Конспект урока "Архитектура компьютера"
Тема: Архитектура компьютера.
Цели: познакомить учащихся со структурой ПК, показать связь между
устройствами;
Программно – дидактическое обеспечение:
О.Л. Соколова «Поурочные разработки по информатике 10 кл.» урок
26 стр. 153; Презентация
Ход урока.
I . Организационный момент.
II. Изложение нового материала.
Архитектурой компьютера называется совокупность его компонентов.
Часто компоненты компьютера называют компьютерным "железом" (от
англ. hardware).
Все компоненты компьютера делятся на внутренние и внешние.
Внутренние компоненты обычно находятся внутри системного блока (хотя
для многих из них существуют и внешние модели). Зато внешние или, как их
еще называют, периферийные устройства всегда располагаются вне
системного блока.
Архитектура компьютеров, с которыми мы будем работать, называется
открытой, а сами такие устройства - компьютерами с открытой
архитектурой. Дело в том, что внутренние компоненты такого компьютера
можно заменять, например, чтобы повысить производительность системы.
Замена отдельных устройств в составе компьютера называется
модернизацией или апгрейдом (от англ. upgrade).
Компьютеры с открытой архитектурой впервые начала производить
фирма IBM (произносится "ай-би-эм") в 80х годах прошлого века. Поэтому
долгое время их называли еще IBM-совместимыми компьютерами.
Ноутбук - компьютер с закрытой архитектурой
Внешние компоненты компьютера, в свою очередь делятся на устройства
ввода информации и устройства вывода.
Устройства ввода служат для занесения информации в компьютер.
Устройства вывода выдают визуальную или звуковую информацию для
пользователя.
Компоненты компьютера соединяются между собой при помощи
электрических проводов. Иногда эти провода широкие и плоские (тогда они
называются шлейфами) - такие тянутся, например, от материнской платы к
дисководу или винчестеру, иногда тоненькие, как для наушников, или
толстые, жесткие - такие подводят питание к системному блоку или
монитору, соединяют между собой отдельные устройства.
Беспроводные устройства (обычно клавиатуры и мыши) обмениваются
данными с компьютером при помощи инфракрасного порта или BlueTooth.
Внутренние компоненты компьютера
Процессор - основное устройство в составе
компьютера, в нем происходит вся обработка
информации (за исключением некоторых видов
графики и звука).
Основные характеристики:
Модель - сегодня это будет один из
процессоров фирм Intel (Intel Pentium IV,
Intel Celeron) или AMD (Duron, Athlon,
Athlon64).
Тактовая частота - количество
элементарных операций, выполняемых
процессором в секунду. Измеряется в мега-
или гигагерцах. Например, 950MHz, 2.4
GHz
Разрядность процессора указывает на то,
сколько бит отводится им на хранение и
обработку целого числа. От разрядности
зависит производительность. Обычная
разрядность сегодня – 32 (32-разрядный
процессор), однако Athlon64 – это 64-разрядный
процессор.
Кулер - устройство охлаждения процессора и
других компонентов.
Современные процессоры при работе солидно
греются. Для их охлаждения используется кулер,
зачастую с радиатором. Кулер устанавливается
прямо на процессор, обычно на термопасту –
специальное вещество с высокой теплопередачей.
Для самых производительных систем
используются целые блоки с несколькими
кулерами и системой радиаторов, они охлаждают
не только процессор, но и винчестеры, и
видеокарту.
Оперативная память (RAM) - устройство
кратковременного хранения информации, с
которой работает процессор.
Основная характеристика: объем в мегабайтах.
Например, 256 Mb, 1024Mb.
При отключении питания или перезагрузке
компьютера вся информация из оперативной
памяти стирается.
При работе с документами, нужно время от
времени сохранять данные на диск. Иначе при
случайной перезагрузке, зависании системы или
даже скачке напряжения оперативная память
очистится, и все данные, набранные после
сохранения, потеряются.
Устройства долговременного хранения информации служат для
длительного хранения и быстрого доступа к информации. Большинство из
них состоит из двух устройств:
Дисковод + Диск (носитель информации)
Естественно, при отключении питания, вся информация на носителях
сохраняется.
