IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЗНАКОМСТВО С ПЕРВЫМИ ПЕРСОНАЛЬНЫМИ КОМПЬЮТЕРАМИ В МАССОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ НА ПРИМЕРЕ ZX SPECTRUM
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В наше время мало кого можно удивить достижениями науки в области вычислительной техники. Персональный компьютер теперь стал частью нашей повседневной жизни. Для многих компьютерных энтузиастов постсоветского пространства ZX Spectrum стал первым домашним компьютером. А для некоторых и вовсе отправной точкой в программировании. [3] В образовательной области «Информатика и информационные технологии» остается актуальным содержание перерабатываемой информации.
Актуальность темы обусловлена противоречием между современным высоким развитием информационно-коммуникационных технологий как элемента человеческой деятельности и очевидной недостаточностью решений по изучению и использованию предыстории использования в школьном учебном процессе как инструментального средства в образовательных технологиях.
Проблема исследования: каким образом можно в условиях современного информационного общества формировать ключевые компетентности учащихся в области информатики, опираясь на инструментарий языков программирования?
Поэтому тема нашей исследовательской работы звучит как «Знакомство с первыми персональными компьютерами в массовом производстве на примере ZX SPECTRUM».
Исходя из выше сказанного, целью нашей работы является изучение принципа работы одного из первых персональных компьютеров на примере ZX SPECTRUM.
Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:
Рассмотреть технические характеристики ZXSPECTRUM.
Изучить принципы работы ZXSPECTRUM.
Экспериментально показать принцип работы ZXSPECTRUM.
Объект исследования:
Персональный компьютер ZXSPECTRUM
Предмет исследования:
Принцип работы, возможности персонального компьютера ZXSPECTRUM.
Гипотеза исследования:
Мы предполагаем, что люди узнав о принципах работы персонального компьютера ZXSpectrum, смогут понять, что современные компьютеры имеют много общих черт со старыми.
Методы исследования:
Теоретические:
а) анализ теоретического материала.
б) изучение основ программирования в рамках ZXSpectrum.
2) Практические:
а) продемонстрировать работу ZXSpectrum.
3)Аналитические:
а) обобщение и выводы
Несмотря на то, что сегодня нет исследований, посвященных непосредственно ZX Spectrum, в работе над исследовательской работой использованы статьи с ряда российских сайтов. К примеру: сайт «Центр информатизации образования», «Хабрахабр», «Весь мир как на ладони» и другие.
История создания ZX SpectrumПримерно 30 лет назад появился один из самых знаковых компьютеров XX века, появление которого оказало большое влияние на развитие домашних компьютеров и в нашей стране тоже. Речь идет о ZX Spectrum - детище британского изобретателя сэра Клайва Синклера. В 1962 году Синклер создаёт Sinclair Radionics, где производит комплекты деталей для сборки радиоприёмников и усилителей звука.
Первый продукт Sinclair ZX80 произведен в феврале 1980 года, это был первый компьютер в мире стоимостью ниже 100 фунтов стерлингов. ZX 80 нельзя было назвать очень удачным, тем не менее он начал довольно хорошо продаваться.
В 1981 последовал логичный выпуск новой версии – Sinclair ZX81. Он был гораздо дешевле предшественника и стоил 69 фунтов. За два года было произведено более миллиона ZX81.
На волне успеха Sinclair Research выпускает свой самый популярный компьютер. Происходит это в 1982 году. «ZX Spectrum 48» имел 16 КБ ПЗУ, в которые был прошит диалект языка Бейсик, так называемый Sinclair BASIC.
С июня 1984 года разработчики готовили ZX Spectrum+, который был выпущен в октябре того же года.
Далее последовала следующая, и последняя модель от Sinclair Research. ЭтоZX Spectrum128. На выпуске модели ZX Spectrum128 и заканчивается история Sinclair Research. Гениальность детища Клайва Синклера была в том, что он создал действительно недорогой и массовый компьютер размером с книжку, который использовал вместо монитора домашний ТВ, а для хранения данных - обычный бытовой кассетный магнитофон.
Стоил компьютер смешные по тем временам деньги - в районе 100 фунтов. Зато имел довольно неплохие характеристики: процессор Z80, 48 Кб ОЗУ, вшитый язык программирования BASIC.
