В розвитку комп 'ютерів визначають п’ять поколінь в залежності від використаної при їх виробництві елементної бази

Комп’ютери 1-го покоління мали елементною базою вакуумні радіолампи. Такі комп'ютери вимагали для свого розміщення великі приміщення з кондиціонерами для охолодження. Комп'ютери буди дуже громіздкі, ненадійні, мали невелику швидкодію (декілька тисяч операцій за секунду). Ці машини мали невелику оперативну пам’ять (4К слів по 45 біт). Важила така машина десятки тонн. Для охолодження машини використовували потужні вентилятори. Програми для них розроблялись в машинних кодах. Програми з одних комп'ютерів не підходили для інших. Введення даних і програм проводилось за допомогою набірних плат із штекерами та перфокарт. Інформація зберігалася на широких магнітних стрічках і на магнітних барабанах. Доступ до машини мали тільки спеціалісти-професіонали. Але навіть ці ЕОМ працювали в 600 тис. разів швидше, ніж настільні клавішні обчислювальні машини.

Комп’ютери 2-го покоління з кращими характеристиками з'явились у 1955 р. з появою транзисторів. Транзистори значно менше від ламп і споживають значно менше енергії. Габарити комп'ютера зменшились і для його розміщення достатньо було машинного залу. За пультом такого комп 'ктера працював один оператор, з'явились нові нагромаджувачі на магнітній стрічці, електрифікована друкарська машинка для керування роботою, введення даних і програм здійснювалось "для людини ". З’явилися мови прогамування високого рівня та програмне забезпечення. Програмування стало доступним і для непрофесіоналів у галузі комп’ютерів. Були заздалегідь розроблені програми розв’язування найбільш типових задач. Швидкодія машини досягала сотні тисяч оп/с. Значно збільшилася оперативна пам’ять (до 64 Кслів).

На Україні в інституті кібернетики під керівництвом академіка Глушкова В.М. були створені комп'ютери "Мир-1” і "Мир-2”, які на той час мали вражаючі технічні характеристики.

В комп’ютерах 3-го покоління замість транзисторів застосовуються інтегральні схеми (чіпи),у яких на одній кремнієвій пластині розміщуються десятки, сотні і тисячі елементів на одному квадратному сантиметрі.. Розміри комп'ютера зменшились до розмірів кількох шаф, швидкодія збільшилась до мільйонів операцій за секунду. На комп'ютері змогли одночасно працювати кілька операторів, такі машини могли одночасно розв’язувати декілька задач, виклнуючи декілька програм. Користувачам не було потреби працювати безпосередньо за пультом керування. Їм надавались термінали (клавіатура, дисплей, прристрої введення-виведення), які могли бути віддалені від комп’ютера на чималі відстані. Це дало поштовх до створення ились комп'ютерних мереж. Впроваджені перші гнучкі магнітні диски. Програми і технічні засоби стандартизуються, що дало можливість копіювати і поширювати програми. Почався перехід до безпаперової інформатики.

Застосування ІС суттєво скоротило затрати електроенергії, спрстило системи охолодження, зменшило розміри і підвищило надійність ЕОМ. ІС склали основу елементної бази обчислювальних машин ІІІ покоління. Бистродія машин збільшилась до 10⁶...10⁷ оп/с, а оперативна пам’ять в окремих ЕОМ розширилась до декількох мегабайт. В машинах ІІІ покоління основним засобом спілкуавння став режим розподілу часу. З’явилися операційні системи мультидоступа, стали інтенсивно розвиватись мови високого рівня. Користувач отримав можливість користуватись як цифровою, так і графічною інформацією.

Комп’ютери 4-го покоління. З винайденням мікропроцесора та інтегральних схем надвеликої інтеграції розміри комп’ютера зменшились до настільного приладу. Мікропроцесор — це пристрій невеликих розмірів (не більше сірникової коробки), що є набором електронних схем, які вмістились на крихітнону кристалі кремнію. Мікропроцесордав можливість створитикомп’ютер 4-го покоління. Елементною базою IV покоління стали великі інтегральні схеми (ВІС) і надвеликі ІС (НВІС). В результаті різко скоротилися розміри машин, бистродія виросла до 10⁸...10⁹ оп/с, об’єм оперативної пам’яті вимірюється в мегабайтах. Покращується периферія ЕОМ, з’являються дискові запам’ятовуючі пристрої, об’єм пам’яті яких вимірюється сотнями мегабайт. Серед комп’ютерів 4-го покоління найбільш популярні невеликі за розмірами персональні комп 'ютери. Персональні комп'ютери з'явились в США в 1976 році (фірма Apple) і в 1980 році (фірма ІВМ), почалась ера персональних комп'ютерів. Масове виробництво та збут забезпечили різке зниження цін на комп’ютерну техніку. Користувач знову сів за пульт керування, але вже ПК.

