Как устроен ПК

Конспект урока по информатике.

Тема урока: С кого изобретатели «списали» компьютер.

Как устроен персональный компьютер.

Цели урока:

- образовательная - сформировать у учащихся понятие «архитектура ЭВМ», ознакомить c двумя видами памяти компьютера, с устройством персонального компьютера;

- развивающая - развитие внимания, памяти, речи, логического мышления, самостоятельности;

- воспитательная - воспитание дисциплины, аккуратности, чувства ответственности, уверенности в себе (слайд 2).

Требования к знаниям и умениям учащихся:

Учащиеся должны знать: что такое архитектура ЭВМ, внутренняя и внешняя память компьютера, как устроен персональный компьютер.

Учащиеся должны уметь различать внутреннюю и внешнюю память компьютера, различать устройства компьютера (слайд 3).

Учебно-методическое и программное обеспечение урока:

1) Информатика. Базовый курс. 7 - 9 классы. Семакин И.Г. и др. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 384 с.

2) Методика преподавания информатики: учеб. пособие для студ. пед. вузов / М.П.Лапчик, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 624с.

Оборудование урока: мультимедийный проектор, учебник по информатике, презентация.

План урока:

1) организационный момент (2 мин.);

2) изучение нового материала (25 мин.);

3) первичное закрепление изученного материала (13 мин.);

4) подведение итога урока (3 мин.);

5) домашнее задание (2 мин.) (слайд 4).

Изучаемые вопросы:

1. Архитектура ЭВМ.

2. Внутренняя и внешняя память ЭВМ.

3. Устройства персонального компьютера.

Ход урока.

Речь учителя

Запись в тетрадях

учеников

Запись на доске

1) Организационный момент.

Учитель приветствует учеников, проверяет готовность учеников к уроку и отмечает отсутствующих.

2) Изучение нового материала.

С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером. Запишите в тетрадях число и тему нашего урока.

Сначала речь пойдет о техническом устройстве компьютера. В информатике существует

понятие: «архитектура ЭВМ».

Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста (слайд № 5).

Запишите данное определение в тетрадях.

Архитектура не включает в себя конструктивные подробности устройства машины, электронные схемы. Эти сведения нужны конструкторам, специалистам по наладке и ремонту ЭВМ. В пределах нашего курса нас будет интересовать только пользовательская точка зрения на компьютер, то есть как раз то, что входит в понятие архитектуры.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Компьютер был изобретен в середине XX века для усиления возможностей интеллектуальной работы человека, т.е. работы с информацией (слайд № 6).

Из истории науки и техники известно, что идеи многих изобретений человек подглядел в природе.

Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов (слайд № 7).

Русский ученый Н.Е. Жуковский, основоположник науки аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц (слайд № 8).

Можно сказать, что Леонардо да Винчи и Жуковский «списывали» свои летающие машины с птиц.
А с кого человек списал компьютер? С самого себя. Только человек постарался передать компьютеру не физические, а свои интеллектуальные способности, т.е. возможность работы с информацией.

По своему назначению компьютер - это универсальное техническое средство для работы с информацией.
По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией (слайд № 9).

Запишите данную информацию в тетрадях.

Биологическим «аппаратом» интеллекта человека является мозг. Работая с информацией, мозг выполняет две основные функции: запоминание - функция памяти и умозаключение - функция мышления. Объектом запоминания является информация, поступающая через органы чувств (в первую очередь зрение и слух). Информация, выработанная в процессе мышления, может быть передана другим людям через речь или двигательную систему - записи, жесты.

Следовательно, имеются четыре основных компонента информационной функции человека:
• прием (ввод) информации;
• запоминание информации (память);
• процесс мышления (обработка информации);
• передача (вывод) информации (слайд № 10).

Запишите это в тетрадях.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:
• устройства ввода,
• устройства запоминания (память),
• устройство обработки (процессор),
• устройства вывода (слайд № 11).

Запишите это в тетрадях.

В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в неё результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку. Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройство вывода - экран дисплея или принтер (устройство печати).

Работая с информацией, человек пользуется не только теми знаниями, которые помнит, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками.

У компьютера тоже есть два вида памяти: оперативная (внутренняя) и долговременная (внешняя) память.

