Есептеу техникасының даму тарихы. Электронды-есептеуіш машиналардың кезеңдері

Сабақтың тақырыбы: Есептеу техникасының даму тарихы. Электронды-есептеуіш машиналардың кезеңдері

Бағдарламалық –              Оқулық.

дидактикалық                     Жұмыс дәптері.

қамсыздандыру:                            

Сабақтың  мақсаты:         1. Оқушыларды ЕТ-нің даму тарихымен оны құрылуының принциптерімен таныстыру. ЭЕМ-нің қоғам өміріндегі рөлін түсіндіру. ЭЕМ-ді қолдану аумақтары туралы ой-өрісін кеңейту.

2. Оқушылардың ЕТ дамуының негізгі кезеңдерін, ақпарат түрлерін,

ЭЕМ буындары мен олардың элементтік базасын, ЭЕМ-ді қолдану

аумақтарын білу қабілеттерін дамыту.

3. Оқушыларға эстетикалық тәрбие беру.

Сабақтың типі:                 Пікірлесіп — түсіндіру

Білім – білікке                    Оқушылар білуі тиіс:

қойылатын талаптар:         —    ЕТ дамуының негізгі кезеңдерін;

• ақпарат түрлерін;
• цифрлық есептеуіш машинасының құрылу принциптерін;
• ЭЕМ буындары мен олардың элементтік базасын;
• ЭЕМ-ді қолдану аумақтарын.

Оқушылар үйрені тиіс:

• әр түрлі буындағы ЭЕМ мысалдарын келтіруді;
• ЭЕМ элементтік базасы бойынша қандай да бір машина қай буынға жататынын анықтауды;
• ЭЕМ-ді қоғам өміріне қолдану мысалдарын келтіруді.

Сабақтың барысы:              I. Ұйымдастыру кезеңі

1. Үй тапсырмасын тексеру

         III. Жаңа сабақты түсіндіру

Көпшілік мақұлдаған топтастыруды қолданып, ЕТ дамуын келесі кезеңдерге бөлуге болады:

1. Қол – б.э. дейінгі елуінші мыңжылдықтан бастап;
2. Механикалық – XVII ғасырдың ортасынан бастап;
3. Электромеханикалық – XIX ғасырдың 90-шы жылдарынан бастап;
4. Электрондық – XX ғасырдың 40-шы жылдарынан бастап.

Сонымен, ЕТ дамуының бұл төрт кезеңдерінің өзін жақсы қырынан көрсеткен құралдары күні бүгінге дейін қолданылады.

ЕТ-нің қол түрінің даму кезеңі есептеу үшін адам денесінің мүшелерін, бірінші кезекте саусақтарын және есептеу нәтижелерін белгілеу үшін, әр түрлі заттарды, мысалы, есептеу таяқшаларын, түйіншектерді, белгілер қоюды қолдануға негізделген.

Қол түрінің даму кезеңі:

1. Ондық пен он екілік санау жүйесіндегі саусақ есебі (қолдағы төрт саусақ, әрқайсысында үш буын сүйектері – барлығы төрт саусақ, әрқайсысында үш буын сүйектері – барлығы он екі).
2. Колумбқа дейінгі Америка халықтарының түйіншек санауы.
3. Заттарды топтастыру және бір жерден басқа жерге санап қою көмегімен санау.
4. Есепшотпен санау (абак – алғашқы жетілдірілген санау құралы), 15-ші ғасырда пайда болды. Есепшотты көбейту кестесімен біріктіру жолымен жетілдіруге соңғы талаптану 1921 жылға жатады.
5. 17-ғасырдың басында ДЖ.Непердің логарифм және логарифм кестесін ойлап табуы және есептеу таяқшаларымен ДЖ.Непердің есептеу тақтасын ендіру.

