Учитель информатики

УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Устройство обработки информации (логическое устройство компьютера) состоит из микропроцессора, сопроцессора, оперативной памяти, контроллеров и шины.

Микропроцессор — самый главный элемент компьютера, его «мозг». Это небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Микропроцессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду.

Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений, к основному микропроцессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает выполнять математические операции над вещественными числами. Новейшие микропроцессоры фирмы INTEL (80486DX и Pentium) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, так что для них сопроцессоры не требуются.

Оперативная память (ОП). Именно из нее процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. При выключении компьютера почти все содержимое ОП стирается.

Оперативная память делится на 2 части:

1) Используется прикладными программами и операционной системой (ОС); может быть увеличена за счет использования расширенной и дополнительной памяти.

2) для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку ОС, для передачи изображения на экран, для хранения различных расширений ОС.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать , необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера: клавиатуры, дисководов и т.д. Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между любым внешним устройством и ОП. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и ОП в компьютере имеются целых два промежуточных звена.

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером.

2. Все контроллеры взаимодействуют с микропроцессором и ОП через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной (их может быть несколько).

2.1.2. Устройства компьютера и их функции

Любой компьютер состоит из процессора, памяти, устройств ввода и вывода информации. Функции, выполняемые этими устройствами, в некотором смысле подобны функциям мыслящего человека (рис. 2.3). Но даже столь очевидное сходство не позволяет нам отождествлять человека с машиной хотя бы потому, что человек управляет своими действиями сам, а работа компьютера подчинена заложенной в него программе.

Видео YouTube

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых — сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

устройства ввода информации

устройства обработки информации

устройства вывода информации.

Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств

Базовая аппаратная конфигурация ПК. Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь — устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт).

Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM— скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х — 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.

Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

Урок по информатике на тему «Устройство компьютера»

Тип урока: урок закрепления и обобщения знаний.

«Научиться можно лишь тому, что любишь, и чем глубже и полнее должны быть знания, тем сильнее, могучее и живее должна быть любовь».
И. В. Гете

Цели урока:

• контроль, обобщение и систематизирование знаний об устройстве компьютера;
• способствование развитию познавательной активности учащихся, внимательности, находчивости;
• развитие интереса к предмету;
• воспитание чувства ответственности за общее дело, умения работать в команде.

Подготовительный этап.

Класс делится на 2 команды, и каждая команда получает задание: придумать себе название и зашифровать его в виде ребуса. Приглашается жюри.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие, проверка присутствующих.

II. Тестирование.

1. Устройство компьютера, предназначенное для обработки информации:
   а) внешняя память;
   б) процессор;
   в) монитор;
   г) клавиатура.
2. Устройством вывода является:
   а) монитор;
   б) клавиатура;
   в) сканер;
   г) дискета.
3. Устройством ввода является:
   а) принтер;
   б) монитор;
   в) сканер;
   г) дисковод.
4. Оперативная память служит для:
   а) временного хранения данных и очищается при выключении питания ПК;
   б) временного хранения данных и при выключении питания ПК не очищается;
   в) временного хранения данных, от состояния питания ПК не зависит;
   г) долговременного хранения данных.
5. Укажите тип принтера с наихудшим качеством печати:
   а) струйный;
   б) матричный;
   в) лазерный.
6. Микрофон – это:
   а) устройство обработки звуковой информации;
   б) устройство хранения звуковой информации;
   в) устройство вывода звуковой информации;
   г) устройство ввода звуковой информации.
7. При несоблюдении санитарно-гигиенических требований вредное влияние на здоровье человека может оказывать следующее устройство компьютера:
   а) принтер;
   б) монитор;
   в) системный блок;
   г) мышь.
8. К устройствам внешней памяти не относятся:
   а) гибкие магнитные диски;
   б) жесткий магнитный диск;
   в) CD-ROM;
   г) оперативная память.
9. Мышь – это:
   а) устройство вывода информации;
   б) устройство ввода символьной информации;
   в) устройство ввода манипуляторного типа;
   г) устройство хранения информации.
10. Для переноса информации используют:
    а) дискету;
    б) оперативную память;
    в) дисковод;
    г) процессор.

Закончив работу с тестом, ребята меняются карточками с соседом по парте, проверяют (правильные ответы написаны на доске) и выставляют оценки (критерии оценивания также написаны на доске). Затем работы сдают учителю.

Ответы: 1б, 2а, 3в, 4а, 5б, 6г, 7б, 8г, 9в, 10а.

• 9–10 правильных ответов – «5»
• 7–8 правильных ответов – «4»
• 5–6 правильных ответов – «3»

III. Соревнование.

1. Представление команд (конкурс ребусов).

2. Закончи стихотворение.

Командам по очереди читаются стихотворения, которые они должны закончить. За правильный ответ команда получает 1 балл.