Не дивлячись на свої невеликі розміри і відносно невелику вартість, ці комп'ютери по своїм можливостям перевершують комп'ютери попередніх поколінь і здатні задовільними більшість потреб підприємств і окремих осіб.

Персональні комп’ютери можуть працювати у всесвітній мережі Інтернет і забезпечувати користувача науковою, довідковою, навчальною, культурною і розважальною інформацією. Спілкування з персональним комп 'ютером стало простим і природним завдяки застосуванню засобів мультимедіа.

Мультимедіа — це поєднання кількох видів інформації (текстової, графічної, музичної, відео) або сукупність пристроїв дяя відтворення такого комплексу інформації.

Комп’ютери 5-го покоління згідно прогнозів будуть використовувати елементну базу оптичної електроніки, біоелектроніки, молекулярної електроніки, біоніки і досягнень нейроінжеиерії.

Ідея їх створення була висунута в 1979 році в Японії. Комп’ютери V покоління будуть володіти величезними об’ємами пам’яті та швидкодією біля сотень міл’ярдів елементарних оп/с.

Такі ком 'ютери будуть мати нетрадиційну архітектуру, природну форму спілкування з користувачем (наприклад, голосом), елементи штучного інтелекту (наприклад, здатність до самонавчання).

В процесі розповіді скласти з учнями таку таблицю:

Покоління	Роки	Елементна база	Швидкодія (оп/с)	Ємність оперативної пам’яті (байт)
I	1950-1960	Електронні лампи	10³	10³
II	1960-1970	Транзистори	10⁵	10⁵
III	1970-1980	Інтегральні схеми	10⁷	10⁷
IV	1980-1990	Великі інтегральні схеми	10⁹	10⁹
V	1990-2000	Мікропроцесори	10¹¹	10¹¹

Типи комп’ютерів:

Залежно від призначення. можливостей і габаритів сучасні комп’ютери поділяють на:

1) суперкомп’ютери;

2) комп’ютери-сервери;

3) мережеві комп’ютери;

4) настільні комп’ютери;

5) комп’ютери-блокноти;

6) спеціалізовані мікрокомп’ютери.

Суперкомп’ютери – це багатопроцесорні системи. які виконують мільярди операцій за секунду. Їх використовують у космічних дослідженнях. для перспективного прогнозування погоди на планеті. опрацювання геодезичної інформації під час шукання корисних копалин. а також у військових дослідженнях. у США створено комп’ютер. здатний виконувати понад трильйон операцій за секунду. У ньому використано 9200 процесорів “Pentium Pro”, які працюють паралельно, що забезпечило рекордну швидкість обчислень.

Сервер – це потужний комп’ютер. чи вартісна багатопроцесорна система великої продуктивності. що надає багатьом користувачам доступ до спільної оперативної пам’яті обсягом сотні мегабайтів та до дискової пам’яті ємністю десятки гігабайтів. Користувачі, які перебувають на значній відстані від сервера, мають змогу взаємодіяти з ним через свій Пк за допомогою мережі та спеціального програмного забезпечення. Сервери обладнують на підприємствах, у навчальних закладах, у банках, бібліотеках тощо.

Мережевий комп’ютер (або робоча персональна станція) – це комп’ютер, призначений для взаємодії з сервером. Мережеві комп’ютери дешеві, оскільки вони фактично позбавлені дорогої дискової пам’яті. Передбачається, що цей тип машин стане найбільш поширеним.

Настільні комп’ютери – це універсальні комп’ютери, які можуть виконувати практично усі види робіт. Це найбільш поширений тип комп’ютерів, оскільки вони можуть функціонувати як автономно. так і в мережі.

Комп’ютери-блокноти (notebook, портативні ПК) мають такі ж технічні характеристики, що й настільні, але є значно дорожчими. Вони призначені для подорожуючих бізнесменів, а також для використання в офісах. Перші персональні комп’ютери поміщалися в течці-дипломаті, сьогодні вони мають габарити книжки. а завтра їх можна буде носити в кишені.

Спеціалізовані мікрокомп’ютери (наприклад, коип’ютер у годиннику. фотоапараті. автомобілі, у верстатах з числовим програмним керуванням) є складовими різних механізмів. На відміну від універсальних комп’ютнрів їх використовують для розв’язування певних задач. Їхнє функціонування не потребує постійного втручання людини.

