Японська рахівниця серобян

Урок №1

Тема: Що таке інформатика. Галузі знань, з якими пов’язана інформатика. Поняття інформації. Умови існування інформації. Дії з інформацією. Властивості інформації. Огляд історії розвитку обчислювальної техніки.

Скажіть, будь ласка, що об’єднує людей, які ведуть підрахунок зірок, спостерігають за хмарами? (вони займаються збором і обробкою інформації). Люди ще з давніх часів спостерігали за явищами, які відбуваються і навколишніми предметами, тим самим збирали і накопичуванням інформацію про них. Але при цьому, дуже довгий період нікому не приходило в голову аналізувати сам процес збору і накопичування інформації.

З появою приборів, які передають інформацію на великі відстані, була створена теорія зв’язку, на базі якої виникла теорія інформації. В свою чергу, розвиток теорії інформації і обчислювальної техніки призвело до появи науки – інформатика.

На сьогоднішньому уроці ми з вами познайомимося з поняттям інформація, інформатика, історією обчислювальної техніки.

Інформатика – це сукупність наук, пов’язаних з отриманням, оброблянням, подаванням та зберіганням інформації.

Інформація – це відомості про оточуючий нас світ та процеси, що в ньому відбуваються.

Інформація передбачає існування матеріального носія інформації, джерела, передавача, приймача та каналу зв’язку між передавачем та приймачем інформації.

Органи чуття: ніс, очі, язик, руки, вуха.

Інформацію можна: збирати, передавати, приймати, зберігати, обробляти, видаляти, змінювати тощо.

Запитання до класу: Наведіть приклади ситуацій, у яких ви є передавачем або приймачем інформації. Яку роль передавача чи приймача – на цьому уроці вам доводилось найчастіше виконувати? Що було матеріальним носієм інформації в наведеному прикладі?

Приклад обробляння інформації: вчитель розповідає на уроці, учень – слухає, запам’ятовує і використовує отриману інформацію.

Властивості інформації:

Повнота: якщо вас повідомлять, що буде контрольна, але не зазначать, з якої теми та з якого предмету, то інформація буде неповною.
Достовірність: якщо вам скажуть, що контрольна буде завтра, а насправді вона буде післязавтра, то інформація буде недостовірною.
Корисність: якщо ви дізнаєтеся, що контрольна буде з певної теми математики, то отримана інформація буде для вас корисною.
Своєчасність: якщо ви дізнаєтеся про контрольну вже після її проведення, то отримана інформація буде несвоєчасною.
Зрозумілість: якщо інформацію про контрольну передати азбукою Морзе, яку ви не знаєте, то така інформація буде для вас незрозумілою.

Запитання до класу: Чи знаєте ви коли і де з’явилися перші пристрої, що полегшували обчислювання? Що таке Аналітична машина і хто її вигадав?

Перша знахідка – Вестоницька кістка із зарубками - відноситься до 30 тис. років до н.е.

Рахівниці

Саломінська дошка (VI-V ст. до н.е.) – Грецькі рахівниці. Дошку посипали морським піском, а у ньому робили заглибини, на яких камінчиками позначали числа. Один рівчачок відповідає одиницям, інший – десяткам тощо.

Китайська рахівниця суан-пан

Російські рахівниці

Японська рахівниця серобян

Перший у світі ескіз пристрою для рахування на основі коліс із десятьма зубцями належить Леонардо да Вінчі

Блез Паскаль відомий французький математик, який розробив пристрій для обраховування – паскаліна -, що дозволяв додавати десяткові числа та містив багато шестерень.

Готфрід Вільгельм Лейбніц у 1673 р. створив “арифметичний прилад” – пристрій для виконання арифметичних операцій, зокрема множення і ділення, для чого до зубчатих коліс було додано східчастий валик.

Чарльз Беббідж здійснив якісно новий крок у розвитку засобів обчислювальної техніки - перехід від ручного до автоматичного виконання обчислень за складеною програмою. Англійський вчений розробив проект Аналітичної машини – механічної універсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням.

Аналітична машина передбачувана швидкість обчислювання – додавання і віднімання – одна дія за 1 секунду, множення і ділення – одна дія за 1 хвилину.

Олександр Михайлович Щука рев і Павло Дмитрович Хрущов ( українські вчені) були «будівничими” логічних машин, що дозволяли механізувати найпростіші логічні висновки.

Геніальну ідею Беббіджа здійснив американський учений Говард Айкен, що створив у 1994 р. перший у США релейно -механічний комп’ютер. Його основні блоки – арифметики і пам’яті – було виконано на зубчатих колеса х.

У 1937 р. американський вчений Джон Атанасов почав розробляти спеціалізований комп’ютер, уперше у світі застосувавши електронні лампи (300 ламп).

Урок №2

Тема: Структура комп’ютера за фон Нейманом. Архітектура комп’ютера. Основні модулі комп’ютера та їхні характеристики. Пристрої введення та виведення інформації.

Склади схему

Використовуючи дані зі списку, заповніть порожні місця схеми, що відображає класифікацію об’єктів.

Об’єкти: веселка, гора Говерла, зошит, парниковий ефект, фотокамера, цунамі.