Оперативная память - это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. При отключении от сети информация исчезает.

Внешняя память - это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Сохранение информации на них не требует постоянного электропитания (слайд № 12).

Запишите это в тетради.

На схеме показаны основные устройства компьютера. Стрелки указывают направления информационного обмена между ними (слайд № 13).
Схема устройства компьютера.

Зарисуйте схему в своих тетрадях.

Схема устройства компьютера впервые была предложена в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Дж. фон Нейман сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые во многом сохранились и в современных компьютерах. К ним относятся:

1. Принцип программного управления;

2. Принцип двоичного кодирования;

3. Принцип хранимой в памяти программы;

4. Память должна иметь иерархическую структуру (слайд № 14).

Запишите принципы в тетради.

И всё-таки нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важное отличие в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программой, человек же сам управляет своими действиями (слайд № 15).

Программа - это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными (слайд № 16).

Запишите определения в тетради.

Программа, как и данные, помещается в память компьютера - внутреннюю или внешнюю.

Программа, управляющая работой компьютера, находится в его внутренней памяти.

А теперь рассмотрим, как устроен персональный компьютер (слайд № 17).

Современные ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимающих целый зал, до маленьких, помещающихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры (ПК) (слайд № 18).

Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве существует много общего.

Основной «деталью» ПК является микропроцессор (МП). Это миниатюрная электронная схема, созданная путём очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора ЭВМ (слайд № 19).

Запишите определение в тетради.

Персональный компьютер представляет собой комплект устройств. Давайте запишем основные. Главным в этом комплекте является системный блок. В системном блоке находится мозг машины: микропроцессор и внутренняя память (слайд № 20). Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжён обычно внутренним вентилятором для охлаждения.

Весь системный блок помещён в металлический корпус, на поверхности которого имеются (как минимум): клавиша включения электропитания, щели для установки дискет в дисковые устройства, разъемы для подключения внешних устройств.

Кроме системного блока в обязательный, минимальный комплект ПК входят клавишное устройство (клавиатура) (слайд № 21) и монитор (дисплей) (слайд № 22). Дополнительно к этому минимальному комплекту к ПК могут быть подключены: принтер (устройство печати), манипуляторы типа мышь, джойстик, шар; модем (для выхода на телефонную линию связи) и другие устройства (слайд № 23).

Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, называются внешними устройствами (слайд № 24).

Запишите это определение.

Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором ПК через специальный блок, который называется контроллером (от англ. Controller - контролер, управляющий). Существуют контроллер дисковода, контроллер монитора, контроллер принтера и др. (слайд № 25).

Задача контроллера - преобразование информации, поступающей от процессора, в соответствующие сигналы, управляющие работой устройства. Например, на контроллер монитора поступает двоичный код 01000001. Это код латинской буквы «А». В ответ контроллер организует работу монитора таким образом, что на экране высветится буква «А». При нажатии на клавиатуре клавиши с буквой «А» контроллер клавиатуры преобразует сигнал от этой клавиши в двоичный код 01000001, который будет передан по линии связи к процессору.

Интересен принцип, по которому организована связь между процессором, оперативной памятью и внешними устройствами. Он похож на принцип телефонной связи. Процессор через многопроводную линию, которая называется магистралью (другое название - шина), связывается с другими устройствами (слайд № 26).

Подобно тому, как каждый абонент телефонной сети имеет свой номер, каждое подключаемое к ПК внешнее устройство также получает номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая внешнему устройству, сопровождается её адресом и подается на контроллер. Следовательно, в данной аналогии контроллер подобен телефонному аппарату, который преобразует электрический сигнал, идущий по проводам, в звук, когда вы слушаете телефон, и преобразует звук в электрический сигнал, когда вы говорите.

Ещё немного о магистрали. Это кабель, состоящий из множества проводов. Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть ещё третья часть магистрали - шина управления; по ней передаются управляющие сигналы (например, проверка готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.) (слайд № 27).

Запишите это в тетрадях.

Главными характеристиками персонального компьютера являются: объём внутренней памяти, тактовая частота, разрядность процессора (слайд № 28).

Запишите это в тетрадях.

