Программа профессиональной переподготовки

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Шадринский государственный педагогический университет»

Отдел дополнительного образования

 

 

 

 

 

                    История возникновения компьютера

Реферат

по дисциплине «Инновационная деятельность учителя начальных классов в условиях апробации и внедрения ФГОС»

 

Программа профессиональной переподготовки

 

 

 

 

                                                                                             Выполнила:

                             Салазкина Л.Ю.

                                 Проверила:

Миловановой Л. А.

 

 

 

 

Шадринск 2017

План зачетной работы

 

Введение ………………………………………………………… 3-4

1.Исторические предшественники компьютера  ………………. 5

2.История развития персональных компьютеров ……………………. 6-8

3.Принцип работы компьютера…………………………………..9-11

4.Устройство персональных компьютеров ……………………...12-14

Заключение ……………………………………………………….15-16

Список использованной литературы …………………………..17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

         История развития вычислительной техники уходит корнями в глубь веков, к тем временам, когда наши далекие предки начали вести товарно-денежные взаимоотношения. Тогда им и потребовался какой-либо инструмент для ведения вычислений.

         Слово "компьютер" означает "вычислитель", т. е. устройство для вычислений. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т. д. Более 1500 лет тому назад (а может быть и значительно раньше) для облегчения вычислений стали использоваться счеты [6].

          Первая настоящая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Её изобрел французский математик Паскаль. Построенная на основе зубчатых колёс, она могла суммировать десятичные числа. В 1673 г. немецкий математик Лейбниц изобрел машину, которая выполняла все четыре арифметические действия. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60-х годов ХХ века. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб.

          Существовала и специальная профессия — счетчик — человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций (такую последовательность инструкций впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень медленно — даже десятки счетчиков должны были работать по несколько недель и месяцев. Причина проста — при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена [6].

          В нашу эпоху компьютер занимает определенное место в жизни человека. Кто-то использует компьютер для игр, кто-то для обучения, некоторые любят посидеть в Internet. Но все эти компьютеры имеют общую структуры и принципы функционирования, а соответственно, и историю развития.

          Эволюционный процесс, который привел к современным компьютерам, был и продолжает оставаться чрезвычайно быстрым и динамичным. Ученые вывели даже закономерность, что частота процессоров увеличивается вдвое каждые 18 месяцев!

          При создании машины, известной как "персональный компьютер", было использовано большое число открытий и изобретений, которые внесли важное значение в развитие компьютерной техники [10].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Исторические предшественники компьютерам

 

 

         В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер (Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог — она оказалась слишком сложной для техники того времени.

         В 40-ходах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и открыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM американец ГовардЭйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и реально использовался для военных расчетов. Во второй половине 40-х годов появились первые электронно-вычислительные машины, элементной базой которых были электронные лампы.

           С появлением в 80-х годах первых персональных компьютеров, темпы развития резко возросли. В настоящее время нет ни одной сферы деятельности, где не использовались бы компьютер [4, 248 с.].

 

 

 

 

2.История развития персональных компьютеров

 

 

             Всего из истории можно выделить 6 этапов развития компьютеров: поколение механических компьютеров, компьютеры на электронных лампах (такие, как ENIAC), транзисторные компьютеры (IBM 7094), первые компьютеры на интегральных схемах (IBM 360), персональные компьютеры (линейки с ЦП Intel) и, так называемые, невидимые компьютеры.

              В 40-е и 50-е года компьютеры представляли собой очень большие устройства. Для одного компьютера требовалась комната внушительных размеров, заставленная шкафами с электронным оборудованием. Компьютеры работали на электронных лампах, которые были больших размеров и к тому же немало стоили. В те времена компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям.

              С изобретением в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы, стало возможно уменьшение габаритов. А с тех пор, как в середине 50-х годов были найдены очень дешевые способы производства транзисторов, появились компьютеры, основанные на транзисторах. Они были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, — это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках.

              В середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме "DigitalEquipment" выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер "PDP-8".

Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например, в калькуляторах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер продавался по цене около 500 дол. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом: впервые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами.

               В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности персональных компьютеров.

             Успех Альтаир-8800 заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Персональные компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Появилось несколько журналов, посвященных персональным компьютерам.

             Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений. Появились и коммерчески распространяемые программы, например, программа для редактирования текстов WordStarи табличный процессор VisiCalc . Эти (и многие другие) программы сделали покупку персональных компьютеров весьма выгодным для бизнеса: с их помощью стало возможно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т.д. [2].

               В ряде источников на русском языке  изобретателем персонального компьютера называется советский инженер и конструктор Арсений Анатольевич Горохов, которым в 1968 году было запатентовано «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали».                              

             Предметом изобретения являлось усовершенствование уже имеющихся компьютеров путём дополнительного введения блока ограничения и коммутатора. Изобретение в соответствии с Международной патентовой классификацией было названо «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали». Однако изобретение Горохова нельзя считать первым персональным компьютером, и оно не патентовалось в качестве такового.

               Уже в конце 50-х годов и первой половине 60-х годов существовали компактные вычислительные устройства, которые могли бы претендовать на звание персонального компьютера, например, IBM 610 или отечественные персональные компьютеры серии "МИР". Запатентованное Гороховым устройство никогда не было изготовлено [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Принцип работы компьютера  

             В общих чертах работу компьютера можно описать так. Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций или запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.

                 Как правило, после выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки Памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой. Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды указывают устройству управления, что ему следует продолжить выполнение программы, начиная с команды, содержащейся в некоторой другой ячейке памяти. Такой «скачок», или переход, в программе может выполняться не всегда, а только при выполнении некоторых условий, например, если некоторые числа равны, если в результате предыдущей арифметической операции получился пуль и т.д. Это позволяет использовать одни и те же последовательности команд в программе много раз (т.е. организовывать циклы), выполнять различные последовательности команд в зависимости от выполнения определенных условий и т.д., т.е. создавать сложные программы.

               Таким образом, управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически, т.е. без вмешательства человека. Оно может обмениваться информацией с оперативной памятью и внешними устройствами компьютера. Поскольку внешние устройства, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода с внешним устройством. Все результаты выполненной программы должны быть ею выведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер переходит к ожиданию каких-либо сигналов внешних устройств.

               Следует заметить, что схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в единое устройство — центральный процессор. Кроме того, процесс выполнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера — прерываний. Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах. Тем не менее, большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным фон Нейманом [9, 10].

               Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.

Например, чтобы перевести в цифровую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например «наложить» друг на друга звуки от разных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму [1].

              Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать и текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся соответствующие изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

             Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом их устройство получается значительно более простым. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме — все необходимые преобразования могут выполнить программы, работающие на компьютере.

Единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Восемь последовательных битов составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256=2). Более крупными единицами информации являются килобайт (сокращенно обозначаемый Кбайт), равный 1024 байтам (1024=2), и мегабайт (сокращенно обозначаемый Мбайт), равный 1024 Кбайтам [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Устройство персональных компьютеров.

 

          Обычно персональные компьютеры IВМ РС состоят из трех частей (блоков):

-системного блока;

-клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

-монитора (или дисплея) — для изображения текстовой и графической информации.

           Компьютеры выпускаются и в портативном варианте — обычно в «блокнотном» (ноутбук) исполнении.

          Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

         Системный блок.

         Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере «главным». В нем располагаются все основные узлы компьютера:

-электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

- накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

- накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер) и другие устройства.

          Дополнительные устройства:

          К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.

Внешние устройства.

         Многие устройства располагаются вне системного блока компьютера и подсоединяются к нему через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока. Такие устройства обычно называются внешними. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

-принтер — для вывода на печать текстовой и графической информации;

-мышь — устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

-джойстик — манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

-а также другие устройства [1].                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Внутренние устройства.

         Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера (поэтому они часто называются внутренними), например:

-модем или факс-модем — для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть (факс-модем может также получать и принимать факсы);

-дисковод для компакт-дисков, он обеспечивает возможность чтения данных с компьютерных компакт-дисков и проигрывания аудиокомпакт - дисков;

-стример — для хранения данных на магнитной ленте;

-звуковая карта — для воспроизведения и записи звуков (музыки, голоса и т.д.).

          Впрочем, модемы, факс-модемы, стримеры, дисководы для компакт-дисков и другие устройства могут выпускаться и во внешнем исполнении. Как правило, устройства во внутреннем исполнении стоят дешевле — для них не надо изготавливать корпус и их не надо снабжать своим блоком питания [7].

          Контроллеры и устройства. Для управления работой устройств в IBM PC-совместимых компьютерах используются электронные схемы — контроллеры. Различные устройства используют разные способы подключения к контроллерам:

-некоторые устройства (дисковод для дискет, клавиатура и т.д.) подключаются к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам;

-некоторые устройства (звуковые карты, многие факс-модемы и т.д.) выполнены как электронные платы, то есть, смонтированы на одной плате со своим контроллером;

-остальные устройства используют следующий способ подключения: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем [5, 192 с.].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

          Итак, в своей работе я попыталась подробно рассказать о истории развития компьютера. В наши дни жизнедеятельность современного человека реализуется на путях все более активного общения с техническими устройствами. Стремление постоянно использовать компьютер для решения все более широкого круга задач имеет серьезное значение, так как позволяет человеку успешно использовать огромные возможности машины.

          Формирование единого глобального экономического, социального и культурного пространства — это объективная реальность современного мира. Сегодня компьютеры, объединенные обширной сетью, берут на себя функции и всемирного банка информации и самого мобильного средства связи. На предприятиях внедряются новые автоматизированные линии, новые станки с программируемыми контроллерами, высвобождаются тяжелые рабочие места, поэтому производство развивается интенсивнее с применением компьютерной техники, т.е. компьютеры выполняют работу вместо человека.

           Таким образом, можно заметить, что количество автоматических систем достаточно велико и охватывает все сферы жизни человека, причем дальнейшая интеграция взаимодействия искусственного интеллекта и различных отраслей жизни социума подтверждается активными разработками в данной области.

          Это является наиболее перспективным направлением, в полной мере соответствующим условиям научно-технического прогресса в контексте современной информационно-вычислительной действительности.

 

 

 

 

Список использованных источников:

1.Власов В.К., Королев Л.Н. Элементы  информатики [Текст] / В.К. Власов, Л.Н. Королева. - М.: Наука, 2008 г.

2. Богатырев Р.В. На заре компьютеров [Текст]/ Р.В. Богатырев // Мир ПК.- М., 2004. - №4

3.Долгушина И.Е. История создания компьютеров [Текст]/ И.Е. Долгушина. -М.,2006.

4. История логических машин  [Текст]/ Сост.: В. В. Шилов. – М.: Либроком, 2014 .- 248 с.

5. Коляда М. Г. Информатика: Современная школьная энциклопедия  [Текст]/ М.Г. Коляда. – СПб., 2008. – 192 с.

6.Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике [Текст]/ В.И. Першиков, В.М. Савинков. -М., 2008.

7.Першиков В.И. Об истории создания супер ЭВМ [Текст] / В.И. Першиков // История науки и техники. – М., 2008.

8.Развитие вычислительных машин [Текст]/ Сост.: В.К. Власов, Л.Н.  Королев. - М., 2009.

9.Фигурная В.С. Из истории компьютеров [Текст]/ В.С. Фигурная // Мир ПК.- М., 2005. - №1

10.Шилов В.В. История вычислительной техники: от простейших счет, приспособлений до сложных релейных систем [Текст]/ В.В. Шилов. – М., 2010.