История компьютеров. Характеристики современных устройств

На первом занятии ты разобрался, как программа управляет обработкой данных. Теперь проследим несколько шагов развития компьютеров и научимся читать характеристики устройств. Итог — выбрать подходящее устройство по двум условиям и объяснить, каких выводов данные ещё не позволяют сделать.

Для большинства заданий достаточно тетради. Практику выполняй на исправном школьном компьютере после инструктажа и с разрешения учителя. Мы читаем сведения, а не меняем настройки, не разбираем технику и не устанавливаем программы.

От счётных механизмов к электронным машинам

Задолго до электронных компьютеров люди использовали счётные приспособления и механические вычислительные машины. В механическом калькуляторе движение шестерён могло выполнять арифметические действия. Наличие вычислений само по себе ещё не означает, что перед нами современный электронный компьютер с хранимой программой.

В XX веке стали развиваться электронные вычислительные машины. ENIAC публично представили в 1946 году. В нём использовались электронные лампы; первоначальная подготовка задач требовала настройки переключателей и соединений. МЭСМ, созданная под руководством Сергея Алексеевича Лебедева в СССР, была введена в эксплуатацию в 1951 году. Работы над ней велись под Киевом.

Это учебная иллюстрация, а не архивная фотография ENIAC или МЭСМ. В истории выражение «первый компьютер» требует уточнения: механический или электронный, специального или общего назначения, с хранимой программой или без неё. Здесь важнее понять изменение принципа, чем спорить о единственном «первом».

H0. Сравни зал компьютерных шкафов и современный ноутбук. Что могло измениться? Достаточно ли размера корпуса, чтобы определить быстродействие? Сначала предложи свою версию.

Поколения — ориентиры развития

В обычной вводной школьной схеме выделяют четыре последовательных технических решения.

Границы поколений условны: разные технологии некоторое время сосуществуют. Микропроцессор тоже является интегральной схемой и содержит транзисторы. Ряд описывает развитие инженерных решений, а не исчезновение всех предыдущих элементов. Размер экрана, цвет корпуса или наличие ИИ не заменяют этот критерий.

H1. Восстанови порядок: микропроцессоры; лампы; интегральные схемы; отдельные транзисторы. По какому признаку ты расположил их? Даты для ответа не нужны.

Менялись и программы

Важной вехой стало хранение программы в памяти машины. В 1948 году Manchester Baby выполнил электронно хранимую программу. Для смены вычислительной задачи стало возможно менять программу в памяти, а не каждый раз перестраивать электрические соединения.

Дальше развивались языки программирования, операционные системы и приложения. Современному пользователю удобно запускать редактор, плеер или калькулятор, не описывая вручную все действия аппаратуры. Виды программ мы будем изучать отдельно.

В 1971 году появился Intel 4004 — пример раннего коммерческого микропроцессора. Он показывает важный шаг миниатюризации: процессор можно разместить на микросхеме. Но процессор ещё не целый компьютер: для работы нужны память, средства ввода и вывода и другие компоненты.

H2. Почему программа в памяти удобна для смены задачи? Приведи современный пример двух программ на одном устройстве.

Почему суперкомпьютеры не стали смартфонами

Развитие идёт в нескольких направлениях: компактность и энергоэффективность, мобильность, использование нескольких вычислительных ядер, совместная работа с серверами. Смартфоны, персональные компьютеры и серверы сосуществуют, потому что решают разные задачи.

Суперкомпьютер объединяет множество вычислительных ресурсов для больших задач: например, моделирования погоды или физических процессов. В параллельных вычислениях разные части работы могут выполняться одновременно несколькими процессорами, а результаты — согласовываться.

P0. Несколько процессоров одновременно вычисляют разные части модели погоды, затем обмениваются результатами. Что здесь происходит параллельно? Обязательно ли четыре процессора ускорят всю работу ровно в четыре раза?

Часть работы может требовать последовательных действий. На распределение задач, передачу данных и объединение результатов тоже уходит время. Поэтому ускорение нельзя обещать только по числу процессоров.

