Конспенкт урока по информатике на тему: 'Взаимодействие устройств компьютера'.

Тема: Взаимодействие устройств компьютера

Цели урока:

• Сформировать представление о структурной схеме компьютера;

• Объяснить назначение и характеристики системной шины;

• Объяснить назначение портов;

• Определить некоторые важные принципы работы современного компьютера.

Опорные понятия:

• Аппаратное обеспечение компьютера;

• Назначение и характеристики отдельных устройств компьютера;

• Разрядность;

• Производительность.

Новые понятия:

• Структурная схема компьютера;

• Системная шина;

• Системный блок;

• Системная плата;

• Параллельный порт;

• Последовательный порт;

• Принцип программного управления;

• Принцип открытой архитектуры.

Задачи учителя:

• Рассмотреть структурную схему компьютера;

• Определить назначение и характеристики системной шины;

• Рассмотреть состав системного блока;

• Объяснить суть принципа программного управления;

• Рассмотреть назначение и виды портов;

• Дать представление об открытой архитектуре компьютера и других компонентах.

План урока

1. Организационный момент;

2. Повторение изученного материала:

• назначение и классификация устройств вывода;

• назначение и характеристики мониторов;

• назначение и характеристики мониторов;

• назначение и характеристики плоттеров;

• возможности устройств звукового вывода...

3. Взаимодействие устройств компьютера:

• Структурная схема компьютера;

• Назначение и характеристики системной шины;

• Состав системного блока;

• Объяснение принципа программного управления;

• Назначение и виды портов;

• Открытая архитектура компьютера и другие компоненты.

3. Подведение итогов за урок;

4. Домашнее задание - конспект. Читать тема 21, стр. 281-289,

Методика проведения урока

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА

Мы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, необходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.

В соответствии с назначением компьютера как инструмента обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки данных.

Рассмотрим структурную схему обработки информации компьютером, на которой в верхнем ряду указаны основные этапы этого процесса. Выполнение каждого из этих этапов определяется наличием в структуре компьютера соответствующих устройств. Ввод и вывод информации осуществляется с помощью устройств ввода (клавиатура, мышь и др.) и вывода (монитор, принтер и др.). Для хранения информации используются внутренняя и внешняя память на различных носителях (магнитные или оптические диски, магнитные ленты и пр.).

Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Пунктирные линии со стрелками символизируют управляющие сигналы, которые поступают от npoцессора. Светлые пустые стрелки отображают потоки входной и выходной информации.

Структурная схема компьютера

Компьютер представляет собой систему взаимосвязанных компонентов. Конструктивно все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке, который является важнейшей частью персонального компьютера.

НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМНОЙ ШИНЫ

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами компьютера в нем должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.

В компьютере происходит движение информационных потоков по информационной магистрали. Роль такой информационной магистрали, связывающей друг с другом все устройства компьютера, выполняет системная шина, расположенная внутри системного блока. Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.

Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине. Основной ее функцией является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации.

Назначение системной шины

Системная шина предназначена для передачи информации, закодированной в двоичном коде.

От типа системной шины так же, как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся разрядность и производительность канала связи.

Разрядность шины определяет количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому.

Системные шины первых персональных компьютеров могли передавать только 8 бит информации, используя для этого 8 линий данных в виде 8 параллельных проводников. Дальнейшее развитие компьютеров привело к созданию 16-битной системной шины, а затем ее разрядность увеличилась до 32 и далее до 64 бит. Увеличение разрядности шины данных привело к повышению скорости обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечило больший объем оперативной памяти.

Производительность шины определяется объемом информации, который можно передать по ней за одну секунду.

Производительность системной шины во многом определяется ее разрядностью. Чем выше разрядность шины, тем больше бит информации одновременно может передаваться по ней, например из процессора в память. Это приводит к более быстрому обмену данными и освобождению процессора для решения других задач.

Однако системная шина как основная информационная магистраль не может обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для решения этой проблемы в компьютере стали использовать локальные шины, которые связывают микропроцессор с различными устройствами памяти, ввода и вывода..

СОСТАВ СИСТЕМНОГО БЛОКА

Внутри системного блока располагаются следующие устройства:

• микропроцессор;

• внутренняя память компьютера;

• дисководы - устройства внешней памяти;

• системная шина;

• электронные схемы, обеспечивающие связь различных компонентов компьютера;

• электромеханическая часть компьютера, включающая блок питания, системы вентиляции, индикации и защиты.

Все устройства, входящие в состав системного блока, помещены в корпус, причем существуют различные типы корпусов. Тип корпуса системного блока зависит от вида персонального компьютера и определяет размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов системного блока. Для стационарных персональных компьютеров наиболее распространенными корпусами являются горизонтальные или настольные (desktop) либо в виде башни (tower). В портативных компьютерах системный блок объединен с монитором и выполнен в стандарте booksize, то есть размером с книгу.

ОБЪЯСНЕНИЕ ПРИНЦИПА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Технической (аппаратной) основой персонального компьютера является системная, или материнская, плата. Системная плата является главной платой в системном блоке компьютера. На ней расположены важнейшие микросхемы - процессор и память. Системная плата связывает в единое целое различные устройства,

обеспечивает условия работы и связь основных компонентов персонального компьютера. Процессор обеспечивает не только преобразование информации, но и управление работой всех остальных устройств компьютера.

