какая история развития технические средства
Урок «Этапы развития технических средств и информационных ресурсов»
Основные этапы развития технических средств
История развития ВТ включает в себя 4 этапа:
1) Ручной – с 5 века до н.э.
2) Механический – с середины 17 века;
3) Электромеханический – с 90-х годов 19 в;
4) Электронный – с 40-х годов 20 в.
История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен — все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки, узелки и пр.
Исторически сложилось так, что в разных странах появились свои денежные единицы, меры веса, длины, объема, расстояния и т. д. Для перевода из одной системы мёр в другую требовались вычисления, которые обычно могли производить лишь специально обученные люди, досконально знавшие всю последовательность действий.
Ручной. Одним из первых устройств (V-IV века до н. э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии как АБАК.
Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заостренной палочкой можно было писать буквы, цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нем уже проводились путем перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр.
Механический. Развитие механики в 17 веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений.
В 1642 г. француз Блез Паскаль создал суммирующую машину, которая могла складывать и вычитать, но не умела умножать и делить.
В течение следующих двухсот лет было изобретено и построено еще несколько подобных счетных устройств, которые из-за ряда недостатков не получили широкого распространения.
Электромеханический. Необходимость автоматизировать вычисления при переписи населения в США подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888 году устройства, названного табулятором, в котором информация, нанесенная на перфокарты, расшифровывалась с помощью электрического тока. Это устройство позволило обработать данные переписи населения всего за 3 года вместо затрачиваемых ранее восьми лет. Комплексы Холлерита получают достаточно широкое применение на железных дорогах США (обработка отчетности по перевозкам), в крупных торговых фирмах (ведение статистики торговли), в промышленности (отчетность, элементы бухгалтерского учета и др.), встраховых компаниях и др.
Электронный. Появление ЭВМ. В настоящее время насчитывается уже несколько поколений ЭВМ. Смена поколений обусловливалась появлением новых элементов, изготовленных с применением принципиально иных технологий.
Перечислим характерные черты ЭВМ первого поколения.
— Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
— Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимает специальный машинный зал.
— Быстродействие: 10-20 тыс. оп/с.
— Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп. Существует опасность перегрева ЭВМ.
Второе поколение ЭВМ. 1958 – 1964. В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления. 1транзистор способен был заменить
40 электронных ламп и работал с большей скоростью. Изменилась и технология соединения элементов. Появились первые печатные — пластины из изоляционного материала, например гетинакса, на которые по специальной технологии фотомонтажа наносился токо- проводящий материал. Для крепления элементной базы на печатной плате имелись специальные гнезда. Такая формальная замена одного типа элементов на другой существенно повлияла на все характеристики ЭВМ: габариты, надежность, производительность, условия эксплуатации, стиль программирования и работы на машине. Изменился технологический процесс изготовления ЭВМ.
Перечислим характерные черты ЭВМ второго поколения:
— Элементная база: полупроводниковые элементы. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.
— Габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста.
— Производительность: от сотен тысяч до 1 млн оп/с.
— Эксплуатация: упростилась. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента в отдельности, как в ЭВМ предыдущего поколения.
— Программирование: Программисты уже не работали в зале, а отдавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах специально обученным операторам.
— Введен принцип разделения времени, который обеспечил совмещение во времени работы разных устройств, например одновременно с процессором работает устройство ввода-вывода с магнитной ленты.
Приведем характерные черты ЭВМ третьего поколения.
— Элементная база: интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате.
— Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с ЭВМ второго поколения. Для их размещения также требуется машинный зал.
— Производительность: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду.
— Эксплуатация: несколько изменилась. Более оперативно производится ремонт обычных неисправностей, но из-за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов. Большую роль играет системный программист.
— Технология программирования и решения задач: такая же, как на предыдущем этапе, хотя несколько изменился характер взаимодействия с ЭВМ.
— Произошли изменения в структуре ЭВМ. Наряду с микропрограммным способом управления используются принципы модульности и магистральности.
— Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками, выполненными в виде автономных пакетов. Появились дисплеи, графопостроители.
