10 класс, 1-й год обучения

Тип урока: Комбинированный: учебное занятие по изучению и первичному закреплению нового материала + учебное занятие по закреплению знаний и способов деятельности

Урок № 5

Тема: « Аппаратное обеспечение ЭВМ.

Теория: Электронно-вычислительные машины (ЭВМ): назначение, общественные аспекты применения, классификация, терминология, типы и поколения ЭВМ, перспективы. Значение и место ЭВМ в автоматизированных системах управления (АСУ), системах автоматизации научных экспериментов.

Архитектура ЭВМ: определение, основные сведения. Типы архитектур.

Структура ЭВМ: понятие, схемы, взаимодействие основных устройств.

Системная плата: функции, технические характеристики, исполнение, типовые элементы и узлы, взаимосвязь.

Микропроцессоры и сопроцессоры: основные характеристики, назначение.

Микропроцессор и память: способы обмена информацией.

Контроллеры, шины и порты: назначение, основные сведения»

Практика: Подготовка к работе вычислительной техники и периферийных устройств. Навыки работы на клавиатуре.

Цели урока:

1.Образовательная - организовать деятельность учащихся по воспроизведению полученной информации по теме урока №4; обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание учащимися основных понятий новой темы - электронно-вычислительные машины (ЭВМ): назначение, общественные аспекты применения, классификация, терминология, типы и поколения ЭВМ, перспективы. Значение и место ЭВМ в автоматизированных системах управления (АСУ), системах автоматизации научных экспериментов.

Архитектура ЭВМ: определение, основные сведения. Типы архитектур.

Структура ЭВМ: понятие, схемы, взаимодействие основных устройств.

Системная плата: функции, технические характеристики, исполнение, типовые элементы и узлы, взаимосвязь.

Микропроцессоры и сопроцессоры: основные характеристики, назначение.

Микропроцессор и память: способы обмена информацией.

Контроллеры, шины и порты: назначение, основные сведения»

2. Развивающая - создать условия для развития синтезирующего мышления (развитие умения устанавливать единые, общие признаки и свойства целого);

3.Воспитательная - создать условия для воспитания информационной культуры, интереса к изучаемой теме, воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям.

Все, что записано после знаков ***, или после фразы «Материал для запоминания», или красным цветом символов, или в распечатанном материале более светлым цветом символов - записывается в конспект.

Ход урока

1.Организационный момент.

2.Работа над ошибками.

3.Актуализация знаний учащихся.

4.Объяснение нового материала.

5.Первичное закрепление изученного материала.

6.Домашнее задание.

7.Подведение итогов урока. Рефлексия.

1.Организационный момент

Перед началом урока записать тему урока на доске. На экран вывести схему «ЭВМ. Базовый курс». Приветствие.

• Отмечаются отсутствующие.

• Мотивация учащихся, постановка целей.

Сегодня на уроке мы должны рассмотреть вопросы:

основные устройства компьютера,

их функции и взаимосвязь в процессе работы машины.

2.Работа над ошибками

1. Назовите основные логические элементы и перечислите их основные функции.

2. Разобрать задания, в которых были допущены ошибки. Проанализировать ошибки.

3.Актуализация знаний учащихся.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

4.Объяснение нового материала.

Персональный компьютер - это устройство для хранения и переработки информации или программно-управляемое устройство, предназначенное для приема, переработки, хранения и выдачи информации.

Системный блок, клавиатура, монитор (дисплей)- основные части любого персонального компьютера.

В корпусе системного блока располагаются: ПЗУ, ОЗУ, блок питания, центральный процессор (мозг ЭВМ, который перерабатывает информацию).

ОБЩАЯ СХЕМА ЭВМ

УВ -устройства ввода информации в ЭВМ (клавиатура, мышь, ВЗУ, сканер)

УВЫВ -устройства вывода информации (дисплей, принтер, ВЗУ, графопостроитель)

ОЗУ (ОП или RAM) -оперативное запоминающее устройство (оперативная память) быстрая память, которая состоит из ячеек, имеющих свой адрес.

Принципиальной особенностью ОЗУ является его способность хранить информацию только во время работы машины. Когда вы включаете компьютер, в оперативную память заносятся (загружаются) цепочки байтов в которых хранится операционная система. Когда вы выключаете компьютер, то содержимое ОЗУ стирается.

ВЗУ - (внешние запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, (дискета, жесткий диск, компакт-диск)

ПЗУ (ROM) - память, предназначенная только для чтения.