Читаем название поля и единицу

Характеристики помогают понять устройство и проверить требования задачи. Но сначала нужно узнать, что именно измерено.

ГГц и ГБ — разные единицы. Гигабайты описывают объём данных. Сейчас достаточно читать обозначения и сравнивать значения в одинаковых единицах; подробные переводы изучим дальше.

Частота не равна готовому рейтингу скорости

Тактовая частота задаёт число тактов в секунду. Такт и команда программы — не одно и то же: команда может занимать несколько тактов, а некоторые действия процессор выполняет с перекрытием.

Если у разных процессоров указано 3,2 ГГц и 2,4 ГГц, нельзя только по этим строкам обещать, что первый быстрее в любой программе. Важны архитектура, число ядер, память, сама задача и другие условия. Для честного сравнения нужны сопоставимые испытания.

C1. 3 ГГц — это 3 миллиарда тактов или гарантированно 3 миллиарда команд в секунду? Какого вывода о скорости этих данных недостаточно?

Разрядность — не объём памяти

В записи «64-битный процессор» речь идёт об архитектуре: в частности, о разрядности основных целочисленных регистров и операций. У процессоров бывают и другие размеры данных. Для этого урока главное — 64 бита не означают 64 ГБ ОЗУ и не обещают двукратную скорость.

Тип установленной операционной системы — отдельное поле. Если на экране написано «64-разрядная ОС», не меняй эту подпись на «объём памяти» или на непоказанную характеристику процессора.

B1. На странице отдельно указаны «64-разрядная система» и «ОЗУ 8 ГБ». Что нужно записать в строке «Установленная ОЗУ»?

Память, ёмкость и доступ

ОЗУ нужна запущенным программам для текущей работы. Обычная ОЗУ энергозависима. Накопитель хранит записанные программы и файлы после штатного выключения компьютера.

У смартфона тоже различают ОЗУ и встроенное хранилище на флеш-памяти, которое часто называют постоянной памятью. Например, «8 ГБ ОЗУ / 128 ГБ хранилища» — две разные характеристики. Установленные приложения и локально сохранённые фотографии остаются в хранилище после выключения. «Постоянная» здесь не значит, что файлы нельзя изменять или удалять. Фотография только в облаке — другой случай: она может не быть сохранена на устройстве.

У HDD данные хранятся на магнитных дисках, у SSD — во флеш-памяти. ОЗУ обычно обеспечивает более быстрый доступ, чем накопители; SSD обычно быстрее HDD при произвольном доступе. Конкретные результаты зависят от устройств и условий.

Ёмкость и скорость доступа — разные характеристики. Из числа 512 ГБ нельзя узнать, сколько времени потребуется для чтения файла. Изображение — учебная модель, не результат испытания конкретных накопителей.

Общий объём включает занятые и свободные области. Если в томе всего 256 ГБ, а свободно 80 ГБ, новые файлы используют свободное место. Том может занимать только часть физического накопителя: его объём нельзя автоматически называть ёмкостью всего SSD.

M1. У ПК ОЗУ — 8 ГБ, SSD — 256 ГБ; у смартфона ОЗУ — 8 ГБ, встроенное хранилище — 128 ГБ. Сколько ОЗУ у каждого? Где останутся сохранённые на устройстве файлы после выключения?

M2. На томе всего 256 ГБ, свободно 80 ГБ. Для новых файлов нужно 50 ГБ. Хватит ли места? Доказывает ли 256 ГБ быстроту доступа?

Практика: паспорт школьного компьютера

Работай с разрешения учителя. Если компьютер уже включён, не перезапускай его. При непонятном сообщении или неисправности прекрати действия и обратись к учителю.