Робота учнів з комп’ютерами. Відвідування ними сайту http://www.icfcst.kiev.ua (віртуальний музей інформаційних технологій в Україні).

3. Основні галузі застосування комп'ютерів

У промисловому виробництві застосування комп'ютерів дозволяє переналагодження виробництва на випуск нової продукції здійснювати не зміною обладнання, а зміною програм, які керують роботою автоматичних верстатів і промислових роботів, де керування обробкою деталей виконує не людина, а мікропроцесор за спеціальною програмою. Потрібна програма вводиться у верстат з керуючого комп'ютера, де міститься бібліотека програм обробки деталей.

Комп'ютери дозволяють автоматизувати операції складання на конвеєрах (наприклад, автомобілів), де всі операції по зварюванню корпусів, доставці деталей на конвеєр, складання вузлів і всього автомобіля виконують автомати. Роль людини на автоматичних складальних конвеєрах зводиться до контролю, налагодження, ремонту обладнання і планування технологічних процесів.

Використання комп'ютерів дозволило скоротити розрахункові роботи там, де було потрібно багато днів, тижнів і місяців прн ручному рахунку. Побудова математичних моделей і проведення випробувань на ннх з допомогою комп'ютерів дозволяє визначити характеристики проектованого апарату, корабля, супутника, скорочуючи тим самим матеріальні витрати і час створення нової техніки.

Наприклад, фірма проектує вовни автомобіль і випробовує його не міцність. На полігоні будують стіну, розганяють і розбивають об не автомобіль, а потім вивчають, що від нього залишилось, які частини требі зміцнити, які замінити тощо. Застосування комп'ютера дозволяє змоде люватн таку ситуацію на екрані і "розбивати" об "математичну" стіну "математичну" машину. Нічого матеріального не треба будувати, а потім ламати, витрачати дорогі матеріали і час.

У науці комп'ютери застосовуються для проведення розрахунків комп'ютерних експериментів. Такий експеримент проводиться у тих випадках, коли безпосереднє спостереження чи звичайний експеримент неможливий або дорогий.

Кілька років тому група вчених виконала моделювання на комп'ютері процесів на Землі у випадку ядерного конфлікту. Експернмен показав, що через кілька днів після ядерних ударів людська цивілізац перестане існувати, але ні одна людяна під час проведення експернмені не загинула

Багато наукових досліджень, особливо в галузі природничих наук вимагають великого обсягу обчислювальної роботи. Залучення математичних моделей дозволяє вченим формувати більш точні прогнози погоди у різних регіонах планети.

У галузі лінгвістики комп’ютери дозволяють автоматизувати розшифрування стародавніх текстів, організувати технічний переклад з однієї мови на іншу.

Створення на основі комп'ютерів банків даних, інформаційно-пошуковнх систем та інформаційних мереж дозволить значно прискорити процес пошуку наукової інформації, щоб не "винаходити велосипед", якщо це зробив хтось інший.

У медицині відходять у минуле рентгенівські апарати, здатні давати лише плоскі зображення органів, що просвічуються Об'ємні зображення внутрішніх органів, які формує комп'ютер на базі множини плоских знімків, дають змогу діагностувати захворювання.

У клініках з'явилися діагностичні системи, які дають змогу "подивитись на людину зсередини", дати картинки розрізу різних органів для виявлення хвороби.

Комп'ютер використовується для навчання медичних працівників, коли комп’ютер виступає в ролі хворого, якому потрібна негайна допомога. На основі симптомів, виданих комп'ютером, лікар повинен призначити курс лікування. Якщо він помилився, комп'ютер зразу покаже це і підкаже правильне рішення

В освіті використовуються програми такихтипів:

моделюючі навчальні, які дозволяють проводити справжні комп'ютерні експерименти. Наприклад, коли виконуються лабораторні роботи з хімії, на екрані зображується внпадання осаду або полум'я при реакціях з виділенням тепла;

програми-тренажери використовуються для набуття необхідних навичок, одна з таких програм — це клавіатурний тренажер. Є тренажери, які навчають пілота або водія автотранспорту з “реальною" обстановкою й аварійними ситуаціями;

контрольно-діагностичі програми перевіряють знання з тієї чи іншої теми, показують допущені помилки;

навчально-демонстраційні, наприклад “Вивчення Word”, що на компакт-диску, з реальною обстановкою на екрані комп'ютера активною участю людини у виконанні вправ.

