Информатика и общество. История и перспективы развития компьютеров. Информация и управление. Информационное общество

1. Информатика и общество

1
Информатика и
общество
§ 35. История и перспективы развития
компьютеров
§ 36. Информация и управление
§ 37. Информационное общество
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

2. Информатика и общество

2
Информатика и
общество
§ 35. История и перспективы
развития компьютеров
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

3. Древние средства счёта

Информатика и общество, 9 класс
3
Древние средства счёта
Кости с зарубками
(«вестоницкая кость», Чехия, 30
тыс. лет до н.э)
Узелковое письмо
(Южная Америка, VII
век н.э.)
Абак (Древний Рим) – V-VI в.
Счеты (Россия) – XVII в.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

4. Паскалина (1645)

Информатика и общество, 9 класс
4
’
Паскалина
(1645)
машина построена!
зубчатые колеса
десятичная система
сложение и вычитание
8-разрядных чисел
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
Блез Паскаль
(1623-1662)
http://kpolyakov.spb.ru

5. Машины Бэббиджа

Информатика и общество, 9 класс
5
Машины Бэббиджа
Разностная машина (1822)
Аналитическая машина (1834)
• «мельница» (автоматическое выполнение
вычислений)
• «склад» (хранение данных)
• «контора» (управление)
• ввод данных и программы с
перфокарт
• ввод программы «на ходу»
Чарльз Бэббидж
(1791-1871)
Первая программа – вычисление
чисел Бернулли («цикл», «рабочая
ячейка», условные переходы)
1979 – язык программирования Ада
Ада Лавлейс
(1815-1852)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

6. I поколение ЭВМ (1945 – 1955)

Информатика и общество, 9 класс
6
I поколение ЭВМ (1945 – 1955)
• на электронных лампах
быстродействие 10-20 тыс. операций в секунду
каждая машина имеет свой язык
нет операционных систем
ввод и вывод: перфоленты,
перфокарты, магнитные
ленты
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

7. ЭНИАК (1944)

Информатика и общество, 9 класс
7
ЭНИАК (1944)
Electronic Numerical Integrator And Computer
Дж. Моучли и П. Эккерт
Первый компьютер общего назначения:
• 18000 электронных ламп
• длина 26 м, вес 35 тонн
• 5000 сложений и 350 умножений в секунду
• десятичная система счисления
• 10-разрядные числа
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

8. II поколение ЭВМ (1955 – 1965)

Информатика и общество, 9 класс
8
II поколение ЭВМ (1955 – 1965)
• на полупроводниковых
транзисторах
(1947, Дж. Бардин, У. Брэттейн
и У. Шокли)
• 10-200 тыс. операций в секунду
• первые операционные системы
• первые языки программирования:
Фортран (1957), Алгол (1959)
• средства хранения информации:
магнитные барабаны, магнитные диски
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

9. I поколение ЭВМ (1945 – 1955)

Информатика и общество, 9 класс
9
I поколение ЭВМ (1945 – 1955)
• ЭНИАК (1946)
• МЭСМ (Малая электронная
счётная машина, 1951)
• БЭСМ (Большая, или
Быстродействующая,
электронная счётная машина, 1952)
• Стрела (1953)
• Урал (1954)
• М-20 (1959)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

10. II поколение ЭВМ (1955 – 1965)

Информатика и общество, 9 класс
10
II поколение ЭВМ (1955 – 1965)
• TX-0 (США, 1955)
• Наири (1964 г.)
• МИР (Машина инженерных
расчётов, 1965 г.)
• Атлас (Великобритания, 1961)
TX-0
• Стретч (США, 1960),
• CDC 6600 (США, 1964)
• БЭСМ-6 (СССР, 1967)
БЭСМ-6
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

11. III поколение ЭВМ (1965 – 1975)

Информатика и общество, 9 класс
11
III поколение ЭВМ (1965 – 1975)
• на интегральных микросхемах
(1958, Дж. Килби)
• быстродействие до 1 млн.
операций в секунду
• оперативная памяти – сотни Кбайт
• операционные системы – управление
памятью, устройствами, временем процессора
• языки программирования Бэйсик (1965),
Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи)
• семейства ЭВМ, совместимость программ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