Именно он является прародителем всех современных компьютеров. ZX Spectrum продержался на рынке более 10 лет. [2]
Строение ZXSpectrumZX Spectrum представляет собой пластмассовый корпус, на верхней части которого расположены 40 клавиш, образующие клавиатуру. Сзади расположены разъемы для подключения телевизора, магнитофона, джойстика, блока питания и УВВ (устройств ввода-вывода): принтера, микроприводов и т.д.
На основной плате находится процессор Z80, микросхемы памяти и др. элементы. Плата находится в том же корпусе, что и клавиатура. Клавиатура и ПП (печатная плата) соединены между собой ленточным кабелем.
Система разработана таким образом, что она может отображать информацию на экране TV -приемника или выводить ее на принтер или другое периферийное оборудование.[6]
Особенности домашнего компьютера ZX Spectrum«Спектрум» обладал рядом инновационных решений. Часть из них были обусловлены развитием электронной базы восьмидесятых годов:
в качестве монитора использовался экран телевизора;
компьютер поставлялся в двух модификациях – с 16 и 48 килобайтами оперативной памяти;
в качестве языка программирования ZX Spectrum применялся диалект языка Бейсик;
загрузка компьютера осуществлялась за несколько секунд;
в качестве внешнего накопителя применялся бытовой кассетный магнитофон;
первая модель была оснащена недорогой клавиатурой, состоящей из 40 резиновых клавиш. Ключевой особенностью клавиатуры являлась многофункциональность;
первые модели имели однобитный выход звука. Для этой цели использовался встроенный динамик. Это была «пищалка», ритмично пикавшая в играх;
наличие графического режима совмещенного с текстовым. Главное отличие от предшественников «Спектрума» — цветное изображение, хоть и с некоторыми ограничениями;
к компьютеру могли подключаться джойстики, состоящие из рукоятки и кнопки. [1]
Структура программы.
Программа на BASICe - это последовательность инструкций, разделенных на строки. Каждая строчка начинается со своего номера или натурального числа в диапазоне 1-9999. Удобнее пользоваться номерами через 10, 20, 30… Что облегчит более позднюю вставку новых строк между старыми.
Ввод новой строки с уже существующим номером вызывает замену старой версии новой, а для удаления строки необходимо набрать ее номер и нажать ENTER.
Единичный оператор программы не может содержать более 127 инструкций. Команды в операторе должны быть отделены двоеточием.
Конец редактирования, ввода строки команд или очередной программной строки сигнализируется клавишей ENTER. Компьютер молниеносно проверяет синтаксис (т.е. согласие с правилами употребления элементов языка BASIC). В случае необходимости в непонятном ему месте появляется мигающий знак вопроса. Но восприятие строки компьютером не гарантирует правильности ее логики, вопреки желанию автора!
Типы данных.
ZXBASICпозволяет непосредственно оперировать числами и текстами. Числа могут записываться в одной из трех форм:
Целочисленной последовательностью цифр со знаком «+» или «-» вначале, например: 0, +17, -33794;
Дробной, или в виде двух последовательностей цифр, разделенных точкой (Одна из последовательностей может быть пустой) со знаком «+» или «-», например: +31,1769, 3313, 12, -.72;
Показательной, или в виде целого или дробного числа, дополненного показателем степени 10, целым числом. Степень обозначается литерой «Е», например: запись 7,32-Е3 обозначает число 0,00732.
Максимальное значение числа в ZXSpectrum не может превышать 1,7Е3. Числа меньше 1Е-3 будут приравниваться к 0.Пробелы в середине числа не допускаются.
Spectrum для высвечивания числа потребует максимально 14 знаков. Значение, требующее не более 8 цифр, выдаются точно, остальные в показательной форме.
ZXBASIC не знает логических постоянных. Эту роль выполняют числа. Значения, отличающиеся от 0, интерпретируются как истина, равные 0, как ложь. Результатом расчета значений логических выражений являются числа 1 и 0.
Имена.
