока

Ход урока
Проверка домашнего задания.

  1. Назовите устройства




Блез Паскаль

Чарльз Беббидж

Абак


Ада Лавлейс

Табулятор

Картонная карта с отверстиями

Годфрид Лейбниц
2. Задание: соедините линией родственные понятия

«Склад», «фабрика», «контора»

Машина для переписи населения

Перфокарта

Арифмометр

Первая программа

V век до н.э.

Двоичная система счисления

Фронтальный опрос. Вопросы и задания

1. Назовите в хронологическом порядке известные вам вычислительные устройства.

2. Каков основной принцип выполнения арифметических операций в арифмометрах?

3. Кто был автором первой автоматической вычислительной маши­ны?

4. Почему аналитическая машина Беббиджа не была построена?

5. Сравните аналитическую машину с современным компьютером.

6. На каком физическом носителе информации были записаны первые программы?

7. Какая связь существует между ткацким станком и вычислительным устройством?

Изложение нового материала

1.Поколения ЭВМ

Рассмотрим некоторые события, которые предшествовали появлению компьютера. Они имеют большое значение, так как такое величайшее изоб­ретение XX века должно было иметь предпосылки и математическую и фи­зическую базу.

Во-первых, в конце XIX века получила развитие математическая физика. Нужны стали машины, способные производить многократно повторяющи­еся вычисления.

Во-вторых, в 1880 году американский изобретатель Томас Алва Эдисон ввел в вакуумный баллон электрической лампочки электрод и обнаружил протекание тока. Он открыл явление термоэлектронной эмиссии.

В-третьих, в 1904 году английский физик Джон Амброз Флеминг на основе открытия Эдисона создал диод, а несколько позже был изобретен триод.

В-четвертых, английский математик Джордж Буль еще в 1848 году описал правила логики, впоследствии названной его именем — булева алгебра. В соответствии с этой логикой алгебраические элементы могут принимать только два значения — истина (0) или ложь(1). Благодаря этой логике стало возможно конструирование логических схем.


И в-пятых, в 1918 году русский ученый М.А.Бонч-Бруевич и независимо от его английские ученые создали электронное реле, которое могло находиться одном из двух состояний — 0 или 1 и на базе которого был создан триггер.

К XX веку все было подготовлено для создания компьютера.

Учащихся в тетради готовят следующую таблицу.

Поколения ЭВМ

Характеристики


I

поколение


II

поколение


III

поколение


IV

поколение


V

поколение


Годы

















Элементная база

















Размер (габариты)

















Максимальное быс­тродействие процес­сора















Максимальный объ­ем ОЗУ

















Периферийные уст­ройства

















Программное обес­печение

















Области применения

















Примеры

















Таблица заполняется по ходу изложения материала.

Всю электронно-вычислительную технику принято делить на поколения. Смена поколений зависит от элементной базы ЭВМ, т.е. ее технической основы. От элементной базы зависит мощность ЭВМ, что в свою очередь приводило к изменениям в архитектуре ЭВМ, расширению круга ее задач, к изменению способа взаимодействия пользователя и компьютера.

Предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. Реле позволяло кодировать информацию в двоичном виде состояниями включено-выключено. В процессе работы такой машины тысячи реле пере­ключались из одного состояния в другое. Такие машины работали с низкой скоростью (50 сложений или 20 умножений в секунду).


Но в первой половине XX века начала бурно развиваться радиотехника и на смену реле пришли электронно-вакуумные лампы, которые и стали элементной базой вычислительных машин первого поколения.

Самой знаменитой машиной первого поколения является ЕМ1АС (электронный цифровой интегратор и вычислитель), созданный в 1945 году. Его конструкторами были американские ученые Дж. Моучли и Дж. Эккерт. В СССР созданием компьютеров занимался академик С.А.Лебедев. Его машины БЭСМ-1, БЭСМ —ЗМ, БЭСМ-4, М-220 были признаны лучшими мире.

Характеристики


I поколение


Годы


1949- 1958 гг.


Элементная база


Электронно-вакуумные лампы


Размер (габариты)


Громоздкое сооружение, занимавшее сотни квадратных мет­ров, потреблявшее сотни киловатт электроэнергии и содержа­щее в себе тысячи ламп


Максимальное быстродействие процессора


20 тысяч операций в секунду


Максимальный объем ОЗУ


Несколько тысяч и команд программы


Периферийные устройства


Перфоленты и перфокарты


Программное обеспечение


Программы составлялись на языке машинных команд, поэто­му программирование было доступно не всем. Существовали библиотеки стандартных программ

Области применения


Инженерные и научные расчеты, не связанные с переработ­кой больших объемов данных



Примеры


Магk I, ЕNIАС, БЭСМ, Урал


В 1949 году был создан транзистор – первый полупроводниковый прибор, заменивший электронную лампу. Транзистор занимал в десятки раз меньше места, выделял меньше тепла, потреблял меньше электроэнергии, работал более надежно. Транзисторы быстро внедрялись в радиотехнику и стали причиной перехода ЭВМ из первого поколения во второе.

