Гіпермаркет знань>>Інформатика 9 клас >>Інформатика >> Інформатика: Типова архітектура персонального комп'ютера. Класифікація та основні характеристики ПК.

План-конспект уроку з курсу «Інформатика 9 клас» з теми «Основні характеристики комп’ютера»

Тема:    Основні  характеристики  комп’ютера

Мета:    Закріпити знання з попередньої теми та вивчити новий матеріал по темі  “Основні  характеристики  комп’ютера”

Базові поняття та терміни:    

Тип уроку:    комбінований

                                                   Структура уроку
 
1. Організаційний момент...........................................................................................    2 хв.

2. Перевірка домашнього завдання.............................................................................    3-4 хв.

3. Актуалізація опорних знань....................................................................................    5 хв.

4. Вивчення нового матеріалу: Основні характеристики комп'ютера. Магістрально-модульний  принцип  будови ПЕОМ. Принципи  роботи  ЕОМ.  Сумісність ПК………………………………………………………………………...    20-25хв.

5. Закріплення і узагальнення знань..........................................................................    5-7  хв.

6. Домашнє завдання...................................................................................................    2-3 хв.

7. Підбиття підсумків уроку.......................................................................................    2 хв.

                             1.    Основні  характеристики  персонального комп’ютера.

ПК — це універсальний комп’ютер, конструкція, набір апаратних компонентів та програмне забезпечення якого орієнтовані на роботу з окремим користувачем у діалоговому режимі. Універсальність ПК полягає в тому, що характеристики його апаратної та програмної конфігурацій дозволяють розв’язувати задачі практично з усіх галузей людської діяльності [19, c. 63]. Характеристиками ПК є параметри їх архітектурної організації та техніко-експлуатаційні характеристики. Під архітектурою обчислювальної машини розуміють її логічну організацію, опис внутрішньої структури з точки зору ресурсів, які можуть бути виділені у процесі обробки даних.

 До основних технічних характеристик ПК належать такі [3, c. 64]:

>    Модель (тип) мікропроцесора. У комп’ютерах ІВМ РС використовуються мікропроцесори (МП) фірми Іntel (Іntel-8088, 80286, 80386, 80486), а також сумісні з ними мікропроцесори інших фірм (наприклад, Pentium I, II, III, IV). Характерною рисою мікропроцесорів різних моделей є розрядність різних основних регістрів, кількісний та якісний склад  системи команд (тобто перелік видів операцій, які може виконувати мікропроцесор). Від розрядності залежить, який об’єм інформації в бітах опрацьовує мікропроцесор за одиницю часу.

>    Тактова частота – вказує, скільки тактів здійснює мікропроцесор за секунду. Вимірюєтьсяктова частота в МГц ( 1 МГц = 1 млн.тактів/сек).
Так, процесор Pentium ІІІ-600 виконує 600*10⁶ тактів/сек.


Таблиця № 7. Основні характеристики мікропроцесорів.

Розрядність та тактова частота  істотно впливають на  на продуктивність роботи персонального комп’ютера, оскільки, чим більшою є розрядність, тим більшими порціями  мікропроцесор може читати дані для обробки, а чим більшою є тактова частота, тим швидше здійснюється  процес обробки даних.
На початку 80-х років  ПК працювали з частотою  4.77 МГц, ПК на базі  мікропроцесорів 80286 мали тактову частоту 8, 10, 12 МГц, тактова частота  Pentium процесорів була не менша 66 МГц. Частота сучасних  ПК досягла рубежу 3000 в Мгц.

>    Наявність підтримки співпроцесора. До ранніх моделей МП фірми Іntel додавався математичний співпроцесор, що допомагав основному МП виконувати математичні операції. Мікропроцесорам Pentium співпроцесори вже не потрібні.

>    Ємність ОЗП. Одним з найважливішим елементом ПК є оперативна пам’ять. Саме з неї МП бере програми і вихідні дані, у неї він також записує отриманий результат. Сучасні ПК орієнтовані на роботу з потужним програмним забезпеченням, що потребує 32 - 128 Мбайт ОЗП.