Четвертое поколение ЭВМ. С 1972 по наши дни. Новые технологии создания интегральных схем позволили разработать ЭВМ четвертого поколения на больших интегральных схемах (БИС), степень интеграции которых составляет десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. С появлением микропроцессора связано одно из важнейших событий в истории вычислительной техники — создание и применение персональных ЭВМ. Начало широкой продажи персональных ЭВМ связано с именами С. Джобса и В. Возняка, основателей фирмы «Эпл компьютер» (Apple Computer), которая с 1977 года наладила выпуск персональных компьютеров Apple.
Презентация «Этапы развития технических средств и информационных ресурсов»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Этапы развития технических средств и информационных ресурсов
Основные этапы развития технических средств и информационных ресурсов 1. Ручной (50 тыс. лет до н. э.) 2. Механический ( середина XVII века) 3. Электромеханический ( с 90-х гг. XIX века) 4. Электронный ( 40-е гг. XX века) 5. Современный (настоящее время)
Ручной этап Пальцы рук считаются самым первым счётным инструментом древнего человека с эпохи верхнего палеолита. Счёт на пальцах широко применялся в древнем мире и в средневековье. Первыми приспособлениями для вычислений были счётные палочки, зарубки на куске дерева, узлы на веревках. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными.
Абак — счётная доска, применявшаяся для арифметических вычислений приблизительно с V века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме. Доска абака была разделена линиями на полосы, счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов.
Суммирующая машина Паскаля Суммирующая машина Паскаля («Паскалина») — арифметическая машина, изобретённая французским учёным Блезом Паскалем в 1642 году, могла выполнять арифметические операции сложения и вычитания. Машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков и приводов. На колесиках были нанесены цифры от 0 до 9.
Логарифмическая линейка Логарифмическая линейка была создана Уильямом Отредом в 1654 году. Логарифмическая линейка — аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб) и вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, потенцирование, вычисление тригонометрических и гиперболических функций и другие операции.
Перфокарты Жаккара В 1804 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создал первый образец ткацкого станка, управляемого введенной в него информацией. Работа станка программировалась при помощи перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Переходя к новому рисунку, оператор просто заменял одну колоду перфокарт другой.
Английский ученый Чарльз Бэббидж в 1834 г. разработал проект аналитической машины (прообраз современных компьютеров). Она состояла из: склада для хранения чисел (память), мельницы для производства операций над числами (арифметическое устройство), конторы, управляющей в определенной последовательности операциями машины (процессор), устройств ввода и вывода данных. Аналитическая машина Бэббиджа
Первую программу для машины Бэббиджа в 1846 году написала Ада Лавлейс – первая программистка. Она заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени, предсказала появление современных компьютеров как многофункциональных машин не только для вычислений, но и для работы с графикой, звуком. Ее именем назвали язык программирования. Первый программист
Машины Цузе Конрад Цузе в 1939-1941 г. построил первую в истории работающую программно-управляемую универсальную вычислительную машину Z-3, состоящую из 2600 реле, ОЗУ 64 22-разрядных слова. Машина Z3 работала с числами с плавающей запятой, преобразовывала десятичные числа в двоичные и наоборот, а также «понимала» ввод/вывод данных. Ввод данных осуществлялся при помощи перфоленты. Всего было создано 4 машины: Z1, Z2, Z3, Z4.
Mark-1 Говард Айкен создал в 1944 г. универсальную программно-управляемую машину для сложных вычислений Mark-1. Длина 17 м, масса 5 т., 750 тыс. деталей, 800 км проводов. Точность 23 десятичных знака.
I поколение ЭВМ (1946 – 1958 гг.) Элементная база – электронно-вакуумные лампы Особенности: большие габариты, значительное энергопотребление, низкая надежность, небольшие объемы производства
II поколение ЭВМ (1959 – 1967 гг.) Элементная база – транзисторы Особенности: меньшие габариты, меньшее энергопотребление, более высокая производительность, долговременные запоминающие устройства на магнитных лентах, языки программирования.
III поколение ЭВМ (1968 – 1973 гг.) Элементная база – интегральные схемы Особенности: центральный процессор, оперативная память, накопители на магнитных дисках, устройства печати
IVпоколение ЭВМ (1974 – 1982 гг.) Элементная база – большие интегральные схемы Особенности: микропроцессор, совершенствование устройств ввода и вывода, доступность.