Винчестер (жесткий диск, hard disk, HDD) -
основное устройство длительного хранения
информации, единственное, совмещающее в себе
дисковод и сам диск.
Основная характеристика: емкость в гигабайтах.
Например, 20Gb, 60Gb.
Лазерный дисковод (CD-ROM, CD-RW, DVD-
ROM, DVD-RW) - устройство чтения, а часто и
записи на лазерные диски.
Разновидности:
CD-ROM, CD-R (read) - только читает
компакт-диски
CD-RW (read-write) - читает и пишет на
компакт-диски
DVD-ROM - читает диски в CD и DVD-
формате (сверхплотная запись)
DVD-RW - самое дорогое устройство:
читает и записывает CD и DVD-диски
Сейчас чаще всего встречается комбинация CD-
RW + DVD. Этот "комбайн" может работать с
любыми видами современных форматов: аудио-
диски, MP4, DVD, диски с данными.
Основная характеристика: скорость в единицах,
кратных двойке, обозначается буквой "Х".
Например, 56Х. Обычно, скорость чтения у CD-
RW выше максимальной скорости записи. В
характеристиках указывают обе: 56X-24X
Самая правая кнопка дисковода служит для
извлечения диска. Чтобы закрыть дисковод,
лучше пользоваться ей же, а не подпихивать
нежную полочку рукой.
Лазерный-диск (компакт-диск, CD) - основной
современный носитель информации.
В дисковод всегда вставляется радужной
стороной вниз.
Основные характеристики:
Емкость зависит от формата записи.
Например, обычный CD-R или CD-RW
диск (компакт-диск) вмещает около 700 Mb
информации, а DVD-диск - около 5 Gb.
Размер. Обычный диск имеет диаметр 5
дюймов, но иногда используются
трехдюймовые. Маленький диск можно
прочитать в обычном дисководе.
Возможность перезаписи или есть, или
нет. "Болванки" маркируются как CD-R
(однократная запись) или CD-RW (можно
перезаписывать диск около 100 раз).
Кроме того сейчас используются
двусторонние компакт-диски. Емкость их,
соответственно, возрастает в два раза, но,
поскольку обе поверхности рабочие,
обращаться с ними приходится очень
осторожно.
Записывать информацию на лазерные диски
можно только в специальных программах,
например, Nero Burning ROM.
Флоппи-дисковод служит для чтения и записи
дискет.
Дискеты сейчас считаются морально
устаревшими носителями, поэтому на новые
компьютеры флоппи-дисководы зачастую не
ставят.
Дискета (флоппи-диск) имеет размер 3 дюйма и
емкость 1,4 Mb.
В дисковод ее нужно вставлять по выдавленной
стрелочке и до щелчка.
Одно из маленьких окошек в корпусе дискеты
снабжено сдвигающейся крышечкой. Если оба
окошка открыты, дискета защищена от записи.
Флэш-карты - миниатюрные накопители
информации
Плюсы флэш-накопителей:
отсутствуют движущиеся части, поэтому
система надежна
компактность
не нуждаются в дополнительном
устройстве чтения, а присоединяются к
USB-порту компьютера; обычно
операционная система сама распознает
флэш-накопитель как новый логический
диск
Редко встречающиеся устройства длительного хранения информации:
Zip-дисководы работают с дискетами, похожими на флоппи-диски, но
гораздо более толстыми и в жестком корпусе. Объем таких дисков в
среднем около 100 Mb.
Магнитооптические дисководы. Съемные диски для них имеют
емкость, сравнимую с емкостью винчестера, но стоит эта техника очень
дорого и обычно используется для архивирования данных в больших
компаниях.
Стриммер использует в качестве носителя кассеты с магнитной
лентой. Доступ к ленте последовательный, в отличие от дисков,
поэтому стриммер обычно используется для создания полных
резервных копий дисков (образы дисков). С появлением дешевых флэш
стриммеры практически отмерли.
Материнская плата - к ней подключаются и
через нее взаимодействуют остальные
компоненты компьютера.
Разъемы крепления внутренних плат называются
слотами, отдельные слоты предназначены для
плат оперативной памяти. Разъемы крепления
внешних компонентов называют портами
(например, сейчас многие устройства
подключаются через USB-порт).