Механикалық құралдардың даму кезеңі:

1. Механикалық есептеу принциптерін қолданатын есептеу құрылғылары мен аспаптарын жасау. 1623 жыл – 6 разрядты сандар мен арифметикалық амалдар орындауға арналған Шиккардтың алғашқы машинасы. Ол көбейтетін, қосатын, сандарды жазатын тәуелсіз құрылғылардан тұратын.
2. 1642 жылы Блез Паскаль ойлап тапқан он разрядты сандармен арифметикалық амалдарды механикалық түрде орындайтын машина.
3. 1673 ж. Г.И.Лейбниц алғашқы арифмометрді құрастырды. Арифмометрлер кең тарады және бірнеше рет жетілдірілді. Оған мысал: Томас арифмометрі (томас-машина), Болле машинасы, Орднер арифмометрі т.б. арифмометр пайда болуымен байланысты есепші мамандығы пайда болды. 1969ж. ССРО-да арифмометрді шығару ең жоғары деңгейге жетті (300 мың арифмометр). 20-ғасырдың 70-ші жылдары арифмометрді элементтік базасы интегралдық схемаға негізделген калькулятор ығыстырды.
4. 19-ғасырдың бірінші жартысында Чарльз Бэббидж әмбебап есептеуіш (аналитикалық) машина құрастыруға талаптанды. Бұл машина перфокартада жазылған бағдарламаны қолдануы керек еді. Бэббидж бағдарламалық басқару принципін қолданып, кез-келген алгоритмді шешуге арналған аналитикалық машинаны құрудың негізгі идеясын зерттеп дайындады. Бұл жаккардтың тоқыма станогы сияқты, нағыз механикалық машина болуы тиісі еді. Бірақ сол кездегі техниканың дамуы жеткілікті дәрежеде болмауы бұл жобаның іске асуына мүмкіндік жасамады.

Электр механикалық құралдардың даму кезеңі:

1. 1887ж., Г.Холлерит, У.Бэббидж бен Г.Джоккардтың идеяларын қолданып, алғашқы есептеуіш-аналитикалық кешенін құрды. Бұл құрал АҚШ-та (1890), Ресейде (1897), Канадада (1897) халық санағын жүргізуде, АҚШ-тың темір жолдарының есептерін өңдеуде және ірі сауда фирмаларында қолданылды.
2. 1941ж., Коннард Цузе бағдарламалық басқаруы мен жадтайтын құрылғысы бар алдыңғыларға ұқсас машина жасап шығарды.
3. 1944ж. Айкен IBM фирмасының кәсіпорнында Бэббидж жұмыстарының көмегімен электромеханикалық реледегі «МАРК-1» аналитикалық машинасын құрастырды. Бұл машинаның есептеу жылдамдығы электр жетегі бар арифмометрден 100 есе тез болды. Бұл машинаның бірнеше жетілдірілген түрлері шығарылды.
4. 1957ж. – ССРО-да (PBM-1) релелік есептеуіш машина жасады. Бұл релелік ЕТ-нің ең ірі және соңғы жобасы болды. Осы кезеңде механикаландырылған санау кәсіпорны болып табылатын есептеуіш-машина стансалары құрыла бастады.

Электрондық құралдардың даму кезеңі:

1. 1943-45ж. АҚШ-та Моучли мен Эккерт басқарған топ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ШАМДАРДЫҢ негізіндегі ең алғашқы ENIAC ЭЕМ-ін құрастырды. Бұл әр түрлі мәселелерді шешетін әмбебап машина еді. Бұл ЭЕМ «МАРК-1» машинасынан өнімділігі бойынша 1000 есе артық және одан екі есе үлкен (салмағы 30т) болды.  ENIAC машинасында 18000 электрондық шамдар, 150 реле 70000 резисторлар, 10000 конденсатор болды. Ол 140 квт қуат пайдаланды. Бірақ оның жад құрылғысы жоқ, және бағдарламаларды беру үшін сымдарды нақты бір түрде жалғастырып отыру керек болды.
2. 1945ж. Джон фон Нейман цифрлық есептеуіш машинаның жалпы принциптерін ойлап тапты, ол қазіргі кезге дейін ДК-де қолданылады. Осы принциптер бойынша компьютерде мыналар болуы керек:

• арифметикалы-логикалық құрылғы, арифметикалық және логикалық операцияларды орындайды;
• жадтайтын құрылғы немесе бағдарламалар мен деректерді сақтайтын жад;
• басқару құрылғысы, ол бағдарламаларды орындау процесін ұйымдастырады;
• ақпарат енгізу-шығару сыртқы құрылғысы.

Алдымен белгілі бір сыртқы құрылғының көмегімен компьютердің жадына бағдарлама енгізіледі. Басқару құрылғысы жадтан бағдарламаның бірінші командасын тауып оқиды және оның орындалуын ұйымдастырады. Бірінші команданы орындағаннан кейін, басқару құрылғысы келесі командаларды оқиды және т.с.

