Конспект урока "Устройство персонального компьютера (PC). Базовая аппаратная конфигурация. Внутреннее устройство системного блока" 11 класс


Дата _______________ Предмет ________________________________ План урока № ______
Ф.И.О. преподавателя ________________________________________________________________
Тема урока: Устройство персонального компьютера (PC). Базовая аппаратная конфигурация. Внутреннее устройство
системного блока.
Цель урока:
- устройство базовой конфигурации компьютера;
- системы расположенные на материнской плате
- назначения основных устройств компьютера;
- назначение внутренних устройств компьютера
Вид урока: беседа
Тип урока: сообщение новых знаний
Оборудование урока: компьютеры
Литература:
1. 30 уроков по информатике. Экспериментальный учебник для старших классов общеобразовательных школ /
Балафонов Е. К.. Бурибаев Б. Даулеткулов А. Б. Алматы 1999-443с.: ил.
2. Информатика. Базовый курс / Симонович В. Б. и др. СПб: Пит 2001 640с.: ил.
3. Office 97: книга ответов –СПб: Питер. 1999 416с: ил.
4. Работа на персональном компьютере. Пособие о двух частях Инчин А. С. Алматы 2002г.
5. Операционная система Windows 98. лабораторный практикум. Учебное пособие для старших классов средних школ.
/Балафанов Е. К.. Буребаев Б. Б. и др.
6. Табличный процессор Microsoft Excel 97/ Лабораторный практикум. Учебное пособие для старших классов средних
школ. / Балафанов Е. К.. Буребаев Б. Б. и др.
Ход урока
1. Организационный момент проверить присутствия учащихся.
2. Проверить домашнее задание Фронтальный опрос
1. Что изучает информатика?
2. Объясните, почему информатика постоянно развивается.
3. Что такое информация?
4. Какие виды информации Вам известны?
5. Назовите информационные процессы?
6. Что вы знаете о единицах измерения информации?
3. Объяснение нового материала (усвоение новых знаний)
Аппаратное обеспечение
Рассматриваем ли мы большую ЭВМ или персональный компьютер, построены они будут по одному принципу. Их
главными компонентами являются:
1. Центральный процессор;
2. Устройство ввода;
3. Запоминающее устройство;
4. Устройство вывода.
Центральный процессор выполняет все вычисления и обработку информации. Процессор, состоящий из одной
интегральной схемы, называется микропроцессором. В более сложных машинах процессор состоит из набора
интегральных схем.
Устройство ввода служит для ввода информации в компьютер.
Запоминающее устройство предназначено для хранения программ, данных, результатов работы.
Устройство вывода служит для получения человеком результатов работы.
Персональные ЭВМ. Элементная база ПЭВМ .
Электронные компоненты, являющиеся элементной базой ПЭВМ, выполняют определенные функции обработки,
либо хранения информации. Такие компоненты принято называть интегральными схемами. Интегральная схема
состоит из полупроводникового кристалла, упакованного в металлический или пластмассовый корпус. Специальные
тонкие нити соединяют кристалл с ножками этого корпуса.
Полупроводниковый кристалл чаше всего изготавливается из кремния и требует для своей основы сверхчистые
материалы, при изготовлении применяются: вакуумное напыление, травление, ионное внедрение примесей,
точнейшая фотолитография и другие высокие технологии. Благодаря сложной технологии в кристалле создаются
"электронные молекулы", соединенные в электрическую схему. Это позволяет в одном кристалле (5х5 мм) создавать
сотни тысяч взаимосвязанных "электронных молекул", выполняющих сложнейшие преобразования информации.
Видимо, в будущем элементами этих схем будут действительно молекулы вещества в обычном их понимании.
Изготовление, тестирование, контроль качества интегральных схем - все это автоматизировано, кроме того,
налажено их серийное производство. Выпуск интегральных схем можно сравнить с тиражированием печатных
изделий. Интегральные схемы выпускаются сериями, т.е. набором функциональных элементов, используемых при
конструировании различных узлов ЭВМ- шифраторов, полусумматоров, усилителей и т.д.
