Архитектура компьютеров.

ТЕМА УРОКА: Архитектура компьютеров.

ПОВТОРЕНИЕ

ТЕМЫ

Поиск информации

в Интернете

Актуализация знаний

Способы поиска информации в web???

Существуют три основных способа поиска информации в Интернет:

• Указание адреса страницы.
• Передвижение по гиперссылкам.
• Обращение к поисковой системе (поисковому серверу).

ЧТО ТАКОЕ ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА? ВИДЫ ПС?

Поисковые системы - инструмент для поиска информации в Интернете.

Заполните пропуски в определениях необходимыми по смыслу терминами

ПЛАН УРОКА:

• Что представляет собой ПК
• Архитектура компьютеров.
• Основные характеристики компьютеров.
• Базовый комплект и периферийные устройства, подключаемые к компьютеру.
• Разновидности программного обеспечения ПК

1. Что представляет собой ПК

Компьютер - это универсальное техническое средство, предназначенное для передачи, обработки и хранения информации.

Они характеризуются малыми габаритами, предназначены для персональной работы пользователя.

2. Архитектура компьютеров

Архитектура - это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.

Человек

ЭВМ (компьютер)

Органы чувств

Прием (ввод) информации

Устройства ввода

Устройства памяти

Хранение информации

Мозг человека

Процессор

Мышление (обработка информации )

Устройства вывода

Передача (вывод) информации

Речь, жесты…

Внешняя

память

Внутренняя

Устройства

память

ввода

Средства связи

компьютера

с внешним миром

Средства

долговременного

хранения

информации

Процессор

Устройства

вывода

Принципы функционирования компьютера Джона фон Неймана (изложены в докладе «Предварительный доклад о машине EDVAC», 1945 год

Принцип двоичного кодирования

Принцип программного управления

Принцип произвольного доступа к памяти (адресности памяти)

Принцип однородности памяти

Принципиальная схема устройства ЭВМ

Архитектура ЭВМ по Нейману

вернуться

Производство компьютеров в мире осуществляется по двум принципам:

Открытая архитектура

Закрытая архитектура

Принцип открытой архитектуры

Принципиальная позиция открытой архитектуры состоит в том, что компьютерные компании не делают тайны из комплектации компьютера, и она может быть легко изменена или модернизирована. Можно легко менять какой-либо модуль в компьютере, не заботясь о его совместимости с данной компьютерной модификацией.

Принцип закрытой архитектуры

• Одним из примеров компьютеров, выполненных без применения открытости, могут служить компьютеры компании Apple . На высоком уровне находится безопасность данных пользователей этих компьютеров, так как достаточно проблематично осуществить взлом «закрытой архитектуры».

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип

ПЗУ

ОЗУ

Процессор

Шина данных

МАГИСТРАЛЬ Шина адреса

Шина управления

контроллер

контроллер

контроллер

контроллер

Дисплей

Принтер

Клавиатура

Дисковод

Минимальный состав компьютера

Монитор

Системный блок

клавиатура

мышь

Основные компоненты системного блока

вентиляторы

Платы расширения

Системная

(материнская плата)

Жесткий диск (винчестер)

Блок питания

Дисковод оптического диска

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА

• Материнская плата – многослойная печатная плата, к ней подключаются все элементы компьютера: жесткий диск, процессор (CPU), оперативная память (ОЗУ), видеокарта, оптический привод и др.).

Основная задача материнской платы - объединение и обеспечение совместной работы всех комплектующих компьютера.

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ

Монитор

Проектор

Процессор

AGP

Видеоплата

Северный

мост

Оперативная

память

Шина памяти

PCI Express

Сетевая карта

Внутренний модем Сетевой адаптер Wi-Fi

Звуковая плата

PCI

PATA

Жесткие диски

Южный

CD-дисководы

мост

DVD-дисководы

SATA

USB

Принтер

Сканер

Цифровая камера

Web-камера

Модем

PS/2

Клавиатура

Мышь

Микрофон

Колонки

Наушники

Звуковая

микросхема

IEEE 1394

Цифровые

видеокамеры

Основные компоненты материнской платы

• Центральный процессор;
• Микросхемы ОЗУ, ПЗУ;
• Системная шина;
• Разъемы для установки плат расширения (слоты), подключения накопителей (винчестера, дисководов);
• Наборы микросхем (Chipset) для управления обменом данными между всеми компонентами компьютера;
• Порты.

Процессор

Фирма AMD

Фирма Intel

Характеристики процессора:

• Тактовая частота процессора (порядка 3 ГГЦ)
• Разрядность шины процессора (64 разряда).

вернуться

Центральный процессор

Центральный процессор – центральный блок компьютера, предназначенный для обработки информации и управления работой компьютера в целом.