Застосування комп'ютерів замінює звичні підручники на електроні. Поява електронних мультимедійних підручників на компакт-дисках, у яких об'єднується дикторський текст, музика і графіка в відеофільмі, — це нова якість. Можна навчатись не виходячи з дому завдяки використанню Інтернет-технолгій.

В галузі культури комп'ютер грає в шахи на рівні чемпіонату світу, за його допомогою створюються мультфільми. З'явилися комп'ютерні м люнкн, вірші і навіть музика.

При виробництві мультфільмів кожний кадр малюється художником. Щоб відбувалась дія протягом секунди, потрібні 24 малюнки. Для п'ятихвилинного мультфільму доводилось робити 7200 малюнків! Тепер художник-мультиплікатор малює тільки перший і останній кадр епізоду, а всі проміжні малюнки створює комп’ютер під керівництвом людини.

На телебаченні завдяки застосуванню комп'ютерів стали можливі різноманітні ефекти, наприклад:

§ зупинка кадру зображення;

§ збільшення особливо цікавої частини зображення;

§ згортання зображення як аркушу паперу;

§ поступове витіснення одного зображення іншим;

§ компонування на екрані кількох зображень.

У криміналістиці комп'ютери можуть застосовуватися для оперативного пошуку вкраденої машини. Достатньо ввести в комп'ютер номер машини, як він виводить на екран повні відомості про власника машини і її технічні характеристики: заводський номер, рік випуску, колір тощо. У комп'ютер заносять відомості про скоєні правопорушення, про методи їх виконання, описи психологічних і фізичних особливостей злочинців. Усі ці відомості складають інформаційно-довідкову систему, доступну з кожного поліцейського комп'ютера. При новому злочині достатньо описати "почерк” злочинця і звернутися за допомогою до комп'ютера Він підкаже — виведе на екран або на папір відомості про правопорушення, які за своїми даними підходять до даного за характером виконання.

Комп'ютери все більше застосовуються у повсякденному житті людини. Не потрібно носити з собою ключ від квартири. Мікропроцесор, вмонтований у вхідні двері, пізнає ваш голос і відчинить замок.

Зарплату будуть отримувати на свій рахунок у банку. У вас буде магнітна картка, з якої вільно читає комп'ютер у будь-якому магазині або банку: ваше прізвище, адресу, рахунок у банку, скільки грошей на рахунку. Щоб зробити покупку, то вибираєте потрібний товар і вставляєте картку в спеціальний отвір, Комп'ютер перевіряє вартість покупки і автоматично відраховує її з вашого рахунку.

У недалекому майбутньому відпаде необхідність придбання книг. Коли вам захочеться почитати "модну" книжку, досить через свій домашній комп'ютер звернутися в центральну бібліотеку — і сторінка за сторінкою замовленої книги будуть з'являтись на екрані монітора. Якщо вам набридне читати текст, комп'ютер сам буде це робити, а вам залишиться лише слухати і розглядати малюнки.

У XXI столітті рухом автомобілів будуть керувати системи електронного зв'язку із супутником. Кожний автомобіль буде обладнаний антеною для приймання сигналу о супутника. Аналізуючи ці сигнали, комп'ютер визначить координати і місцезнаходження автомобіля на виведеній на екран монітора карті. Так буде здійснюватись супутникова навігація.

Таким чином, основні галузі застосування комп’ютерів такі:

q Обробка інформації з великою швидкістю і точністю;

q Збереження великого об'єму різноманітної інформації

q Створення місцевих і глобальних мереж передачі інформації;

q Доставка інформації споживачу на будь-яку відстань.

ІІ. Підсумок уроку. Домашнє завдання.

Питання дляконтролю:

1. Які технічні характеристики мав перший комп'ютер?

2. Що запропонував Джон фон Нейман? Які це відкрило можливості?

2. Які технічні характеристики мали комп'ютери 1-го покоління?

4. Які технічні характеристики мали комп'ютери 2-го покоління?

5. Які технічні характеристики мали комп'ютери 3-го покоління?

6. Які можливості надають персональні комп'ютери?

7. Що означає "мультимедіа"?

8. Які прогнози технічних характеристик комп’ютерів 5-го покоління?

9. Як допомагають комп’ютери у плануванні і керуванні виробництвом?

10. Чим корисне використання комп’ютерів у науці, у медицині?

11. Які види програм використовуються у навчанні?

12. Як і для чого використовують програми-екзаменатори?

13. Чим корисні комп'ютери при виробництві кіно- і мультфільмів?

14. Які основні галузі застосування комп'ютерів?

Домашнє завдання:

1. Опрацювати матеріал за конспектом.