1.3. История развития вычислительной техники

Информатика, 6 класс. Учебник: Кадыркулов Р. А., Нурмуханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 1: Компьютерные системы и сети. Страницы 14–19.

Чему научишься

• Рассказывать, какими устройствами люди считали до компьютеров.
• Называть ключевые изобретения и их авторов: Шиккард, Паскаль, Бэббидж, Цузе, Атанасов, ENIAC.
• Различать четыре поколения компьютеров и их элементную базу.
• Рассуждать, какими могут быть компьютеры будущего.

Разминка

• Какие устройства для счёта использовали до компьютеров (рисунок 1)? Абак (Древний Рим), Паскалево колесо, механическая счётная машина, русские счёты.
• Знаешь ли ты, когда появились компьютеры? Первые большие ламповые машины появились в 1940-х годах. Дальше ты увидишь, как они менялись.
• Как, по-твоему, будет развиваться техника? Компьютеры станут ещё меньше и быстрее, появится больше искусственного интеллекта. Своё мнение запиши, мы вернёмся к нему в конце.

Разбираемся

До компьютеров: как люди считали

Ещё в древности людям нужно было быстро считать: для торговли, стройки, повседневных дел. Для этого придумывали приспособления: абак в Древнем Риме, русские счёты. Потом появились механические счётные машины.

Хронология: от счётной машины до ENIAC

📕 В учебнике сказано, что «Паскалево колесо» было машиной «с сохраняемой в памяти программой». Это неверно: машина Паскаля умела механически складывать и вычитать, но хранить программу не могла. Идея хранимой программы появилась только в XX веке.

🌟 Ада Лавлейс считается первым в мире программистом: она написала программу для машины Бэббиджа. Слово «компьютер» происходит от английского to compute («вычислять»).

Аналитическая машина Бэббиджа состояла из четырёх частей, и они очень похожи на устройства современного компьютера:

Четыре поколения компьютеров

📌 Поколение — группа компьютеров, построенных на одной элементной базе (на одних и тех же «деталях»).

• I поколение (1946–1954). Электронные лампы. ENIAC: 30 тонн, 18 тысяч ламп, 5000 операций в секунду, проработал 9 лет. Управление пультом и перфолентами.
• II поколение (1955–1964). Полупроводниковые транзисторы вместо ламп. Они быстрее, дешевле и меньше. Производительность выросла в 10 раз.
• III поколение (1965–1974). Интегральные схемы (микросхемы, до 1000 транзисторов). Появились развитые операционные системы и мультипрограммирование: работа с несколькими программами одновременно. Пример: IBM/360.
• IV поколение (с 1975 года по сегодня). Большие и сверхбольшие интегральные схемы. Появились персональные компьютеры (ПК), звуковые и видеоплаты, сети, Интернет.

📕 В тексте учебника скорость ENIAC указана как 5000 операций в секунду, а в таблице на с. 17 для первого поколения написано «10–20 тысяч операций в секунду». Это разные цифры: 5000 относится к ENIAC, а 10–20 тысяч — к лучшим машинам поколения. Запоминай оба варианта с оговоркой.

💡 Транзистор заменил десятки ламп: в учебнике сказано, что один транзистор мог выполнять функцию 40 электронных ламп.

Компьютеры будущего

Компьютерная техника развивается очень быстро: купленный сегодня мощный компьютер через год станет «средним». В будущем учёные ожидают такие машины:

• Биокомпьютер: устройства на основе работы живых клеток.
• Молекулярный компьютер: переход молекул из одного состояния в другое позволит в сотни раз увеличить память (по прогнозу).
• Квантовый (фотонный) компьютер: носителем информации будут фотоны, частицы света. Прогнозируют ускорение работы в сотни раз.

👨‍👩‍👧 Родителю. Хорошая семейная игра: найдите дома самое старое устройство (калькулятор, кнопочный телефон) и сравните с современным смартфоном: вес, память, возможности. Ребёнок на своём примере увидит, как меняется техника.

Проверь себя

• Какие устройства использовали для счёта до компьютеров? Абак, русские счёты, Паскалево колесо, механические счётные машины.
• Кого называют отцом современного компьютера? Чарльза Бэббиджа, изобретателя Аналитической машины.
• Из каких частей состояла Аналитическая машина? Склад (память), мельница (арифметическое устройство), блок управления, блок ввода и вывода.
• Что такое ENIAC? Первый в мире программируемый компьютер (1946, США).
• Чем различаются поколения компьютеров? Элементной базой: лампы, транзисторы, микросхемы, большие и сверхбольшие интегральные схемы.

