Цели урока:
- образовательная: повторить и обновить в памяти знания о персональном компьютере: назначение, состав устройств ПК и его характеристики.
- развивающая: развивать информационное мышление обучающихся.
- воспитательная: воспитание информационной культуры, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, показать, как знание устройств входящих в состав ПК помогает в профессиональной деятельности.
Тип урока: усвоение новых знаний
Оборудование: компьютер, компьютерная презентация, проектор
Используемая литература:
Фиошин М.Е., Ресин А.А., Юнусов С.М. "Информатика и ИКТ. 10-11 классы"
Ход занятия
1. Организационный момент.
2. Сообщение темы и цели занятия.
3. Актуализация знаний
Что понимается под ЭВМ (компьютером)? Какие типы ЭВМ по форме представления Вы знаете?
ЭВМ - это электронное устройство, которое предназначено для ввода, обработки, выдачи и хранения информации и в котором вычислительный процесс управляется программой.
Что такое архитектура ПК?
Архитектура компьютера - это общая схема построения компьютера с учетом взаимных связей между аппаратными и программными средствами.
Какие ЭВМ существуют по принципу действия?
Что понимают под командой, выполняемой в компьютере?
Под командой понимается сигнал, сформированный в устройстве управления
Каковы основные принципы построения ЭВМ по фон Нейману?
- принцип двоичного кодирования
- принцип программного управления
- принцип однородности памяти
Принцип адресности
Из каких частей состоит поле команды?
Какие форматы команд используются?
Чем различаются форматы команд? Назовите порядок действия при сложении в командах.
В чем отличие гарвардской архитектуры от классической?
При гарвардской архитектуре ЭВМ имела отдельную память для команд и отдельную память для данных. Программу нельзя разместить в свободной памяти данных и наоборот.
4. Усвоение новых знаний
Персональные компьютеры в настоящее время - это достаточно мощные вычислительные машины, которые в основном имеют классическую архитектуру.
(слайд 2)
Структура компьютера можно представить графически в виде схемы. В структуре компьютера выделяют три основные части: центральная часть (микропроцессор и основная память), системная шина и периферийные устройства. (слайд 3)
Открытая архитектура позволяет подключать совместимые между собой устройства от различных производителей.
Архитектура с общей шиной обеспечивает простоту и дешевизну, а также использование общих алгоритмов взаимодействия между устройствами.
Центральная часть и системная шина
Процессор выполнен в виде полупроводникового кристалла или комплекта кристаллов, на которых реализован центральный процессор.
(слайд 4)
АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными, взаимодействуя с остальными элементами процессора. Данные, над которыми выполняются операции, поступают из регистров в сумматор, затем результат отправляется в регистры. (слайд 5)
Регистры - это ячейки памяти, обладающие большим быстродействием. В принципе, достаточно двух регистров: первый принимает число и хранит результат операции, а второй только принимает число, которое после выполнения операции не меняется.
Сумматор (аккумулятор) используется для временного накапливания и хранения данных, полученных в результате выполнения операций АЛУ.
Устройство управления управляет вычислительным процессом по программе и координирует работу всех устройств. УУ формирует управляющие сигналы и затем их выполняет.
Регистры общего назначения служат для промежуточного хранения информации в процессе ее обработки. На физическом уровне регистр представляет совокупность триггеров, которые связаны между собой общей системой управления, при этом каждый триггер способен хранить один двоичный разряд.
Кэш - память служит для повышения быстродействия процессора за счет запоминания на некоторое время полученных ранее данных, которое будет использоваться процессором в ближайшее время. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые команды. Конструктивно кэш - память может располагаться внутри процессора -кэш -память первого уровня, и вне процессора - кэш -память второго уровня.
Параметры микропроцессора:
(слайд 8)
Работа МП синхронизируется импульсами тактовой частоты от задающего генератора. Чем выше тактовая частота, тем выше быстродействие процессора. Измеряется тактовая частота в МГц и Ггц.
"Разрядность" включает в себя:
(слайд 9, 10)
По конструктивному признаку все процессоры делятся на разрядно-модульные (собираются из нескольких микросхем) и однокристальные (изготавливаются в виде одной микросхемы)
(слайд 11)
В зависимости от используемой системы команд различают процессоры типа:
- CISC (Сomplex Instruction Set Command) с полным набором системы команд;
- RISC (Redused Instruction Set Command) с усеченным набором команд.