Эти схемы называются интегральными по той причине, что на одном кристалле такой схемы реализовано
достаточное число сложных логических функций, из которых затем более просто, чем из отдельных дискретных
(отдельных) транзисторов и диодов можно монтировать сложные узлы машины.
Персональная ЭВМ представляет собой совокупность технических электронных устройств, объединенных в единую
аппаратную систему. Принято все устройства, входящие в ПЭВМ, разделять по функциональному признаку на две
части: системный блок и периферийные устройства.
Системный блок ПЭВМ содержит:
- микропроцессор;
- оперативное запоминающее устройство;
- постоянное запоминающее устройство;
- блок питания и порты ввода-вывода.
Периферийные устройства подразделяют на:
- устройства ввода информации;
- устройства вывода информации;
- накопители информации.
В комплект ПЭВМ, содержащий минимально возможное число устройств инимальная конфигурация), входит
системный блок, по одному устройству ввода и вывода информации и один накопитель информации. В зависимости
от вида решаемой на ПЭВМ задачи пользователь может расширять минимальную конфигурацию, подключая к
компьютеру дополнительные периферийные устройства.
К основным устройствам ввода информации и команд управления относятся клавиатура и манипулятор типа
"мышь". Такие же функции выполняют сканеры, световые перья, светочувствительные планшеты, джойстики и
другие средства, применяемые при решении определенных задач, например, при автоматизации проектирования.
Основные блоки IBM PC
Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из следующих частей (блоков):
- системного блока (в вертикальном или горизонтальном исполнении);
- монитора (дисплея) для изображения текстовой и графической информации;
- клавиатуры, позволяющей вводить различные символы в компьютер.
В компьютере самым главным блоком является системный, в нем располагаются все главные узлы компьютера.
Системный блок ПЭВМ содержит ряд основных технических устройств, главными из которых являются:
микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок питания и
порты ввода-вывода, накопители.
Основными узлами персонального компьютера являются следующие устройства: процессор, память (оперативная и
внешняя), устройства подключения терминалов и передачи данных. Приведем описание различных устройств,
входящих в компьютер или подключаемых к нему.
Микропроцессор
Микропроцессор - выполненная на одном кристалле большая интегральная схема (БИС), который является
элементом для создания ЭВМ различного типа и назначения. Его можно запрограммировать на выполнение
произвольной логической функции, а это означает, что меняя программы, можно заставить микропроцессор быть
частью арифметического устройства или управлять вводом-выводом. К микропроцессору можно подключать память,
устройства ввода-вывода.
В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними
микропроцессоры других фирм.
Микропроцессоры отличаются друг от друга типом (моделью) и тактовой частотой (скоростью выполнения
элементарных операций, даваемой в мегагерцах - МГц). Наиболее распространены модели фирмы Intel: 8088, 80286,
80386SX, 80386DX, 80486, Pentium и Pentium-Pro, Pentium-II, Pentium-III они приведены в порядке возрастания
производительности и цены. Одинаковые модели могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота,
тем выше производительность и цена.
Основные микропроцессоры Intel 8088, 80286, 80386, выпущенные ранее, не содержат специальных команд
обработки чисел с плавающей точкой, поэтому для увеличения их быстродействия могут быть установлены, так
называемые, математические сопроцессоры, увеличивающие производительность при обработке чисел с плавающей
точкой.
Память
Оперативное запоминающее устройство или оперативная память (RAM - ОП), а также постоянное запоминающее
устройство (ROM - ПЗУ) образуют внутреннюю память компьютера, к которой микропроцессор имеет
непосредственный доступ при своей работе. Любая информация при обработке предварительно переписывается
компьютером из внешней памяти магнитных дисков) в оперативную память. В ОП содержатся данные и
программы, обрабатываемые в текущий момент работы компьютера. Информация в ОП поступает (копируется) из
внешней памяти и после обработки вновь туда записывается. Информация в ОП содержится только в течение сеанса
работы и при выключении ПЭВМ или аварийном сбое в электросети безвозвратно пропадает. В связи с этим,
пользователь должен регулярно во время работы записывать информацию, подлежащую длительному хранению, из
ОП на магнитные диски, чтобы избежать ее потери.