Характеристики


II поколение

Годы


1959- 1963 гг.


Элементная база



Транзисторы

Размер (габариты)



ЭВМ стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими

Максимальное быстродействие процессора


Десятки и сотни тысяч операций в секунду


Максимальный объем ОЗУ


Увеличился в сотни раз


Периферийные уст­ройства


Внешняя память на магнитных барабанах и лентах


Программное обес­печение


Стали развиваться языки программирования высокого уровня ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Программы стали про­ще, понятнее, доступнее и программирование стало широко

Области примене­ния



Создание информационно-справочных и информационных систем


Примеры


М-220, Мир, БЭСМ-4, Урал- 11 , IВМ-7094

Производство ЭВМ было делом хлопотным и дорогостоящим. Транзисторы необходимо было собрать воедино, соединив огромным количеством проводов, которые опутывали блоки и части компьютера. В связи с этим сложность ЭВМ росла с каждым днем. Революцию в технологии производства ЭВМ вызвало создание интегральных схем — электронных схем, на которых транзисторы, конденсаторы и резисторы собирались в едином кус­ке полупроводника. Операция изготовления интегральных схем все время совершенствовалась и в результате на одной кремниевой пластинке стало возможным поместить сотни кристаллов интегральных схем. Произошел переход к третьему поколению ЭВМ.

Характеристики


III поколение


Годы


1964 -1976 гг.


Элементная база


Интегральные схемы


Размер (габари­ты)


ЭВМ делятся на большие, средние, мини и микро


Максимальное быстродействие процессора


До 30 млн. операций в сек. При проектировании процессора стали использовать технику микропрограммирования — конс­труирование сложных команд процессора из простых


Максимальный объем ОЗУ


До 16 Мбайт. Появляется ПЗУ

Периферийные устройства


Внешняя память на магнитных дисках, дисплей, графопост­роители


Программное обеспечение


Появились операционные системы и множество прикладных программ. Новые алгоритмические языки высокого уровня. Многопрограммный режим работы — возможность выполнять несколько программ одновременно


Области приме­нения


Базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования и управления


Примеры


РDР-11, IВМ/360, СDС 6600, БЭСМ-6, Минск-32


Первоначально на интегральных схемах можно было разместить несколь­ко десятков транзисторов. Но технология производства интегральных схем постоянно совершенствовалась, благодаря чему на свет появились большие интегральные схемы (БИС), содержащие тысячи, сотни тысяч и более тран­зисторов, и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с памятью 1 Мбайт. СБИС позволили создать микропроцессор, который произвел очередную Революцию в мире вычислительной техники и привел к появлению ЭВМ четвертого поколения. Микропроцессор способен выполнять функции основного блока компьютера — процессора. Он работает по заложенной в него программе и встраивается в различные технические устройства (станки, автомобили, самолеты). Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип ЭВМ — микроЭВМ. И сегодня самой популярной разновидностью ЭВМ является персональный компьютер (ПК) — микроЭВМ с дружественным аппаратным и программным интерфейсом (способом общения).

Персональный компьютер — это одна из линий ЭВМ четвертого поколения. Сегодня ПК пользуется такой популярностью, что становится такой же привычной бытовой техникой, как телевизор или магнитофон.


ЭВМ пятого поколения — это машины недалекого будущего. Основным и качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Если будущие ЭВМ удастся вооружить «подсознательной логикой», то машины смогут заменить живых экспертов во многих областях человеческой деятельности

Также в последнее время идет активный рост слияния компьютера средств связи и бытовых приборов в единый набор. Будут создаваться новые системы, размещенные на одной интегральной схеме и включающие кроме самого микропроцессора и его окружения, еще и программное обеспечение.


Характеристики


IV поколение


Годы


1977 -наши дни


Элементная база


БИС и СБИС


Размер (габари­ты)


МикроЭВМ - малые габариты, сравнимые с размером быто­вого телевизора; суперкомпьютеры, состоящие из отдельных блоков и центральный процессор которых занимает отдельное помещение


Максимальное быстродействие процессора


2,5 МГц у первых моделей и до 109 опер/сек.


Максимальный объем ОЗУ


От 16 Мбайт и более 107 Кбайт


Периферийные устройства


Цветной графический дисплей, манипуляторы типа «мышь», «джойстик», клавиатура, магнитные и оптические диски, при­нтеры и др.


Программное обеспечение

Пакеты прикладного программного обеспечения, сетевого ПО, мультимедиа и др.


