УРОК ПО ИНФОРМАТИКЕ №18
Тема: «Основные характеристики устройств компьютера»
Специальность 080114 БК
Стандарт 3-го поколения
ОК 4 | Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. |
ОК 5 | Использовать информационно-коммуникационные технологии для совершенствования профессиональной деятельности. |
Цели: познакомить студентов со структурой персонального компьютера;
показать связь между устройствами.
Требования к знаниям и умениям:
Студенты должны знать:
структуру компьютера;
каким образом происходит обмен данными между устройствами;
классификацию устройств;
суть принципа фон Неймана.
Студенты должны уметь:
различать устройства компьютера;
подключать внешние устройства к ПК;
пользоваться программами.
Программно-дидактическое обеспечение: ПК, модели устройств компьютера.
Ход урока
Постановка целей урока
С кого ученые «списали» компьютер?
Как устроен персональный компьютер?
Кто такой Джон фон Нейман? В чем заключаются его заслуги?
Как присоединить к системному блоку внешние устройства?
Изложение нового материала
В наше время трудно найти человека, совершенно не знакомого с ком-
пьютером или никогда его не видевшего. На кого похож компьютер?
С давних времен люди разрабатывали всевозможные механизмы и машины, чтобы облегчить свой труд, как физический, так и умственный. Например, очень многие конструкторы летательных аппаратов изучали строение тел птиц и на основе этих знаний занимались конструированием. Так поступал Леонардо да Винчи, Н.Е.Жуковский и многие другие. Можно сказать, что летательные аппараты «списаны» с птиц. Поэтому нетрудно догадаться, что компьютер человек построил по образу и подобию своему, т.к. в первую очередь компьютер призван реализовывать его интеллектуальные возможности.
Давайте сравним, каким образом человек работает с информацией
и как это делает компьютер.
Каким же образом все эти устройства взаимодействуют друг с другом?
Прежде всего, следует сказать, что же такое компьютер.
Компьютер (от анг. computer — вычислитель) — это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.
Несмотря на огромное разнообразие вычислительной техники и ее необычайно быстрое совершенствование, фундаментальные принципы устройства машин во многом остаются неизменными и в частности архитектура ЭВМ.
Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию, структуру и ресурсы компьютера.
В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-мо-
дульный принцип и принципы Джона фон Неймана.
1. Компьютер не является неделимым, цельным объектом. Он состоит из некоторого количества устройств — модулей. А связаны все модули компьютера между собой через набор электронных линий — магистраль. Магистраль обеспечивает обмен данными между устройствами компьютера.
2. Джон фон Нейман, блестящий математик и физик, изучив конструкцию первых ЭВМ, пришел к идее нового типа логической организации ЭВМ, а именно:
наличие устройства ввода-вывода информации;
адресуемая память;
процессор, состоящий из устройства управления и арифметико-логического устройства;
данные и программы хранятся вместе.
Именно эти устройства являются базовыми и достаточными для работы компьютера на пользовательском уровне.
С точки зрения внешнего уровня устройства компьютера делятся на основные и дополнительные.
Основные устройства — это те, без которых человек вообще не сможет работать на компьютере.
Дополнительные устройства делают работу удобнее и дают новые возможности.
Устройства компьютера
Основные: Дополнительные:
монитор (дисплей); - принтер;
клавиатура; - сканер;
системный блок - мышь;
джойстик;
акустические колонки;
дисковод
Каково же функциональное устройство компьютера?
Функциональная схема компьютера
ПК представляет собой комплект устройств. Главным в этом комплекте является системный блок. Системный блок может иметь горизонтальную (Desktop) или вертикальную (Tower) компоновку. На передней панели системного блока находятся кнопка включения электропитания (Power), кнопка перезагрузки (Reset), щель для установки дискеты. На задней панели расположены разъемы для подключения внешних устройств.
Основные внутренние устройства компьютера размещаются на самой большой микросхеме, которая называется системной или материнской платой.
Внутри системного блока на материнской плате находится мозг машины: процессор и память.
Процессор представляет собой миниатюрную электронную схему, созданную путем очень сложной технологии и выполняющую обработку информации.
Память компьютера бывает внешней и внутренней:
- Внутренняя память бывает нескольких типов. Основными видами внутренней памяти являются: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Процесс запоминания информации в ОЗУ можно сравнить с заучиванием чего-либо «на память», а информацию, находящуюся в ПЗУ — с врожденными безусловными рефлексами.
- Внешняя память — это специальные, самостоятельные устройства, предназначенные для длительного хранения больших объемов информации (как тетради, книги, кассеты и т.д.). Здесь информация записывается и хранится на магнитных и лазерных дисках.
