1.3. Есептеу техникасының даму тарихы

Информатика, 6 сынып. Оқулық: Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). 1 бөлім: Компьютерлік жүйелер және желілер. 14–19-беттер.

Нені үйренесің

• Компьютерге дейін адамдардың қандай құралдармен санағанын айтып беруді.
• Басты өнертабыстар мен олардың авторларын атауды: Шиккард, Паскаль, Бэббидж, Цузе, Атанасов, ENIAC.
• Компьютерлердің төрт буынын және олардың элементтік базасын ажыратуды.
• Болашақ компьютерлер қандай болуы мүмкін екенін ой елегінен өткізуді.

Ой қозғау

• Компьютер пайда болғанға дейін адамдар қандай есептеу құралдарын пайдаланған (1-сурет)? Абак (Ежелгі Рим), Паскаль дөңгелегі, механикалық есептеу машинесі, орыс есепшоты.
• Компьютер қашан пайда болғанын, қалай дамығанын білесің бе? Алғашқы үлкен шамды машиналар 1940-жылдары пайда болды. Одан әрі олардың қалай өзгергенін көресің.
• Қалай ойлайсың, болашақта есептеу техникасы қалай дамуы мүмкін? Компьютерлер одан да кішкентай әрі жылдам болады, жасанды интеллект көбейеді. Өз пікіріңді жазып қой, соңында оған қайта ораламыз.

Тақырыпты талдаймыз

Компьютерге дейін: адамдар қалай санады

Ертеде-ақ адамдарға тез санау керек болды: сауда, құрылыс, күнделікті істер үшін. Сол үшін түрлі құралдар ойлап тапты: Ежелгі Римдегі абак, орыс есепшоты. Содан кейін механикалық есептеу машиналары пайда болды.

Хронология: есептеу машинесінен ENIAC-қа дейін

📕 Оқулықта «Паскаль дөңгелегін» «арнайы сақталатын программасы бар» есептеу машинесі деп жазған. Бұл дұрыс емес: Паскаль машинасы механикалық түрде қосып, азайта алды, бірақ программаны сақтай алмады. Сақталатын программа идеясы тек XX ғасырда пайда болды.

🌟 Ада Лавлейс — әлемдегі бірінші программалаушы саналады: ол Бэббидж машинасына программа жазды. «Компьютер» сөзі ағылшынның to compute («есептеу») сөзінен шыққан.

Бэббидждің Аналитикалық машинасы төрт бөліктен тұрды, олар қазіргі компьютердің құрылғыларына өте ұқсас:

Компьютерлердің төрт буыны

📌 Буын — бір элементтік базада (бірдей «бөлшектерде») құрылған компьютерлер тобы.

• I буын (1946–1954). Электрондық шамдар. ENIAC: 30 тонна, 18 мың шам, секундына 5000 операция, 9 жыл ғана жұмыс істеді. Басқару пульті мен перфотаспа арқылы басқарылды.
• II буын (1955–1964). Шамдардың орнына жартылай өткізгіш транзисторлар. Олар жылдам, арзан және кішкентай. Өнімділік 10 есе артты.
• III буын (1965–1974). Интегралдық схемалар (микросхемалар, 1000 транзисторға дейін). Операциялық жүйелер мен мультипрограммалау пайда болды: бір уақытта бірнеше программамен жұмыс істеу. Мысалы: IBM/360.
• IV буын (1975 жылдан бүгінге дейін). Үлкен және аса үлкен интегралдық схемалар. Дербес компьютерлер (ДК), дыбыстық және бейне платалар, желілер, интернет пайда болды.

📕 Оқулық мәтінінде ENIAC жылдамдығы секундына 5000 операция деп көрсетілген, ал 17-беттегі кестеде бірінші буын үшін «секундына 10–20 мыңнан астам операция» деп жазылған. Бұл әртүрлі сандар: 5000 — ENIAC-қа, ал 10–20 мың — буынның ең жақсы машиналарына қатысты. Екеуін де ескертумен есте сақта.

💡 Транзистор ондаған шамның орнын басты: оқулықта бір транзистор 40 электрондық лампаның қызметін атқарған деп жазылған.

Болашақ компьютерлері

Компьютер техникасы өте тез дамиды: бүгін сатып алған қуатты компьютер бір жылдан кейін «орташа» болып қалады. Болашақта ғалымдар мынадай машиналарды күтеді:

• Биокомпьютер: тірі ағза жасушасы ретінде жұмыс істейтін құрылғылар.
• Молекулалық компьютер: молекулалардың бір күйден екінші күйге ауысуы жадты жүздеген есе арттыруға мүмкіндік береді (болжам бойынша).
• Кванттық (фотондық) компьютер: ақпарат тасымалдаушы — фотондар, жарық бөлшектері. Жұмыс жылдамдығы жүздеген есе артады деп болжайды.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Жақсы отбасылық ойын: үйдегі ең ескі құралды (калькулятор, батырмалы телефон) тауып, қазіргі смартфонмен салыстырыңыз: салмағы, жады, мүмкіндіктері. Бала өз мысалынан техниканың қалай өзгеретінін көреді.