Области приме­нения


Все сферы научной, производственной, учебной деятельнос­ти, отдых и развлечение, Интернет


Примеры


IBM PC, Macintosh, Сгау, ЭЛЬБРУС


Физкультминутка.

  1. Исходное положение – стоя или сидя, руки на поясе. 1–2. Правую руку вперед, левую вверх. 3–4. Переменить положение рук. Повторить 3–4 раза, затем расслабленно опустить вниз и потрясти кистями, голову наклонить вперед. Темп средний.

  2. Исходное положение – стоя или сидя, кисти тыльной стороной на поясе. 1–2. Свести локти вперед, голову наклонить вперед. 3–4. Локти отвести назад, прогнуться. Повторить 6–8 раз, затем опустить руки вниз и потрясти расслабленно. Темп медленный.

  3. Исходное положение – сидя. 1–2. Поднять руки через стороны вверх. 3–4. Сжать кисти рук в кулак. Разжать кисти рук. Повторить 6–8 раз, затем руки расслабленно опустить вниз и потрясти кистями. Темп средний.

2.Основные виды ЭВМ

Следующую таблицу учащиеся готовят в тетради и заполняют ее по ходу изложения материала

Виды ЭВМ


Отличительные признаки


Область применения


Суперкомпьютеры

Самые мощные компьютеры, состоящие из отдельных блоков и требующие для обслуживания целый штат сотрудников

Крупные предприятия и отрасли народного хозяйства, в частности графика в кино и на телевидении, метеорология и др.


Мини-ЭВМ

Меньше размеры, производительность и стоимость. Для организации работы требуется специальный вычислительный центр, но не такой многочисленный

Используются на крупных предприятиях, в научных учреждениях


Микро -ЭВМ

Небольшая вычислительная лаборатория в составе нескольких человек. Программисты занимаются внедрением и настройкой заказанного или приобретенного программного обеспечения


Используются на предприятиях для предварительной подготовки данных


  • Персональные ком­пьютеры:

  • Массовый ПК

  • Деловой ПК

  • Портативный ПК

  • Рабочая станция

  • Развлекательный ПК

  • Настольные

  • Портативные

  • Карманные

- от, который присутствует на рынке

- минимизированы требования к графике и отсутствуют требования к звуку создания мультимедиа-

- обязательно наличие средств компьютерной связи

- повышенные требования к хранению данных

- качественное воспроизве­дение графики и звука

- являются принадлежнос­тью стационарного рабочего места

- удобны для транспорти­ровки

- выполняют функции «ин­теллектуальных записных книжек»


- я поиска информации в Интернете, в учебном процессе, в научно-исследовательской работе, для
создания мультимедиапродуктов, для развлечения и многое другое


Специальные компьютеры:

  1. Графические станции

  2. серверы

См. мини ЭВМ

  1. Используются для подготовки кино - и видио - фильмов, а также рекламы.


  2. Предназначены для объединения компьютеров в одну сеть, для хранения большого объёма данных, для пересылки информации по компьютерной сети и т.д.


Суперкомпьютеры

Это самые мощные компьютеры и используются они на крупных пред­приятиях и в некоторых отраслях промышленности. Суперкомпьютер со­стоит из нескольких отделов-групп, каждая из которых наделена своими функциями. Обслуживает такой компьютер целый штат служащих. Напри­мер, есть группа людей, занимающая сбором необходимой информации; есть группа технического обеспечения; есть группа программирования и др. и, наконец, есть главный блок — центральный процессор, находящийся в отдельном помещении в специальных условиях.
Мини-ЭВМ

В отличие от суперкомпьютеров мини-ЭВМ обладают меньшими разме­рами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Для организации работы мини-ЭВМ также требуется специальный вычисли­тельный центр, но не такой многочисленный. Используются на крупных предприятиях, в научных учреждениях. Существуют специализированные мини-ЭВМ, например графические станции, которые используются для подготовки кино- и видеофильмов, а также рекламы. Серверы предназна­чены для объединения компьютеров в одну сеть, для хранения большого объема данных, для пересылки информации по компьютерной сети и т.д.
Микро-ЭВМ

Для работы с такой ЭВМ достаточно небольшой вычислительной лабо­ратории в составе нескольких человек. Здесь обязательно должны присутс­твовать программисты, которые занимаются внедрением и настройкой за­казанного или приобретенного программного обеспечения. Используются обычно на предприятиях для предварительной подготовки данных.

Персональные компьютеры

Эти компьютеры предназначены для обслуживания одного рабочего мес­та. ПК способен удовлетворить большинство потребностей предприятий и


частных лиц. Его можно использовать для поиска информации в Интерне­те, в учебном процессе, в научно-исследовательской работе, для создания мультимедиа-продуктов, для развлечения и многое другое.

Существуют следующие категории ПК:

• Массовый ПК (тот ПК, который присутствует на рынке);

• Деловой ПК (минимизированы требования к графике и отсутствуют требования к звуку);


  • Портативный ПК (обязательно наличие средств компьютерной связи);

• Рабочая станция (повышенные требования к хранению данных);

• Развлекательный ПК (качественное воспроизведение графики и звука).
Также ПК можно разделить на:

• Настольные (являются принадлежностью стационарного рабочего места);

• Портативные (удобны для транспортировки);

• Карманные (выполняют функции «интеллектуальных записных кни­жек»).
Закрепление изученного материала
Решение задач:

1 .

Изобразите в виде дерева следующую информацию:

Арифмометр, абак, ЕШАС, 1ВМ РС, 1ВМ 7094, Маrk I, Macintosh, табу­лятор, Минск 32, БЭСМ 6.
2 (устно)

Какие компьютеры лучше использовать в следующих ситуациях:

1. Знаменитый американский режиссер приступает к съемкам нового фантастического фильма, насыщенного спецэффектами.

2. Петя играет в компьютерную игру-стратегию.
3. Компания «Горьковская железная дорога» решила усовершенствовать процесс продажи билетов.

4. Супермаркет вводит в действие систему компьютерного учета товаров.

5. Создатели нового мобильного телефона пробуют различные вариан­ты дизайна.

6. Сотрудники ФСБ вводят новый идентификатор личности человека — отпечаток голоса.

7. Депутат разъезжает по стране и продолжает получать электронную почту и новости из Интернета.

8. Ученые разрабатывают модель зарождения Вселенной.
Итоги урока

Оценивание работы класса и отметить учащихся, отличившихся на уроке.

Домашнее задание


  • знать поколения и характеристики ЭВМ, виды ЭВМ.

  • какие компьютеры лучше использовать в следующих ситуациях и почему?

1. Вы собираете информацию о своей родословной и оформляете ее в виде компьютерной презентации.

2. Знаменитый режиссер-мультипликатор приступил к съемкам нового мультфильма.

3. Писатель пишет свой новый роман.

4. Фирма готовит рекламу своего товара.

5. Торговый представитель ездит по стране с рекламой товара.

6. В научно-исследовательском институте пытаются расшифровать язык китов.

7. Сотрудники налоговой инспекции готовят отчет по сбору налогов.

  • к какому виду компьютеров относится ваш домашний компьютер?

  • найдите и выпишите основные характеристики вашего домашнего
    компьютера.

  • для выполнения, каких работ

  1. можно его использовать

  2. вы его используете.

  • представьте модель компьютеров пятого поколения. Укажите его предполагаемые на ваш взгляд технические характеристики, принцип работы и области применения.

Дополнительный материал

Машина ЕNIАС


Была построена в 1942 году. ЕМ1АС производил 300 операций умножения за одну секунду и около 5000 сложений и вычитаний. Внутри машины находилось 18 тысяч электронных ламп, а для ввода-вывода ин­формации использовались перфокарты. Он разме­щался на площади 150 м2 и потреблял энергии свыше 180 кВт. ЕМАС состоял из нескольких блоков, один из которых складывал, другой вычитал, третий делил и даже мог извлекать квадратный корень и т.д. Про­грамма вычислений задавалась вручную с помощью механических переключателей и гибких кабелей со штекерами, которые вставлялись в нужные разъемы, что сильно напоминало телефонные станции. Фактически программы на этой машине не запи­сывались, а «навтыкивались». Изменение программы требовало немалых усилий.


1ВМ 7094

Этот научный компьютер был построен в середине 60-х годов. Он выполнял до 350 тыс. операций в се­кунду над числами с плавающей точкой. Стоимость его составляла 3,5 млн. долларов США. В качестве внешней памяти использовался накопитель на жес­тких магнитных дисках диаметром 24 дюйма (около 65 см). К 1965 году около 300 компьютеров 1ВМ 7094 были установлены в различных компаниях, несмотря на солидную стоимость. Одну из этих машин Вооруженные силы США сняли с де­журства в середине 80-х годов, после 30 лет бесперебойной работы.




1ВМ5У5ТЕМ/360
Эти компьютеры были совместимы на програм­мном и аппаратном уровне, т.е., например, програм­ма, написанная для одной модели, должна была ра­ботать и на другой. К компьютерам этого класса мог осуществляться удаленный доступ (например, по те­лефонной линии). В производство этих компьютеров было вложено 5 млрд. долларов (для строительства 5 заводов и для оплаты труда 60-ти тысяч рабочих). Но цель себя оправдала, т.к. в 70-е годы 1ВМ 360 можно было найти в больницах, в банках, в университетах, в библиотеках и т.д.