Урок информатики по теме «Устройства ввода и вывода информации»
Цель урока: познакомить учащихся с устройствами ввода и вывода информации, их параметрами, характеристиками и принципом работы.
- Лекция
- Объяснительно-иллюстративный
- Контроль усвоения знаний на уроке
- Формирование самостоятельности и ответственности при работе с компьютером;
- Развитие интереса к активной творческой деятельности на уроках информатике, формировании навыков самостоятельной работы.
- Развитие логического мышления, памяти, внимательности на уроке.
Оборудование урока: ПК, мультимедийный проектор, устройства ввода и вывода.
1. Организационный момент.
2. Проверка домашнего задания.
3. Объяснение нового материала.
Устройства ввода информации.
Устройства ввода – устройства преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, понятную компьютеру.(слайд 3)
- клавиатура
- мышь
- трекбол
- джойстик
- Игровые устройства
- сканер
- Графический планшет
- световое перо
- микрофон
- Цифровые камеры и фотоаппараты
1. Клавиатура – это стандартное устройство ввода числовой и текстовой информации, а также команд управления. Клавиатура относится к стандартным средствам ПК и не нуждается в поддержке специальными системными программами(слайд 4).
Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш.
Для удобства пользования они объединены в несколько групп.
1. Блок пишущей машинки или алфавитно-цифровой блок служат для ввода текста.
2. Блок функциональных клавиш F1-F12 и клавиша ESC расположены в верхнем ряду клавиатуры. Функция каждой клавиши из этого блока определяется программой, которая выполняется на компьютере в данный момент.
3. Блок клавиш управления курсором.
4. Блок специальных клавиш. Этими клавишами приходиться пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер и располагаются рядом с алфавитно-цифровыми.
5. Блок дополнительных цифровых клавиш.
Мышь (слайд 5)
Мышь – это манипулятор, предназначенный для ввода информации в ПК.
Мыши бывают с двумя или тремя кнопками. Третья кнопка (колесико) появилась с развитием сети Интернет, когда встала необходимость для просмотра страниц. Движение кнопкой вверх-вниз называется скроллингом.
Существуют беспроводные мыши, принцип их взаимодействия с системным блоком аналогичен принципу взаимодействия беспроводной клавиатуры с системным блоком.
По конструктивному исполнению мыши бывают механические и оптические. У механической мыши в нижней части располагается шарик, который вращается при перемещении мыши по поверхности стола. Информация о направлении вращения шарика передается в компьютер. Механическая мышь может работать практически на любой поверхности, но такую мышь периодически необходимо очищать от грязи для восстановления работоспособности.
В оптической мыши вместо шарика используется луч света, который сканирует координатную сетку, нанесенную на коврик мыши. При перемещении мыши по поверхности коврика электроника определяет направление перемещения относительно координатной сетки по изменению яркости отраженного от коврика света. Поскольку в оптической мыши отсутствуют движущие части, она ломается реже механической, но ее недостатком является необходимость пользования специальным ковриком, при загрязнении которого мышь перестает работать.
Трекбол – стационарный аналог мыши, используется в основном в портативных персональных компьютерах (слайд 5).
Джойстик – рукоятка с кнопкой на подставке, предназначенная для более удобного управления ходом компьютерных игр. (слайд 6)
Компьютерный руль — игровой контроллер, имитирующий автомобильный руль. Применяется для игры в компьютерные игры — автосимуляторы.
Геймпад, (джойпад, игровой пульт) — тип игрового манипулятора. Представляет собой пульт, который удерживается двумя руками, для контроля его органов управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы). (слайд7)
Сканер – устройство для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Сканер преобразовывает изображения (фотографии, рисунки, слайды, тексты) в цифровую форму(слайд8 ).
Графический планшет со специальным покрытием, на которое можно положить лист бумаги, писать на нем, и все, что написано, будет введено в компьютер в виде изображения (слайд 9).
Световое перо – устройство напоминающее обычную авторучку с проводом. Световым пером можно указывать на элементы экрана и управлять ими, например, — рисовать (слайд 10).