Для ввода информации в компьютер (текста, рисунка, программы и т.д.) используются устройства ввода. Обязательными являются клавиатура (для ввода символьной информации) и «мышь» — устройство манипуляторного типа, принцип работы которого основан на взаимодействии активных и пассивных элементов экрана. Кроме вышеназванных устройств, для ввода информации используются такие устройства как сканер, цифровая фото- и видеокамера.
Человек непосредственно не может «заглянуть» в память компьютера и увидеть результат обработки информации. Это очевидно. Поэтому для получения информации в доступной человеческому восприятию форме используются устройства вывода информации. Наиболее распространенным и обязательным устройством вывода является монитор. Он быстро и оперативно отображает на экране как текстовую, так и графическую информацию. Для получения копии результатов на бумаге используется другое устройство вывода — принтер.
Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, обычно называемая инженерами шиной. Шина — это кабель, состоящий из множества проводов. Шина состоит из трех частей:
шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;
шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация;
шина управления, регулирующая этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).
Для того, чтобы компьютер функционировал правильно, необходимо, чтобы все его устройства работали «дружно», «понимали» друг друга и не «конфликтовали» друг с другом. Обеспечивается такая работа благодаря одинаковому интерфейсу, который имеют все устройства компьютера.
Интерфейс — это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.
Так как обмен данными между устройствами происходит через магистраль, то для согласования интерфейсов все внешние устройства подключаются в шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты (). Примерная схема выглядит следующим образом:
Порты бывают последовательные и параллельные. К последовательным портам подсоединяют медленно действующие или удаленные устройства (мышь, модем), а к параллельным — боле «быстрые» (сканер, принтер). Клавиатура и монитор подключаются к специализированным портам.
Для того, чтобы по ошибке или по незнанию не подключить устройство к чужому порту, каждое устройство имеет индивидуальную форму штекера, не подходящую к «чужому» разъему.
Физически внешние устройства присоединяются к материнской плате через специальные разъемы (слоты), в которые они просто вставляются.
Итак, мы выяснили, что у компьютера есть «мозг», есть память, есть устройства ввода/вывода информации. Но давайте вернемся к вопросу о том, с кого был «списан» компьютер. И если действительно сравнивать компьютер с человеком, то возникает такой вопрос: «А что же является «сердцем» компьютера, где оно находится и как работает?»
«Сердцем» компьютера является генератор тактовой частоты. Он вырабатывает электрические импульсы и как кровь по сосудам посылает их по проводам. Таким образом, информация в виде электрических сигналов передается от одного устройства к другому. И в первую очередь тактовый генератор задает режим работы процессора. Это своеобразный метроном. Ясно, что чем быстрее стучит метроном, тем быстрее идет электрический сигнал и тем быстрее процессор обрабатывает информацию. Тактовая частота измеряется в мегагерцах — Мгц. Частота в 1 Мгц соответствует миллиону тактов в секунду.
И, наконец, еще одно устройство — блок питания. Блок питания преобразует переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания материнской платы и внутренних устройств. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока.
Закрепление изученного
Выполнение практических заданий.
Итоги урока
Оценить работу группы и назвать студентов, отличившихся на уроке.
Домашнее задание
Уровень знания: знать функциональную схему компьютера.
Уровень применения: из каких устройств состоит ваш домашний компьютер?
Укажите их характеристики. Разгадайте кроссворд.
Творческий уровень: выполните задание уровня применения, и распечатайте
результат на принтере.
Время мин | Содержание этапов урока | Действия преподавателя | Действия студента | Средства обучения |
5 мин
|
этап
| Приветствие студентов, проверка их готовности к уроку, выявление отсутствующих; цели и задачи урока | Приветствие преподавателя, подготовка к уроку
| ___ |
5 мин
|
| Студентам задаются вопросы по ранее изученному материалу | Проверка домашнего задания (устно) | ___ |
10 мин |
знаний | Организовать внимание студентов к восприятию целей урока | Слушают преподавателя | ___ |
30 мин |
| Сообщение нового материала, повторение предыдущих тем изучаемого материала | Конспектируют вопросы, изучаемые на уроке | Персональные компьютеры Мультимедийные технологии |
20 мин |
| Раздаются задания для закрепления изучаемого материала | Выполнение заданий | Персональные компьютеры |
10 мин |
| Опрос студентов по контрольным вопросам | Отвечают на заданные вопросы | ___ |
5 мин |
| Анализ успеваемости овладения новыми знаниями, комментарии типичных ошибок, выставление оценок | Обмениваются мнениями, анализируют свою работу, высказывают свою точку зрения | ___ |
5 мин |
| Сообщает и комментирует домашнее задание | Записывают в тетради домашнее задание | ___ |
Дополнительная информация
Устройства компьютера
Мониторы
Без монитора (дисплея) нельзя будет увидеть вводимую информацию и результаты ее обработки. Современные мониторы можно разделить на 3 класса: электронно-лучевые, жидкокристаллические, газоплазменные.
