Архитектура компьютера

Открытый урок по информатике в 8 классе

Тема урока: «Что такое архитектура компьютера. Начальные сведения об архитектуре компьютера. Магистрально-модульный принцип построения архитектуры»

Цель урока: знакомство с архитектурой ЭВМ, открытая и закрытая архитектура. Принципы Джона Фон Неймана, магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Задачи урока:

Образовательная – познакомить учащихся с архитектурой ЭВМ, открытая и закрытая архитектура. Принципы Джона Фон Неймана, магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Воспитательная – воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости, привитие навыков самостоятельной работы, обеспечение сознательного усвоения учебного материала.

Развивающая – развивать познавательный интерес, прививать исследовательские навыки.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: урок изучения нового материала

Наглядность и оборудование:

Компьютер с проектором;

Конспект урока;

Видеоролик из мультфильма «Почемучки. Архитектура компьютера.

Карточки с ребусами.

Презентация ««Что такое архитектура компьютера. Начальные сведения об архитектуре компьютера.

Структура урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация усвоения изученного ранее материала

3. Объяснение нового материала.

4. Закрепление материала, выполнение работы на тренажере «Устройство компьютера».

5. Подведение итогов.

6. Домашнее задание.

Ход урока:

С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером.
Сначала речь пойдет о техническом устройстве компьютера. В информатике есть такое понятие: «архитектура ЭВМ». Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста. Архитектура не включает в себя конструктивных подробностей устройства машины, электронных схем. Эти сведения нужны конструкторам, специалистам по наладке и ремонту ЭВМ.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Компьютер был изобретен в середине XX века для усиления возможностей интеллектуальной работы человека, т.е. работы с информацией.

Из истории науки и техники известно, что идеи многих изобретений человек подглядел в природе. Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов. Русский ученый Н.Е. Жуковский, основоположник науки аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц.

Сегодня на уроке нам предстоит ответить на вопросы:

• С кого списан компьютер?

• Как устроен персональный компьютер?

• Основные принципы совместного хранения программ и данных? (Принципы фон Неймана)

• Какие существуют типы архитектуры? Каковы их преимущества.

• На что влияет архитектура компьютера?

• Что относится к устройствам ввода?

• Что относится к устройствам вывода?

• Что находится внутри системного блока?

• Какие устройства являются внутренними, какие внешними?(Слайд4)

А с кого списали компьютер? С самого себя. Только человек постарался передать компьютеру не свои физические, а свои интеллектуальные способности, т.е. возможность работы с информацией.

По своему назначению компьютер — это универсальное техническое средство для работы с информацией.
По принципам своего устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией.

Четыре основных компонента информационной функции человека: (слайд 5)

Ответим на вопрос Что такое АРХИТЕКТУРА компьютера?

Просмотр мультфильм «Почемучки. Архитектура по Нейману»

Отвечаем на вопросы:

Что определяет архитектура компьютера?

По какому принципу в компьютере обрабатывается информация Софт (программного обеспечения) и Железо (оборудование, из которого состоит компьютер)

Эти принципы и заложил Джон фон Нейман

А кем же он был?

Сообщение о Джоне фон Неймане:

Джон фон Нейман (1903—1957)

Американский математик и физик Джон фон Нейман был родом из Будапешта. Своими необычайными способностями этот человек стал выделяться очень рано: в шесть лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в восемь освоил основы высшей математики.

До 1930-х годов работал в Германии. Он выполнял фундаментальные исследования, связанные с математической логикой, теорией групп, алгеброй операторов, квантовой механикой, статистической физикой, развил теорию игр и теорию автоматов.

В 1945 году был опубликован доклад фон Неймана, в котором он наметил основные принципы построения и компоненты современного компьютера.

Идеи, отраженные в докладе, развивались, и примерно через год появилась статья “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства”.

Здесь важно, что авторы, отвлекшись от электронных ламп и электрических схем, сумели обрисовать формальную организацию компьютера.