1. Открой подготовленную учителем страницу сведений о системе. В Windows обычно используют «Параметры → Система → О системе». В другой ОС путь заранее покажет учитель.
2. Запиши модель процессора, установленную ОЗУ и тип системы дословно, с названием поля. Если поле не показано, напиши «не показано», а не угадывай значение.
3. Рядом укажи источник: название открытого окна или страницы, а также учебный номер рабочего места, который покажет учитель. Не переписывай имя пользователя, ID устройства, серийный номер и ключи.
4. Сверь записи с партнёром. Каждый должен сам прочитать хотя бы одно поле и объяснить отличие частоты от объёма памяти.
5. Если учитель отдельно показал свойства тома, подпиши общий и свободный объём раздельно. Не называй объём тома ёмкостью всего физического диска без дополнительных сведений.

Не меняй параметры, не заходи в BIOS и не устанавливай программы для проверки. Не отправляй снимки экрана или сведения об устройстве внешним сервисам.

Продукт работы: три точные подписи и значения, источник сведений и одна проверка партнёра. Скорость поиска и красота почерка не оцениваются.

Если ПК нет: используй явно помеченную учебную карточку: «Процессор: учебная модель X; установленная ОЗУ: 8 ГБ; тип системы: 64-разрядная ОС, процессор x64». Запиши данные и объясни подписи. Это проверяет чтение карточки; реальное открытие настроек нужно будет отработать отдельно.

Выбираем по требованиям

D1. Учебная задача. Нужны ОЗУ не менее 8 ГБ и свободное место не менее 50 ГБ. Остальные требования совместимости уже проверены. Сравни две вымышленные карточки.

Сначала выбери сам. Запиши две отдельные проверки требований. Затем ответь: доказывает ли выбор, что устройство будет быстрее другого во всех программах? Мы проверяем учебные условия, а не выбираем товар для покупки.

D2 со звёздочкой. У C ОЗУ 16 ГБ, SSD 512 ГБ, свободно 30 ГБ. Подходит ли C для той же задачи? Каких данных не хватает для честного сравнения скорости A и B?

Проверяем совет ИИ

AI1. Придуманная учебная ситуация. Помощник советует: «Выбирай A: у него 3,2 ГГц и SSD 512 ГБ, поэтому оно точно подходит и быстрее B».

Найди пропущенное требование и недоказанный вывод. Сравни совет с исходными строками D1. Для этого не нужен внешний ИИ или регистрация. Уверенная формулировка не заменяет проверку данных.

Три вопроса себе

Сначала ответь без разбора.

E1. Какое решение идёт после ламп в школьном ряду поколений? По какому признаку строится этот ряд?

E2. 3 ГГц — 3 миллиарда чего в секунду? Означает ли «64 бита» ОЗУ 64 ГБ?

E3. Для условия D1 выбери A или B. Запиши две проверки и один вывод, которого данные не позволяют сделать.

После урока пройди самопроверку с пояснениями. На неё предусмотрены отдельные 5–7 минут: это продолжение тренировки, а не дополнительная обязательная работа внутри 45 минут.

Разбор после самостоятельной попытки

Показать ответ после выполнения

Домашний перенос

За 4–6 минут запиши одну историческую веху из урока: год; что изменилось; почему это помогло людям. Можно смотреть в тетрадь и веб-текст: даты не нужно заучивать.

Затем проверь новую учебную карточку: ОЗУ 16 ГБ, свободно 60 ГБ. Требования прежние: 8 ГБ ОЗУ и 50 ГБ свободного места. Запиши две проверки и укажи, можно ли по ним судить о скорости любой программы. Домашний ПК и телефон не требуются.

Источники и материалы

Содержание связано с ФРП по информатике 2025 года и методическим письмом на 2026/2027 год. Исторические ориентиры: Computer History Museum об ENIAC, Manchester о программе в памяти, Intel о 4004. Чтение характеристик: Microsoft, пояснение тактовой частоты Intel.

В материалах урока находятся презентация «Сигнал», план учителя и редактируемые задания Word. Для печати в масштабе 100% доступны PDF: рабочий лист, выходные билеты: 2 на листе, бумажная самопроверка.