Электронно-лучевые мониторы. Изображение выводится по «строчкам», которые рисует электронный луч, пробегая по экрану. Один из самых больших недостатков лучевых мониторов — вредное воздействие на здоровье человека: ухудшается зрение, возникают головные боли, бессонница. На пользователя попадают вредные лучи, экран слегка мерцает, электронная пушка «съедает» кислород в комнате.
Жидкокристаллические мониторы. Экран этого монитора представляет собой матрицу, каждый элемент которой — жидкий кристалл (как в электронных часах). Кристаллы сами не светятся, они освещаются специальными лампами. Под действием электрических сигналов кристаллы меняют свои оптические свойства, моделируя на экране элементы изображения. К достоинствам этих мониторов прежде всего можно отнести отсутствие вредного излучения, мерцания экрана, сжигания кислорода в помещении. ЖК-мониторы мало весят, у них малая толщина и небольшое потребление электроэнергии (могут питаться от батарейки или небольшого аккумулятора). Цветопередача и яркость этих мониторов зависят от угла зрения. Если смотреть на монитор сбоку, сверху или снизу, экран тускнеет.
Газоплазменные мониторы. Экран этих мониторов, как и жидкокристаллических, содержит матрицу, но ячейки заполнены не жидкими кристаллами, а газовой смесью. Газ светится под воздействием электрического тока (плазменный разряд). Примерно так же работают лампы дневного света. Плазменные мониторы — это, как правило, мониторы с тонким, но очень большим экраном. Плазменные мониторы используются сейчас в основном для показа компьютерного изображения большой аудитории и в домашних кинотеатрах. На плазменных мониторах изображение получается очень высокого качества и не зависит от угла зрения. Сбоку, снизу, сверху — картинка видна одинаково хорошо. Плазменные мониторы так же, как и жидкокристаллические, безвредны для зрения и здоровья в целом.
Принтеры
Принтер является устройством вывода информации на бумагу. Наиболее известны три типа принтеров: матричные, струйные, лазерные.
Матричный принтер. Имеет печатающую головку с тонкими иголочками (обычно 9 или 24). От их количества зависит качество печати. Иголки выбивают на бумаге через красящую ленту (черного цвета) точки. Лента во время печати сдвигается, перематываясь с одной катушки на другую. Скорость печати матричных принтеров составляет до 6 страниц в минуту. Стоимость расходных материалов (красящая лента, бумага) небольшая. Минус — низкое качество и скорость печати, шум. Матричный принтер лучше использовать для распечатки текстов.
Струйный принтер. Удобен для тех, кому нужна цветная печать и при этом за невысокую цену. Работа струйного принтера заключается в нанесении капелек краски на бумагу. Печатающая головка состоит из большого числа сопел, через которые чернила наносятся на бумагу. В зависимости от количества сопел струйный принтер способен выдавать соответствующее качество печати. Возможны распечатки фотографий. На струйном принтере можно распечатывать черно-белые и цветные изображения. Скорость печати составляет от 10 черно-белых и 5 цветных листов в минуту. Бумага требуется высокого качества.
Лазерный принтер. Подходит для быстрой распечатки большого количества бумаг. В лазерном принтере изображение строится на вращающемся барабане при помощи лазерного луча. Затем на барабан наносится тонер — красящая пыль, изображение переносится на бумагу и закрепляется нагретым роликом. Лазерные принтеры обладают большой скоростью печати от 15 до 40 страниц в минуту.
Сканеры
Сканер — это устройство ввода информации. Сканер позволяет ввести в компьютер изображение: фотографию, страницу журнала, книги, рисунки. Отсканированную страницу с текстом (как картинку) при помощи специальной программы можно преобразовать в текст, с которым можно работать в текстовом редакторе. Сканирование выполняется при помощи светового луча. Источник света перемещается вдоль источника изображения. Сканеры делят на два класса: ручные и планшетные. Ручной сканер по изображению перемещает пользователь. Планшетный сканер сам перемещает источник света вдоль оригинала, уложенного на стекло.
Мышь
Самая простая — мышка с подвижным шариком, двумя кнопками и проводком для связи с компьютером. Пользователь перемещает мышь по коврику, шарик вращается и передает сигнал о своем положении через электрический проводок в компьютер. Синхронно с движением шарика мыши на экране перемещается курсор. Мышь с подвижным шариком необходимо чистить.
Оптические мышки не содержат шарика. Положение мыши относительно коврика фиксируется световым лучом. Такие мышки работают годами без всякой профилактики, не теряя высокой точности управления экранным курсором.
Бывают мышки без хвостиков. Они связываются с компьютером при помощи инфракрасного излучения так же, как пульт дистанционного управления связывается с телевизором. Если электрическое питание «хвостатой» мышки передается из компьютера, то для инфракрасной мыши нужна батарейка.