Микрофон – используется для ввода звуковой информации (слайд 11 ).
Web-камера — устройство, позволяющее снимать то помещение, в котором находится компьютер, подключённой к нему Web-камерой. С помощью Web-камер можно обмениваться видеоинформацией в режиме реального времени (слайд 12).
Устройство вывода информации (слайд 13)
Устройства вывода позволяют выводить информацию, имеющуюся в компьютере, преобразуя в информацию понятную для человека – числа, картинки, звуки.
Устройства вывода – устройства преобразования входной информации из формы, понятной компьютеру, в форму, понятную человеку.
- монитор
- Устройства звукового вывода
- Плоттер
- Принтер
- Проектор
Монитор – это универсальное, не единственное возможное, но главное устройство вывода информации (слайд 14).
Мониторы бывают двух видов: жидкокристаллические и монитор на основе электронно-лучевой трубки.
Устройства звукового вывода( колонки, наушники)(слайд 15).
Плоттер – это устройство для вывода сложных и широкоформатных графических объектов(плакатов, чертежей, схем и т.д.) (слайд16 ).
- Типы принтеров:
- Матричные;
- Струйные;
- Лазерные.
Проектор — предназначен для вывода на бумагу числовой, текстовой и графической информации. (слайд18)
3. Закрепление изученного материала
1.Выполните анаграммы (слайд 19)
2. Разгадывание загадки (слайд20)
3 .Далее учащимся раздаются карточки с тестом и чистые листики и выполняется тест. Затем меняются ответами друг с другом. На экране появляется тест(слайд21) с правильными ответами, учащиеся проверяют тест и выставляют оценку друг другу.
1. Знать, что такое базовая конфигурация ПК, устройства компьютера.
2. Творческое задание составить кроссворд из 10 слов по теме: “Устройство компьютера”
5. Работа на компьютере.
Вспомним, что при печати “вслепую” пальцы обеих рук должны всегда находиться над основным рядом клавиатуры, слегка касаясь клавиш и, нажав клавишу на другом ряду, возвратиться в исходное положение.
Компьютер это устройство ввода или вывода
Главные части компьютера — процессор и память . Они расположены в системном блоке. Процессор выполняет алгоритмы, а память хранит информацию.
Все другие устройства обеспечивают или ввод информации в память компьютера (мышь, клавиатура), или вывод из неё (монитор).
Заметим, что к компьютеру можно подключить любое устройство, снабдив его соответствующим контроллером, хоть мухобойку! Но более привычны такие устройства как: монитор, мышь, клавиатура, принтер, флешка…
Когда говорится, что принтер есть устройство вывода компьютера, а сканер — устройство ввода, все согласно кивают. Когда же говорится, что флешка есть устройство ввода/вывода, никто в это не верит («неправда, флешка — запоминающее устройство»).
Хотя на самом деле флешка и МФУ (принтер+сканер) функционально друг от друга не отличаются — они являются для компьютера устройствами ввода/вывода.
Текст, предлагаемый ниже, объясняет авторскую позицию.
Вы можете опустить все предварительные рассуждения и сразу перейти к причине неверного толкования, которая кроится в неверной схеме компьютера, популярной в школьных учебниках информатики.
Но если вы располагаете временем, можете добраться до этого раздела, последовательно прочитав ниже расположенный материал.
Что есть компьютер
Компьютер не всегда выглядит как системный блок, монитор, мышь и клавиатура. Ноутбук, например, представляет собой единое устройство, в которое интегрированы и монитор, и клавиатура, и тачпад (вместо мыши).
Компьютер в стиральной машине и вовсе не такой, у него нет привычной клавиатуры, мыши и монитора (только переключатели, кнопки и маленький ЖК-индикатор в некоторых моделях).
Получается, монитор, клавиатура и мышь для компьютера необязательны (сразу заметим, что жесткий диск, дисковод, флешка тоже факультативны).
А что же есть компьютер?
Чтобы это узнать, давайте убирать устройства, пока не получим минимальный набор без которого компьютера точно не бывает.
Убираем принтеры, сканеры, модемы, флешки, дисководы.