Класифікуйте об’єкти, що містяться в комп’ютерному класі, наприклад: комп’ютери, принтер, сканер, телевізор, модем, парти, комп’ютерні столи, лампи, плакати, стенди, підручники, зошити, диски, учні, вчитель та ін. Заповніть схему.

Кожен вчений створював свою унікальну обчислювальну машину. Але всі ці машини мали спільний принцип будови та роботи. Сьогодні ми з вами поговоримо про те, хто і коли винайшов загальний принцип будови комп’ютера.

У 1946 році американський математик Джон фон Нейман (1903-1957), використовуючи ідеї Ч.Беббіджа, сформулював Загальні принципи будови комп’ютера, щоб він був універсальним та ефективним пристроєм для виконання обчислень та логічних операцій.

Фон Непман виділив п’ять базових елементів комп’ютера:

- арифметично-логічний пристрій (АЛП);

- пристрій керування, який організовує виконання програми;

- Оперативна пам’ять (ОП) або запам’ятовуючий пристрій;

- Пристрої введення інформації;

- Пристрої виведення інформації.

У 1948 році в СРСР Сергієм Олексійовичем Лебедєвим була підтверджена теорія фон Неймана і це стало завершенням першого етапу розвитку науки про комп’ютери.

Будучи вже досить відомим ученим у галузі електроенергетики, С.О.Лебедєв з 1946 року починає працювати в обчислювальній техніці. В Інституті електроніки АН УРСР він створює перший у країні науковий семінар. На його базі працювала лабораторія розробляння електронно-обчислювальних машин (ЕОМ).

У цій лабораторії було створено першу ЕОМ у Радянському Союзі, що отримала назву МЕРМ ( мала електронно-обчислювальна машина, російською - МЭСМ).

Появу НОМ зумовили перш за все, потреби виконання значних обчислень у фізичних та інженерних науках. А успіхи цих наук, у свою чергу, спонукали вдосконалювати ЕОМ. Наука не стоїть на місці, і кожні декілька років відбувається якісний стрибок у розвитку обчислювальної техніки. Нове покоління комп’ютерів замінює попереднє.

Відповідно до принципу фон Неймана, всі комп’ютери мають однакову будову, яку ще можна назвати архітектурою комп’ютера.

Отже, архітектура комп'ютера — це будова та принципи взаємодії всіх частин комп’ютера.

Частини, з яких складається комп'ютер, називаються модулями. Вони з'єднані між собою за допомогою системної магістралі(системної шини).

До основних вузлів комп'ютера належать:

- Процесор, що складається з двох частин: арифметико-логічного пристрою(АЛП), призначеного обробляти дані за заданою програмою,та пристрою керування (ПК), що керує роботою всіх блоків комп’ютера.

- Оперативна пам 'ять комп'ютера, яка зберігає інформацію, потрібну іншим пристроям комп'ютера.

- Зовнішня пам'ять, що дозволяє зберігати інформацію досить довго, навіть тоді, коли комп'ютер вимикається, та переносити її на інші комп'ютери.

- Пристрої введення - це пристрої, за допомогою яких можна вводити у комп’ютер потрібну інформацію.

- Пристрої виведення - це пристрої, за допомогою яких можна виводити різну інформація з комп'ютера.

Учені визначили вузли, що складають базову конфігурацію будь-якого комп’ютера:

Завдання до класу: А зараз, якщо ви все зрозуміли, зберіть комп’ютер з мінімально необхідного набору компонентів, позначаючи обрані елементи символом “1”. (зош. стр.12, завд.8). Домовимося, якщо даний вузол буде потрібний для комп’ютера, ми його будемо позначати символом «1», а у випадку, коли без цього модуля можна обійтися, позначимо його як «0».

З інформацією, поданою саме в такій формі – за допомогою 0 та 1, - і працює насправді комп’ютер.

0 або 1 - це двійковий символ, що отримав назву біт, від англійських слів binary digit, що означають двійкова цифра.

Будь-яку літеру або цифру можна подати кодом, що складається з послідовності двійкових символів. Оскільки комп'ютер використовує 256 різних символів, то, щоб подати кожний символ, необхідна послідовність з восьми розрядів (у кожному з яких стоїть 0 або 1).

Для визначення кількості інформації введено такі одиниці виміру:

1 біт (може приймати значення 0 або 1)

1 байт = 8 розрядів

1 Кбайт = 1024 байта (210)

1 Мбайт = 1024 Кбанта

1 Гбайт = 1024 Мбайта

1 Тбайт = 1024 Гбайта

Ознаки, що відрізняють покоління комп'ютерів:

• Елементна база (головний елемент, розроблений фізиками, що є основою комп'ютера)

• Швидкодія

• Об'єм пам'яті

• Пристрої введення та виведення інформації

Давайте розглянемо основні характеристики різних комп’ютерних поколінь.

Дійсно, усі комп’ютери дуже різні, але мають і спільні риси, а точніше, принципи будови. За останні 50 років у світі комп’ютерів відбулося багато змін та відкриттів, скільки не було за всю історію обчислювальної техніки. З’явився перший комп’ютер, який дійсно можна було назвати персональним. Його створили компанії Майкрософт та Apple, які досить інтенсивно розробляли програмне забезпечення ПК. А це дало змогу ввести комп’ютери майже в усі сфери діяльності людини.