V поколение ЭВМ (настоящее время) Элементная база – сверхбольшие интегральные схемы. Планируют создать компьютеры на основе отдельных молекул и даже атомов. Нейросети, моделирующие структуру нервной системы человека, переход к новым архитектурам, новые способы ввода-вывода информации (например, распознавание речи и образов, синтез речи), искусственный интеллект, то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями.
Спасибо за внимание!
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Курс профессиональной переподготовки
Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Презентация предназначена для изучения этапов развития технических средств и информационных ресурсов.
Представлена информация о следующих этапах:
1.Ручной (50 тыс. лет до н. э.);
2. Механический ( середина XVII века);
3. Электромеханический ( с 90-х гг. XIX века);
4. Электронный ( 40-е гг. XX века);
5. Современный (настоящее время).
Охарактеризованы поколения развития вычислительной техники.
Номер материала: ДБ-1097401
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки работает над изменением подходов к защите диплома
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки утвердило перечень олимпиад для школьников на 2021-2022 учебный год
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
Гинцбург анонсировал регистрацию детской вакцины от COVID-19
Время чтения: 1 минута
Минобразования Кузбасса рекомендовало техникумам и школам уйти на каникулы до 7 ноября
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Естествознание. 11 класс
Конспект урока
Естествознание, 11 класс
Урок 2. Зарождение и развитие техники
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Каковы ключевые этапы развития техники? Какие можно привести примеры важнейших технических изобретений? Какие существуют этапы развития техники и каковы их характерные признаки? Как можно выстроить эволюционный путь развития техники от ее зарождения до современного этапа?
Техника – это совокупность средств труда и производства, а также, приёмов, служащих для создания материальных ценностей.
Нанотехнология – это особая область на основе синтеза знаний фундаментальной и прикладной науки и техники, которая представляет собой совокупность методов производства и использования продуктов с заданной атомной и молекулярной структурой через контролируемое манипулирование отдельными частицами – атомами и молекулами.
Ремесленная техника – техника, в ходе использования которой человек, получивший особое обучение – перенявший практический опыт (ремесленник), выполняет работу при помощи специальных средств.
Машинная техника – техника, в ходе использования которой мускульная сила человека заменяется одной из сил природы (животных, ветра, воды и т.д.).
Информационная техника – техника, в ходе использования которой как мускульная, так и интеллектуальная сила человека заменяются информационными процессами.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Естествознание. 11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 18-26.
2. Аль-Ани, Н. М. Философия техники: очерки истории и теории: учебное пособие / Н. М. Аль-Ани. – СПб, 2004. – 184 с.
Открытые электронные ресурсы по теме урока:
Научная статья: Петров В.П. Исторические этапы становления и развития техники: особенность проблемы и степень ее изучения // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=12679 (дата обращения: 08.08.2018).
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Развитие человеческой цивилизации сопровождалось развитием технических средств, их постоянным совершенствованием. В свою очередь, совершенствование технических средств во многом обуславливает развитие цивилизации – в первую очередь через создание средств производства, рост производительности труда и экономики.
Техника – это совокупность средств труда и производства, а также, приёмов, служащих для создания материальных ценностей.
Техника в ходе своего развития прошла длительный исторический путь, в рамках которого выделяют четыре ключевых этапа:
Исторический этап зарождения техники характеризуется в первую очередь тем, что зарождение и применение технических средств носит случайный характер. Считается, что первые технические орудия и средства, как находились людьми случайно, а не создавались преднамеренно. То есть изначально человек не занимался изготовлением орудий, а лишь приспосабливал окружающие его предметы, как технические средства для своих нужд.
В дальнейшем употребление человеком случайно находимых и приспосабливаемых технических средств в качестве орудий труда, стало постоянным, и древнейшие люди постепенно научились самостоятельно изготавливать орудия для использования.
На этапе зарождения техники разнообразие технических средств было небольшим, а имеющиеся технические средства требовали достаточно простого набора умений и навыков. В то же время умением создать и применить технические средства обладали практически все взрослые люди.
