Конспект урока "История докомпьютерной эпохи"

Урок информатики по теме: История докомпьютерной эпохи.
Цель: познакомить учащихся с устройствами, являющимися предшественниками
компьютеров; познакомить учащихся с изобретателями устройств, помогающих
обрабатывать информацию.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
основные устройства, являющиеся предшественниками компьютера;
изобретателей, которые эти устройства придумали и реализовали.
Учащиеся должны уметь:
называть в хронологическом порядке основные вычислительные средства и
их изобретателей.
Программно-дидактическое обеспечение: ПК, мультимедиа проектор, презентация с
иллюстрациями, портреты изобретателей и ученых.
Ход урока
I. Постановка целей урока
1. Основные этапы развития вычислительной техники
2. Ручной период автоматизации вычислений.
3. Русские счёты.
4. Леонардо Да Винчи.
5. Джон Непер.
6. Вильгельм Шиккард.
7. Что изобрел Блез Паскаль.
8. Готфрид Вильгельм Лейбниц. Его вклад в развитие вычислительных устройств.
9. Жозефф Мари Жаккар.
10. Аналитическая машина Чарлза Беббиджа гениальный проект, оставшийся
не реализованным.
11. Перфокарты и автоматизация. Огаста Ада Лавлейс.
12. Электромеханический этап развития ВТ. Герман Холлерит.
Актуализация знаний. Фронтальный опрос.
1. Какое устройство суммирует одноразрядные двоичные числа?
2. Каким образом осуществляется перенос разряда?
3. Сумматор складывает одноразрядные двоичные числа. А как сложить n-
разрядные двоичные числа?
4. Какое устройство хранит информацию, и сколько именно?
5. Какие режимы триггера существуют?
6. Где применяются сумматоры и триггеры?
II. Изложение нового материала.
История возникновения информационных технологий уходит своими корнями в
глубокую древность. Важным стимулом к их развитию стала задача упрощения и
ускорения вычислений; для ее решения и были разработаны первые вычислительные
машины.
Основными этапами развития вычислительной техники являются:
Ручной с 50-го тысячелетия до н.э.;
Механический с середины 17 века;
Электромеханический с 90-х годов 19 века;
Электронный с 40-х годов 20 века.
Сегодня на уроке мы рассмотрим первые три этапа.
Все учащиеся готовят следующую таблицу и заполняют ее после каждого
сообщения. Таким образом происходит закрепление материала.
Дата
Устройство
Изобретатель
Назначение и функции устройства
(Далее учащиеся выступают с сообщениями)
1 сообщение: Ручной период автоматизации вычислений
Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой
цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. В раскопках
обнаружена так называемая «вестонская кость» с зарубками, похожими на зачатки счета,
используемая около 30 тыс. лет до н.э.
Первый механический «компьютер» получил распространение в V веке до нашей
эры в Греции и Египте и назывался абак.
Абак (греч. abax, abakion, латинский abacus - доска, счётная доска), счётная доска,
применявшаяся для арифметических вычислений в Древней Греции, Риме, затем в
Западной Европе до 18 века.
Древнегреческий абак (доска или "саламинская доска" по имени острова Саламин
в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке
проходились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка
соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете
набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем
разряде.
В Китае счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и
нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки с числами. У китайцев в
основе счета лежала не десятка, а пятерка.
Она разделена на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек,
в верхней части - по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6,
ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд
единиц.
В Японии это же устройство для счета носило название серобян.
2 сообщение: Русские счеты
В России счёты (аналог абака) появились в 16 веке и применяются до сих пор, хотя в
последнее время их использование ограничено. Создаются русские счеты с десятичной
системой счисления. Счеты являются первым простейшим приспособлением для
вычислений счета. Они прошли длительный путь эволюции, в котором можно выделить
четыре стадии. Первая предваряет их возникновение-это счет с помощью косточек, очень
близкий к западноевропейскому счету на линиях. Вторая - “дощаной счет”. Она
начинается в конце 16 века и завершается в начале 18 века. На этой стадии изобретаются
русские счеты, по форме сильно отличающиеся от современных.
Они имели сначала четыре, а затем два счетных поля и были универсальным
счетным прибором. Десятичная позиционная система счисления еще только начинала
распространяться в России, и практически все вычисления производились на счетах.
Следующая, третья стадия охватывает 18-ый и начало 19-го века. В начале этой стадии
счеты приобретают свою классическую форму и в
дальнейшем совершенствуются только внешне, с точки зрения удобства пользования.
Однако на этой стадии счеты уже не являются универсальным счетным прибором, они
превращаются во вспомогательный прибор, а ведущее место занимают вычисления на
бумаге.
Четвертая стадия развития русских счетов охватывает начало 19 – начало 20 века.
Растущая потребность в механизации вычислений породила многочисленные попытки
модернизировать счеты и снова придать им характер универсального счетного прибора.