Состоит из двух частей: АЛУ и УУ.

АЛУ – арифметико-логическое устройство предназначено для обработки информации, выполнения арифметических и логических операций над данными.

УУ – устройство управления управляет работой компьютера.

Микросхемы ОЗУ, ПЗУ

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. 

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для хранения постоянной информации: подпрограмм, микропрограмм, констант и т.п.. 

Системная шина (магистраль)

Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.

По магистрали происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.

Порты

Разъемы, с помощью которых к системному блоку подключаются периферийные (внешние) устройства

Разъемы для установки плат расширения

На материнской плате находятся разъемы для плат, управляющих различными устройствами ПК.

Основные виды плат расширения:

Видеокарта

Звуковая карта

Сетевая карта

Компьютерный блок питания

Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее напряжение, необходимое определенному компоненту ПК, из напряжения электрической сети.

Основной параметр блока питания – мощность, которая исчисляется в ватах (Вт). Чем мощнее компьютер, тем мощнее блок питания требуется.

Одной из важных характеристик материнской платы является её форм-фактор - стандарт, который определяет размеры материнской платы для компьютера, места ее крепления внутри системного блока, расположение на её поверхности сокета CPU, портов ввода/вывода, слотов для оперативной памяти и др. При сборке нового компьютера обязательно нужно учитывать, что корпус должен поддерживать форм-фактор выбранной материнской платы.

Основные типы стандартов материнских плат

Разъемы и слоты на материнской плате

Разъем процессора:

Слоты оперативной памяти (ОЗУ), к которым подключаются модули оперативной памяти;

Разъем SATA - необходим для подключения

накопителей информации.

РСI-Express – очень быстрая шина, которая используется для подключения видеокарты. На материнской плате может находиться несколько таких шин , что позволяет использовать одновременно несколько видеокарт.

PCI – шина, которая имеет небольшую пропускную способность. В основном используется для подключения звуковых и сетевых карт, модемов, Wi-Fi-модулей, TV-тюнеров, и т.д.).

Разъем, к которому подключается блок питания.

Этот разъем имеет 24 контакта.

USB – разъем, который используется при подключении периферийных устройств. Обычно пользователям он знаком как разъем, к которому подключается флешку, телефон, цифровой фотоаппарат и др.

BIOS

Одна из самых важных частей материнской платы - микросхема ПЗУ. Эта микросхема хранит в себе базовую программу управления компьютером, которая называется базовой системой ввода-вывода или, как ее чаще называют, BIOS.

Чипсет

Важнейшей частью материнской платы является чипсет.

Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами

Чипсет состоит из двух микросхем:

• Северный мост (обеспечивает работу процессора с памятью и видеоподсистемой);
• Южный мост (обеспечивает работу с внешними устройствами)

Видеокарта

Видеокарта – важная и сложная часть компьютера, в ее задачу входит обработка информации и вывод изображения на экран монитора.

Видеокарта компании ATI

Разъемы видеокарты.

VGA Как правило, при помощи него видеокарты подключают к старым мониторам. Сигнал - является аналоговым.

DVI – цифровой выход. В основном используется для подключения современных мониторов

ЖК-мониторов. В отличие от VGA. Может работать как аналоговым, так и с цифровым видеосигналом.

HDMI - цифровой выход, используется для подключения ЖК-телевизоров и плазменных панелей. Основное отличие между HDMI и DVI в том, что разъём HDMI, может передавать многоканальный цифровой аудиосигнал.

DisplayPort (DP) – также стандарт сигнального интерфейса, предназначенный для цифровых дисплеев.

Жесткий диск

Жесткий диск – это запоминающее устройство компьютера, на которое при помощи головок чтения/записи информация записывается, хранится и удаляется по мере необходимости.

Первый в мире жесткий диск, такого типа, как мы привыкли видеть его сейчас, изобрел сотрудник IBM Кеннет Хотон в 1973 году.

Оптический привод.

Оптический привод — устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой и предназначенное для считывания и записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. д.); процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера.

Внутреннее устройство привода компакт-дисков

3. Основные характеристики компьютеров

• Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объемы информации.
• Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций, выполняемых за секунду.
• Тактовая частота процессора – число тактов процессора в секунду.
• Разрядность процессора ( 8, 16, 32, 64 бит) –определяет размер минимальной порции информации, обрабатываемый процессором за один такт. Чем выше разрядность , тем с большим объемом памяти может работать процессор.
• Время доступа – время, необходимое для чтения из памяти, либо записи в нее минимальной порции информации.
• Объем памяти – максимальное количество хранимой в ней информации.
• Скорость обмена информации зависит от скорости считывания или записи на носитель.

4. Многообразие компьютеров

Современный ПК может быть реализован в :

• настольном (desktop) варианте,
• портативном (notebook) варианте,
• карманном (handheld) варианте.

Настольные компьютеры состоят из системного блока, монитора и клавиатуры.

В портативных и карманных компьютерах системный блок находится под клавиатурой, а монитор встроен в крышку клавиатуры.

20

Настольные ПК

Достоинства:

• прост в техобслуживании,
• элементарная замена комплектующих,
• оптимален для игр,
• больше интерфейсов для подключения периферии.

Недостатки:

• габаритный, шумный,
• требует подключения мыши, монитора, клавиатуры,
• проводное подключение периферии.

20

Портативные ПК

Достоинства:

• малый вес и габариты,
• не требует подключения внешних устройств,
• возможна автономная работа,
• возможность подключения к беспроводным сетям.

Недостатки:

• низкая максимальная производительность,
• ограниченность модернизации,
• качество встроенных компонентов,
• повышенная вероятность поломки
• сложность ремонта.

20

Типы портативных ПК:

• Лэптоп – самый первый портативный компьютер

Характеристики:

• диагональ экрана должна составлять не менее 14,

но и не более 17 дюймов;

• встроенные видеокарты обеспечивают высококачественную графику;
• большая, удобная и расширенная клавиатура;
• всегда есть оптический привод;
• емкость аккумулятора позволяет работать от него автономно три и более часов.

Все это приводит к тому, что хороший лэптоп становится полноценной заменой настольного ПК.

20

Типы портативных ПК:

• Ноутбук – портативное устройство с высоким уровнем мобильности

Характеристики :

• длительный срок автономной работы;
• простая графика;
• многофункциональность;
• диагональ экрана в пределах двенадцати-четырнадцати дюймов.

Ноутбук тоньше и минималистичнее лэптопа

20

Типы портативных ПК:

• Нетбук – книга для пользования интернетом

Характеристики:

• диагональ экрана не превышает 13 дюймов;
• производительность меньше, чем у ноутбука;
• не работают полноценно ресурсоемкие программы;
• отсутствует привод;
• память гораздо меньше, чем у ноутбуков.

20

Типы портативных ПК:

• Планшет – электронное устройство с сенсорным экраном, позволяющим управлять компьютерными программами, через прикосновение пальцами к объектам программы на экране.

Характеристики:

• отсутствует клавиатура;
• производительность меньше, чем у нетбука;
• автономное время работы выше, чем у нетбука.

20

Типы портативных ПК:

• Смартфон – электронное устройство с сенсорным экраном, позволяющим управлять компьютерными программами, через прикосновение пальцами к объектам программы на экране.

Функции:

• выход в интернет;
• функции фото/видеосъемки, а также диктофона;
• аудио/видео проигрывание записей;
• чтение электронных книг, различных документов;
• работа с электронной почтой;
• GPS навигатор;
• всевозможные записи: памятки, контактные сведения, списки;
• набор текста, программирование;
• всевозможные игры;
• работа с офисными приложениями;
• управление электронными устройствами: телевизором, проектором.
• совершение звонков, СМС;
• остановка других программ.

20

5. Многообразие внешних устройств

Внешние устройства – это устройства, не входящие в состав системного блока и подключаемые к компьютеру извне.

Устройства вывода информации

Устройства ввода информации

Монитор

Клавиатура

Проектор

Манипуляторы

Принтер

Световое перо

Плоттер

Сканер

Колонки

49

Устройства ввода информации

Устройства ввода – оборудование, с помощью которого можно вводить данные: клавиатура, мышь, джойстик, трекбол, тачпад, световое перо, сенсорные экраны, сканеры, цифровые камеры, ТВ-тюнеры, системы распознавания речи, сенсорные датчики.

• Клавиатура – является у ниверсальным устройством ввода информации.

Клавиатура представляет собой матрицу клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиш в двоичный код. Клавиатура позволяет вводить числовую и текстовую информацию.

• Мышь - это манипулятор, предназначенный для ввода информации в компьютер.

Мышь представляет собой небольшую пластмассовую коробочку с двумя или тремя кнопками, соединенную с компьютером тонким длинным кабелем.

49

Устройства ввода информации

• Сенсорная панель, тачпад

Тачпа́д (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель - указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами.

• Графические планшеты (дигитайзер)

Для рисования и ввода рукописного текста используются графические планшеты. С помощью специальной ручки можно чертить, рисовать схемы, добавлять заметки и подписи к электронным документам.

49

Устройства ввода информации

• Игровые манипуляторы (джойстики)

Сегодня существует множество видов джойстиков, абсолютно не похожих друг на друга. Рули с педалями для поклонников автогонок, штурвалы - для «леталок», «геймпады» (игровые доски) – для поклонников «бегательных» аркадных игр и т.д.

• Сканер

Сканирование - преобразование изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовых документов в цифровой, компьютерный вид.

49

Устройства ввода информации

• Световое перо

Световое перо - один из инструментов ввода графических данных в компьютер .

Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера .

49

Устройства ввода информации

• ТВ-тюнер

Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

• Сенсорный экран

Сенсорный экран предназначен для управления устройствами с помощью простого прикосновения к экрану.

• Средства речевого ввода

Средства речевого ввода позволяют пользователю вместо клавиатуры, мыши и других устройств использовать речевые команды.

49

Устройства ввода-вывода

Ввода

Вывода

Устройства вывода информации

• Монитор

Монитор в персональном компьютере является универсальным устройством вывода графической и текстовой информации.

Виды мониторов:

- монитор на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

- мониторы на основе жидкокристаллической матрицы (ЖК);

- плазменные мониторы.

• Проектор

Проектор – оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране.

49

Устройства вывода информации

• Принтеры

Принтеры предназначены для вывода на бумагу (создания «твердой копии») числовой, текстовой и графической информации.

Типы принтеров:

- матричные принтеры;

- струйные принтеры;

- лазерные принтеры.

• Плоттер

Для вывода сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, схем и пр.). Принцип действия плоттера такой же, как и струйного принтера.

• Колонки

Для прослушивания звука используются акустические колонки или наушники, которые подключаются к выходу звуковой платы.

49

Разновидности программного обеспечения ПК

Заполните таблицу

Название

Назначение

Системная шина

Шина памяти

Шина PCI Express

Шина SATA

Шина USB

Проверьте

Название

Назначение

Системная шина

Передача данных между северным мостом и процессором

Шина памяти

Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью

Шина PCI Express

Ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств

Шина SATA

Последовательная шина подключения накопителей

Шина USB

Универсальная последовательная шина

Проверь себя!

• Под архитектурой компьютера понимают:

• устройство для сбора, обработки, хранения и вывода информации; совокупность функциональных элементов компьютера и связей между ними; описание основных устройств и принципов работы компьютера; комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.
• устройство для сбора, обработки, хранения и вывода информации;
• совокупность функциональных элементов компьютера и связей между ними;
• описание основных устройств и принципов работы компьютера;
• комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.
• Определите, какое высказывание является верным:

• компьютер – устройство для хранения команд; компьютер – универсальное устройство для преобразования информации; компьютер – универсальное устройство для обработки, хранения и передачи информации; компьютер – универсальное устройство только для получения данных.
• компьютер – устройство для хранения команд;
• компьютер – универсальное устройство для преобразования информации;
• компьютер – универсальное устройство для обработки, хранения и передачи информации;
• компьютер – универсальное устройство только для получения данных.

• В минимальный состав компьютера входят : винчестер, «мышь», процессор; монитор, системный блок, клавиатура; принтер, клавиатура; дискета; системный блок, сканер, монитор.
• винчестер, «мышь», процессор;
• монитор, системный блок, клавиатура;
• принтер, клавиатура; дискета;
• системный блок, сканер, монитор.

1 - d, 2 - c, 3 - b

Проверь себя!

• Периферийные устройства предназначены:

• для обмена информацией между компьютером и пользователем; только для улучшения дизайна компьютера; для проверки правильности вводимой информации пользователем; для выполнения арифметико-логических операций.
• для обмена информацией между компьютером и пользователем;
• только для улучшения дизайна компьютера;
• для проверки правильности вводимой информации пользователем;
• для выполнения арифметико-логических операций.

• Скорость работы компьютера зависит от: тактовой частоты обработки информации в процессоре; организации интерфейса операционной системы; объема внешнего запоминающего устройства; объема обрабатываемой информации.
• тактовой частоты обработки информации в процессоре;
• организации интерфейса операционной системы;
• объема внешнего запоминающего устройства;
• объема обрабатываемой информации.

• Плоттер – это устройство для: для вывода любой информации на бумагу; для сканирования изображения с листа бумаги на компьютер; для ввода в компьютер информации; для вывода графической информации на бумагу.
• для вывода любой информации на бумагу;
• для сканирования изображения с листа бумаги на компьютер;
• для ввода в компьютер информации;
• для вывода графической информации на бумагу.

4 - a, 5 - a, 6 -d

Задание для внеаудиторной работы:

Подготовить сообщение на одну из выбранных тем:

• Информационная безопасность в сетях ЭВМ
• Виды памяти компьютера;
• Внешние устройства ПК. Функциональные возможности. Основные характеристики. Обмен информации
• История развития ЭВМ и практическое применение в обучении
• Компьютерные вирусы — способы распространения, защита от вирусов
• Компьютерные сети и телекоммуникации