ЭЕМ-нің бірінші буыны (1949-1958ж.)

1. 1949ж. Морис Уилкс (Англия) алғашқы EDVAC компьютерін жасады. Бұл жадында сақталған бағдарламалары бар әмбебап ЭЕМ цифрлық электрондық есептеуіш әмбебап машиналарының алғашқы буындарына жол салды.
2. XX-ғасырдың 40-50 жылдары ЭЕМ өте үлкен және қарапайым болды. Элементтік база ретінде электрондық шамдар мен реле қолданылды: жедел (оперативтік) жад триггерлерде, кейін ферриттік жүрекшелерде; шапшаңдығы – секундына 5-30 мың арифметикалық амалдар болды. Мұндай ЭЕМ-дер үшін бағраламалар машиналық кодтарда жүргізіледі, кейінірек автокодтар мен ассемблер пайда болды. Бұл ЭЕМ ғылыми-техникалық есептеулер жүргізу үшін қолданылды. Осы типті машиналарға EDSAC, ENIAC, UNIVAC, БЭСМ, Урал жатады.

ЭЕМ-нің екінші буыны (1955-1963).

1. 1948ж. – транзистор ойлап табылды және 50-ші жылдардың екінші жартысында транзисторлы ЭЕМ-дер пайда болды.
2. 1959ж., — АҚШ-та екінші буынның RCA-501 ЭЕМ-і құрылды
3. 1960ж., — IBM 7090 LARC
4. 1961ж., — Stretsh
5. 1962ж., — ATLAS
6. Ал ССРО-да 2-ші буынның ЭЕМ-дері: РАЗДАН, НАИРИ, МИР, МИНСК, Урал-11, М-220, БЭСМ-4, М-4000 сияқты машиналар шығарылды.

2-ші буынның ЭЕМ-і транзисторлы (жартылай өткізгіштер) элементтік базасымен, өте кішкене ферриттік жүрекшелері бар жедел жадымен 512 Кбайт көлемімен секундына 3000000 амал өнімділігімен сипатталады. Олар функционал операциялар (бөлінген уақыт режимі) мен мульти-бағдарламалар режимін біріктіруді, яғни орталық процессор мен енгізу-шығару арналарының қатар жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Өлшемі бойынша ЭЕМ-дер кіші, орта, үлкен және арнайы түрлерге бөлінеді.

ЭЕМ-нің жетілдіруімен қатар бағдарламалық жабдықтамалар дамыды, алгоритмдік бағдарламалау тілдері, АБЖ, диспетчерлер пайда болды.

ЭЕМ үшінші буыны (1964-1976ж.).

1. 1958ж. – Джек Килби бірнеше транзисторды бір пластинаға қалай орналастыру керек екенін ойлап тапты.
2. 1959ж. – Роберт Нойд ең алғашқы ЭЕМ-і деп IBM/360 модельдерінің сериясын (1964ж. АҚШ) санауға болады.
3. ЭЕМ-нің үшінші буынына РДР-8 (бірінші мини-компьютер, ол 1965ж. Құрылды және құны 20 мың $ болды) РДР-11, В-3500, EC-ЭЕМ сериясы жатқызуға болады. ЭЕМ-нің үшінші буыны интегралдық схемалы (ИС) және жартылай үлкен схемала (YC) жартылай өткізгіш интегралдық схемадағы жедел жад құрылғысымен, 16Мб көлемімен, секундына 30 млн. Операция өнімділікпен сипатталады. Өлшемі бойынша ЭЕМ үлкен, орташа, мини және микро болып бірнеше түрге бөлінеді. Бұл буынның типтік модельдері – EC-ЭЕМ, СМ-ЭЕМ, IBM/360, РДР, VAX.

ЭЕМ-нің үшінші буынына тән ерекшелік – бұл операциялық жүйесінің болуы, мульти-бағдарламалау мен ресурстарды (шалғай құрылғыларды), ЭЕМ-нің өзінің аппараттық бөлігін немесе тікелей операциялық жүйені басқару мүмкіндігінің пайда болуы. ЭЕМ-дегі бағдарламалық жабдықтама ОЖ, ҚБӨ, ДББЖ, АБЖ, жоғары дәрежелі алгоритмік тілдердің (ПЛ-1, АЛГОЛ; КОБОЛ…) пайда болуымен күрделіленеді.