>  Наявність кеш-пам'яті. Кеш-пам’ять призначена для прискорення доступу до ОП і розташовується немов би між МП і ОП. При звертанні МП до пам’яті спочатку проводиться пошук потрібних даних у кеш-пам’яті. Доступ прискорюється внаслідок того, що час доступу до кеш-пам’яті в кілька разів менший, ніж до звичайної пам’яті. Комп’ютери серій 486 і Pentium містять вмонтовану кеш-пам’ять ємністю 256 Кбайт.

>    Характеристики жорсткого диска (вінчестера). Інформаційна ємність перших вінчестерів, що застосовувалися в ПК, була усього лише кілька мегабайт. Ємність сучасних жорстких дисків може становити 40 Гбайт і більше. Іншими важливими характеристиками накопичувачів на жорстких дисках є час доступу до інформації (це час, за який пристрій знаходить необхідні дані)  і швидкість запису/зчитування інформації.

>    Характеристики відеопідсистеми. Визначальною характеристикою є тип відеоадаптера (ЕGА, VGА чи SVGА). Необхідно брати до уваги також обсяг відеопам’яті, розмір екрана монітора, розмір точки зображення і частоту зміни кадрів.

>    Тип системної шини та її пропускна здатність. Системна магістраль (шина) забезпечує передачу даних, адрес та керуючих сигналів по шинах даних, адрес та керуючій шині відповідно між мікропроцесором, оперативною пам'яттю та інтерфейсними блоками (контролерами) зовнішніх пристроїв. Усі контролери зовнішніх пристроїв підключаються до комп'ютера шляхом вставляння цих контролерів у вільні гнізда (слоти) материнської плати і таким чином під’єднуються до системної шини. Можна назвати наступні типи системних шин: ISА, МСА, ЕІSА, VЕSА, РСІ, АGР. Вони з’являлись на ПК у такій хронологічній послідовності, в якій перераховані, i наступний тип шини мав кращу пропускну здатність та ефективність обслуговування зовнішніх пристроїв. Нові типи шин з’являлись паралельно з появою нових типів мікропроцесорів. Пропускна здатність шини залежить не тільки від її розрядності, але й від алгоритмів, які керують процесами передачі даних шиною. Обсяг адресного простору оперативної пам'яті, до якого може звертатись мікропроцесор, залежить від розрядності шини адрес. Якщо шина адрес має розрядність N, то кількість усіх адрес, які по ній можна передати (відповідно, кількість усіх чарунок, до яких можна звернутися), дорівнює 2^N, тому при використанні 16, 20, 24 і 32-розрядної шин створюється адресний простір величиною в 2¹⁶ = 640 Кб, 2²⁰ = 1 Мб, 2²⁴ = 16 Мб, 2³² = 4 Гб (див. таблицю).

>    Наявність математичного співпроцесора. Мікропроцесори 8088, 80286 і 80386 не містили спеціальних команд для виконання арифметичних операцій над числами з плаваючою крапкою. Кожна операція з плаваючою крапкою моделювалась на цих процесорах за допомогою деякої послідовності основних команд. Це помітно знижувало ефективність використання ПК з такими мікропроцесорами для проведення наукових досліджень, використання машинної графіки. З метою апаратної реалізації арифметики з плаваючою крапкою використовують математичний співпроцесор Іntel-8087, 80287, 80387. Мікропроцесори 80486 і Реntium містять вбудований математичний співпроцесор.

>    Cклад функціональних модулів базової конфігурації та можливості її розширення: тип монітора та розміри його екрана по діагоналі (14", 15", 17", 19", 21" і т. п.), тип вінчестера та об’єм дискового простору на ньому, наявність відповідної відеокарти з потрібним об’ємом відеопам’яті та при необхідності з графічним прискорювачем, наявність звукових колонок та звукової плати, приводу для роботи із компакт-дисками (СD-RОМ) тощо.