Өзіңді тексер

• Компьютерге дейін санауға қандай құралдарды пайдаланған? Абак, орыс есепшоты, Паскаль дөңгелегі, механикалық есептеу машиналары.
• Қазіргі компьютердің атасы кім? Аналитикалық машинені ойлап тапқан Чарльз Бэббидж.
• Аналитикалық машина қандай бөліктерден тұрды? Сандарды сақтайтын «қойма» (жад), амалдарды орындайтын құрылғы (арифметикалық құрылғы), басқару құрылғысы, енгізу-шығару құрылғысы.
• ENIAC дегеніміз не? Әлемдегі алғашқы программаланатын компьютер (1946, АҚШ).
• Компьютер буындары немен ерекшеленеді? Элементтік базасымен: шамдар, транзисторлар, микросхемалар, үлкен және аса үлкен интегралдық схемалар.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

(«Жинақтау» айдарындағы тапсырма) Компьютер техникасының болашақта дамуы туралы болжам ұсын. Болашақта қандай компьютерлер жасалуы мүмкін? Ол компьютер мен қазіргі компьютердің сыртқы көрінісінде, құрылысында қандай ерекшеліктер болуы мүмкін? Болашақтың компьютерін сипатта.

Қалай ойлаймыз. Үрдістерге сүйен: кішірек, жылдамырақ, ақылдырақ. Оқулықтағы идеяларды пайдалануға болады.

Жауап үлгісі. Компьютерлер одан да кішірейіп, киімге, көзілдірікке, үйдегі заттарға орнатылады. Жүздеген есе жылдам санайтын кванттық және биокомпьютерлер пайда болады. Сыртқы түрі: иілетін экрандар, голограммалар, дауыспен басқару; ішінде кремний микросхемалардың орнына фотондар, молекулалар, тірі жасушалар болады. Жасанды интеллект оқуда да, жұмыста да көмекші болады.

Жауабы: 2–3 идея мен мысалдан тұратын болжам, мысалы, биокомпьютер, кванттық компьютер, иілгіш құрылғылар.

№ 2

(«Бағалау» айдарындағы тапсырма) «Компьютер және оның болашақта дамуы» тақырыбында газетке шағын мақала (8–10 сөйлем) дайында.

Қалай ойлаймыз. Жоспар: не болды, не бар, не болады. Жарқын фактіден баста.

Жауап үлгісі. Алғашқы ENIAC компьютерінің салмағы 30 тонна болғанын білесің бе? Ол 1946 жылы жасалып, 18 мың шамда жұмыс істеді. Кейін шамдардың орнына транзисторлар, одан соң микросхемалар келді, компьютерлер кішірейіп, жылдамдады. Бүгін қуатты компьютер қалтаға сияды, ол — смартфон. Бірақ даму тоқтаған жоқ. Ғалымдар биокомпьютерлер, молекулалық және кванттық машиналар туралы ойлануда. Мұндай компьютерлер жүздеген есе жылдам санай алады. Жасанды интеллект біздің тұрақты көмекшімізге айналары анық. Сенің балаларыңда қандай компьютерлер болар екен?

Жауабы: «өткен, бүгін, болашақ» жоспары бойынша 8–10 сөйлемнен тұратын мақала.

№ 3

(«Ойлануға берілген сұрақтар», 1-сұрақ) Есептеу техникасының дамуы адамның тұрмысын қалай жақсартады?

Жауап үлгісі. Компьютерлер аурулардың тезірек емделуіне, оқытуға, көлікті басқаруға, адамның орнына жұмыстың күнделікті бөлігін істеуге көмектеседі. Онлайн оқу мен қызметтер қолжетімді болады.

Жауабы: жұмысты, оқуды және емдеуді жеңілдетеді, адамның уақытын үнемдейді.

№ 4

(«Ойлануға берілген сұрақтар», 2-сұрақ) Компьютер техникасының сексен жылға жуық уақыт аралығында қарқынды дамуының қандай себептері бар деп ойлайсың?

Қалай ойлаймыз. Әр буында не өзгергенін еске түсір.

Жауап үлгісі. Біріншіден, үнемі кішірек әрі жылдамырақ жаңа «бөлшектер» (шамдар, транзисторлар, микросхемалар) табылып отырды. Екіншіден, компьютер ғылымда, саудада, байланыста — барлық жерде қажет болды, сондықтан оған қаржы салынды. Үшіншіден, жаңа өнертабыстар одан да жаңасын жасауға көмектесті.

Жауабы: жаңа элементтік база, есептеуге жоғары сұраныс және ғылымға салынған қаражат.

№ 5

(«Ойлануға берілген сұрақтар», 3-сұрақ) Не себепті бүгінгі таңда компьютерлер адам үшін өте маңызды дүниеге айналды?

Жауап үлгісі. Ол тез санайды, ақпараттың орасан көлемін сақтайды, қарым-қатынасқа және оқуға көмектеседі, машиналар мен желілерді басқарады. Компьютерсіз банктер, көлік, байланыс, медицина жұмыс істемейді.

Жауабы: өйткені ол есептеуді, ақпаратпен жұмысты және адамдардың қарым-қатынасын жеделдетеді.

№ 6

(Үй тапсырмасы) Интернетті пайдаланып, төмендегі кестені толтыр: 13 құрылғы, оның мерзімі, қашан және қайда пайда болған.

Қалай ойлаймыз. Оқулықта алғашқы екі жол толтырылған. Қалғандарын сенімді дереккөздерден іздеу керек: энциклопедиялардан, мектеп сайттарынан.

Шешуі. Толтырылған кесте (даталар «дереккөзден тексер» деген ескертумен):

Жауабы: кесте жоғарыдағыдай толтырылған; әр оқушының тұжырымы өзгеше болуы мүмкін, басты нәрсе — даталар мен авторлардың дұрыстығы.

Жадынама

• Компьютерге дейін абакта, есепшотта және механикалық машиналарда санаған.
• Бэббидж — компьютердің атасы, Ада Лавлейс — бірінші программалаушы.
• Төрт буын: шамдар, транзисторлар, микросхемалар, үлкен және аса үлкен схемалар.
• Болашақ компьютерлері: биокомпьютерлер, молекулалық, кванттық.

Шағын тест