Убираем жесткий диск (в компьютере телефона, например, его нет).
Убираем клавиатуру, монитор и мышку (их не имеет компьютер стиральной машины, компьютер, внутри робота).
Что же остается? Остаётся процессор (обработчик) и внутренняя память (хранилище).
Их убрать нельзя.
— это устройство для обработки информации с помощью программ. Программы выполняет процессор . Обрабатываемая информация, как и сама программа, располагаются во внутренней памяти .
Итак, компьютер — это процессор и внутренняя память.
Процессор объединяет в себе два устройства — исполнительное (АЛУ, арифметико-логическое устройство) и управляющее (УУ, устройство управления). Процессор выполняет команды программы. Управление (выбор команды, её анализ, загрузка операндов) возлагается на УУ, выполнение — на АЛУ.
Внутренняя память это: ОЗУ + ПЗУ + регистры процессора + кэш процессора.
(оперативное запоминающее устройство) — доступна процессору непосредственно, кроме того в ней хранятся программы, по которым процессор работает. Содержимое ОЗУ при отключении питания пропадает.
(постоянное запоминающее устройство) хранит программу первоначальной загрузки компьютера вместе с данными, необходимыми для работы этой программы. Понятно, что эта память не стирается при выключении питания.
Кроме того, в компьютере есть регистры и кэш — дополнительная к ОЗУ память, встроенная прямо в микросхему процессора.
— это сверхбыстрая небольшая память. Команды, в которых операнды расположены в регистрах, выполняются гораздо быстрее команд, операнды которых расположены в ОЗУ.
— это также сверхбыстрая память, в которую предварительно загружаются операнды команд и команды программы из ОЗУ. В дальнейшем, если операнд (или команда) находится в кэше, он (она) читается из кэша, а не из ОЗУ, что ускоряет выполнение программы.
Отметим, что внедрение регистров и кеш-памяти в микросхему процессора, не делает их функционально частью процессора. Процессор — обработчик, а не хранилище информации. Как, например, раположение кнопки сигнала на руле, не делает руль устройством подачи звукового сигнала, руль — это устройство для поворота и удержания на курсе транспортного средства.
Что есть устройства ввода/вывода
Что есть клавиатура, мышь, монитор?
Принтер, сканер?
Жесткие магнитные, оптические диски, электронная флеш память (USB-флешка, память видео и фото камеры)?
Что есть исполнительные устройства (мотор, вращающий барабан стиральной машины, серводвигатель, управляющий рукой робота)?
Итак, компьютер — это процессор и внутренняя память (ОЗУ, ПЗУ, регистры и кэш процессора).
А что же тогда всё остальное?
Для компьютера всё остальное — устройства ввода и вывода.
Позвольте не согласиться!
Флешка — это запоминающее устройство, а не устройство ввода/вывода!
Когда принтер называют устройством вывода, никто не возражает. Когда говорят, что флешка является устройством ввода/вывода, возникают вопросы.
Вы можете сразу перейти в раздел причины неверного толкования, и станет понятно, откуда «растут» подобные вопросы!
Флешка, действительно, запоминающее устройство! В корпусе флешки есть микросхема флеш-памяти.
Но флешка, как и жёсткий диск, совмещает в одном корпусе информационный носитель ( микросхема памяти ) и устройство чтения/записи данных ( контроллер , фактически маленький компьютер, с программой чтения/записи, расположенной в его ПЗУ).
Если нужно сохранить результаты вычислений на флешке, мы должны вывести на нее данные из ОЗУ, то есть флешка выступает устройством вывода компьютера.
Бумагу из принтера мы вынимаем, чтобы использовать, а память из флешки мы не вынимаем, мы носим её вместе с флешкой. Но суть не меняется. Можно представить себе принтер, из которого бумага бы не вынималась. Её можно было бы просматривать через окошко. Тогда принтер мы таскали бы с собой, как флешку.
Все происходит аналогично работе принтера. Принтер — это устройство, которое позволяет сохранять информацию на бумаге. Но прежде чем информация будет отпечатана, она должна быть передана в принтер из компьютера. Принтер по отношению к компьютеру выступает устройством вывода, хотя он является и устройством сохранения информации на бумаге.