12. III поколение ЭВМ (1965 – 1975)

Информатика и общество, 9 класс
12
III поколение ЭВМ (1965 – 1975)
Мэйнфреймы – большие универсальные
компьютеры
1964. IBM/360 фирмы IBM.
• кэш-память
• конвейерная обработка
команд
• операционная система
OS/360
• 1 байт = 8 битов
• разделение времени
1970. IBM/370
1990. IBM/390
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

13. Компьютеры III поколения в СССР

Информатика и общество, 9 класс
13
Компьютеры III поколения в СССР
1971. ЕС-1020
• 20 тыс. оп/c
• память 256 Кб
1977. ЕС-1060
• 1 млн. оп/c
• память 8 Мб
1984. ЕС-1066
• 5,5 млн. оп/с
• память 16 Мб
магнитные ленты
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
принтер
http://kpolyakov.spb.ru

14. Мини-ЭВМ

Информатика и общество, 9 класс
14
Мини-ЭВМ
Серия PDP фирмы DEC
• меньшая цена
• проще программировать
• графический экран
СМ ЭВМ – система малых
машин (СССР)
• до 3 млн. оп/c
• память до 5 Мб
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

15. IV поколение ЭВМ (после 1975)

Информатика и общество, 9 класс
15
IV поколение ЭВМ (после 1975)
• 1971 г., М. Хофф
микропроцессор Intel 4004
• компьютеры на больших и
сверхбольших интегральных схемах
(БИС, СБИС)
• суперкомпьютеры
• персональные компьютеры
• «дружественный» интерфейс
• оперативная памяти – до нескольких гигабайт
• многопроцессорные системы
• компьютерные сети
• мультимедиа (графика, анимация, звук)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

16. Персональные компьютеры

Информатика и общество, 9 класс
16
Персональные компьютеры
1974 8-битный микропроцессор
Intel 8080 специально для ПК
1975 первый ПК Altair 8080
(Г.Э. Робертс)
1975 транслятор Altair Basic
(Билл Гейтс)
Apple-I (1976 г.)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
Commodore PET
(1977 г.)
IBM-5150 (1981 г.)
http://kpolyakov.spb.ru

17. Суперкомпьютеры

Информатика и общество, 9 класс
17
Суперкомпьютеры
1976. Cray-1 (США)
• 166 млн. оп/c
• память 8 Мб
• векторные вычисления
2009. «Ломоносов» (Россия)
• 1700 Тфлопс (2012)
• 78660 ядер (многоядерные
процессоры)
• 31-е место в рейтинге TOP-500
(2013 г.)
2013. «Tianhe-2» (Китай)
• 55 Пфлопс
• 1-е место в рейтинге TOP-500
(2013 г.)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

18. Суперкомпьютеры (применение)

Информатика и общество, 9 класс
18
Суперкомпьютеры (применение)
• исследование климата
• создание математических моделей молекул
• синтез новых материалов и лекарств
• расчёт процессов горения и взрыва
• моделирование обтекания летательных
аппаратов
• моделирование ситуаций в экономике
• расчёты процессов нефте- и газодобычи
• проектирование новых электронных устройств
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

19. Прогресс: типы данных

Информатика и общество, 9 класс
19
Прогресс: типы данных
I поколение:
II поколение:
III поколение:
IV поколение:
числа
+ символы
+ графические данные
+ аудио- и видеоданные
Мультимедиа – одновременное использование
различных форм представления информации
(графика, текст, видео, фотографии, анимация, звук и
т. д.) и их объединение в одном объекте.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

20. Прогресс: внешние устройства

Информатика и общество, 9 класс
20
Прогресс: внешние устройства
I поколение:
штекеры и переключатели,
индикаторные лампочки,
устройства ввода с перфокарт
II поколение:
перфоленты, магнитные ленты,
печатающие устройства
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

21. Прогресс: внешние устройства

Информатика и общество, 9 класс
21
Прогресс: внешние устройства
III поколение:
магнитные диски, текстовые и графические мониторы,
графопостроители
29 Мбайт
IV поколение:
оптические диски, мышь, джойстик, шлемы
виртуальной реальности и др.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

22. Прогресс: программное обеспечение

Информатика и общество, 9 класс
22
Прогресс: программное обеспечение
I поколение:
программы в машинных кодах, стандартного ПО нет
II поколение:
первые языки программирования: Фортран (1957),
Алгол (1960)
III поколение:
операционные системы, пакеты прикладных программ
IV поколение:
разнообразное ПО, управление с помощью
графического интерфейса (меню, кнопок и т.п.)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

