Информационная система

Урок 1 по теме "Структура информационной системы"

Тема "Аппаратная и программная составляющие информационной системы. Основные компоненты системного блока. Процессор."

Шкрабак И.В., учитель информатики школы №16 г. Одесса

Тема: Структура информационной системы. Аппаратная и программная составляющие информационной системы. Основные компоненты системного блока. Процессор.

Цель: Рассказать учащимся, в чем выражается взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения, о роли программного обеспечения в организации работы на компьютере, об основных компонентах системного блока и функциях процессора.

Оборудование: Таблица «Структурная схема ЭВМ»; Материнская плата и системный блок компьютера со снятым корпусом.

Ход урока:

1. Вводная часть.

   1. Организационный момент.

   2. Проверка домашнего задания.
      
      

2. Объявление темы и целей урока.
   
   

3. Работа над новым материалом.

   1. Объяснение нового материала.

   2. Запись основных понятий и определений в тетрадях.

1. Закрепление нового материала.
   
   

2. Итоги урока.
   Что было на уроке для нас главным?
   
   

3. Домашнее задание.

Конспект нового материала.

@ Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Термин «персональный компьютер» (по-английски – Personal Computer) был введен фирмой IBM для первого выпуска настольных компьютеров в 1981 году. С тех пор компьютер прочно вошел в нашу жизнь, и служит основным средством обработки информации. Если вы работаете в стационарных условиях (дома, на работе, в офисе), то для вас наиболее приемлем вариант настольного компьютера. Для людей, которые часто ездят и работают в дороге, просто незаменимы портативные компьютеры (лэптопы, ноутбуки, карманные и блокнотные модели). Несмотря на скромные размеры, портативные компьютеры не уступают по техническим характеристикам своим более крупным собратьям.

Существует два основных класса компьютеров:

• цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;

• аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Поскольку в настоящее время подавляющее большинство компьютеров являются цифровыми, далее будем рассматривать только этот класс компьютеров и слово "компьютер" употреблять в значении "цифровой компьютер".

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Независимо от типа ПК, в его аппаратном обеспечении всегда можно выделить две части: базовую, которая есть в любой модели компьютера, и периферийную, которую составляют устройства ввода-вывода.

@ Аппаратное обеспечение ПК включает электронные компоненты и различные внешние устройства для обработки и хранения данных, обмена информацией с пользователем и связи с другими электронными системами.

Персональный компьютер (ПК) – это электронное устройство, предназначенное для обработки информации. Компьютеры отличаются от других устройств по обработке информации тем, что они выполняют все свои действия под управлением программ. Программа – это подробное задание компьютеру.

@ Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Структурная схема персонального компьютера представлена на рис.1.

@ Шина – это проводники, связывающие между собой все устройства компьютера.

По шине передаются как управляющие сигналы, так и данные от одних устройств к другим, что обеспечивает их взаимодействие в процессе обработки информации.

@ Контроллер – это электронная схема, обеспечивающая управление устройствами компьютера.

@ Процессор – самый главный элемент компьютера, его «мозг», - электронная схема, выполняющая все арифметические вычисления и логическую обработку.

В памяти компьютера хранятся программы и обрабатываемая информация.

Устройства ввода (сканер, клавиатура) обеспечивают ввод информации в компьютер.

Устройства вывода (монитор, принтер) обеспечивают вывод результатов работы пользователю.

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

• память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;

• процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

• устройство ввода;

• устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

Функции памяти:

• приём информации из других устройств;

• запоминание информации;

• выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

• обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

• программное управление работой устройств компьютера.

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).

Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.

Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода).

Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

• арифметико-логическое устройство;

• шины данных и шины адресов;

• регистры;

• счетчики команд;

• кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

• математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Рис. 2.5. Микропроцессор Pentium 4. Вид сверху (слева) и вид снизу (справа)

В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.