Флешка и принтер между собой принципиально не отличаются. Для компьютера — это устройства ввода/вывода. Хотя, конечно, они же являются и устройствами хранения информации. Процесс хранения не связан с компьютером, а процесс получения информации — связан.
Когда мы говорим о вводе/выводе по отношению к компьютеру, то имеем в виду обмен данными между внутренней памятью компьютера и другим информационным носителем: жёстким диском, оптическим диском, флеш-памятью, бумагой.
Работа с внешней памятью для компьютера — это операция ввода/вывода, которую он выполняет через контроллер внешнего запоминающего устройства.
Дисковод оптических дисков ещё более похож на принтер и сканер, чем флешка, ибо информационный носитель (диск) является сменным (как бумага в принтере и сканере).
Компьютер — это процессор и внутренняя память. Всё остальное, что к компьютеру подключается, является для него устройствами ввода/вывода, через которые течет информация в компьютер или из него.
Причина неверного толкования
Казалось бы всё просто! Однако вопросы возникают. Почему?
Причина в том, как изображается схема компьютера в школьных учебниках.
Вот как изображается классический вариант фон Неймана:
По этой схеме легко отнести принтер к устройству вывода, клавиатуру — к устройству ввода, а флешку, само собой, — к внешней памяти компьютера.
На этой схеме внешняя память никак не связана с устройствами ввода/вывода, а сами устройства ввода/вывода никак не связаны с внешней памятью: откуда же они вводят и куда выводят?
Получается, что для записи на диск, последний нужно просто положить на системный блок, и компьютер запишет информацию на диск при помощи волшебства.
В жизни так не получается, и внешняя память стыкуется с компьютером при помощи специального устройства (объединяющего электронную и, возможно, механические части), которое обеспечивает чтение и запись информации на информационный носитель. Было бы логично именно это устройство называть устройством ввода/вывода.
Таким устройством, например, явлется дисковод. Это устройство объединяет механическую часть и электронную, а сам диск является носителем информации, внешней памятью по отношению к компьютеру.
Когда внешняя память и устройство ввода/вывода собраны в одном корпусе, как флешка или винчестер, мы можем называть это объединение и внешней памятью, и устройством ввода/вывода, ибо верно и то и другое. Для того чтобы сохранить во внешней памяти информацию, её туда надо передать, а для этого необходимо выполнить операцию вывода информации из компьютера, а значит в момент передачи информации, устройство является устройством вывода. В момент чтения информации — это устройство ввода.
На схемe, показанной ниже, зелёные стрелки показывают движение информации, а красные — управляющие воздействия процессора:
Отметим, что у самого фон Неймана блока с «внешней памятью» в схеме не было (схема скопирована из Википедии):
Схему современного компьютера в школьных учебниках часто рисуют так:
Очевидно, что долговременная память, например, диск CD или бумага подключаются к общей шине только через устройство ввода/вывода. Поэтому правильная схема должна выглядеть так:
Таким образом, флешка для компьютера является устройством ввода/вывода, ибо компьютер работает с контроллером флешки. Контроллер выполняет операции чтения/записи на микросхему памяти флешки.
Типы шин компьютера
Для связи центрального процессора с кэш-памятью или основной памятью машины используется шина типа «процессор-память». Интенсивный обмен данными процессора с памятью требует наибольшей пропускной способности данного элемента. В машинах на базе процессора Pentium пропускная способность такой детали может составлять 66-800 МГц. В отдельных случаях эти функции может выполнять системная шина. Взаимодействие устройств ввода/вывода с процессором обеспечивается шинами scsi или pci.
Устройство ввода или вывода не требует высокой скорости. Линий в шинах ввода/вывода в разы меньше, чем в той же процессорной, но это не ухудшает работу компьютера. В некоторых моделях с целью снижение стоимости машины используют всего одну общую «системную» шину. Она объединяет функции обеих, притом ничуть не теряя в производительности. Количество линий в системной шине может достигать нескольких сотен, а их совокупность можно условно разбить на 3 функциональные группы: шину адресов, шину данных и шину управления. К последней относят линии, питающие системные модули.