Про память компьютера сегодня мы уже говорили. Производительность машины очень сильно зависит от объёма внутренней памяти. Если для работы каких-то программ не хватает внутренней памяти, то компьютер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Скорость чтения/записи данных в оперативную память на несколько порядков выше, чем во внешнюю. Объём оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Современные программы требуют оперативной памяти объёмом в десятки и сотни мегабайтов.

Для хорошей работы современных программ требуется оперативная память в сотни мегабайтов: 128 Мб, 256 Мб и более.

А что такое тактовая частота? Режим работы микропроцессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном «стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах - Мгц. Частота в 1 Мгц соответствует миллиону тактов в одну секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 600 Мгц, 800 Мгц, 1000 Мгц. Последняя величина называется гигагерцем. Современные модели микропроцессоров работают с тактовыми частотами в несколько гигагерц.

Третья характеристика - разрядность процессора. Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком (слайд № 29).

Запишите определение в тетради.

Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти, которые находятся в самом процессоре. Они называются регистрами. Процессор с регистром в 1 байт (8 бит) называют восьмиразрядным, 2 байта - 16-разрядным, 4 байта - 32-разрядным. Наиболее высокопроизводительные машины имеют 8-байтовые регистры (64 разряда).

3) Первичное закрепление изученного материала.

Давайте повторим изученный материал. Ответьте, пожалуйста, на мои вопросы:

- что называется архитектурой ЭВМ?

(Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста);

- что такое внутренняя (оперативная) память компьютера?

(Оперативная память - это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. При отключении от сети информация исчезает);

- что такое внешняя память компьютера?

(Внешняя память - это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски);

- что такое компьютерная программа?

(Программа - это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации);

- назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер.

(системный блок; клавишное устройство (клавиатура); монитор (дисплей) );

- какие устройства входят в состав системного блока?

(В системном блоке находится мозг машины: микропроцессор и внутренняя память. Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжён обычно внутренним вентилятором для охлаждения);

- Какую функцию выполняет контроллер?

(Задача контроллера - преобразование информации, поступающей от процессора, в соответствующие сигналы, управляющие работой устройства);

- назовите три основные технические характеристики ПК.

(Главными характеристиками персонального компьютера являются: объём внутренней памяти, тактовая частота, разрядность процессора).

- что такое разрядность процессора?

(Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком).

5) Подведение итогов урока.

Сегодня на уроке мы познакомились с архитектурой ЭВМ, внутренней и внешней памятью компьютера, узнали из каких устройств состоит компьютер. Есть ли у вас какие-то вопросы ко мне? Задавайте.

(Далее выставляются оценки).

6) Домашнее задание.

Домашнее задание следующее: прочитать параграфы учебника, выучить записи в тетрадях, устно ответить на вопросы в конце параграфов (слайд № 30).

Число.

С кого изобретатели «списали» компьютер.

Как устроен персональный компьютер.

Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.

По своему назначению компьютер - это универсальное техническое средство для работы с информацией.
По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Имеются четыре основных компонента информационной функции человека:
• прием (ввод) информации;
• запоминание информации (память);
• процесс мышления (обработка информации);
• передача (вывод) информации.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:
• устройства ввода,
• устройства запоминания (память),
• устройство обработки (процессор),
• устройства вывода.

Запишите это в тетрадях.

У компьютера тоже есть два вида памяти: оперативная (внутренняя) и долговременная (внешняя) память.

Оперативная память - это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. При отключении от сети информация исчезает.

Внешняя память - это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.

Схема устройства компьютера.

Принципы Джона фон Неймана.

Программа - это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Микропроцессор (МП) - это миниатюрная электронная схема, созданная путём очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора ЭВМ.

Устройства ПК:

Основные:

1) системный блок;

2)клавишное устройство (клавиатура);

3)монитор (дисплей).

Дополнительные:

1) принтер (устройство печати), 2) манипуляторы типа мышь, джойстик, шар;

3) модем (для выхода на телефонную линию связи) и другие устройства.

Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, называются внешними устройствами.

По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть ещё третья часть магистрали - шина управления; по ней передаются управляющие сигналы.

Главными характеристиками персонального компьютера являются: объём внутренней памяти, тактовая частота, разрядность процессора.

Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком.

Число.

С кого изобретатели «списали» компьютер.

Как устроен персональный компьютер.