Чем больше объем ОП, тем выше вычислительная способность компьютера. Как известно, для определения объемов
информации используется единица измерения 1 байт, которая представляет собой комбинацию из восьми битов
(нулей и единиц). В этих единицах измерения объем информации, хранимой в ОП или на дискете, может быть
написано как 360кб, 720кб или 1.2Мб. Здесь 1Кб = 1024 байт, а 1Мб (1 мегабайта 1 024Кб, в то время как на
винчестере может размещаться 500Мб.1000Мб и более.
Для IBM PC ХТ объем ОН. как правило, составляет 640кб, для IBM PC AT - более I Мб, для старших моделей IBM
PC - от 1 до 8 Мб, но бывает и 16, и 32 Мб и даже больше - память можно наращивать, добавляя микросхемы на
главной плате компьютера.
В отличие от ОП, ПЗУ постоянно хранит одну и ту же информацию, и пользователь не может ее изменять, хотя
имеет возможность считывать. Обычно объем ПЗУ невелик и составляет 32 - 64 Кб. В ПЗУ хранятся различные
программы, которые записываются на заводе- изготовителе и предназначены в основном для инициализации
компьютера при его включении.
Оперативная память емкостью в 1 Мб состоит обычно из двух частей: первые 640 Кб могут использоваться
прикладной программой и операционной системой (ОС). Остальная память используется для служебных целей:
- для хранения части ОС, обеспечивающей тестирование компьютера, начальную загрузку ОС, а также
выполнения основных низкоуровневых услуг ввода - вывода;
- для передачи изображений на экран;
- для хранения различных расширений ОС, которые появляются вместе с дополнительными устройствами
компьютера.
Как правило, говоря об объеме памяти (ОП), имеют ввиду именно первую ее часть, и она порою бывает
недостаточной для выполнения некоторых программ.
Эта проблема разрешается с помощью расширенной (extended) и дополнительной (expanded) памятей.
Микропроцессоры фирмы Intel 80286, 80386SX и 80486SX могут обращаться с ОП большего размера - 16 Мб, а
80386 и 80486 - 4Гб, однако MS DOS непосредственно не может работать с ОП более 640 Кб. Для доступа к
добавочной ОП разработаны специальные программы (драйверы), позволяющие получать запрос от прикладной
программы и переходящие в "защищенный режим" работы микропроцессора. Выполнив запрос, драйверы
переключаются в обычный режим работы микропроцессора.
Cash
Кэш - это особая высокоскоростная память процессора. Она используется в качестве буфера для ускорения работы
процессора с ОП. Кроме процессора ПК содержит:
- электронные схемы (контроллеры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер
(монитор, накопители, и т.д.);
- порты ввода и вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами. Имеются
специализированные порты, через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и
порты общего назначения, к которым могут присоединяться различные дополнительные внешние устройства
(принтер, мышь и т.д.).
Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные, обозначаемые LPT1 - LPT9 и асинхронные
последовательные, обозначаемые СОM1 - СОМ4. Параллельные порты выполняют ввод и вывод быстрее, нежели
последовательные, но и требуют большего числа проводов для обмена данными (порт для домена с принтером -
параллельный, а порт для обмена с модемом через телефонную сеть - последовательный).
Графические адаптеры
Монитор или дисплей является обязательным периферийным устройством ПЭВМ и служит для отображения
обрабатываемой информации из оперативной памяти компьютера.