>    Габаритні розміри. Оскільки зовнішні розміри таких пристроїв, як монітор, клавіатура, “мишка” практично не відрізняються, то, говорячи про розміри ПК, вказують тип і розміри його системного блоку. За конструктивними особливостями системні блоки бувають таких типів: DeskТор (горизонтальне розташування), Міnі, Міddle, Віg Тower (вертикальне розташування), Мultimedia Саsе (системний блок разом із звуковими колонками для мультимедіа-комп’ютерів).

>    Потужність енергоспоживання. Як правило, ПК останніх моделей зі значно більшим апаратним наповненням споживають менше електроенергії, ніж комп’ютери перших моделей.

                                         2. Магістрально-модульний  принцип  будови ПЕОМ.

Персональний комп’ютер складається з блоків-модулів, кожний  з яких виконує певні функції в роботі комп’ютера. Модулі – це логічно і конструктивно завершені пристрої, які виконують  певні  функції  в  обчислювальному процесі [3, c. 55]. Будова комп’ютерів на основі модульного принципу дозволяє, в міру необхідності,  підключати додаткові пристрої  або  робити заміну існуючих на більш досконалі. Перелічимо основні модулі ПК.

•    Материнська плата - на ній розміщені мікропроцесор (МП), генератор тактової частоти, мікросхеми кеш-пам’яті і постійної пам’яті (ПЗП), а також численні контакти для підключення інших модулів комп’ютера.

•    Оперативна пам'ять - цей вид пам’яті називають також оперативним запам'ятовуючим пристроєм (ОЗП). Саме з ОЗП мікропроцесор бере програми і початкові дані, в ОЗП він також записує одержаний результат.

•    Дисководи - служать для підключення різного роду дисків (твердих і гнучких магнітних дисків, лазерних дисків СD-RОМ), що відіграють роль зовнішніх накопичувачів інформації.

•    Відеоадаптер - перетворює сигнал, що надходить від МП, у початковий сигнал для монітора, на основі якого і формується зображення. У пристрої відеоадаптера передбачена внутрішня пам'ять (відеопам'ять), що зберігає дані про попереднє зображення, що особливо корисно у разі зображень, які повільно змінюються.

•    Звукова плата - використовується для запису і відтворення звукових сигналів за допомогою комп’ютера.

Усі перелічені модулі (крім першого) підключаються до материнської плати через спеціальні контакти - слоти. Це дає змогу споживачеві самому комплектувати потрібну йому конфігурацію комп’ютера. Модульна архітектура полегшує також модернізацію комп’ютера й усунення несправностей.
В архітектурі комп’ютера дуже важливу роль відіграє ще один компонент - це системна шина (рис. 24.1). Системна шина пов’язує, у першу чергу, МП з усіма вузлами комп’ютера. Окрім цього, через системну шину вузли зв’язуються між собою. Щоб підкреслити цю роль системної шини, її також називають магістраллю. Магістраль містить у собі такі три  шини [3, c. 55]:

•    Шина управління, що служить для управління з боку МП усіма системами і процесами, що відбуваються в комп’ютері.
•    Шина адреси (адресна шина), за допомогою якої здійснюється вибір потрібної комірки пам'яті, а також портів введення-виведення.
•    Шина даних, по якій інформація передається від МП до якого-небудь пристрою або, навпаки, від пристрою до МП.

Опускаючи деталі конструкцій шин, можна сказати, що кожна шина - це набір електричних з’єднань-проводів. Адресна шина, наприклад, для МП Іntel 8088 складається з 20 рівнобіжних проводів - по одному для кожного біта. Тобто адресна шина для цього МП є 20-розрядною.

Отже, усі модулі комп’ютера підключаються до магістралі. Однак безпосередньо з нею зв’язані тільки МП і ОЗП, інші компоненти з’єднуються з магістраллю через спеціальні пристрої. Ці пристрої, що виконують функції інтерфейсу з боку комп’ютера, називаються контролерами. Наприклад, твердий диск підключається до комп’ютера через контролер диска (типу IDЕ, АТА чи SСSІ). Відеоадаптер (типу ЕGА, VGА чи SVGА) є контролером монітора, а звукова карта - контролером для звукових стовпчиків і мікрофона.