В основе работы компьютера лежит так называемый принцип программного управления. В соответствии с ним команды программы и данные хранятся в закодированном виде в оперативной памяти. При работе компьютера команды, которые необходимо выполнить, и данные, которые им требуются, считываются по очереди из памяти и поступают в процессор, где они расшифровываются, а затем выполняются. Результаты выполнения различных команд, в свою очередь, могут быть записаны в память или переданы на различные устройства вывода. Скорость выполнения процессором операций по обработке информации является решающим фактором, определяющим его производительность. Дело в том, что любая информация (числа, текст, рисунки, музыка и т. д.) хранится и обрабатывается на компьютере только в цифровой форме. Поэтому ее обработка сводится к выполнению процессором различных арифметических и логических операций, предусмотренных его системой команд.

Таким образом, компьютер работает в соответствии с принципом программного управления, то есть обеспечивает автоматическое выполнение программы, хранящейся в компьютера

НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ПОРТОВ

Связь компьютера с различными устройствами ввода и вывода осуществляется через порты. Для некоторых устройств предусмотрено внешнее подключение к портам через разъемы, которые обычно тоже называют портами. Эти разъемы расположены на тыльной стороне системного блока. Дисководы гибких, жестких и лазерных дисков устанавливаются и подключаются внутри системного блока. Порты бывают последовательные и параллельные.

Параллельные порты

Этот тип портов используется для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние. Через параллельный порт обычно передается одновременно 8 бит данных по 8 параллельным проводникам. К параллельному порту подключаются принтер, сканер. Число параллельных портов у компьютера не превышает трех, и они имеют соответственно логические имена LPT1, LPT2, LPT3 (от англ. line PrinTer - линия принтера).

Последовательные порты

Данный тип портов используется для подключения к системному блоку мыши, модемов и многих других устройств. Через такой порт идет последовательный поток данных по 1 биту. Последовательная передача данных используется на больших расстояниях. Поэтому последовательные порты часто называют коммуникационными. Количество коммуникационных портов не превышает четырех, и им присвоены имена от СОМ1 до COM4 (англ. COMmunication port - коммуникационный порт).

ОТКРЫТАЯ АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА И ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ

Системная плата, кроме перечисленных выше важнейших компонентов компьютера, содержит дополнительные микросхемы, переключатели и перемычки. Все эти устройства необходимы для обеспечения взаимодействия различных устройств компьютера, установки режимов их работы. Например, на системной плате могут быть установлены микросхемы, которые требуют различного напряжения питания. Параметры работы устройств задаются переключателями на системной плате.

В любом системном блоке находятся обязательные узлы, обеспечивающие работу компьютера, - блок питания, системные часы, аккумулятор, сигнальные индикаторы передней стороны системного блока.

Системные часы определяют скорость выполнения компьютером операций, которая связана с тактовой частотой, измеряемой в мегагерцах (1 МГц равен 1 млн тактов в секунду). Системные часы определяют ритм работы всего компьютера, синхронизируют работу большинства компонентов его системной платы.

Платы и слоты расширения обеспечивают реализацию так называемого принципа открытой архитектуры построения современного персонального компьютера. Слотом называется разъем, куда вставляется плата. Наличие слотов расширения на системной плате позволяет рассматривать персональный компьютер как устройство, которое можно модифицировать. Расширение возможностей компьютера осуществляется путем установки в слоте платы расширения. К разъему этой платы с помощью кабеля присоединяется некоторое устройство, расположенное вне системного блока. Вместо термина «плата расширения» часто используют названия «карта», «адаптер». К распространенным платам расширения относятся видеокарты, звуковые карты и внутренние модемы.

Технология производства компьютеров быстро развивается, что обеспечивает непрерывный рост их производительности, объема памятей и как результат - возможностей решать все более сложные задачи. Стремительно совершенствуются одни устройства, создаются другие, принципиально новые. При столь бурном развитии технологии необходимо предусмотреть такой принцип построения компьютера, который позволял бы использовать уже имеющиеся в нем устройства (блоки), а также без изменения конструкции заменять их на новые, более совершенные. Как города строятся по законам архитектуры, так и устройство компьютера должно развиваться по определенным законам. Главный принцип построения современного персонального компьютера - это принцип открытой архитектуры: каждый новый блок должен быть программно и аппаратно совместим с ранее созданными. Принцип открытой архитектуры позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а также приобретать и устанавливать новые блоки и узлы. При этом места для их установки (разъемы) во всех компьютерах являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.

Принцип открытой архитектуры - правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.

Вопросы:

1. Какие основные блоки образуют структуру компьютера и как они связаны с этапами обработки информации?

2. Какова роль процессора персонального компьютера в обработке информации?

3. Что такое принцип программного управления?

4. Каковы назначение и основные компоненты системного блока?

5. Какие виды корпусов системного блока вам известны?

6. Для чего нужна системная плата?

7. Каково назначение системной шины в персональном компьютере?

8. В чем состоит аналогия между системной шиной и транспортными магистралями?

9. Какие вы знаете характеристики системной шины?

10. Что такое порт компьютера? Какие виды портов бывают и в чем их различие?

11. Зачем нужны платы расширения?

12. В чем состоит принцип открытой архитектуры?

13. Что вам известно из художественной литературы, научно популярных изданий, из телевизионных передач и кинофильмов о возможностях и использовании компьютеров будущего?