На первом этапе развития техники процесс ее совершенствования был достаточно медленным. В этой связи этап зарождения техники по продолжительности был наиболее длительным и исчислялся сотнями тысячелетий. Этап зарождения техники – это доисторический период развития человечества. Его окончание пришлось на появление древних цивилизаций в Египте, Индии, Месопотамии, Китае, где формируется уже новый этап в развитии техники – этап развития ремесленной техники.
На этапе ремесленной техники различные средства и орудия приобретают большее разнообразие, и применяются более массово. Технология изготовления технических средств становится на данном этапе более сложной и уже не доступной всем членам общества. То есть, далеко не каждый человек самостоятельно изготовить орудия труда для работы.
Изготовление и применение некоторых видов технических средств и орудий требует подготовки. Занятие ремеслом и создание технических средств, как и производство с их применением товаров требует предварительного обучения. Изобретение второго этапа развития техники, игравшее центральную роль в прогрессе технических средств, – это колесо. Считается, что колесо в сочетании с осью появилось в 3000 году до н.э. в Древней Месопотамии и использовалось для транспорта. Колесо стало деталью повозок, с его помощью появилась возможность перевозить урожай в города, что спровоцировало рост населения городов и дальнейшее развитие цивилизации.
Развитие техники происходило по пути её узкой специализации и дифференциации. Это привело к формированию нового социального слоя – ремесленников.
Особенность ремесла, как вида человеческой деятельности, в том числе и по производству техники, состоит в том, что оно базируется на традиционных знаниях, передаваемых из поколения в поколение, но не основанных на теоретическом расчете или науке. Ремеслом овладевали только практически. Этап ремесленной техники продолжался тысячелетия, его окончание исторически наступило с началом эпохи Нового времени в Европе.
В рамках эпохи нового времени особое развитие получает наука, что становится одним из условий установления нового этапа в развитии техники – этапа машинной техники.
На этапе машинной техники в основе создания различных технических средств и орудий труда лежит инженерная и конструкторская деятельность, ориентированная на научные знания.
Этап машинной техники характеризуется тем, что техническое средство, как средство производства превращается из, пусть и специализированного, но сравнительно простого орудия в более сложную машину.
Например, одним из ключевых изобретений данного периода стал паровой двигатель. Силу пара люди использовали и ранее, но только в рамках парового двигателя она стала использоваться в рамках машинных механизмов. Считается, что конструктором парового двигателя стал инженер и изобретатель Томас Ньюкомен, создавший первые паровые двигатели в 1712 году. Паровой двигатель – это система поршней, которые толкает пар. Изначально они применялись для выкачки воды из шахт.
Развитие научно-технической мысли привело к обширному внедрению в производственный процесс машинной техники. Вследствие этого в обществе возникла потребность в инженерной деятельности и обучении и подготовке инженеров.
Машинная техника, в отличие от ремесленной техники уже не могла производиться на базе традиций и практического опыта, а требовала научной основы и специальной многокомпонентной подготовки. Кроме того, важной характеристикой машинной техники является тот факт, что в процессе производства мускульная сила человека заменяется одной из сил природы – это сила ветра, лошадей, воды и т.д. То есть этап развития машинной техники характеризуется тем, что движущим началом и фактором развития технического прогресса является преобразованная человеком при помощи машинных механизмов сила природы.
Немаловажным отличием машинной техники является и то, что работу на ней выполняет уже не один-два ремесленника, а большое количество человек, которые выполняли разные функции в процессе работы.
Современный этап развития техники – это этап информационной техники, который начался с развития вычислительной техники.
Первым разработчиком и исследователем вычислительной техники является Чарльз Бэббидж. С 1810-х годов он проводил исследования в данной области, в частности разработал калькулятор, который мог высчитывать числа до 8 знаков после запятой. К 1830 году Ч. Бэббидж разработал чертежи машины, которая использовала перфокарты для расчетов. Однако только 21 января 1888 было проведено частичное практическое испытание «Аналитической машины Бэббиджа», которую создал уже сын Ч. Бэббиджа. Именно на аналитической машине Бэббиджа было достаточно точно вычислено число Пи – с 29 знаками после запятой.