Модульний спосіб конструювання комп’ютера разом з магістральним способом обміну інформацією між модулями дає підставу говорити про магістрально-модульний принцип будови ПК.

Таким чином, магістрально-модульний принцип будови комп'ютерів полягає в тому, що їх окремими апаратними складовими є модулі, обмін інформацією між якими здійснюється через системну магістраль.

                                                   3.    Принципи роботи ЕОМ.

Створення ЕОМ багатьох поколінь базується на основних принципах фон Неймана, видатного математика і фізика-теоретика [1, c. 21]. ЕОМ фон Неймана (рис. 23) складається з оперативної пам'яті, ОП (зберігає інформацію, необхідну для поточної роботи ЕОМ), арифметико-логічного пристрою, АЛП (виконує визначений набір команд), пристрою управління, ПУ (забезпечує читання і запис інформації в ОП, управляє роботою вузлів), зовнішніх пристроїв, ЗП (наприклад, пристроїв введення і виведення інформації).

Файл:31.05-2.jpg

Робота ЕОМ фон Неймана моделює роботу сучасних комп’ютерів. Користувач за допомогою зовнішнього пристрою вводить програму, що записується машиною в ОП. Виконання програми починається з того, що пристрій управління зчитує вміст комірки пам’яті, у якій знаходиться перша команда програми, і організує її виконання. Команда надходить в АЛП, у якому виконується відповідна операція. Після виконання однієї команди ПП починає виконання команди з наступної комірки пам’яті. Порядок комірок ОП, з яких здійснюється зчитування, визначається за допомогою команд передачі управління. Таким чином, ПУ виконує програму автоматично, без втручання людини. У цьому полягає принцип програмного управління ЕОМ. Цей принцип зводиться до того, що програма має розміщатися в пам'яті самої ЕОМ і послідовно (у розумінні черговості виконуваних команд) виконуватися за допомогою деякого набору однотипних дій.

Отже,  до основних принципів функціонування комп'ютерів відносять:

•    магістрально-модульний принцип їх будови (дивіться попереднє питання даного уроку);
•    принцип числового кодування даних: інформація будь-якого виду в пам'яті обчислювальних машин подається за допомогою числових кодів;
•     програмний (командний) принцип управління роботою комп’ютера: всі його функціональні можливості реалізуються шляхом виконання відповідних програм;
•    принцип довільного доступу (принцип адресності) та збережуваної програми.

Принцип адресності полягає в тому, що доступ до кожної чарунки пам’яті процесор обчислювальної машини може здійснювати за допомогою адреси відповідної чарунки. В оперативній пам’яті у вигляді двійкових кодів зберігаються як дані, так і програми, за допомогою яких ці дані опрацьовуються. При цьому інформація, що зберігається в оперативній пам’яті, не має ознак належності до певного типу. Одні і ті ж двійкові коди можна інтерпретувати як команди програми і як коди даних.

Комп’ютер - це технічний пристрій. Для того, щоб він виконував певні дії, потрібно здійснювати керівництво його роботою, яке реалізується на програмному рівні. Усі етапи обчислювального процесу на комп’ютерах є програмно-керованими.

                                                4. Сумiснiсть персональних комп’ютерiв.

В зв’язку з масовим випуском комп’ютерiв рiзними  фiрмами та органiзацiями в  багатьох  країнах  свiту  виникла  потреба у розробцi єдиних стандартiв  на  продукцiю, яка випускається. Тривалий час випускалася комп’ютерна технiка, яка досить сильно рiзнилася за технiчними харатеристиками та програмним забезпеченням, яке на нiй  використовувалось. Така  ситуацiя  створювала  серйознi  незручностi  у   використаннi   комп’ютерiв. А тому, пiд час вироблення єдиних стандартiв на комп’ютерну технiку виникло таке поняття як сумiснiсть  персональних  комп’ютерiв.

Отже, сумiснiсть  персональних  комп’ютерiв - це можливiсть використовувати на даному  комп’ютерi  програми  та  програмнi комплекси, якi  розробленi, вiдредактованi  та  експлуатуються на  персональних  комп’ютерах (ПК) iнших  моделей.

     Iснує  д в а  с п о с о б и  забезпечення  сумiсностi ПК:

                - а п а р а т н и й  спосiб;
                - п р о г р а м н и й  спосiб.

Апаратна   сумiснiсть  органiзовується на рiвнi центральних та периферiйних  пристроїв. В  накопичувачах на магнiтних дисках сумiсних  персональних комп'ютерiв повиннi застосовуватись диски однакових розмiрiв з однаковою щiльнiстю та форматами запису на  них. Схожi  вимоги  висуваються  i  до накопичувачiв  на  касетних  магнiтних  стрiчках.

Основним  способом  забезпечення  апаратної сумiсностi ПК на  рiвнi  центральних  пристроїв  є  застосування в них однойменних  або  однотипних  мiкропроцесорiв.

В  протилежному  випадку  апаратна сумiснiсть досягається досить складними способами. Наприклад, в комп’ютерi C120 (США) застосованi  одночасно  три  комп'ютери  рiзних  типiв, кожний з яких дозволяє  використати  на  цьому  комп’ютерi  програмне забезпечення  тих  моделей  ПК, в  яких  центральний  процесор створений  на  тому  ж  мiкропроцесорi.

Бiльш просте апаратне рiшення - це використовуввати  спецiальнi одноплатнi модулi, якi дозволяють  використовувати  на нових моделях ПК програмне забезпечення, напрацьоване на  старих  моделях.

Програмна  cумiснiсть  ПК забезпечується в першу чергу застосуванням в них однiєї i тiєї ж  операцiйної системи  або  однотипних  систем.
Намагання досягти сумiсностi комп’ютерiв, якi випускаються рiзними фiрмами в рiзних країнах, призвело до появи в свiтi особливого  класу  ПК, так  званих  “IBM-сумiсних”.

В  цих  комп’ютерах  використовуються  мiкропроцесори  та операцiйнi системи, якi є аналогами мiкропроцесорiв та  операцiйних  систем, що  використовуються  в  моделях ПК фiрми IBM.

IBM - це  велика  електронна  компанiя свiту, яка спецiалiзується   на  випуску  ЕОМ. Об’єм  її  рiчного  продажу перевищуе 50 млрд.доларiв США, а  число службовцiв - 500 тис. чоловiк. Штаб   квартира  IBM  знаходиться  в  Нью-Йорку, а вiддiли - в  130 країнах. Свого  часу  фiрма була заснована нiмцем-емiгрантом  Германом  Холлерiтом   в  1886 р., якому шляхом об’єднання арифмометра та друкарської машинки вдалося  створити  першi електромеханiчнi обчислювальнi машинки, а  в 1890 р. перфокарту  для  кодування  iнформацiї.

                             Контрольні запитання.

1.    В чому полягає універсальність ПК?
2.    Які Ви знаєте основні технічні характеристики ПК?
3.    Перелічіть основні модулі, з яких складається ПК.
4.    Що являє собою системна шина (магістарль)?
5.    З яких компонентів складається магістраль?
6.    В чому полягає магістарльно-модульний принцип побудови комп’ютера?
7.    З яких пристроїв складається  ЕОМ фон Неймана?
8.    Які основні принципи функціонування комп’ютера Ви знаєте?
9.    В чому полягає принцип адресності?
10.    В чому полягає принцип програмного управління ЕОМ?