При сборке компьютера тип процессора
должен подходить к типу процессорного слота
в материнской плате.
Блок питания подводит электропитание к
каждому компоненту компьютера.
Основная характеристика - мощность в ваттах:
чем больше устройств смонтировано в
компьютере, тем большая мощность требуется.
Например, 350 Вт.
Обычно корпус продается вместе с блоком
питания.
Видеокарта (видеоплата) - отвечает за вывод
изображения на экран монитора.
Имеет свою оперативную видеопамять, объем
видеопамяти измеряется в тех же мегабайтах,
например, 128 Mb.
Кроме того на всех современных видеокартах
установлен видеоакселератор (видео-
ускоритель, 3D-ускоритель) - дополнительный
процессор, обрабатывающий графику.
Звуковая карта (плата) - отвечает за вывод
звука.
Часто простенькая звуковая карта встроена в
материнскую плату. Характеризуется глубиной
звука - количеством бит, отводимым на каждый
звук.
Сетевая карта (плата) отвечает за связь
компьютера с другими компьютерами локальной
сети.
Отдельный вариант такой связи - выделенная
линия при подключении к сети Интернет или
городской локальной сети.
Модем - связывает компьютер с сетью
удаленного доступа по телефонной линии.
Основная характеристика - максимальная
скорость соединения в бодах (бит/секунду).
Например, 56K = 56 килобод
Существуют радиомодемы, работающие не по
телефонной линии, а на радиоволнах.
Внешние компоненты компьютера
Устройства ввода
Клавиатура - с нее вводится текстовая
информация и команды управления.
У стандартной клавиатуры 101 клавиша. Но
современные клавиатуры могут содержать
дополнительно:
Windows-клавиши (вызов меню «Пуск»,
вызов контекстного меню)
Мультимедиа-клавиши (клавиши
управления аудио- и видеопрограммами)
Трекбол или «точпад», выполняющий
функции мыши
Манипулятор "мышь" - служит для работы с
графическими элементами управления, а также
рисования, черчения.
Основная кнопка мыши - левая (под
указательным пальцем). Колесико служит для
прокручивания текста, а также используется как
средняя кнопка.
Современные мыши обычно имеют несколько
дополнительных программируемых кнопок.
Джойстики и геймпады - аналоги мыши,
использующиеся в игровых программах.
Графический планшет - может использоваться
вместо мыши, удобен для рисования, черчения
(существуют специальные конструкторские
планшеты с набором сенсорных кнопок).
Многофункциональное
устройство с листовым
сканером
Сканер - устройство преобразования
графического изображения в электронный вид.
Типы сканеров:
Ручные - устройство небольшого размера
вручную перемещается над
изображением.
Простейшие ручные сканеры
используются в кассах магазинов
самообслуживания. В компьютерной
технике сейчас почти не используются,
так как дают низкое качество: равномерно
Планшетный сканер
вести руку со сканером над картинкой
сложно.
Листовые - в процессе обработки сканер
протягивает лист через себя, как принтер.
Так можно сканировать отдельные листы
или тонкие журналы, но никак не книгу.
Листовые сканеры используются в
многофункциональных системах
(телефон + факс + принтер + сканер +
копир).
Планшетные - изображение помещается
на плоскую поверхность и закрывается
крышкой, как в ксероксе.
Это самый универсальный тип сканера,
дающий лучшее качество
отсканированного изображения.
Разрешение сканирования отвечает за
качество (и следовательно, размер)
получившегося изображения. Измеряется в dpi -
количестве точек на квадратный дюйм.
Например, стандартное разрешение
сканирования для веб-изображений - 300 dpi.
Отсканированное изображение всегда имеет
растровый тип.
Веб-камера - простенькая видеокамера,
передающая напрямую в компьютер
изображение довольно низкого качества.
Другие устройства, которые могут использоваться как устройства ввода:
Цифровой фотоаппарат
Цифровая видеокамера
Микрофон
Мобильный телефон и т.д.