Решаем упражнения

№ 1

(рубрика «Синтез») Предложи прогноз развития компьютерной техники. Какие компьютеры могут быть созданы? Чем они будут отличаться внешне и по строению от нынешних? Приведи примеры.

Как думать. Опирайся на тенденции: меньше, быстрее, умнее. Можно использовать идеи из учебника.

Пример ответа. Компьютеры станут ещё меньше и встроятся в одежду, очки, предметы дома. Появятся квантовые и биокомпьютеры, которые будут считать в сотни раз быстрее. Внешне это могут быть гибкие экраны, голограммы, голосовое управление; внутри вместо кремниевых микросхем: фотоны, молекулы, живые клетки. Искусственный интеллект станет помощником в учёбе и работе.

Ответ: прогноз с 2-3 идеями и примерами, например биокомпьютер, квантовый компьютер, гибкие устройства.

№ 2

(рубрика «Оценка») Подготовь заметку в школьную газету (8-10 предложений) на тему «Компьютер и его развитие в будущем».

Как думать. План: что было, что есть, что будет. Начни с яркого факта.

Пример ответа. Знаешь ли ты, что первый компьютер ENIAC весил 30 тонн? Он создан в 1946 году и работал на 18 тысячах ламп. Потом лампы заменили транзисторами, а позже микросхемами, и компьютеры стали меньше и быстрее. Сегодня мощный компьютер умещается в кармане, это смартфон. Но развитие не остановилось. Учёные думают о биокомпьютерах, молекулярных и квантовых машинах. Такие компьютеры смогут считать в сотни раз быстрее. Скорее всего, искусственный интеллект станет нашим постоянным помощником. Интересно, какие компьютеры будут у твоих детей?

Ответ: заметка из 8-10 предложений по плану «прошлое, настоящее, будущее».

№ 3

(Вопросы для размышления, № 1) Как дальнейшее развитие компьютерной техники улучшит жизнь и деятельность человека?

Пример ответа. Компьютеры помогут быстрее лечить болезни, учить, управлять транспортом, делать рутинную работу вместо человека. Станут доступнее онлайн-учёба и услуги.

Ответ: упростит работу, учёбу и лечение, сэкономит время человека.

№ 4

(Вопросы для размышления, № 2) Как ты думаешь, каковы причины стремительного развития компьютерной техники на протяжении 80 лет её развития?

Как думать. Вспомни, что менялось в каждом поколении.

Пример ответа. Во-первых, постоянно находили новые «детали» (лампы, транзисторы, микросхемы), которые меньше и быстрее. Во-вторых, компьютеры нужны везде: в науке, торговле, связи, поэтому в них вкладывали деньги. В-третьих, новые изобретения помогали создавать ещё более новые.

Ответ: новая элементная база, высокий спрос на вычисления и вложения в науку.

№ 5

(Вопросы для размышления, № 3) Почему компьютер стал важен для человека?

Пример ответа. Он быстро считает, хранит огромный объём информации, помогает общаться и учиться, управляет машинами и сетями. Без компьютеров не работают банки, транспорт, связь, медицина.

Ответ: потому что он ускоряет вычисления, работу с информацией и общение людей.

№ 6

(Домашнее задание) Найди информацию в интернете и заполни таблицу: 13 изобретений, дата, где и кем создано.

Как думать. Первые две строки в учебнике уже заполнены. Остальные ищи в надёжных источниках: энциклопедиях, школьных сайтах.

Решение. Заполненная таблица (даты с оговоркой «проверь по источнику»):

Ответ: таблица заполнена как выше; у каждого ученика формулировки могут отличаться, главное — верные даты и авторы.

Шпаргалка

• До компьютеров считали на абаке, счётах и механических машинах.
• Бэббидж — отец компьютера, Ада Лавлейс — первый программист.
• Четыре поколения: лампы, транзисторы, микросхемы, большие и сверхбольшие схемы.
• Компьютеры будущего: биокомпьютеры, молекулярные, квантовые.

Мини-тест