Новости
    Bikinika.COM.UA Наш бизнес-партнер Bikinika.COM.UA. С "Buddy.Bet" вас ждут качественные игры и выгодные акции. Начните свой азартный путь с нами и познакомьтесь с удачей лицом к лицу.

Класифікація комп'ютерів

  1. Хід уроку

Наш бизнес-партнер Bikinika.COM.UA

розділи: Інформатика

Мета уроку: Ознайомити учнів з основними подіями, відкриттями, винаходами, пов'язаними з розвитком інформатики як в період до появи комп'ютерів, так і в комп'ютерну епоху. Розглянути критерії класифікації комп'ютерів.

План уроку:

  • За якими критеріями класифікуються комп'ютери?
  • На чому заснована класифікація за поколінням?
  • Якими повинні бути комп'ютери п'ятого покоління.
  • Які існують типи портативних комп'ютерів?
  • Навчальний тест.
  • Питання для самоконтролю.

Хід уроку

Розповідь вчителя:

1. За якими критеріями класифікуються комп'ютери?

по етапах розвитку (за їхніми);
по архітектурі;
по продуктивності;
за умовами експлуатації;
за кількістю процесорів;
за споживчими властивостями

покоління перших

Малюнок 1

Комп'ютери на електронних лампах. Комп'ютери на основі електронних ламп з'явилися в 40-х роках XX століття. Перша електронна лампа - вакуумний діод - була побудована Флемінгом лише в 1904 році, хоча ефект проходження електричного струму через вакуум був відкритий Едісоном в 1883 році. Незабаром Лі де Форрест винаходить вакуумний тріод - лампу з трьома електродами, потім з'являється газо наповнених електронна лампа - тиратрон, пятіелектродная лампа - пентод і т. Д. До 30-х років електронні вакуумні і газонаповнені лампи використовувалися головним чином в радіотехніці. Але в 1931 році англієць Вінні-Вільямс побудував (для потреб експериментальної фізики) тиратронах лічильник електричних імпульсів, відкривши тим самим нову область застосування електронних ламп. Електронний лічильник складається з ряду тригерів. Тригер, винайдений М. А. Бонч-Бруєвич (1918) і - незалежно - американцями У. Ікклзом і Ф. Джорданом (1919), містить 2 лампи і в кожний момент може знаходитися в одному з двох стійких станів; він являє собою електронний реле. Подібно електромеханічного, воно може бути використано для зберігання однієї двійкової цифри.

Використання електронної лампи в якості основного елемента ЕОМ створювало безліч проблем. Через те, що висота скляній лампи 7 см, машини були величезних розмірів. Кожні 7-8 хв. одна з ламп виходила з ладу, а так як в комп'ютері їх було 15 - 20 тисяч, то для пошуку і заміни пошкодженої лампи було потрібно дуже багато часу. Крім того, вони виділяли величезну кількість тепла, і для експлуатації "сучасного" комп'ютера того часу були потрібні спеціальні системи охолодження.

Щоб розібратися в заплутаних схемах величезного комп'ютера, потрібні були цілі бригади інженерів. Пристроїв введення в цих комп'ютерах не було, тому дані вносилися в пам'ять за допомогою з'єднання потрібного Штеккер з потрібним гніздом.

Прикладами машин I-го покоління можуть служити Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator). Перша машина з програмою, що зберігається UNIVAC (Universal Automatic Computer). Перший примірник Юнівака був переданий в Бюро перепису населення США. Пізніше було створено багато різних моделей Юнівака, які знайшли застосування в різних сферах діяльності. Таким чином, Юнивак став першим серійним комп'ютером. Крім того, це був перший комп'ютер, де замість перфокарт використовувалася магнітна стрічка.

малюнок 2

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer).
Вважається першим універсальним електронним комп'ютером. Створено в 1945 -1946 рр. у Вищому технічному училищі Пенсільванського університету групою під керівництвом Д. Мочлі (John Mauchly) і П. Еккерта (Presper Eckert). Призначався для обчислення балістичних таблиць для потреб артилерії.
ENIAC складався з 17468 електронних ламп і сполучних проводів, змонтованих на 40 панелях в кімнаті площею 9х15 квадратних метрів (маса - 30 т., Енергоспоживання - 150 кВт).