23. Проблемы и перспективы

Информатика и общество, 9 класс
23
Проблемы и перспективы
Проблемы:
приближение к физическому пределу быстродействия
сильный нагрев
дальше очень сложно уменьшать размеры элементов
сложность программного обеспечения приводит к
снижению надежности
Перспективы:
• квантовые компьютеры
▫ эффекты квантовой механики
▫ параллельность вычислений
▫ 2013 – компьютер D-Wave Two,
512 кубит, в 3600 раз быстрее
обычных компьютеров
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
D-Wave Two (2013)
http://kpolyakov.spb.ru

24. Проблемы и перспективы

Информатика и общество, 9 класс
24
Проблемы и перспективы
• оптические компьютеры
▫ источники света – лазеры, свет проходит
через линзы
▫ параллельная обработка (все
пиксели изображения одновременно)
▫ военная техника и обработка видео
Enlight256 (2003)
▫ Enlight256 (2003) – 8 Тфлопс
• биокомпьютеры
▫ ячейки памяти – молекулы сложного
строения (например, ДНК)
▫ обработка = химическая реакция с
участием ферментов
▫ 330 трлн. операций в секунду
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

25. Информатика и общество

25
Информатика и
общество
§ 36. Информация и управление
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

26. Кибернетика

Информатика и общество, 9 класс
26
Кибернетика
Кибернетика – это наука, изучающая
общие закономерности процессов
управления и передачи информации в
машинах, живых организмах и обществе.
Идеи:
• управление в любых системах
подчиняется одним и тем же законам
• управление связано с обменом
информацией
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
Норберт Винер
http://kpolyakov.spb.ru

27. Что такое система?

Информатика и общество, 9 класс
27
Что такое система?
Система – это группа объектов и связей между ними,
выделенных из среды и рассматриваемых как одно
целое.
среда
А
Б
В
Г
Примеры:
• общество
• семья
• экологическая система
• компьютер
• файловая система
• операционная система
Системный эффект: свойства системы нельзя свести к
«сумме» свойств ее компонентов.
самолёт летает!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

28. Что такое система?

Информатика и общество, 9 класс
28
Что такое система?
Свойства системы: компоненты + связи (алмаз, графит)
Подсистема: компонент-система.
элемент
Б
Г
А
Ж
Е
S1
В
подсистема
S2
Д
S
Надсистема: система более высокого уровня.
!
Цель работы системы определяется надсистемой!
Системный анализ: изучение сложных систем на
основе теории управления и теории информации.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

29. Системы управления

Информатика и общество, 9 класс
29
Системы управления
среда
цель
управление
регулятор
объект
Разомкнутая система – регулятор не получает информации о
состоянии объекта (программное управление).
Примеры:
• водитель с завязанными глазами
• начальник, не проверяющий рабочих
• информационное табло на вокзале
• светофор
простота – не нужно датчиков
• нужна точная модель объекта
• нельзя учесть влияние среды
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
!
Неизвестно,
достигнута ли цель!
http://kpolyakov.spb.ru

30. Системы с обратной связью

Информатика и общество, 9 класс
30
Системы с обратной связью
Замкнутая система – регулятор получает информации о
состоянии объекта по каналу обратной связи.
среда
цель
сравнение
регулятор
с целью!
управление
объект
датчики
обратная
связь (ОС)
• модель объекта может быть неточной
• можно учесть влияние среды
усложнение системы (датчики)
Отрицательная ОС – регулятор уменьшает разницу между
целью и состоянием объекта.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

31. Типы систем управления

Информатика и общество, 9 класс
31
Типы систем управления
Автоматические – работают без участия человека.
Автоматизированные – собирают и обрабатывают
информацию, а решения принимает человек.
Адаптивные – «подстраиваются» под изменение внешних
условия или свойств объекта.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

32. Информатика и общество

32
Информатика и
общество
§ 37. Информационное общество
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

33. Что такое информационное общество?