                                        Використана література

1.    Алтухов Е.В., Рыбалко Л.А., Савченко В.С. Основы  информатики  и  вычислительной  техники. - М.: Высш. шк., 1992. - 303 с.
2.    Арисава Макото. Что  такое  компьютер/ Пер. с яп. М.А. Терешина. - 2-е  изд., стер. К.: Выща шк., 1990. - 183 с.
3.    Верлань А.Ф., Апатова Н.В. Інформатика: Підручник для учнів   10-11 кл. серед. загальноосв. шк. – К.: Форум, 2000 – 223 с.
4.    Великий довідник школяра: 5-11 класи. – Харків: ВД “Школа”, 2003. – 736 с.
5.    Елементи iнформатики/Височанський В.С., Кардаш А.I., Костiв О.В., Черняхiвський В.В.: За ред. Кардаша А.I.: Довiдник. - Львiв: Свiт, 1990. - 192 с.
6.    Заморин А.П., Марков А.С. Толковый словарь по вычислительной   технике  и  програмированию. - М.: Рус. яз., 1987. -  221 с.
7.    Інформатика: Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології. Посіб./За ред. О.І. Пушкаря – К.: Видавничий центр “Академія”, 2001. – 696 с. (Альма-матер)
8.    Інформатика: 11 кл.: Зразки відповідей до екзаменаційних  білетів. – К.: Навчальний центр “Школа”, ПП Надотка, 2003. – 96 с.
9.     Інформатика 11 клас: Відповіді на питання екзаменаційних білетів державної підсумкової атестації/М.М. Корнієнко, І.Д. Іванова. – Х.: Веста: Видавництво „Ранок”, 2006. – 128 с. – (Екзамен без проблем)
10.    Информатика  в  понятиях  и терминах: Кн. для учащихся ст.классов сред. шк./Г.А.  Бордовский, В.А.  Извозчиков, Ю.В. Исаев, В.В. Морозов; Под ред. В.А. Извозчикова.- М.: Просвещение, 1991.- 208 с.
11.    Комп’ютер у школі та сім’ї. № 1, 2003
12.    Куланин Е.Д., Лемешко Н.Н.,Шамшурин В.Л. Микрокалькуляторы  в курсе математики (сборник задач). - М.: Высш.шк., 1989, -  174 с.
13.    Малярчук С.М. Основи інформатики у визначеннях, таблицях і схемах: Довідково-навчальний посібник/Під ред. Н.В. Олефіренко. – Х.: Веста: Вид-во “Ранок”, 2005. – 112 с.
14.    Швиденко М.З., Криворучко I.М., Гайдуцький Н.Н. - Обчислювальна технiка i її застосування  в  АПК. - К.: Вища  шк., 1992. - 167 с.
15.    Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 5-е, исправ. и доп. - С.-Петербург, АО "Коруна", НПО "Информатика и  компьютеры", 1994. -352 с.
16.    Основы информатики и вычислительной  техники/Жалдак М.И.,Морзе Н.В.,- 2-е изд. перераб. - К.: Вища шк. Головное издательство, 1987. - 200 с.
17.    Основы информатики и  вычислительной  техники: Проб. учеб. для  10-11 кл. сред. шк./В.А.  Каймин, А.Г.  Щеголев, Е.А.  Ерохина, Д.П. Федюшин.- 2-е изд.- М.: Просвещение, 1990. -  272 с.
18.    Рамський Ю.С., Іваськів І.С., Ніколаєнко О.Ю. Вивчення Web-програмування в школі: Навчальний посібник. – Тернопіль: Навчальна книга – Богдан, 2004. – 200 с.
19.    Руденко В.Д., Макарчук  О.М., Патланжоглу  М.О. Практичний курс інформатики/За ред.Мадзігона В.М.- К.:Фенікс.- 1997.- 304 с.
20.    Следзінський І.Ф., Василенко Я.П. Основи інформатики. Посібник для студентів. – Тернопіль: Навчальна книга – Богдан, 2003. – 160 с.
21.    Техніка обчислень і алгоритмізація: Навч.посібник/І.Ф. Следзінський, А.М. Ломакович, Ю.С. Рамський, Р.І. Зароський. – К.: Вища шк., 1990. – 199 с: - іл.
22.    Физический энциклопедический  словарь./Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1984. – 944 с., ил., 2 л. цв. ил.

Надіслано учителем інформатики Міжнародного ліцею "Гранд" Чебаном Л.І.

_{Онлайн бібліотека з підручниками і книгами, плани конспектів уроків з інформатики, завдання з інформатики 9 класу скачати}