малюнок 3

Можливості ENIAC: тактова частота - 100 кГц, час виконання операції додавання - 0.2 мс, час виконання операції множення - 2.8 мс., Ємність внутрішнього накопичувача - 20 десятизначних чисел.
Кожна зміна програми ENIAC вимагало перемикання сотень кабелів і установку в потрібне положення приблизно 6 тис. Перемикачів, на що йшло два дні копіткої ручної роботи

У новій машині EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, демонстрація - 1947 г.) Д. Мочлі і П. Еккерт як внутрішньої пам'яті запропонували використовувати ртутні лінії затримки для збільшення обсягу внутрішньої пам'яті, а також орієнтуватися на роботу з двійковими числами, що дозволяло спростити конструкцію арифметичного пристрою.

Автором цієї програми була офіцер ВМФ США Г. Хоппер (Grace Hopper), яка назвала її компілятором (compiler).

покоління другий

малюнок 4

Транзисторні комп'ютери. 1 липня 1948 року на одній зі сторінок "Нью-Йорк Таймс", присвяченій радіо і телебаченню, було поміщено скромне повідомлення про те, що фірма "Белл телефон Лабораторіз" розробила електронний прилад, здатний замінити електронну лампу. Фізик-теоретик Джон Бардін і ведучий експериментатор фірми Уолтер Брайттен створили перший діючий транзистор. Це був точково-контактний прилад, в якому три металевих "вусика" контактували з бруском з полікристалічного германію.

Перші комп'ютери на основі транзисторів з'явилися в кінці 50-х років, а до середини 60-х років були створені більш компактні зовнішні пристрої, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник (!! ) і вартістю всього 20 тис. доларів (!!). Створенню транзистора передувала наполеглива, майже 10-річна робота, яку ще в 1938 році почав фізик теоретик Вільям Шоклі. Застосування транзисторів в якості основного елемента в ЕОМ призвело до зменшення розмірів комп'ютерів в сотні разів і до підвищення їх надійності. І все-таки самій дивовижною здатністю транзистора є те, що він один здатний працювати за 40 електронних ламп і при цьому працювати з більшою швидкістю, виділяти дуже мало тепла і майже не споживати електроенергію. Одночасно з процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Збільшився обсяг пам'яті, а магнітну стрічку, вперше застосовану в ЕОМ Юнивак, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації. А в середині 60-х років набуло поширення зберігання інформації на дисках. Великі досягнення в архітектурі комп'ютерів дозволило досягти швидкодії в мільйон операцій в секунду! Прикладами транзисторних комп'ютерів можуть послужити "Стретч" (Англія), "Атлас" (США). У той час СРСР йшов в ногу з часом і випускав ЕОМ світового рівня (наприклад "БЕСМ-6").

Комерційний успіх UNIVAC послужив поштовхом технологічної революції, яка грунтувалася на прогресі в розробці швидкодіючої електроніки і безперервному вдосконаленні мови спілкування людини з машиною.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) був розроблений в період 1946-1951 рр. і першо-початково призначався для Національного бюро перепису населення США. Цей комп'ютер мав обсяг накопичувача - 1000 72-бітних слів, час складання - 120 мкс, час множення - 1800 мкс.
UNIVAC був оснащений програмою-компоновщиком, який по заданому Ідентифіка-катор здійснював вибірку потрібної підпрограми зі спеціальної бібліотеки.

покоління третьої

Інтегральні схеми. Подібно до того, як поява транзисторів призвело до створення другого покоління комп'ютерів, поява інтегральних схем ознаменувало собою новий етап у розвитку обчислювальної техніки - народження машин третього покоління. Інтегральна схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею близько 10 мм2.

Перші інтегральні схеми (ІС) з'явилися в 1964 році. Спочатку вони використовувалися тільки в космічній і військовій техніці. Зараз же їх можна виявити де завгодно, включаючи автомобілі та побутові прилади. Що ж стосується комп'ютерів, то без інтегральних схем вони просто немислимі!

Поява ІС означало справжню революцію в обчислювальній техніці. Адже вона одна здатна замінити тисячі транзисторів, кожний з яких, у свою чергу, вже замінив 40 електронних ламп. Іншими словами, один крихітний кристал має такі ж обчислювальними можливостями, як і 30-тонний ЕНІАК! Швидкодію ЕОМ третього покоління зросло в 100 разів, а габарити значно зменшилися.

До всіх достоїнств ЕОМ третього покоління додалося ще й те, що їх виробництво виявилося дешевше, ніж виробництво машин другого покоління. Завдяки цьому, багато організацій змогли придбати і освоїти такі машини. А це, в свою чергу, призвело до зростання попиту на універсальні ЕОМ, призначені для вирішення найрізноманітніших завдань. Більшість створених до цього ЕОМ були спеціалізованими машинами, на яких можна було вирішувати завдання якогось одного типу

покоління четверте

Великі інтегральні схеми. Ви вже знаєте, що електромеханічні деталі лічильних машин поступилися місцем електронним лампам, які, в свою чергу, поступилися місцем транзисторів, а останні - інтегральних схем. Могло створиться враження, що технічні можливості ЕОМ вичерпані. Справді, що ж можна ще придумати?