Устройства вывода
ЭЛТ-монитор
ЖК-монитор
Монитор - на его экран выводится визуальная
информация в текстовом или графическом виде.
Основные характеристики:
Тип:
Электронно-лучевой (ЭЛТ) или
"обычный" монитор, принцип действия
которого схож с телевизором. У него
большие размеры, и сильное, по
сравнению с ЖК-монитором, излучение.
Жидкокристаллический (ЖК) монитор.
У него чуть ниже частота развертки, и
стоит он гораздо дороже, зато он почти
ничего в пространство не излучает.
У ЖК-мониторов довольно узкий угол
обзора, то есть глядя на него сбоку, вы
получаете картинку с искаженными
цветами. Поэтому дизайнеры по сей день
предпочитают ЭЛТ-мониторы.
Размер - задается диагональю экрана в дюймах.
Например, 15", 21". Сейчас домашние
компьютеры комплектуются мониторами с 17-
или 19-дюймовым экраном.
Разрешение экрана - это максимальное
количество точек (пикселов) по горизонтали и
вертикали, а также количество поддерживаемых
цветов. Например, 1024*768 точек * 65535
цветов.
Количество цветов часто задается через
количество бит на один цвет. Например, если
каждый цвет кодируется одним байтом (8 бит),
то количество цветов такого разрешения - 256.
В режиме High color на каждый цвет
приходится 16 бит, а в True color (режим
фотореалистичного изображения) - 32 бита.
Частота развертки экрана измеряется в герцах.
Чем выше эта частота, тем четче изображение, и
меньше устают глаза при работе за
компьютером. Рабочая частота ЖК-монитора
ниже, чем частота электронно-лучевого (~60 Hz
против ~85-100 Hz).
Матричный принтер
Струйный принтер
Лазерный принтер
Принтер распечатывает текстовую или графическую
информацию на бумаге.
Основные характеристики:
Разрешение печати, как и для сканера,
измеряется в dpi - количество точек
изображения на квадратный дюйм (180 dpi, 600
dpi).
Тип:
Матричные - печатающая головка с
иголочками ударяет по красящей ленте,
как рычаги в печатной машинке.
Изображение каждого символа строится
из стольких же точек, сколько иголок в
головке (например, 9 или 27), обычно эти
точки на распечатке хорошо видны.
Струйные - краска выбрызгивается из
форсунок в печатающей головке.
Разрешение печати у них больше, но
распечатка часто "мажется". Картриджи
для цветного струйного принтера
обходятся недешево: заправки хватает в
среднем на 300 листов, но даже если не
печатать, через какое-то время краска в
картридже высыхает сама.
Однако, это единственный тип принтера,
дающий качественную цветную печать
для домашних условий (лазерные цветные
принтеры очень громоздки и дороги).
Чтобы получить фотоизображение на
струйном принтере, понадобится не
только фотобумага, но и
фотокардридж, состоящий не из трех,
как обычно, а из пяти баллончиков краски.
Лазерные - красящий порошок прилипает
к бумаге, участки которой нагреваются
лазером.
У этих принтеров самое высокое
разрешение и скорость печати, а
стоимость копии - самая низкая (хотя
картридж лазерного принтера стоит очень
дорого, но хватает его зачастую не на
одну тысячу листов).
Размер от формата бумаги А4 (альбомный лист)
и выше. Принтер может работать со "своей"
бумагой и любым меньшим форматом.
Каждый принтер работает с определенным видом
бумаги. Например, матричный с ручной подачей
может печатать едва ли не на папиросной, а
лазерному понадобится гладкая "тяжелая" бумага
(плотностью 80 г/м2).
Плоттер - печатающее устройство большого формата,
обычно используется для вывода чертежей и больших
иллюстраций (плакатов, календарей и т.д.).
В печатающую головку чертежного плоттера
вставляются карандаши или фломастеры. Сейчас
выпускают также струйные плоттеры.
Динамики служат для вывода звука.
Это могут быть наушники, две простенькие колонки
или мощная звуковая система из десятка мощных
динамиков.
III. Практическая работа
Исследование всех устройств компьютера на рабочем месте
IV. Итог урока.
Домашнее задание
Знать основные компоненты ПК и их основные назначения.