3 сообщение: Леонардо да Винчи
Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 16.04.1452-02.05.1519) создал 13-разрядное
суммирующее устройство с десятизубными кольцами около 1500 года.
Среди двухтомного собрания рукописей, известных как "Codex Madrid",
посвященных механике, были обнаружены чертежи и описание такого устройства.
Похожие рисунки также были найдены и в рукописях "Codex Atlanticus". Основу машины
по описанию составляют стержни, на которые крепится два зубчатых колеса, большее с
одной стороны стержня, а меньшее - с другой. Эти стержни должны были располагаться
таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим
колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с
большим колесом третьего, и т.д. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора,
должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго -
один оборот третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами
должна была приводиться в движение набором грузов.
Рисунок этого устройства был обнаружен только в 1967 году, и по нему фирма IBM
воссоздала вполне работоспособную 13-разрядную суммирующую машину, в которой
использован принцип 10-зубых колес. Первые попытки создания машин для проведения
арифметических расчетов относятся к эпохе Возрождения. Леонардо да Винчи (1452-1519)
в начале XVI в. создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятью
зубчатыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено
только в XX в. Специалисты известной американской фирмы IBM воспроизвели машину в
металле, реальность проекта Леонардо полностью подтвердилась. Его суммирующую
машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники.
Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного
сумматора – важнейшего элемента современных ЭВМ. В 1969 году по чертежам Леонардо
да Винчи американская фирма IBM по производству компьютеров в целях рекламы
построила работоспособную машину.
4 сообщение: Джон Непер
В начале 17 век шотландский математик Джон Непер (1550-1617) ввел таблицы
логарифмов, что оказало революционное влияние на счет. Принцип их заключается в том,
что каждому числу соответствует свое специальное число логарифм. Логарифмы очень
упрощают деление и умножение. Например, для умножения двух чисел достаточно
сложить их логарифмы. Результат находят в таблице логарифмов. Изобретенная на основе
изысканий Непера логарифмическая линейка, успешно использовалась еще лет 20 назад,
более 360 лет прослужив инженерам. Она, несомненно, является венцом вычислительных
инструментов ручного периода автоматизации.
Справка
Джон Непер (1550-1617) - лорд, потомок старинного воинственного шотландского
рода. Изучал логику, теологию, право, физику, математику, этику. Увлекался алхимией и
астрологией. В 1614 году опубликовал свой знаменитый труд «Описание удивительных
таблиц логарифмов». В 1617 году, незадолго до своей смерти, Непер изобрел
математический прибор (бруски Непера), призванный облегчить арифметические
вычисления. Помимо умножения, бруски Непера позволяли выполнять деление и
извлечение квадратного корня.
5 сообщение: Вильгельм Шиккард
Развитие механики в 17 веке стало предпосылкой создания вычислительных
устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. С XVII в.
появляются уже реально работающие вычислительные машины; их главная особенность
состояла в том, что алгоритм выполнения арифметических операций закладывался в само
устройство. Вот наиболее значимые результаты, достигнутые на этом пути. В 1623 г.
немецкий ученый Вильгельм Шиккард создал 6-разрядное механическое устройство, с
помощью которого можно было складывать и вычитать числа.
Справка
Вильгельм Шиккард (1592-1636) - профессор университета немецкого города
Тюбинген построил первую "суммирующую машину". Причиной, побудившей Шиккарда
разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных
десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И. Кеплером.
Ознакомившись с работой великого астронома, связанной в основном с вычислениями,
Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме на его имя,
отправленном в 1623 году, он приводит рисунок машины и рассказывает, как она
устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила.
6 сообщение: Блез Паскаль
ПАСКАЛИНА (1642 год). 1642 год
Французский математик Блез Паскаль (Blaise Pascal, 1623-1662) сконструировал
счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора. Это
устройство позволяло суммировать десятичные числа. Внешне оно представляло собой
ящик с многочисленными шестеренками.
Основой суммирующей машины стал счетчик-регистратор, или счетная шестерня. Она
имела десять выступов, на каждом из которых были нанесены цифры. Для передачи
десятков на шестерне располагался один удлиненный зуб, зацеплявший и
поворачивающий промежуточную шестерню, которая передавала вращение шестерне
десятков. Дополнительная шестерня была необходима для того, чтобы обе счетные
шестерни - единиц и десятков - вращались в одном направлении. Счетная шестерня при
помощи храпового механизма (передающего прямое движение и не передающего
обратного) соединялись с рычагом. Отклонение рычага на тот или иной угол позволяло
вводить в счетчик однозначные числа и суммировать их. В машине Паскаля храповой
привод был присоединен ко всем счетным шестерням, что позволяло суммировать и
многозначные числа.
Справка
Блез Паскаль (1623-1662) - французский математик, физик, литератор и философ.
Паскаль был первоклассным математиком. В 1654 году он переписывался с Пьером<