Щоб отримати відповідь на це питання, давайте повернемося до початку 70-х років. Саме в цей час була зроблена спроба з'ясувати, чи можна на одному кристалі розмістити більше однієї інтегральної схеми. Виявилося, можна! Розвиток мікроелектроніки призвело до створення можливості розміщувати на одному-єдиному кристалі тисячі інтегральних схем. Так, вже в 1980 році, центральний процесор невеликої комп'ютера виявилося можливим розмістити на кристалі площею всього в чверть квадратного дюйма (1,61 см2). Почалася епоха мікрокомп'ютерів.

Яке ж швидкодію сучасної мікроЕОМ? Воно в 10 разів перевищує швидкодію ЕОМ третього покоління на інтегральних схемах, в 1000 разів - швидкодію ЕОМ другого покоління на транзисторах та в 100000 раз - швидкодія ЕОМ першого покоління на електронних лампах.

До того ж, майже 40 років тому комп'ютери типу Юнивак коштували близько 2,5 млн. Доларів. Сьогодні ЕОМ зі значно більшу швидкодію, більш широкими можливостями, більш високою надійністю, істотно меншими габаритами і простіша в експлуатації коштує приблизно 2000 доларів. Кожні 2 роки вартість ЕОМ знижується приблизно в 2 рази.

Дуже велику роль у розвитку комп'ютерів зіграли дві нині гігантські фірми: Microsoft® і Intel®. Перша з них дуже сильно вплинула на розвиток програмного забезпечення для комп'ютерів, друга ж стала відома завдяки випускається нею найкращим мікропроцесорах.

Якими повинні бути комп'ютери п'ятого покоління?

  • Розвиток йде також по шляху "інтелектуалізації" комп'ютерів, усунення бар'єру між людиною і комп'ютером. Комп'ютери будуть здатні сприймати інформацію з рукописного або друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, дізнаватися користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на іншу.
  • У комп'ютерах п'ятого покоління відбудеться якісний перехід від обробки даних до обробки знань.
  • Архітектура комп'ютерів майбутнього покоління буде містити два основні блоки. Один з них - це традиційний комп'ютер. Але тепер він позбавлений зв'язку з користувачем. Цей зв'язок здійснює блок, званий терміном "інтелектуальний інтерфейс". Його завдання - зрозуміти текст, написаний на природній мові і містить умову задачі, і перевести його в працюючу програму для комп'ютера.
  • Буде також вирішуватися проблема децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж; як великих, що знаходяться на значній відстані один від одного, так і мініатюрних комп'ютерів, розміщених на одному кристалі напівпровідника.

2. На чому заснована класифікація за поколінням?

(Приложение1. Перегляд презентації, в якій висвітлені питання класифікації за їхніми, за умовами, по продуктивності і характером використання.)

І учням пропонується навчальний тест, де вони ще раз зможуть повторити матеріал уроку.

3. Підсумок уроку

Питання для самоконтролю

  • За якими ознаками можна розділяти комп'ютери на класи і види?
  • Як еволюціонувала елементна база комп'ютерів від покоління до покоління?
  • Коли мікрокомп'ютери стали доступні для широкого домашнього застосування?
  • На основі яких технічних елементів створювалися комп'ютери першого покоління?
  • Яку основну проблему перед розробниками і користувачами висунув досвід експлуатації комп'ютерів першого покоління?
  • Яка елементна база характерна для другого покоління комп'ютерів?
  • На який елементній базі конструюються машини третього покоління?
  • Для яких поколінь комп'ютерів характерно широке використання інтегральних схем?
  • Яке швидкодію характерно для машин четвертого покоління?
  • Що мають на увазі під "інтелектуальністю" комп'ютерів?

2.02.2005

На чому заснована класифікація за поколінням?
Які існують типи портативних комп'ютерів?
1. За якими критеріями класифікуються комп'ютери?
Справді, що ж можна ще придумати?
Яке ж швидкодію сучасної мікроЕОМ?
Якими повинні бути комп'ютери п'ятого покоління?
Як еволюціонувала елементна база комп'ютерів від покоління до покоління?
Коли мікрокомп'ютери стали доступні для широкого домашнього застосування?
На основі яких технічних елементів створювалися комп'ютери першого покоління?
Яку основну проблему перед розробниками і користувачами висунув досвід експлуатації комп'ютерів першого покоління?