По числу используемых цветов при представлении информации на экране дисплеи подразделяют на монохромные и
цветные, а по виду выводимой на экран информации - на символьные (выводится только символьная информация) и
графические (выводится как символьная, так и графическая информация). Видео ЭВМ состоит из двух частей:
монитора и адаптера. Мы же видим только монитор, адаптер спрятан в корпус машины. В самом мониторе находится
только электронно-лучевая трубка. Адаптер содержит логические схемы, выдающие видеосигнал. Электронный луч
пробегает экран примерно за 1/50 долю секунды, но изображение меняется довольно редко. Поэтому видеосигнал,
поступающий на экран, должен снова порождать (регенерировать) одно и то же изображение. Для его хранения в
адаптере имеется видеопамять.
В символьном режиме на экран дисплея, как правило, одновременно выводится 25 строк по 80 символов на строке
(всего 2000 символов - число символов стандартного машинописного листа), а в графическом режиме разрешающая
способность экрана определяется характеристиками платы адаптера монитора - устройством его сопряжения с
системным блоком.
Качество изображения на экране монитора зависит от типа применяемого графического адаптера.
Наиболее широко распространены адаптеры следующих типов: EGA, VGA и SVGA. В настоящее время довольно
широко используются VGA и SVGA (SuperVGA). SVGA имеет очень высокую разрешающую способность. Ранее
использовался адаптер CGA, но он уже не применяются на современных ЭВМ.
Адаптеры различаются "разрешающей способностью" (для графических режимов). Разрешение измеряется
количеством строк и числом элементов в строке ("пиксель"), проще говоря, - точек в строке. Например, монитор с
разрешающей способностью 720х348 отображает вертикальных 348 строк-точек по 720 точек в строке. Для
издательских систем используются мониторы с 800х600 и 1024х768 разрешающей способностью. Такие мониторы
весьма дороги.
Экраны бывают стандартного размера (14 дюймов), увеличенные (15 дюймов) и большие как телевизор (17, 20 и
даже 21 дюйм - т.е. 54 см по диагонали), цветные (от 16 до нескольких десятков миллионов цветов) и монохромные.
Стандарт адаптера монитора определяет и число цветов в палитре цветных мониторов: CGA в графическом режиме
имеет 4 цвета, EGA- 64 цвета, VGA - до 256 цветов, а SVGA - более миллиона цветов. В текстовом режиме все
перечисленные стандарты позволяют воспроизводить 16 цветов.
Выбор того или иного типа монитора зависит от вида решаемой на ПЭВМ задачи. Например, если пользователь
обрабатывает только текстовую информацию, то ему будет достаточен монохромный символьный монитор, если же
он решает задачи (автоматизированного проектирования, то ему необходим цветной графический монитор. Однако
для большинства приложений предпочтительными являются цветные графические мониторы и адаптеры.
Накопители на дисках
Накопители информации - неотъемлемая часть любой ЭВМ - часто называются внешними носителями информации
или внешней памятью компьютера. Они предназначены для долговременного хранения объемной информации, при
этом их содержимое не зависит от текущего состояния ПЭВМ. На внешних носителях хранятся любые данные и
программы, поэтому здесь формируется и сохраняется библиотека данных пользователя.
Накопителями информации в персональных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), в
которых организован прямой доступ к информации. В последнее время для ПЭВМ появились накопители на
магнитных лентах - стримеры, которые могут содержать очень большие объемы информации, но при этом организуют
только последовательный доступ к ней. Однако, стримеры не заменяют собой накопители на магнитных дисках, а
только дополняют их. Существует НМД: накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких
магнитных дисках (НЖМД).
Накопители на жестком диске предназначены для постоянного хранения информации. На IBM PC с
микропроцессором 80286 обычно емкость жесткого диска составляет от 20 до 40 Мб, с 80386 SX, DX и 80486SX - до
300 Мб, с 804S6DX до 500-600 Мб, с PENTIUM - более 2Гб.
Жесткий диск является несъемным магнитным диском, который защищен герметически закрытым корпусом и
размещается внутри системного блока. Он может состоять из нескольких дисков, имеющих две магнитные
поверхности в объединенных в один пакет.