ЭЕМ-нің төртінші буыны (1977 – қазіргі кез):

1. Төртінші буынның ЭЕМ-дерінің ең алғашқы танымал сериясы IBM/370.
2. Төртінші буынның ЕТ-нің конструктивті-технологиялық негізі үлкен интегралды схема (YИС) және өте үлкен интегралды схема (ӨҮИС), олар 70-80 жылдары құрылған, шапшаң жадтайтын құрылғылар болды. ЭЕМ ЯВА-ны тиімді пайдалануға, қиыншылықтары бар программистер үшін бағдарламалау процесін жеңілдетуге есептеліп шығарылады. Төртінші буынның машиналарының паркін микро-ЭЕМ-ге, ДК-ге, мини-ЭЕМ-ге, жалпыға арналған ЭЕМ-ге, арнайы ЭЕМ-ге,  арнайы-IBM-ге және супер-ЭЕМ-ге бөлуге болады. Төртінші буын машиналарының жедел жады – жартылай өткізгіш АҮИС-те, көлемі 16Мб және одан жоғары. Бұл буынның машиналарына IBM/370, SX-2, IBMPC/XT/AT, PC/2, Cray типтерін жатқызуға болады.

Дербес компьютерлер:

1. Бүгінгі күні кең тараған ДК-ЦЭВМ. Олардың пайда болуы алғашқы РДР-8 мини-ЭЕМ-ге барып тіреледі.
2. 1970ж. – INTAL фирмасы жадтың интегралдық схемасын және тамызда үлкен ЭЕМ-нің орталық процессорына барабар интегралдық схеманы (INTEL-4004 микропроцессоры) сата бастады.
3. 1975ж. – Intel-8080 микропроцессоры бар Альтаир-8800 ең алғашқы ДК пайда болды.
4. 1981ж. – IBM фирмасы IBMPC дербес компьютерлерін шығара бастады.
5. 1983ж. – қатқыл дискісі бар IBM PC XT компьютерлері шығарылды.
6. 1985ж. – IBM PC AT дербес компьютерлерінің шығарылуы басталды.

2.1.1.Тапсырма. Кестені толтыр. Кестені үшке бөл:

1. Механикалық санауыш құрылғылар;
2. Есептеуші автоматтар;
3. Электрондық-есептеуіш машиналар.

Тапсырма тақырыптың конспекті болып табылады.

Ол мұғалімнің түсіндіруімен немесе оқулықтағы параграфты оқумен қатар орындалады. Оқушылар кестеге жазатын жауаптар курсивпен белгіленген.

Бақылау сұрағы: «Марк-1» машинасы қандай элементтерде жасалған?

Жауабы: Релелі және механикалық элементтерде.

2.1.2.Тапсырма. Кестені толтыр.

Тапсырма тақырыптың конспекті болып табылады. Ол мұғалімнің түсіндіруімен немесе оқулықтағы параграфты оқумен қатар орындалады.

Бақылау сұрағы: Қазіргі заманғы дербес компьютерлер қай буынға жатады?

Жауабы: IV буынға.

2.1.3.Тапсырма(Ү). Сөзжұмбақ.

Көлденеңінен:

5. Бағдарламамен басқарылатын аналитикалық-машинаның авторы.
6. Қосатын машинаны ойлап тапқан адам.
7. Лейбництің механикалық санау машинасы.
8. ЭЕМ-нің II буынының элементтік базасы.

Тігінен:

1. Біздің елдегі бірінші ЭЕМ.
2. Бірінші электрондық компьютер.
3. Гректердің ежелгі санау құралы.
4. Санау – перфорациялық машинасын жарыққа шығарушы.
5. Компьютер ойындарындағы дисплей экранында жылжымалы объектілерді басқаратын құрылғы.
6. ЭЕМ-нің I буынының элементтік базасы.

1. Жаңа тақырыпты бекіту

2.1.1, 2.1.2– тапсырмаларды орындау

1. Қорытындылау

1)Үйге тапсырма

Есептеуіш техникасының даму тарихы. ЭЕМ-нің қоғам  өміріндегі рөлі: мектепте, үйде,

медицинада, бизнесте, өнерде, ғылымда, ЭЕМ-ді қолдану аумақтары

2.1.3 — тапсырма

2)Оқушыларды бағалау