Одно из неудобств ZXBASIC – это ощутимые ограничения в свободе определения имен используемых переменных. Только простые числовые переменные предоставляют нам возможность развернуться. Имя такой переменной может быть любой последовательностью букв, цифр, пробелов. Первым символом имени должна быть литера.
Все остальные переменные должны иметь однобуквенные имена, в том числе и управляющие циклом переменные.
Текстовые переменные отличаются от числовых знаком $, размещенным после литеры.
Для задания имен в программе можно использовать как малые, так и большие литеры. Также игнорируются все пробелы.
Ограничение числа допустимых имен компенсируется частично возможностью использования одной и той же литеры как имени переменных разных типов. Единственным требованием при этом является требование, чтобы текстовая переменная не помечалась тем же символом, что и знаковая таблица. Например, литера а в программе может обозначать:
а – числовая или управляющая переменная;
а$ или a$(i,j) – текстовая переменная или знаковая таблица;
a(i) – числовая таблица (массив);
FNa… - Функция с числовыми значениями;
FNa$... – Функция с текстовыми значениями.
Функции.
ZXBASIC содержит набор стандартных функций для математических расчетов, операций на знаковых последовательностях. а также для тестирования экрана и клавиатуры.
Вот некоторые из них:
xANDy (двоичная операция «И»);
NOT (отрицание);
PI (константа) = 3.14159265…;
xORy (двоичная операция «ИЛИ»);
SQRx(извлечение квадратного корня).
Операторы и команды.
ZX BASIC предоставляет в наше распоряжение совокупность операторов и команд.
Вот некоторые из них:
BEEPx,y (генерация музыкального тона; x – длительность, y – высота);
BRIGHTn (включение повышенной яркости: 0 – обычная яркость, 1 – повышенная яркость, 8 – прозрачность);
CIRCLEс; x,y,z (изображение окружности радиусом zс центром в точке с координатами x,y);
CLS(очистка экрана);
DRAWc; x,y(выполняется черчение прямой линии из текущей точки с координатами vи wдо точки с координатами v+xи w+y);
INKn(установка цвета «чернил». Принято следующее кодирование цветов: 0 – черный, 1 – голубой, 2 - красный, 3 – темно-красный,
4 – зеленый, 5 – синий, 6 – желтый, 7 – белый, 8 – прозрачный,
9 – контрастный.);
PAPERn (установка цвета фона. Кодирование цветов как и у оператора INK);
PLOTc; m,n (изображение одной точки с координатами m,n);
PRINT… (оператор предназначен для вывода информации на экран телевизора);
RUN(запуск программы на выполнение с первого оператора программы);
RUNn (оператор выполняет запуск программы на выполнение со строки с номером n);
SAVEf (запись программы и переменных на магнитофон. f–имя файла на кассете).[5]
Мы решили протестировать язык программирования BASIC на ZXSPECTRUM. Устройством вывода является обычный телевизор. ZXSpectrum подсоединяется к антенному входу телевизора посредством коаксиального (телевизионного) кабеля. С помощью определенных алгоритмов, компьютер может выполнять поставленные перед ним задачи.
Рисунок 1 Круглова П. за работой на ZXSpectrum
Вот некоторые из них:
Проверка графических возможностей ZXSpectrum (домик)
05 PAPER 4
10 PLOT 20,20
20 DRAW 0,90
30 DRAW 160,0
40 DRAW 0,-90
50 DRAW -160,0
60 PLOT 20,110
70 DRAW 80,20
Рисунок 2 Программа рисования домика
80 DRAW 80,-20
90 CIRCLE 50,65,20
100 CIRCLE 150,65,20
110 PLOT 90,20
120 DRAW 0,60
130 DRAW 20,0
Рисунок 3 Рзультат выполнения программы
140 DRAW 0,-60
150 PLOT 140,120
160 DRAW 0,50
170 DRAW 10,0
180 DRAW 0,-52
RUN
Решение квадратных уравнений
10 PRINT “a*x*x+b*x+c=0”
50 INPUT “a=”;a
60 INPUT “b=”;b
70 INPUT “c=”;c
80 PRINT a;”*x*x+”;b;”*x+”;c;”=0”
200 LET d=b*b-4*a*c
210 PRINT “d=”;d
Рисунок 4 Решение уравнений
220 IF d