Скромный серый колобок,
Длинный тонкий проводок,
Ну а на коробке –
Две или три кнопки.
В зоопарке есть зайчишка,
У компьютера есть. (мышка).

А теперь, друзья, загадка!
Что такое: рукоятка,
Кнопки две, курок и хвостик?
Ну конечно, это. (джойстик).

Словно смелый капитан!
А на нем – горит экран.
Яркой радугой он дышит,
И на нем компьютер пишет
И рисует без запинки
Всевозможные картинки.
Наверху машины всей
Размещается. (дисплей).

Около дисплея – главный блок:
Там бежит электроток
К самым важным микросхемам.
Этот блок зовут. (системным).

По клавишам
прыг да скок –
Бе-ре-ги но-го-ток!
Раз-два и готово –
Отстукали слово!
Вот где пальцам физкультура
Это вот – . (клавиатура).

В ней записаны программы
И для мамы, и для папы!
В упаковке, как конфета,
Быстро вертится. (дискета).

И компьютеры порой
Говорят между собой,
Но для этого одна
Им штуковина нужна.
К телефону подключил –
Сообщение получил!
Вещь, известная не всем!
Называется. (модем).

Для чего же этот ящик?
Он в себя бумагу тащит
И сейчас же буквы, точки,
Запятые – строчка к строчке –
Напечатает картинку
Ловкий мастер
Струйный. (принтер).

Первая команда должна написать на доске Устройства ввода и обработки информации, вторая – Устройства вывода и хранения информации.

Проверка: каждый верный термин +1 балл. При необходимости учитель дополняет списки. Вместе с учениками считаются баллы.

4. Конкурс капитанов.

1-я команда.

1. Назови клавишное устройство ввода информации. (Клавиатура).
2. Характеристикой какого устройства является тактовая частота? (Процессора).
3. Как называется системная плата компьютера? (Материнская).
4. Диски CD-ROM магнитные или лазерные? (Лазерные).
5. Назови клавишу, фиксирующую режим ввода заглавных букв. (CapsLock).

2-я команда.

1. Назови основное устройство манипуляторного типа. (Мышь).
2. Оперативная память физически реализована на диске или на микросхемах? (На микросхемах).
3. Как называется кратковременная память компьютера? (Оперативная).
4. В состав какого устройства входит арифметико-логическое устройство? (Процессор).
5. Назови клавишу, стирающую символы слева от курсора. (BackSpace).

5. Разгадайте кроссворд.

Кроссворд выдается на карточках вместе с вопросами.

Вопросы:

1. Устройство, при помощи которого человек вводит информацию в компьютер. (Клавиатура).
2. Набор условных обозначений для записи заранее определенных символов. (Код).
3. Устройство, при помощи которого люди считали с XVII до XX века включительно. (Арифмометр).
4. Устройство, позволяющее выводить информацию из памяти компьютера на бумагу. (Принтер).
5. Запоминающее устройство. (Память).
6. Список, из которого можно выбрать команду. В этой строке находятся слова: файл, правка, вид и т.д. (Меню).
7. Устройство, на которое выводится информация. (Монитор).
8. Простейший вычислительный прибор, которым пользовались на протяжении веков. (Счеты).
9. Главное устройство, “мозг” компьютера, который управляет всеми устройствами компьютера. (Процессор).

Если все отгадано верно, то в результате получится слово “компьютер”.

6. Составьте слова.

Из слов на карточке составить слова, связанные с информатикой и компьютером. Буквы в словах не могут повторяться, и все имеются в слове.

Отличия в устройстве стационарного компьютера и ноутбука

Стационарный компьютер состоит из системного блока, монитора и устройств ввода (мышки, клавиатуры).

• Возможность собрать ПК под свои нужды;
• Хорошая система охлаждения;
• Возможность апгрейда.

• Занимает много места.
• Работает только от сети или ИБП.

Ноутбук – это портативное переносное устройство. За счет своих миниатюрных размеров, ноутбуки уступают по мощности стационарным, хотя в продаже имеются эксклюзивные игровые модели, но их цена очень высока.

Процессор и видеокарта зачастую не съемные, а запаяны на материнскую плату. Жесткий диск и оперативная память также имеют более компактную форму.

Работает ноутбук от аккумулятора, который заряжается от съемного блока питания. Как правило, нормальной работы аккумулятора хватает на год-два, затем время автономной работы уменьшается.

Плюсы ноутбука в его мобильности: в него уже установлены все необходимые комплектующие – экран, клавиатура, тачпад (выполняет функцию мышки), колонки, сетевая плата и WI-FI адаптер.

• Небольшой размер экрана
• Нет возможности полноценного апгрейда
• Слабая система охлаждения
• Сложность ремонта
• Быстрый расход батареи.

• Если вы используете компьютер для полноценной работы с графикой или для игр, вам стоит приобрести стационарный ПК.
• Если вам необходимо часто перемещаться с места на место, тогда стоит приобрести ноутбук.