Жесткий диск, в отличие от дискеты, позволяет хранить большие объемы информации, что дает большие
возможности для пользователя.
В процессе работы с НЖМД пользователь должен знать, какие объемы памяти занимают данные и программы,
хранимые на дисках, сколько имеется свободной памяти, контролировать заполнение памяти и рационально
размещать в ней информацию.
Накопители на гибких дисках (НГМД) позволяют переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить
информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, хранящейся на
жестком диске . Гибкий диск (дискета) представляет собой тонкий диск, изготовленный из специального материала с
нанесенным на его поверхность магнитным покрытием. На пластмассовом корпусе дискеты имеется прямоугольная
прорезь зашиты записи, отверстие для контакта магнитного диска со считывающими головками дисковода и этикетка
с параметрами дискеты.
Основным параметром дискеты является ее диаметр. В настоящее время существует два основных стандарта НГМД
- дискеты с диаметром 3,5 и 5,25 дюйма (89 и 133 мм соответственно). Как правило, на IBM PC ХТ и IBM PC AT в
основном используются дискеты с диаметром 5,25 дюйма, а на старших моделях IBM PC - дискеты с диаметром 3,5
дюйма. Для записи и считывания информации дискета устанавливается в гнездо дисковода, которое располагается в
системном блоке. В ПЭВМ возможно наличие как одного, так и двух дисководов. Так как дискета является съемным
устройством, с ее помощью осуществляется не только хранение информации, но и перенос информации с одной
ПЭВМ на другую.
Дискеты размером 5,25 дюйма, в зависимости от качества изготовления, могут размещать информацию объемом
360, 720 Кб или 1,2 Мб.
Определить максимальную емкость у дискет размером 3,5 дюйма можно по внешнему виду: у дискет емкостью 1,44
Мб имеется специальная прорезь в нижнем правом углу, а на дискетах емкостью 720 Кб ее нет. Эти дискеты
заключены в жесткий пластмассовый корпус, что значительно повышает их надежность и долговечность. В связи с
этим, на новых ЭВМ дискеты размером 3 ,5 дюйма вытесняют дискеты размером 5,25 дюйма.
Защита дискет от записи. На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи. Если эту
прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. На дискетах 3,5 дюйма имеете прорези защиты от
записи имеется специальный переключатель - защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Режим
разрешения записи - отверстие закрыто, если же отверстие открыто, то запись запрещена.
Инициализация (форматирование) дискет. Дискету перед первым использованием необходимо специальным
образом инициализировать (разметить).
Кроме обычных дисководов, в современных ЭВМ бывают специальные дисководы для лазерных компакт-дисков
(CD-ROM), а также для магнитно-оптических дисков и дисков Бернулли.
CD-ROM - компакт-диски, многие объемные программные продукты для современных компьютеров выпускаются
на таких дисках Дисководы CD-ROM различаются по скорости передачи информации - обычные, с двойной,
учетверенной и т.д. скоростью. Современные 24 - 36 - скоростные дисководы работают практически со скоростью
винчестера.
Обычный компакт-диск имеет объем более 600 Мб или 600 миллионов символов, но он предназначен только для
воспроизведения информации и не позволяет записывать. Перезаписываемые компакт диски и соответствующие им
дисководы уже имеются, но они очень дороги. В настоящее время на компакт-дисках продаются наборы
великолепных по качеству фотографий, диски с видео клипами и фильмами. Наборы игр с разнообразной музыкой и
звуковыми эффектами, компьютерные энциклопедии, обучающие программы - все это выпускается только на CD.
4. Закрепление знаний и умений
1. Элементная база ПЭВМ .
2. Основные блоки IBM PC
3. Микропроцессор
4. Память
5. Cash
6. Графические адаптеры
7. Накопители на дисках
5. Подведение итогов урока
Выставление оценок
6. Домашнее задание
Работа с конспектом. Выучить название внутренних устройств.