Устройства ввода-вывода информации
Устройства ввода и вывода информации являются основным инструментом, который обеспечивает взаимодействие пользователя с информационной системой. Развитие в сфере информационных технологий осуществляется за счёт растущей производительности процессорных модулей и объёмов модулей памяти, а также благодаря совершенствованию модулей ввода-вывода информационных данных. Устройства ввода-вывода иначе ещё именуются периферийными устройствами (peripheral devices).
Устройства ввода преобразуют информационные данные в формат, который понятен компьютеру, и после этого он способен вести информационную обработку и сохранять эту информацию. Устройства вывода преобразуют информационные данные из машинных кодов в формат, который будет понятным пользователю.
Готовые работы на аналогичную тему
Стандартным устройством, предназначенным для ввода информационных данных в персональный компьютер, является клавиатура (keyboard). Клавиатура входит в состав как персональных компьютеров, так и является терминалом мейнфпеймов. У современных компьютеров блок клавиатуры имеет, как правило, сто одну или сто две клавиши, которые поделены на следующие блоки:
- Алфавитно-цифровой блок, содержащий клавиатуру латинского и одного из национальных алфавитов, и, кроме того, цифровые клавиши и клавиши, предназначенные для специальной символики.
- Блок клавиш, предназначенных для управления.
- Расширенная цифровая клавиатура.
- Блок, предназначенный для осуществления навигационных операций.
Компьютерная мышка является манипулятором, предназначенным для отбора и передвижения различных объектов по компьютерному дисплею. Для этих целей применяется специальный указатель, передвижением которого по экрану дисплея способна управлять мышка. Мышка даёт возможность сильно уменьшить необходимые действия пользователя при посредстве клавиатуры для управления курсором и заданием команд. Наиболее эффективно применение мышки при операциях в графических редакторах, издательских системах, играх.
Согласно принципам действия мышки могут быть поделены на следующие типы:
- Мыши, выполненные на механической основе.
- Мыши, выполненные на оптико-механической основе.
- Мыши, выполненные на чисто оптической основе.
Сенсорные экраны (touch screens) могут применяться теми пользователями, которые не могут использовать стандартную клавиатуру. Выполнить ввод символа или команды пользователь сможет при помощи прикосновения пальцем к необходимой зоне дисплея. В таких устройствах могут применяться следующие основные принципы работы:
- Резистивный принцип действия.
- Емкостной принцип действия.
- Акустический принцип действия.
- Инфракрасный принцип действия.
Сенсорные экраны, использующие резистивный принцип действия, отлично показали себя в сфере обслуживания, в промышленной, медицинской и транспортной сферах. Экран способен реагировать на касание пальцами, руками в перчатках, а также просто ногтями или даже кредитной картой.
В данном исполнении экран является стеклянной или акриловой пластиной, которая покрыта парой токопроводящих слоёв. Между слоями находится незаметная для глаз прослойка, которая предотвращает замыкание сетей вертикальных и горизонтальных токопроводящих слоёв. При нажатии слои замыкаются, и на контроллер поступает электрический импульс. Координаты точки, где было нажатие, могут быть определены на основании того факта, на пересечении каких именно слоёв произошло замыкание.
В емкостных сенсорных экранах до касания пальцем присутствует некоторый электрический заряд. Касание пальцем изменяет расположение заряда, притягивая некоторую часть заряда в точку касания. Экранные датчики располагаются на всех четырёх углах и отслеживают потоки заряда в экране. Таким образом, они определяют координаты точки касания.
Акустические сенсорные экраны сформированы с применением очень маленьких пьезоэлектрических звуковых источников, не слышимых пользователем. Стекло на таком экране непрерывно, но незаметно, вибрирует под действием источников звука, расположенных в трёх углах экрана дисплея. Специализированные отражатели распределяют акустические волны по всему экрану. Касание экрана изменяет форму распространения звука, и это изменение звуковой картины фиксируется датчиками. Инфракрасные сенсорные экраны определяют точку касания при помощи светодиодных линеек.