Джон фон Нейман был удостоен высших академических почестей. Он был избран членом Академии точных наук (Лима, Перу), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Ломбардского института наук и литературы, Нидерландской королевской академии наук и искусств, Национальной академии США, почетным доктором многих университетов США и других стран.

Архитектурные принципы организации ЭВМ, указанные Джоном фон Нейманом, долгое время оставались почти неизменными, и лишь в конце 1970-х годов в архитектуре суперЭВМ и матричных процессоров появились отклонения от этих принципов.

Джон фон Нейман умер 8 февраля 1957 года.

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. (компоновка основных деталей компьютера)

Сформулируем основные принципы

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресуемости памяти. Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Принцип последовательного программного управления. Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

.

Физкультминутка

Разгадаем ребусы и соберём компьютер на основе магистрально-модульного принципа. (один ребус 1 балл) Каждый получает по 3 ребуса для разгадывания.

После того как все ребусы отгаданы собираем на доске с помощью листов с изображениями и магнитов магистрально-модульный принцип построения компьютера. Каждая из групп выходит к доске со своими ответами. Среди картинок на столе выбирает нужную, и крепит её в определённую зону на доске. Проложив магистраль, получаем модель компьютера.

Отвечаем на вопросы:

Что относится к устройствам ввода?

Что относится к устройствам вывода?

Что находится внутри системного блока?

Какие устройства являются внутренними, какие внешними?

Приступаем ко второй практической работе.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Устройство персонального компьютера

Расставьте подписи к устройствам пресонального компьютера.

Заполните таблицу:

Что относится к устройствам ввода?

Что относится к устройствам вывода?

Что находится внутри системного блока?

Какие устройства являются внутренними, какие внешними?

(садимся за парты) Ответьте на вопросы

С кого списан компьютер?

Как устроен персональный компьютер?

Основные принципы совместного хранения программ и данных? (Принципы фон Неймана)

Какие существуют типы архитектуры? Каковы их преимущества.

На что влияет архитектура компьютера?

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

Возвращение к началу урока: сравнение человека и компьютера, как двух машин «биологической» и «технической» для работы с информацией.

Вывод: афоризм

Льюис Д. Эйген (американский специалист по менеджменту)

«Скоро останутся лишь две группы работников: те, кто контролирует компьютеры, и те, кого контролируют компьютеры. Постарайтесь попасть в первую.»

Сообщение о Джоне фон Неймане:

Джон фон Нейман (1903—1957)

Американский математик и физик Джон фон Нейман был родом из Будапешта. Своими необычайными способностями этот человек стал выделяться очень рано: в шесть лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в восемь освоил основы высшей математики.

До 1930-х годов работал в Германии. Он выполнял фундаментальные исследования, связанные с математической логикой, теорией групп, алгеброй операторов, квантовой механикой, статистической физикой, развил теорию игр и теорию автоматов.

В 1945 году был опубликован доклад фон Неймана, в котором он наметил основные принципы построения и компоненты современного компьютера.

Идеи, отраженные в докладе, развивались, и примерно через год появилась статья “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства”.

Здесь важно, что авторы, отвлекшись от электронных ламп и электрических схем, сумели обрисовать формальную организацию компьютера.

Джон фон Нейман был удостоен высших академических почестей. Он был избран членом Академии точных наук (Лима, Перу), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Ломбардского института наук и литературы, Нидерландской королевской академии наук и искусств, Национальной академии США, почетным доктором многих университетов США и других стран.

Архитектурные принципы организации ЭВМ, указанные Джоном фон Нейманом, долгое время оставались почти неизменными, и лишь в конце 1970-х годов в архитектуре суперЭВМ и матричных процессоров появились отклонения от этих принципов.

Джон фон Нейман умер 8 февраля 1957 года.

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. (компоновка основных деталей компьютера)

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас.

В целом урок прошёл… .

На занятии я научился… .

Во время занятия мне было трудно…, потому что… .

Мне бы хотелось…..

Я приобрёл... .

Больше всего мне понравилось… .

9