Информатика и общество, 9 класс
33
Что такое информационное общество?
Прогресс в обработке информации:
• письменность (около 3000 лет до н.э., Египет)
• книгопечатание (X век – Китай, XV век – Европа)
• средства связи (телеграф, телефон, радио,
телевидение; конец XIX – начало XX века);
• компьютеры (вторая половина XX века).
Информационное общество – это такая ступень
развития цивилизации, на которой главными
продуктами производства становятся информация и
знания.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

34. Информатизация

Информатика и общество, 9 класс
34
Информатизация
Информатизация – переход к информационному
обществу:
• внедрение информационных технологий во все
сферы жизни
• развитие компьютерных сетей, сотовой связи и т.п.
• необходимость компьютерной грамотности для всех
• свобода доступа к информации;
• доступность образования, в том числе
дистанционного (через Интернет)
• изменение структуры экономики
• изменение уклада жизни людей
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

35. Информатизация

Информатика и общество, 9 класс
35
Информатизация
Негативные последствия:
• усиление влияния СМИ
• разрушается частная жизнь людей
• сложно выбрать качественные и достоверные данные
• личное общение людей заменяется общением в
Интернете
• людям старшего поколения очень сложно
приспособиться
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

36. Информационные технологии

Информатика и общество, 9 класс
36
Информационные технологии
Технология – это способ сделать «продукт» из исходных
материалов (с гарантированным результатом!).
Новые информационные технологии – это технологии,
связанные с использованием компьютеров для
хранения, защиты, обработки и передачи информации.
• подготовка документов в электронном виде
• поиск информации
• телекоммуникации (сети, Интернет, e-mail)
• автоматизированные системы управления (АСУ)
• системы автоматизированного проектирования (САПР)
• геоинформационные системы
• обучение (электронные учебники, компьютерные
тренажеры, дистанционное обучение).
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

37. Автоматизированные системы управления

Информатика и общество, 9 класс
37
Автоматизированные системы управления
сервер, база данных
Ресторан+
администратор
рабочие места
официантов, барменов, кассиров
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
менеджер
производство
(кухня)
http://kpolyakov.spb.ru

38. Автоматизированные системы управления

Информатика и общество, 9 класс
38
Автоматизированные системы управления
… технологическими процессами (АСУ ТП)
локальная сеть
датчики
блок сбора
информации
блок
управления
GSM
модем
рабочее место
оператора
датчики
блок сбора
информации
блок
управления
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
GSM
модем
http://kpolyakov.spb.ru

39. САПР

Информатика и общество, 9 класс
39
САПР
САПР – системы автоматизированного проектирования
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

40. Геоинформационные системы (ГИС)

Информатика и общество, 9 класс
40
Геоинформационные системы (ГИС)
Измерение расстояния
Панорамы
улиц
Проложить
маршрут
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

41. Дистанционное обучение

Информатика и общество, 9 класс
41
Дистанционное обучение
видеолекции
самостоятельная работа
письменные задания
работа с тьютором (наставником)
консультации по Интернету
Интернет
тьютор
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

42. Дистанционное обучение

Информатика и общество, 9 класс
42
Дистанционное обучение
www.intuit.ru
www.edx.org Гарвардский университет
Массачусетский технологический институт
www.coursera.org 33 университета
www.udacity.com Стэнфорский университет
Университет Виргиния
www.khanacademy.org Академия Хана
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

43. Компьютерные тренажёры

Информатика и общество, 9 класс
43
Компьютерные тренажёры
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

44. Информационная культура

Информатика и общество, 9 класс
44
Информационная культура
Для общества – способность общества
• эффективно использовать информационные ресурсы
и средства обмена информацией
• применять передовые достижения в области
информационных технологий
Для человека – умение
• формулировать потребность в информации
• находить нужную информацию
• отбирать и анализировать информацию
• представлять информацию в разных видах;
• обрабатывать информацию
• использовать информацию для принятия решений
!
Нормы права и морали действуют по-прежнему!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

45. Конец фильма

Информатика и общество, 9 класс
45
Конец фильма
ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики
ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[email protected]
ЕРЕМИН Евгений Александрович
к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной
дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь
[email protected]
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

46. Источники иллюстраций

Информатика и общество, 9 класс
46
Источники иллюстраций
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
http://20th.su
http://fi.edu
http://www.clasohlson.com
http://cedmagic.com
http://culturespike.com
http://geekapple.ru
http://oldcomputers.net
http://rulinia.ru
http://computerhistory.org
http://cpu-world.com
http://phys.org
http://dkws.narod.ru
http://en.wikipedia.org
http://ru.wikipedia.org
иллюстрации художников издательства «Бином»
авторские материалы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru