2,Назначение и принцип работы ,основные пользовательские характеристики ПК

2 семестр для групп 201-204 (11-14)

Лекция 2

Тема: Назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики

Цели урока:

образовательные:

• обобщение, закрепление и контроль знаний учащихся по темам: «Назначение и устройство компьютера», «Компьютерная память», «Как устроен ПК»;

• познакомить с основными характеристиками ПК;

• учить определять основные характеристики компьютера;

развивающие:

• развитие памяти, внимания, мышления;

• развитие умения слушать и слышать;

• развитие познавательного интереса.

воспитательные:

• воспитание разносторонности и гибкости ума;

• воспитание самостоятельности;

• воспитание чувства ответственности за результаты своего труда;

• воспитание чувства коллективизма, умения работать в группе и в паре.

Лекция

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения

Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники.

 Это всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, то есть быстродействия и объема памяти.

 Но это не единственное следствие смены поколений. При таких переходах, происходили существенные изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

 Первое поколение ЭВМ — ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20).

Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты.

Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт. Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд. Это довольно трудоемкая работа. Поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. Транзисторы быстро внедрялись в радиотехнику.

 Второе поколение ЭВМ

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения.

Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы. Такие системы связаны с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации.

 Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

 Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.

 Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе — интегральных схемах. С помощью очень сложной технологии специалисты научились монтировать на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см, достаточно сложные электронные схемы. 

Их назвали интегральными схемами (ИС) 

Первые ИС содержали в себе десятки, затем — сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др.).

Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами — БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы — СБИС.

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Это были машины на ИС. Немного позднее стали выпускаться машины серии IBM-370, построенные на БИС.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ) по образцу IBM-360/370.

Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ. Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду. 

На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств —магнитные диски.

 Как и на магнитных лентах, на дисках можно хранить неограниченное количество информации.

Но накопители на магнитных дисках (НМД) работают гораздо быстрее, чем НМЛ.

Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи, графопостроители.

 В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ).

В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.

В нашей стране по этому образцу создавалась серия машин СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ). Они меньше, дешевле, надежнее больших машин. Машины этого типа хорошо приспособлены для целей управления различными техническими объектами: производственными установками, лабораторным оборудованием, транспортными средствами. По этой причине их называют управляющими машинами.

 Во второй половине 70-х годов производство мини-ЭВМ превысило производство больших машин.

 Четвертое поколение ЭВМ

Очередное революционное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора.

Микропроцессор — это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера — процессора

 Микропроцессор — это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Первоначально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты. Такие микропроцессоры осуществляют автоматическое управление работой этой техники.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микроЭВМ

МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколения.

Существенным отличием микроЭВМ от своих предшественников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна.

 Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

 Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры

Появление феномена персональных компьютеров связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка.

В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году — Apple-2.

 Сущность того, что такое персональный компьютер, кратко можно сформулировать так: ПК — это микроЭВМ с «дружественным» к пользователю аппаратным и программным обеспечением.

В аппаратном комплекте ПК используется

• цветной графический дисплей,

• манипуляторы типа «мышь»,

• «джойстик»,

• удобная клавиатура,

• удобные для пользователя компактные диски (магнитные и оптические).

Программное обеспечение позволяет человеку легко общаться с машиной, быстро усваивать основные приемы работы с ней, получать пользу от компьютера, не прибегая к программированию.

 Общение человека и ПК может принимать форму игры с красочными картинками на экране, звуковым сопровождением.

Неудивительно, что машины с такими свойствами быстро приобрели популярность, причем не только среди специалистов.

ПК становится такой же привычной бытовой техникой, как радиоприемник или телевизор. Их выпускают огромными тиражами, продают в магазинах.

С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer).

В конце 80-х — начале 90-х годов большую популярность приобрели машины фирмы Apple Corporation марки Macintosh. В США они широко используются в системе образования.

Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей деятельности человека.

Есть и другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения. Это — суперЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

Первой суперЭВМ четвертого поколения была американская машина ILLIAC-4, за ней появились CRAY, CYBER и др. Из отечественных машин к этой серии относится многопроцессорный вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС.

 ЭВМ пятого поколения — это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Машины пятого поколения — это реализованный искусственный интеллект. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Многое уже практически сделано в этом направлении.

Базовая конфигурация персонального компьютера — это минимальный комплект аппаратных средств, которых достаточно для работы с компьютером. На сегодняшний день для настольных компьютеров базовой считается конфигурация, содержащая четыре устройства:

- монитор;

- системный блок;

- мышь;

- клавиатура.

2.Компоненты системного блока.

Системный блок - основной блок компьютерной системы. Именно в нем располагаются внутренние устройства компьютера. Те устройства, которые подключаются к системному блоку снаружи, называются внешними. Системный блок включает в себя процессор, оперативную память, накопители на жестких, оптических и гибких магнитных дисках, а также другие устройства. На лицевой панели располагается две кнопки - кнопка включения «Power» и кнопка перезагрузки компьютера «Reset». Также там находятся два дисковода — для дискет и компакт-дисков, и световые индикаторы – индикатор обращения к жесткому диску и индикатор включения.

Итак, чтобы изучить устройство компьютера и увидеть состав системного блока, необходимо снять боковую крышку.

1. Корпус

2. Блок питания

3. Центральный Процессор

4. Корпусный вентилятор

5. Модули оперативной памяти

6.Видеокарта

7. Оптический привод

8. Жесткий диск

9. Материнская плата

Корпус Здесь расположены все перечисленные части компьютера. Бывают различных размеров и форм-факторов. Чем корпус объемней и массивней, тем легче обеспечивать хорошее охлаждение и низкий уровень шума.

 Блок питания

Один из важнейших компонентов, входящих в состав системного блока, так как обеспечивает питание всех частей компьютера.

Его мощность и качество влияет на состояние всех комплектующих. Некачественный блок питания может являться причиной нестабильной работы компьютера и даже причиной выгорания дорогостоящих деталей. Мощность выбирается в зависимости от целей и назначения компьютера.

Например,  для компьютера, используемого в офисах, достаточно будет 300 Вт, а для игровой машины может и 500 Вт не хватить.

 Центральный процессор

(CPU). Комплектуется охлаждающим радиатором и вентилятором (кулером). Центральный процессор - это главное устройство обработки данных. Именно он выполняет действия, из последовательности которых состоят программы.

Производительность компьютера во многом зависит от быстродействия центрального процессора, которое определяется тактовой частотой работы, разрядностью, архитектурой и количеством ядер.

Сегодня на рынке лидируют два основных производителя: Intel и AMD.

Корпусный вентилятор (кулер)

Служит для охлаждения комплектующих компьютера. В некоторых случаях устанавливается два и более вентилятора.

 Модули оперативной памяти

Оперативная память (ОЗУ, RAM) - отличается высоким быстродействием и используется процессором непосредственно во время работы для кратковременного хранения информации. При выключении источника питания информация, хранящаяся в ОЗУ стирается.

Оперативной памяти никогда не бывает много, поэтому чем ее больше, тем лучше. Сегодня рекомендуется иметь от 2 до 4 Гигабайт оперативной памяти.

Видеокарта (видеоадаптер, видеопроцессор)

(Видеоплата, видеоадаптер, videoadapter, videocard)- устройство компьютера, которое отвечает за обработку и вывод графической информации на монитор.

Видеоадаптер имеет свой собственный графический процессор, который обрабатывает 2D/3D графическую информацию. Это снижает вычислительную нагрузку на центральный процессор (CPU).

Для офисных компьютеров подойдет практически любая видеоплата (даже встроенная в материнскую плату), а вот для игровых машин придется приобрести что-нибудь по серьезнее.

Оптический приводы

(CD/DVD-ROM). Осуществляет чтение и запись информации с дисков/на диски CD, DVD и др. Между собой отличаются скоростью чтения и скоростью записи.

 Жесткий диск

(Винчестер, HDD, harddisk) - это устройство хранения информации на Вашем компьютере. При выключении питания данные не стираются. По сравнению с оперативной памятью скорость работы HDD намного ниже, а объем хранимой информации намного больше.

Емкость жесткого диска измеряется в Гигабайтах или даже в Терабайтах. Естественно, что чем больше объем винчестера, тем больше Вы сможете хранить на своем компьютере документов, программ, игр, фильмов, музыки и т.д.

 Материнская плата

(Материнка, мather-board) – основной компонент, входящий в состав системного блока. Именно на материнку устанавливаются все комплектующие элементы, входящие в состав ПК.

От выбора материнской платы зависит какой именно у Вас будет стоять процессор, оперативная память и т.д.

3.Устройства ввода-вывода.

Монитор – это устройство для визуального воспроизведения графической и символьной информации, которое является устройством ввода.

Мышь — это устройство «графического» управления. Перемещая мышь по коврику, вы перемещаете по экрану указатель мыши, с помощью которого можно указывать и выбирать объекты на экране. При помощи клавиш мыши (клавиш может быть две или три), можно задать определенный тип операций с объектом.

Клавиатура — это клавишное устройство, которое предназначено для ввода в компьютер информации и управления его работой. Ввод информации осуществляется в виде алфавитно-цифровых символьных данных. У стандартной клавиатуры 104 клавиши и три световых индикатора в верхнем правом углу, которые информируют о режимах работы.

1. Основные характеристики компьютеров.

Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду)

Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.

Тактовая частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера

Задается ТЧ специальной микросхемой «генератор тактовой частота», который вырабатывает периодические импульсы. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Частота в 1Мгц = 1миллиону тактов в 1 секунду.  Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8 ;  3,0  Ггц  и тд

Разрядность процессора – max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.

Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти – регистрами. Регистр в 1байт (8бит) называют восьмиразрядным, в 2байта – 16-разрядным и тд.  Высокопроизводительные компьютеры имеют 8-байтовые регистры (64разряда)

Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10^-9с)

Объем памяти (ёмкость) –  max объем информации, который может храниться в ней.

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)

Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве.

Домашнее задание

1.Записать основные понятия темы в тетрадь

2.Определить характеристики компьютера ( ноутбука) и записать в тетрадь

Эталон ответа

Основные характеристики персонального компьютера.

Характеристики микропроцессора (название, определение, единицы измерения)

1. тактовая частота – количество тактов в секунду (МГц, ГГц)

2. разрядность – количество двоичных кодов, которые может обрабатывать компьютер одновременно.

Основные характеристики компьютерной памяти

3. Изучить презентацию и лекцию, пройти тест в 18 вопросов

Критерии оценивание теста

100% - 95% (18-17 баллов) - отметка «5»

94% - 75% (16-13 баллов) - отметка «4»

74% - 51% (12-9 баллов) - отметка «3»

менее 50% (менее 9 баллов)- отметка «2» с последующей пересдачей, но при этом окончательный отметка будет на балл ниже.

4. Выполнение практического задания , результат работы отправить на почту преподавателя , с пометкой в теме ФИ и № группы