Современные компьютеры обладают принципом открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры означает, что возможна лёгкая замена устаревших частей ЭВМ, новая деталь (блок) будет совместима со всем тем оборудованием, которое использовалось ранее.

Возможность обмена данными между компьютерами по обычной телефонной связи обеспечивают модемы, факс-модемы, которые преобразуют телефонные сигналы в компьютерные и наоборот.

Память

Устройства

ввода/

вывода

Процессор

В курсе информатики устройство компьютера изучается на уровне его архитектуры. Под архитектурой понимают описание устройства и принципов работы ЭВМ без подробностей технического характера (электронных схем, конструктивных деталей и пр.). Описание архитектуры - это представление о компьютере, достаточное для человека, работающего за компьютером, но не конструирующего или ремонтирующего его, т.е. для пользователя (в том числе и программиста).

Материал для запоминания:

Практически каждая ЭВМ состоит из трех основных компонентов: процессора, памяти и устройств ввода-вывода информации.

Современный компьютер - это универсальная машина для обработки информации. Любая информация внутри компьютера представлена в цифровом виде, и все действия на ней сводятся к простым арифметическим и логическим операциям. Поэтому компьютер еще называют электронно-вычислительной машиной (ЭВМ); в переводе с английского слово «computer» означает «вычислитель».

Материал для запоминания:

Центральным устройством любого компьютера является процессор (ЦПУ - центральное процессорное устройство). Именно он преобразует информацию по заданной программе. Процессор содержит арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройства управления (УУ) и некоторые другие компоненты. Устройство управления следит за ходом вычислений, а логико-арифметическое устройство производит обработку данных. В современных компьютерах процессор выполнен в виде одной микросхемы и поэтому называется еще микропроцессором.

Дополнительная информация:

Кроме того, у центрального процессора есть помощники. В первую очередь это контроллеры, которые управляют периферийными устройствами и каналами связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления данным оборудованием.

Память, накопитель или запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения информации: обрабатываемых данных, промежуточных результатов, программ. Память делится на: ПЗУ, ОЗУ, ВЗУ.

Дополнительная информация:

В каждом современном компьютере имеется еще и сверхоперативная память, называемая кэш-памятью. Она предназначена для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и ее извлечением из оперативной памяти. Для работы с оперативной памятью имеется специальный контроллер, который анализирует выполняемую программу и пытается определить, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. Конечно, бывают как попадания, так и промахи. Отношение числа попаданий к числу промахов определяет эффективность кэширования. Современные процессоры имеют, как правило, встроенную кэш-память. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлена дополнительная кэш-память.

Но и этим не исчерпывается внутренняя память компьютера.

Материал для запоминания:

Каждый компьютер имеет постоянную память (ПЗУ). Это энергозависимая память, используемая для хранения информации, которая никогда не изменяется, - из ПЗУ информацию можно только считывать.

Дополнительная информация:

Важную роль играет и перепрограммируемая постоянная память (flash -память). Это тоже энергозависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого. Во flash-памяти хранится так называемая BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) - совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения компьютера и для загрузки операционной системы в оперативную память.

Материал для запоминания:

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство. ОЗУ - быстродействующая часть памяти компьютера, в которой хранится выполняемая прграмма и обрабатываемые данные. После выключения компьютера, информация из ОЗУ стирается (удаляется).

Дополнительная информация:

Информация о том, что в каждый момент времени должно отображаться на экране, хранится еще в одном специальном устройстве, называемом видеопамятью. Для видеопамяти в компьютере имеется особое устройство, называемое видеокартой, или графическим ускорителем. Видеокарту вообще можно рассматривать как самостоятельный специализированный компьютер: в нем есть и свой процессор, и оперативная память (та самая видеопамять, о которой идет речь), и ПЗУ с программой, управляющей работой процессора видеокарты.

Видеокарту не зря называют графическим ускорителем. Если бы выводом информации на экран занимался сам центральный процессор, то вряд ли он мог бы делать еще что-то: ведь от него требовалось бы передавать по мегабайту информации чуть ли не по 100 раз в секунду! Процессор видеокарты настолько интенсивно и жарко работает, что закрыт радиатором охлаждения, а в самых современных видеокартах даже используются вентиляторы. Этот «компьютер в компьютере» работает даже тогда, когда другие устройства компьютера «отдыхают», - если на дисплее есть изображение, значит, видеокарта работает на полную мощность.

Компьютер предназначен для работы с большими объемами памяти. Никакой оперативной памяти никакого компьютера не хватит, чтобы удержать ее всю. Поэтому компьютер, обработав информацию из оперативной памяти, записывает ее во внешнюю память.

В таком подходе создатели компьютера снова копируют деятельность человека - ведь и человек не может все упомнить, и поэтому пользуется записными книжками, магнитофонными лентами, видеокассетами и т.п.

Подобные «записные книжки» имеются и у компьютера.

Материал для запоминания:

Жесткие, гибкие, лазерные, магнитооптические и тому подобные диски, магнитные ленты (соответствующий накопитель называется стримером) и прочее и прочее называют внешними носителями информации. Но не потому, что их можно взять и вытащить, а потому, что процессор не имеет прямого доступа к информации, записанной на них.

Жесткие диски, как правило, несъемные. Оптические диски работают

раз в пять быстрее гибких, но существенно медленнее жестких. Зато они съемные и очень объемные (на них входит примерно в 500 раз больше информации, чем на гибкий диск (диаметр дисков указывается в дюймах; "дюйм" происходит от голландского слова, означающего "большой палец"; 1 дюйм =25,4 мм)).

Специальное устройство, называемое дисководом, позволяет записывать на дискету и считывать с нее информацию.

Устройства ввода-вывода называют еще периферийными устройствами. С помощью клавиатуры или манипулятора мышь человек дает компьютеру задания; с помощью сканера в компьютер можно ввести графическое изображение; с помощью дисководов компьютер получает информацию из внешней памяти, а итоги своей работы компьютер выводит на дисплей или на бумагу при помощи принтера.

Дополнительная информация:

Управление периферийными устройствами осуществляется с помощью специальных программ, называемых драйверами.

Именно драйверы входят в базовую систему ввода-вывода, о которой шла речь.

Существуют и другие устройства, позволяющие компьютерам обмениваться информацией через телефонные линии (модем), воспринимать и обрабатывать звуковую и видеоинформацию, закодировав ее предварительно в символьном виде, управлять автоматизированными производствами, изготавливать чертежи и т.д.

Физическое взаимодействие всех устройств компьютера осуществляется, как правило, через подключение их к магистрали, подразделяющейся, в свою очередь на три шины: управления, адреса и данных. Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов процессора: начать работу устройства, прервать его работу и т.д.; шина адреса предназначена для передачи адресов памяти и внешних устройств, к которым обращается процессор; по шине данных передается собственно информация, которая должна обрабатываться выбранным для этого устройством. Для подключения к магистрали используются порты, а согласовывает работу каждого устройства с центральным процессором соответствующий контроллер, или адаптер.

ЭВМ. Базовый уровень

Шина

данных

Шина

управления

Принцип

программного

управления

ЭВМ

Устройство ЭВМ

Магистраль

Шина

адреса

Устройства

ввода/

вывода

Процессор

Память

Принтер

Монитор

Мышь

Клавиатура

Быстродействие

Разрядность

ОЗУ

ПЗУ

Внешняя память

5.Первичное закрепление изученного материала:

1. Назовите три основных компонента компьютера.

2. Из каких устройств состоит процессор?

3. Какие виды память Вы знаете?

4. Перечислите внешние носители информации.

Практика: Подготовка к работе вычислительной техники и периферийных устройств. Навыки работы на клавиатуре.

6. Домашнее задание:

• Выучить весь изученный на этом уроке материал.

7. Подведение итогов. Рефлексия.

На сегодняшнем занятии мы с Вами рассмотрели электронно-вычислительные машины (ЭВМ): назначение, общественные аспекты применения, классификация, терминология, типы и поколения ЭВМ, перспективы. Значение и место ЭВМ в автоматизированных системах управления (АСУ), системах автоматизации научных экспериментов.

Архитектура ЭВМ: определение, основные сведения. Типы архитектур.

Структура ЭВМ: понятие, схемы, взаимодействие основных устройств.

Системная плата: функции, технические характеристики, исполнение, типовые элементы и узлы, взаимосвязь.

Микропроцессоры и сопроцессоры: основные характеристики, назначение.

Микропроцессор и память: способы обмена информацией.

Контроллеры, шины и порты: назначение, основные сведения.

Спасибо за работу, вы сегодня молодцы. Чтобы Вы ушли с урока с хорошим настроением, я Вам включу негромко музыку.

Использованная литература: 1.Газета «Первое сентября», № 30, 2001 г.