(слайд 12)
Триггер - электронная схема, применяемая в регистрах для запоминания одного бита информации и имеющая два устойчивых состояния 0 и 1.
МП первого типа являются традиционными, а их система включает большое количество команд для выполнения арифметических и логических операций, команд управления, команд пересылки и ввода-вывода данных. МП этого типа используются в большинстве современных ПК типа IBM и выпускаются такими фирмами, как Intel, AMD, IBM.
(слайд 13)
МП должен оперативно реагировать на различные события, происходящие в компьютере в результате действий пользователя и без его вмешательства, т.е. автоматически. Например, нажатие на клавишу или нарушение в работе оборудования и т.д. Необходимую реакцию на события обеспечивает система прерываний.
Обработка прерываний сводится к приостановке выполнения текущей программы и выполнения служебной программы, которая соответствует определенному типу прерывания. После реализации обработчиком прерываний служебной программы выполнение отложенной программы может быть продолжено. Различают программные и аппаратные прерывания.. (слайд 14)
Под системой прерываний понимают комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих выявление и обработку прерываний. (Слайд 15)
ОЗУ служит для приема, выдачи и кратковременного хранения переменной (текущей) информации в ходе выполнения процессором вычислительных операций. ОЗУ составляет большую часть основной памяти и является энергозависимым, поэтому при включении питания информация, хранившаяся в ОЗУ, безвозвратно теряется. (слайд 16)
В качестве элементов памяти в ОЗУ используются либо триггеры, либо конденсаторы. В зависимости от способа хранения информации ОЗУ делятся на статистические и динамические. В статистическом ОЗУ каждый бит информации (1 или 0) хранится на элементе типа электронной защелки (триггер), состояние которого остается неизменным до тех пор, пока не будет сделана новая запись в этот элемент или не будет выключено питание.
Динамическое ОЗУ каждый бит информации хранит в виде заряда конденсатора. Из-за токов утечки заряд конденсатора необходимо с определенной периодичностью обновлять (регенерировать). Во время регенерации запись новой информации должна быть запрещена. Динамические ОЗУ по сравнению со статическими имеют более высокую удельную емкость, большее быстродействие и энергопотребление.(слайд 18)
ПЗУ используется для хранения информации, которая не меняется при работе компьютера: загрузочная программа операционной системы, программа тестирования устройств компьютера и некоторые драйверы базовой системы ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System). Информация, хранящаяся в ПЗУ, предназначена, как правило, только для считывания. Запись информации в ПЗУ обычно выполняется в лабораторных условиях. Однако в программируемые и перепрограммируемые ПЗУ можно записывать информацию непосредственно в ПК с помощью программатора. Программатор - это специальное электронное устройство, которое подключается к компьютеру и позволяет с помощью команд записывать информацию в ПЗУ.
Связующим элементом между различными устройствами компьютера является система шина (СШ).
Системная шина предназначена для передачи данных между периферийными устройствами (ПУ) и центральным процессором или между периферийными устройствами и оперативной памятью. (Слайд 19)
Сама системная шина представляет собой совокупность одно- и двунаправленных линий, логически объединяемых в следующие группы:
- шину данных, служащую для передачи информации в оба направления (от МП к ОЗУ или ПУ и обратно, либо между ОЗУ и ПУ);
- шину адреса, с использованием которой адресуются ОП и порты ввода-вывода;
- шину управления, предназначенную для передачи управляющих сигналов, таких как "запись в память", "чтение из памяти", сигналы прерываний. (слайд 20)
Следовательно, системная шина обеспечивает три типа передачи данных и управляющих сигналов между:
Микропроцессор - основная память (МП-ОП);
Микропроцессор - порты ввода-вывода (МП-ПВВ);
Основная память - порты ввода-вывода (ОП и ПВВ).
5. Подведение итогов занятия. Вопросы для закрепления:
- Что понимается под структурой компьютера?
- Какие основные части можно выделить в структуре ПК?
- Каково назначение микропроцессора?
- Для чего служит ОЗУ?
- Что обеспечивает передачу данных между основными устройствами компьютера?
- Какие типы и сигналы передачи данных обеспечивает СШ?
6. Домашнее задание: Фиошин М.Е., Ресин А.А., Юнусов С.М. "Информатика и ИКТ. 10-11 классы" стр. 53-98.