Пионером компьютерного программирования является Ада Лавлейс. А. Лавлейс работала у Чарльза Бэббиджа помощницей, а затем стала разработчиком первого в мире компьютерного алгоритма, вычислявшего числа Бернулли. А. Лавлейс предсказала, что компьютеры скоро будут не только вычислять числа, но и манипулировать разными, и не только математическими символами. С 1940-х годов теоретические разработки А. Лавлейс использовались в разработке программных кодов для компьютеров.
В 1946 году разработана и представлена модель компьютерной архитектуры, являющаяся основой для современных компьютеров, которая получила название архитектуры фон Неймана. Начиная с 1950 года модель фон Неймана создала базу для единства конструкций всех созданных в дальнейшем компьютеров. Модель Неймана включала три части: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), оперативная память (ОП) и блок управления памятью. Эти части присутствуют в любом современном компьютере.
В 1985 году компания Intel представила наиболее быстрый для своего времени процессор, который лег в основу первых персональных компьютеров. В дальнейшем совершенствование информационной техники шло по пути наращивания объема памяти, увеличения скорости работы процессоров, компактности устройств и разработки комплектующих (принтеров и т.д.).
Таким образом, этап развития информационной техники наиболее короткий по продолжительности, и в то же время более «скоростной» по темпам развития.
Среди наиболее характерных признаков этапа развития информационной техники, который берет начало с середины ХХ столетия, можно выделить следующие.
1. Как мускульная сила человека, так и его интеллектуальные умения заменяются информационными процессами.
2. Техника становится отчасти генератором новой информации и средством ее распространения в обществе, это в том числе выражается в совмещении в едином процессе науки, техники и производства.
3. Возрастает вовлеченность техники и научных разработок в области ее совершенствования в экономический оборот.
4. На информационном этапе развития техники технические средства отличаются более значительной специализацией и дифференциацией инженерной деятельности. В частности, в инженерной деятельности на этапе информационной техники выделяются такие элементы, как изобретение и создание, конструирование, проектирование.
5. Участие человека в технолого-производственном процессе постепенно минимизируются.
Последний этап имеет неоднозначные последствия для развития человеческой цивилизации. С одной стороны, человек сумел переложить значительную часть своего труда, в том числе и интеллектуального, на информационную технику. С другой – данный факт превратил человека из создателя и генератора технологических процессов, в «элемент» машинного механизма. Кроме того, в связи с тем, что большое число операций выполняет машина, растет число безработных людей.
Следует отметить, что информационная техника наиболее остро выявляет все негативные последствия научно-технического прогресса. А сама скорость развития техники настолько велика, что трудно предсказать направление ее развития, а так же и то, во благо или во зло будут использованы новые и новые технические изобретения.
Например, одним из новых направлений совершенствования техники является развитие нанотехнологий.
Нанотехнология – это особая область на основе синтеза знаний фундаментальной и прикладной науки и техники, которая представляет собой совокупность методов производства и использования продуктов с заданной атомной и молекулярной структурой через контролируемое манипулирование отдельными частицами – атомами и молекулами.
Нанотехнологии сегодня используются в медицине, строительстве, промышленном производстве, а сама область исследования нанотехнологий – одна из наиболее интенсивно развивающихся на современном этапе.
Техника – это совокупность средств труда и производства, а также, приёмов, служащих для создания материальных ценностей.
Техника в ходе своего развития прошла длительный исторический путь, в рамках которого выделяют четыре ключевых этапа:
Одним из новых направлений совершенствования техники является развитие нанотехнологий.
Нанотехнология – это особая область на основе синтеза знаний фундаментальной и прикладной науки и техники, которая представляет собой совокупность методов производства и использования продуктов с заданной атомной и молекулярной структурой через контролируемое манипулирование отдельными частицами – атомами и молекулами.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
1. Особая область на основе синтеза знаний фундаментальной и прикладной науки и техники, которая представляет собой совокупность методов производства и использования продуктов с заданной атомной и молекулярной структурой это:
1) биосферная функция;
Правильный ответ: 2) нанотехнология;
2. Восстановите правильную последовательность этапов развития техники: