Компьютер как универсальное устройство обработки информации видео
Обновлено: 04.07.2024
Презентация на тему: " К ОМПЬЮТЕР КАК УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ 11.11.2012 Глава II." — Транскрипт:
1 К ОМПЬЮТЕР КАК УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ Глава II
2 Содержание главы 2 Компьютер как универсальное устройство обработки информации 1.Программная обработка данных на компьютереПрограммная обработка данных на компьютере 2.Устройство компьютераУстройство компьютера 3.Файлы и файловая системаФайлы и файловая система 4.Программное обеспечение компьютераПрограммное обеспечение компьютера 5.Графический интерфейс операционных систем и приложенийГрафический интерфейс операционных систем и приложений 6.Компьютерные вирусы и антивирусные программыКомпьютерные вирусы и антивирусные программы 7.Защита информацииЗащита информации 2
3 П РОГРАММНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ НА КОМПЬЮТЕРЕ
4 Данные Данные – информация, представленная в компьютере в виде двоичного компьютерного кода 4
5 Программы Программа – это алгоритм, который записан на языке программирования и выполняется компьютером 5
6 Функциональная схема компьютера 6
7 У СТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА
8 Устройство компьютера 1.Процессор и системная плата 2.Устройства ввода информации 3.Устройства вывода информации 4.Оперативная память 5.Долговременная память 8
9 П РОЦЕССОР И СИСТЕМНАЯ ПЛАТА
10 Процессор Процессор – это устройство для обработки информации, представляет собой интегральную схему (большая интегральная схема - БИС) 10
11 Характеристики процессора Производительность процессора – скорость выполнения программ Производительность зависит от: – разрядности (количества операций, выполняемых одновременно (в битах)); – частоты (количества тактов обработки данных в секунду(в МГц)); – архитектуры (количества ядер, наличия кэш- памяти). 11
12 Системная плата Системная плата – основное аппаратное устройство компьютера, на ней реализована магистраль обмена информацией 12
13 Открыть интерактивный слайд Материалы Семакин 8 класс 9. Устройство персонального компьютера и его основные характеристики 54. Основные устройства персонального компьютера 13
14 У СТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
15 Устройства ввода информации Клавиатура Координатные устройства ввода (манипуляторы) Сканер Микрофон Веб-камера Цифровые фото- и видеокамеры 15
16 Клавиатура Для ввода числовой и текстовой информации используется клавиатура. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши индикаторов в правом верхнем углу, информирующих о режимах работы. 16
17 Клавиатура Алфавитно-цифровые клавиши Клавиши редактирования И листания документа Клавиши управления курсором Функциональные клавиши Цифровой блок Специальные клавиши 17
18 Мышь - манипулятор экранными объектами, вводит графическую информацию. Мышь имеет детектор перемещения и от одной до трех (или более) кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса прокрутки, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора Мышь 18
19 Тачпад сенсорная панель указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках. Перемещение пальца по поверхности тачпада преобразуется в перемещение курсора на экране монитора. Нажатие на поверхность сенсорной панели равносильно нажатию кнопки мыши До тачпадов в ноутбуках использовались трекболы. 19
20 Микрофон Микрофон устройство, позволяющее преобразовывать звук в электрический сигнал и служащее первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления. Микрофон является датчиком относительного (дифференциального) давления в газах. 20
22 Цифровые фото- и видеокамеры Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом формате. Такие изображения (или видео) удобно редактировать с помощью специального программного обеспечения, так как изображения получаются хорошего качества. 22
23 Трекбол Джойстик 23
24 Руль Световой пистолет 24
25 Шлем виртуальной реальности Геймпад Дэнспад 25
26 Графический планшет Это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера 26
27 Световое перо Сенсорный экран Веб-камера 27
28 У СТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
29 Устройства вывода информации Монитор Принтер Акустические системы 29
30 Монитор Является универсальным устройством вывода информации. Монитор преобразует цифровую информацию в видеоизображение. Жидкокристаллические мониторы( подключается к компьютеру с помощью цифрового входа DVI) по сравнению с мониторами на ЭЛТ( подключается к компьютеру с помощью аналогового входа VGA) меньше по габаритам и по весу; при работе с ними значительно меньше устают глаза. 30
31 Принтер Компьютерный принтер устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель (бумагу). Классификация по принципу работы: струйные, лазерные, матричные. Классификация по цвету печати: многоцветные; монохромные. 31
32 Плоттер Устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A1 или кальке. 32
33 Плоттер В 1990-х годах перьевые плоттеры начинают вытесняться струйными, которые работают в 4-5 раз быстрее. 33
34 Акустика Для прослушивания звука используют: акустические колонки; наушники 34
35 О ПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
36 Оперативной память Оперативная память – последовательность пронумерованных, начиная с нуля, ячеек длинной в 1 байт. Оперативная (внутренняя) память предназначена для временного хранения (пока включен компьютер) программ и данных. Объем памятиЯчейкиДесятичный адрес ячейки Шестнадцатеричный адрес ячейки 64 Гбайт FFFFFFFFF ………… 4 Гбайт FFFFFFFF ………… Максимальный объем адресуемой памяти равен произведению количества ячеек N на 1 байт. 36
37 МОДУЛИ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти устанавливаются в специальные разъемы на системной плате. 37
38 Д ОЛГОВРЕМЕННАЯ ПАМЯТЬ
39 Долговременная память Долговременная (внешняя память) – используется для хранения программ и данных на длительное время Устройство для записи – накопитель, дисковод Устройство хранения – носитель информации – Магнитный диск (дискета) – Жесткий магнитный диск (винчестер) – Оптический диск (лазерный) CD – диск DVD – диск – Энергонезависимая память (flash-память) 39
40 Магнитная память Дискета 3.5 Дисковод Информационный объем 1,44 Мбайт
41 Жесткий магнитный диск (винчестер) Жёсткий диск Samsung (НЖМД) Первый HDD емкостью 5 Мбайт 41
42 Жесткий магнитный диск (винчестер) 42
43 Оптический диск (лазерный) Оптические дисководы CD- и DVD-диски CD –диск для инфракрасного лазера, информационная емкость 700 Мбайт. DVD-диск для красного лазера, информационная емкость от 4,7 Гбайт. диск HD DVD и Blu-Ray для синего лазера, информационная емкость в 3-5 раз выше, чем у DVD-дисков. 43
44 Флэш-память Флэш-память – полупроводниковая энергонезависимая перезаписываемая память. Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус 44
45 Карты флэш-памяти Цифровая фотокамера МР3-плеер Портативный компьютер Сотовый телефонЦифровой диктофон Цифровая видеокамера Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш- память идеально подходит для использования в портативных устройствах. 45
46 Ф АЙЛЫ И ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
47 Файл Файл – это программа или данные, имеющие имя и хранящиеся в долговременной памяти Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имени файла и расширения, определяющего тип файла. Собственное имя – дает пользователь Собственное имя – дает пользователь Расширение – дает автоматически программа Расширение – дает автоматически программа 47
48 Форматирование дисков В процессе форматирования диск разбивается на две части: Область хранения файлов (содержание диска) Каталог (оглавление) FAT – таблица размещения файлов в Windows Форматирование: Быстрое – очистка каталога Полное – разметка диска, все хранящиеся данные уничтожаются 48
49 Файловая система Файловая система – определяет порядок хранения файлов на диске Одноуровневая – набор файлов Многоуровневая – система вложенных папок 49
50 Имена дисков и логических разделов Windows – Каждый логический раздел именуется латинскими буквами: A, B, C, D, E, … Папка верхнего уровня диска – корневая папка Linux – Каждый логический раздел имеет имя: hda1, hda2, … Папки логических дисков монтируются в папку mnt 50
51 Путь к файлу Путь к файлу вместе с именем иногда называют полным именем файла Пример полного имени файла: C:\Рефераты\Информатика\Интернет.doc 51
52 Операции над файлами Файловый менеджер – программа для: – копирования ( копия файла помещается в другую папку ) – перемещения ( файл перемещается в другую папку ) – удаления ( запись о файле удаляется из каталога ) – переименования ( в каталоге изменяется имя файла ) 52
53 Архивирование файлов Архиватор – программа для архивирования (сжатия файла, уменьшения его информационного объема). Форматы zip, rar, … 53
54 Фрагментация и дефрагментация дисков Фрагментация файлов – фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных секторах Дефрагментация – процесс записи файлов, в секторы, расположенные последовательно 54
55 Дефрагментация диска Анализ диска после дефрагментации 55
56 Практическая работа 2.1. «Работа с файлами с использованием файлового менеджера» 56
57 П РОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА
58 Программное обеспечение Системное ПО для работы компьютера Системы программирования для создания новых программ Прикладное ПО для нужд пользователя 58
59 Операционная система (ОС) Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и представляет пользователю доступ к его ресурсам Драйвер - программа которая управляет работой устройств и согласует информационный обмен между устройствами 59
60 Установка ОС Устанавливается ОС с оптического диска – дистрибутива на жесткий диск компьютера (системный диск) Для выполнения любой программы необходима ее загрузка в оперативную память 60
61 Загрузка ОС Тестирование оборудования (процессора, памяти, устройств ввода и вывода) Загрузка файлов ОС в оперативную память Запуск ОС 61
62 Прикладное ПО Приложение – это программа, с помощью которой пользователь решает свои прикладные задачи Приложения общего назначения Приложения специального назначения 62
63 Приложения общего назначения Программные калькуляторы и электронные таблицы Текстовые редакторы Графические редакторы Звуковые редакторы Мультимедиа проигрыватели Программы разработки презентаций Системы управления базами данных (СУБД) Коммуникационные программы 63
64 Офисные пакеты Интегрированный офисный пакет – включает в себя набор приложений, объединенных общим интерфейсом Microsoft Office Open Office 64
65 Приложения специального назначения Системы компьютерного черчения Компьютерные словари, энциклопедии Системы автоматического перевода Бухгалтерские программы Обучающие программы … 65
66 Г РАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
67 Графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон и меню 67
68 68 Диалоговое окно Окно папки Окно приложения Виды окон
69 Элементы диалогового окна Кнопка 3. Раскрывающийся список 2. Текстовое поле 1. Вкладка 4. Счетчик
70 Элементы диалогового окна Ползунок 6. Флажок 7. Переключатель
71 Окна папок и приложений 1. Рабочая область 2. Заголовок окна 3. Кнопки управления состоянием окна 4. Меню окна 5. Панель инструментов 6. Поле адреса 7. Список папок Границы 9. Полоса прокрутки
72 Контекстное меню открывает свойства объекта, его можно вызвать, нажав правую кнопку мыши. Контекстное меню 72
73 Информационное пространство Информационное пространство – доступные пользователю файлы и папки на локальном компьютере и в компьютерных сетях 73
74 Вершина графического интерфейса – Рабочий стол 74
75 Второй уровень информационного пространства Мой компьютер содержит корневые папки дисков Сеть содержит папки компьютеров, подключенных к сети Корзина содержит удаленные папки и файлы 75
76 Значки И программы, и документы обозначаются значками-иконками. Щелкнув по любому из них, вы можете запустить нужную вам программу и тут же открыть в ней документ. 76
77 Ярлыки Ярлыки указатели на файл, находящийся в другом месте. Эти значки отличаются от обычных наличием маленькой черной стрелочки в левом нижнем углу. 77
78 Кнопка «Пуск» Панель быстрого запуска Кнопки программ Цифровые часы Область уведомлений Языковая панель 78 Панель задач Кнопка Пуск открывает главное меню Главное меню – инструмент управления, работая с которым можно сделать абсолютно все, что только можно сделать в системе Windows
79 Практическая работа 2.3. «Определение разрешающей способности мыши» Материалы Файл Практические к главе 2_ 8 класс Практическая работа 2.3. «Определение разрешающей способности мыши» 79
80 Выполнить задание Материалы Семакин 8 класс 8. Пользовательский интерфейс 7. Кроссворд по теме: «Первое знакомство с компьютером» 80
81 Дополнительно Материалы Семакин 8 класс 8. Пользовательский интерфейс 77. Элементы оконного интерфейса Windows 78. Главное меню Windows 80. Типы меню и их использование в Windows 81
82 Домашнее задание Знать основные элементы графического интерфейса 82
83 Вопросы Что такое графический интерфейс пользователя? С помощью чего происходит управление в Windows? Какие действия можно произвести с помощью мыши? Перечислите элементы графического интерфейса Windows. Что такое рабочий стол? В чем отличие между значками и ярлыками? Как получить доступ ко всем программам установленным на компьютере и ко всем настройкам Windows? Где находятся цифровые часы? Как переключить язык ввода с помощью мыши? Как узнать текущую дату? Перечислите основные элементы окна. 83
84 К ОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ И АНТИВИРУСНЫЕ ПРОГРАММЫ
85 Компьютерный вирусы 85 Компьютерные вирусы - это вредоносные программы, которые могут «размножаться» и скрытно внедрять свои копии.
86 КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ По величине вредных воздействий: НЕОПАСНЫЕ (последствия действия вирусов - уменьшение свободной памяти на диске, графические и звуковые эффекты) ОПАСНЫЕ (последствия действия вирусов - сбои и «зависания» при работе компьютера) ОЧЕНЬ ОПАСНЫЕ (последствия действия вирусов - потеря программ и данных форматирование винчестера и т.д.) 86
87 КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ По способу сохранения и исполнения своего кода: ЗАГРУЗОЧНЫЕ ФАЙЛОВЫЕ МАКРО-ВИРУСЫ СКРИПТ-ВИРУСЫ 87
89 АНТИВИРУСНЫЕ ПРОГРАММЫ антивирусных программы - программа, предназначенная для защиты компьютера от вирусов. сигнатуры – некоторые последовательности двоичного кода, специфичные для конкретного вируса. антивирусный монитор - обеспечивает постоянную защиту антивирусный сканер – обеспечивает защиту по требованию пользователя. 89
90 З АЩИТА ИНФОРМАЦИИ
91 Программы по правовому статусу делятся на: Лицензионные программы Условно бесплатные Свободно распространяемые программы 91
92 Защита от несанкционированного доступа Защита с использованием паролей Биометрическая система защиты 92
93 Пароль можно установить: перед входом в ОС перед загрузкой ОС (BIOS Setup) Защита с использованием паролей 93
94 Биометрическая система защиты Биометрические системы идентификации часто используют для защиты от несанкционированного доступа К ним относят идентификацию по: Отпечаткам пальцев Характеристикам речи Радужной оболочке глаза Изображению лица Геометрии ладони руки 94
95 Идентификация по отпечаткам пальцев Устанавливают на ноутбуки. Мыши, клавиатуры, флеш-диски 95
96 Идентификация по характеристикам речи Вид бесконтактной идентификации 96
97 Идентификация по радужной оболочке глаза Изображение радужной оболочки глаза каждого человека уникально 97
98 Идентификация по изображению лица Идентификация по признакам: форма и цвет лица, волос, бровей, глаз, особенности ушей, рта 98
99 Идентификация по ладони руки Идентификация по признакам: размер, форма, узор расположения кровеносных сосудов 99
Содержательная линия «Компьютер» включает в себя следующие вопросы: история и перспективы развития компьютерной техники, устройство компьютера, техника безопасности при работе за компьютером, представление данных в компьютере. При объяснении функций компонентов компьютера, его внешних устройств рекомендуется использовать метод аналогии с человеком.
Необходимо учесть определенное противоречие, связанное с тем, что при изучении архитектуры компьютера даются лишь общие теоретические представления о его устройстве. На практических же занятиях и в своем личном опыте учащиеся сталкиваются с компьютерами, обладающими конкретными характеристиками: производительностью, памятью и т. д. Поэтому необходимо связать общие представления об архитектуре компьютера с конкретными характеристиками вычислительной техники, на которой работают ученики.
При изучении данной темы стоит обратить внимание на профориентацию учащихся. Детальное знание архитектуры компьютера пригодится тем из них, кто решил выбрать в качестве своей будущей профессии микроэлектронику или системное программирование. Обязательно стоит сделать акцент на отечественных разработках в области создания микропроцессоров. Важно также показать учащимся, что вне зависимости от вида информации вся она хранится в компьютере в двоичном виде, отличаются только форматы кодировки.
Основное содержание
Знакомство с устройством компьютера проводится поэтапно с ориентацией на возраст учащихся. Но в любом классе изучение темы желательно начинать с истории развития компьютерной техники и уделять внимание повторению техники безопасности работы за компьютером.
Организационные формы проведения и содержание занятий будут различными. Так, в младших классах занятие преимущественно проходит в виде беседы и достаточно визуального знакомства с компьютером, то есть учитель называет видимые части компьютера: монитор, клавиатура, системный блок. Важно, чтобы учащиеся осознали всю ответственность работы за компьютером — что это не только дорогое средство обучения, но и опасное, если с ним неправильно обращаться. Желательно иметь наглядный материал: материнские платы, жесткие диски, процессоры, микросхемы памяти, дискеты и т. д. (данные детали всегда можно позаимствовать у вышедших из строя компьютеров). Можно продемонстрировать фильм по истории развития компьютерной техники или устройству компьютера. Здесь необязательно требовать от учащихся знания изложенного материала, достаточно первоначального знакомства.
В средних классах осуществляется базовая подготовка по информатике. Поэтому, естественно, здесь раскрывается основное содержание образования по теме. В ней рассматриваются вопросы устройства компьютера, назначение основных его блоков, виды периферийных устройств. Глубина изложения материала должна быть без излишней детализации.
В классах с углубленным изучением информатики обычно раскрывают вопросы, касающиеся конфигурирования системы, устройства и характеристик процессора, структуры данных в оперативной и внешней памяти.
В более старших классах занятие можно построить в форме лекции или семинара. В любом случае учителю необходимы презентации и видеофильмы. Можно даже разобрать один компьютер и рассмотреть его изнутри.
Стоит познакомить учащихся с российскими процессорами «Эльбрус» и «Байкал».
Процессор «Байкал» производится фирмой «Байкал Электронике». По производительности Baikal-Tl сопоставим с процессорами Intel Atom и процессорами современных смартфонов. Он используется в мощном телекоммуникационном оборудовании — роутерах, коммутаторах и т. д.
Процессор «Эльбрус» разрабатывается и производится компанией «МЦСТ» (ранее — Московский центр SPARC-технологий), которая является базовой организацией кафедры информатики и вычислительной техники Московского физико-технического института (государственного университета). Среди возможных применений серверов и рабочих станций, производимых на базе процессоров «Эльбрус», называются государственные учреждения и бизнес-структуры, требующие повышенных свойств информационной безопасности.
Рис. 3.1. Российские процессоры
Затем от технического устройства персонального компьютера переходим к представлению о компьютере как об универсальном устройстве обработки информации.
Совместно с учениками даем определение персонального компьютера. Для этого задаем вопрос: «Для чего необходим современный персональный компьютер?» Ответы — самые разнообразные, в основном связанные с досугом: для игры, чтобы посмотреть фильм или послушать музыку, пообщаться или найти нужную информацию в Интернете и т. д. Возможно, кто-то приведет другие примеры: для набора текста, вычислений, создания рисунков, обработки фотографий. Обязательно дополняем ответы учащихся и подводим их к мысли: что бы мы из вышеперечисленного ни делали, в любом случае мы работаем с информацией.
Вспоминаем, что информация бывает числовая, текстовая, графическая, звуковая и видео. Все виды информации мы при помощи компьютера храним, обрабатываем и передаем.
Таким образом, получаем определение:
Компьютер — это универсальное устройство, предназначенное для хранения, обработки и передачи любых видов информации.
Стоит также обсудить вопрос: «Почему современный компьютер назван персональным?» Персональный он потому, что предназначен для отдельного человека — персоны. Из истории развития вычислительной техники вспоминаем, что с компьютерами более ранних поколений работала целая группа людей. Теперь можно уточнить определение «персональный компьютер»:
Персональный компьютер — это универсальное устройство, предназначенное для работы в диалоговом режиме с индивидуальным пользователем, способное хранить, обрабатывать и передавать информацию любых видов.
Изучая тему «Устройство персонального компьютера», можно провести аналогию между человеком и компьютером. Для этого надо задать учащимся вопрос: «Что между ними общего?» Возможно, некоторые учащиеся найдут внешнее сходство. Особенно это свойственно учащимся начальной школы. Они проводят аналогию: монитор — это голова, при помощи колонок компьютер разговаривает и т. д. Объясняем учащимся, что сходство нужно искать не во внешних признаках, а в принципах работы с информацией.
Компьютер создавался по подобию человека с точки зрения информационных процессов (хранение, обработка и передача информации). Итак, проведем аналогию. Человек хранит информацию в своей памяти, у компьютера тоже есть память, которая, так же, как и память человека, делится на внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя память компьютера — это так называемая оперативная память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания; по этой причине внутренняя память является энергозависимой. Внутренняя память — быстрая. Время занесения (записи) в нее информации и извлечения (чтения) — очень маленькое. Внутренняя память — небольшая по объему (по сравнению с внешней памятью).
Внешняя память компьютера — это диски, флэшки, жесткий диск и т. д. (для человека — это записные книжки, энциклопедии, справочники и др.). Внешняя память — энергонезависимая, данные сохраняются в ней вне зависимости от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или нет. Она медленнее по сравнению с оперативной памятью. Объем информации, помещающийся во внешней памяти, намного больше, чем во внутренней памяти. Если учесть возможность смены носителей, то он фактически не ограничен.
В последнее время набирают популярность новые виды внешней памяти:
Человек обрабатывает информацию при помощи головного мозга. Мозг человека отвечает за вычислительные операции и логические рассуждения, а также управляет всеми внутренними органами человека. А как называется аналог мозга человека у компьютера? Учащиеся сами ответят: «Процессор». Процессор также отвечает за вычисление и логические операции и управляет всеми внутренними и внешними элементами компьютера. Например, чтобы человек взял ручку со стола, мозг дает сигнал руке. Так же и в компьютере: чтобы распечатать информацию на листе бумаги, вы даете команду «печать». Она не сразу поступает на принтер, а попадает в процессор, и он, управляя принтером, дает ему команду «распечатать».
Данный пример иллюстрирует принцип программного управления. Остановимся на нем более подробно.
Принцип программного управления состоит в том, что при выполнении любых задач — будь то печать текста, решение математической задачи, работа в графическом или текстовом редакторе — компьютер работает по программе. Суть принципа программного управления компьютером можно свести к следующим трем положениям:
- 1) любая работа выполняется компьютером по программе;
- 2) исполняемая программа находится в оперативной памяти;
- 3) программа выполняется автоматически.
При изучении процессора необходимо дать понятие минимум о двух его основных характеристиках — тактовой частоте и разрядности, поскольку именно от них зависит быстродействие процессора.
Тактовая частота определяет частоту выполнения вычислительных операций (команд) компьютером. Современные ПК (на 2007 г.) имеют тактовую частоту до 4 ГГц.
Для понимания характеристики «разрядность процессора» уточним, что значит разрядность в информатике. Разрядность (битность) в информатике — это количество разрядов (битов) электронного (в частности, периферийного) устройства или шины, одновременно обрабатываемых этим устройством или передаваемых этой шиной.
Таким образом, разрядность процессора — это количество бит информации, которое он примет и обработает через свои регистры за один такт. Иногда употребляют другой термин — «машинное слово». На современных компьютерах сейчас практически повсеместно используются 64-разрядные процессоры. Переход от 32-разрядных процессоров к 64-разрядным произошел в 2002 г., когда компания AMD впервые выпустила на рынок процессор с расширенной 64-битной архитектурой.
На текущий момент разработчики процессоров поменяли стратегию и перешли от увеличения тактовой частоты к увеличению ядер в самом процессоре. Практически все современные процессоры многоядерные, однако их быстродействие не сводится к суммированию частот отдельных ядер, входящих в процессор. Проиллюстрируем это следующим примером.
«По дороге идет пешеход, у него скорость 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4 х 4 = 16 км/ч, мы просто говорим: 4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч. По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц».
Следует сообщать ученикам, какие конкретно значения этих параметров имеются у школьных компьютеров.
Итак, память компьютера — хранит информацию, процессор — ее обрабатывает, а что же отвечает за передачу информации?
Для передачи и получения информации человек использует пять органов чувств, а также мимику жесты и другие «внешние элементы» своего организма. У персонального компьютера также есть внешние устройства, которые отвечают за получение и передачу информации. Их называют устройствами ввода-вывода информации. Необходимо перечислить эти устройства, ведя диалог с учащимися, проговорив, какие устройства отвечают за ввод, а какие — за вывод информации, и попросить привести примеры устройств, отвечающих за ввод и вывод одновременно. Например, принтер отвечает за вывод текстовой и графической информации, а сканер — за ее ввод; колонки — за вывод звуковой информации, а микрофон — за вывод; USB-Flash — это устройство, отвечающее за ввод и вывод информации одновременно.
Таким образом, получаем схему (табл. 3.1): память — хранит, процессор — обрабатывает, устройства ввода-вывода — передают информацию.
Соответствие видов информационных процессов и элементов компьютера
Речь, мимика, жесты
Каким же образом процессор, память и устройства ввода-вывода обмениваются информацией? Здесь также можно воспользоваться методом аналогии. Вспомним, что у человека есть нервная система, которая позволяет передавать нервные импульсы, то есть сигналы в различные части тела.
У компьютера ее аналогом является общая шина, к ней через контроллеры подключаются различные устройства. Часто вместо названия «архитектура с общей шиной» используют другое название — «магистральная архитектура». Впервые она была использована на компьютерах третьего поколения. Она имеет преимущество в том, что позволяет легко изменять конфигурацию компьютера путем добавления новых устройств, замены старых и вышедших из строя.
Рис. 3.2. Магистральная архитектура персонального компьютера
Основы архитектуры компьютера заложил в конце 1940-х гг. американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман. В конце Второй мировой войны он участвовал в создании первой ламповой ЭВМ — ENIAC — и разработал принципы построения вычислительных машин.
Как было показано в линии «Информация и информационные процессы», компьютер хранит информацию в двоичном виде, при этом не играет существенной роли, какого вида информация хранится: числовая, графическая или текстовая информация кодируется с помощью двоичного кода. Однако человек не может воспринимать двоичную информацию, и непосредственно проводить с ней какие-то операции очень неудобно для него, поэтому при создании компьютера разработчикам пришлось учесть этот фактор. Некоторые устройства компьютера работают только с двоичной информацией (процессор, память), а некоторые — отображают информацию в виде, удобном для человека (устройства ввода-вывода).
Для того чтобы учащиеся смогли глубже изучить архитектуру компьютера, предлагается применять специальное средство обучения — так называемый учебный компьютер. Это упрощенная виртуальная модель реального компьютера. В литературе описаны различные модели таких компьютеров: «Кроха», «Малютка», «Нейман» и др.
Учебный компьютер можно использовать при изучении алгоритмизации и программирования. Широкое распространение получил учебный компьютер «УК Нейман», архитектура которого соответствует, в основном, архитектуре компьютеров второго поколения.
«УК Нейман» был разработан сотрудниками Пермского государственного университета под руководством И. Г. Семакина. Основное преимущество этого учебного компьютера — простота, что позволяет даже в базовом курсе информатики дать учащимся представление о механизме программного управления работой компьютера, показать, каким образом происходят вычисления с целыми числами.
Для закрепления материала рекомендуется вовлечь учащихся в проектную деятельность. Направление проектной деятельности можно связать с подбором компьютера, предназначенного для выполнения конкретных задач.
Возможны следующие темы проектов:
- 1. Подобрать комплектующие и периферийные устройства для компьютера, который будет находиться в офисе и служить для работы с документами;
- 2. Подобрать комплектующие и периферийные устройства для компьютера, который будет использоваться для компьютерных игр;
- 3. Подобрать комплектующие и периферийные устройства для компьютера, который будет предназначен для учебы школьников.
Можно также организовать соревнование среди школьников на скорость сборки компьютера.
Учитывая, что развитие компьютерной техники не стоит на месте и появляются компьютеры, использующие абсолютно новые принцип работы (квантовые, биологические и т. д.), учащимся можно предложить написать рефераты на эти темы:
- 1. Принципы работы квантовых компьютеров;
- 2. Биологические и молекулярные компьютеры;
- 3. Компьютер на троичной логике.
Требования к результатам обучения.
Выпускник научится:
- • базовым навыкам работы с компьютером;
- • правильно включать и выключать устройства ИКТ, входить в операционную систему и завершать работу с ней;
- • соблюдать требования техники безопасности, гигиены, эргономики и ресурсосбережения при работе с устройствами ИКТ;
- • представлению о компьютере как универсальном устройстве обработки информации;
- • развитию основных навыков и умений использования компьютерных устройств.
Выпускник получит возможность:
• научиться соединять устройства ИКТ (блоки компьютера, устройства сетей, принтер, проектор, сканер, измерительные устройства и т. д.) с использованием проводных и беспроводных технологий.
Процессор – центральное устройство обработки информации. Процессор обрабатывает данные в особом электроном (двоичном) виде. Процессор – центральное устройство обработки информации. Процессор обрабатывает данные в особом электроном (двоичном) виде. Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Важной характеристикой, определяющей быстродействие процессора, является тактовая частота, то есть количество тактов в секунду. Такт – это промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой – генератором тактовой частоты. Тактовая частота измеряется мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). 1 МГц = миллион тактов в секунду. Другой характеристикой процессора, влияющий на его производительность, является разрядность процессора. Разрядность определяется количеством двоичных разрядов, которые могут передаваться или обрабатываться процессором одновременно. Производительность процессора является его интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры.
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; 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, - устройством управления (УУ)
Оперативная память (ОЗУ), - это быстрое запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память (ОЗУ), - это быстрое запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. ОЗУ компьютера построена из двоичных запоминающих элементов – бит, объединенных в группы по 8 бит, которые называются байтами. Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации. При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается.
прием информации из других устройств; прием информации из других устройств; запоминание информации; выдача информации по запросу в другие устройства компьютера.
Магистраль (системная шина) включает в себя три много разрядные шины: шина данных, шину адреса, и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации. Магистраль (системная шина) включает в себя три много разрядные шины: шина данных, шину адреса, и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации.
Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяется объемом адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек (N) памяти можно рассчитать по формуле: N=2I, где I – разрядность шины адреса.
По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти – нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти – нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами.
Клавиатура – ввод числовой и текстовой информации путем нажатия клавиш. Преобразует сигнал от нажатия клавиши в соответствующий данному символу двоичный код. Клавиатура – ввод числовой и текстовой информации путем нажатия клавиш. Преобразует сигнал от нажатия клавиши в соответствующий данному символу двоичный код. Мышь, трекбол, сенсорная панель – ввод графической информации и работа с графическим интерфейсом. Движение устройства преобразуется в движение указателя на экране. Графический планшет – ввод графической информации при помощи специальной ручки. Сканер – оптический ввод текстовых и графических документов. Цифровые камеры – получение видеоизображения и фотоснимков. Web–камеры – получение видеоизображений небольшого объема и качества для передачи по сети. Микрофон – ввод звуковой информации. Джойстик – управление в играх.
Дисковод – устройство, обеспечивающее запись и считывание информации. Дисковод – устройство, обеспечивающее запись и считывание информации. Носитель – объект, на котором записана информация. Информация на носителях записана в двоичном виде, то есть в виде последовательности нулей и единиц. Физический принцип записи нулей и единиц может быть различным: магнитный – чередование намагниченных (1) и ненамагниченных (0) участков; оптический – чередование участков с различной отражающей способностью.
Гибкий магнитный диск (дискета) – магнитный принцип записи. Информация расположена на концентрических дорожках. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную дорожку. Информационная емкость до 600 страниц текста. Гибкий магнитный диск (дискета) – магнитный принцип записи. Информация расположена на концентрических дорожках. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную дорожку. Информационная емкость до 600 страниц текста. Жесткий магнитный диск (винчестер) - магнитный принцип записи. В металлическом корпусе заключено несколько тонких металлических дисков. Информационная емкость может достигать десятков тысяч книг Компакт диск – оптический принцип записи и считывания информации. На поверхности диска чередуются участки с хорошей и плохой отражающей способностью. Может содержать многотомную энциклопедию. DVD – диск – может содержать полнометражный фильм. Flash – память – не имеет движущихся частей и не требует подключения к источнику питания.
Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной на компьютере. Мониторы бывают: Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной на компьютере. Мониторы бывают: монитор на базе электронно-лучевой трубки, основной элемент такого монитора – электронно-лучевая трубка; Жидкокристаллические мониторы. Принтер – печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики. Принтеры бывают: матричные; струйные; Лазерные. Плоттер. Для вывода сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, схем и т.д.) Акустические колонки и наушники. Для прослушивания звука, подключаются к выходу звуковой платы
Каждый компьютер, подключенный к сети должен иметь специальную плату (сетевой адаптер), соединение компьютеров между собой производится с помощью кабеля различных типов (коаксиального, витой парой, оптоволоконного). Каждый компьютер, подключенный к сети должен иметь специальную плату (сетевой адаптер), соединение компьютеров между собой производится с помощью кабеля различных типов (коаксиального, витой парой, оптоволоконного).
Ответить на вопросы: Ответить на вопросы: Для чего нужна магистраль? Перечислите названия устройств ввода информации. Что такое оперативная память? Что такое процессор? Назовите основные характеристики процессора.
При выключении компьютера вся информация стирается . а) в оперативной памяти; b) на гибком диске; При выключении компьютера вся информация стирается . а) в оперативной памяти; b) на гибком диске; с) на жестком диске; d) на СD-RОМ диске 2. К внешним запоминающим устройствам относится . а) процессор; b) жесткий диск; с) драйвер; d) монитор. 3. Что из перечисленного не является носителем информации? а) книга; b) географическая карта; с) дискета с играми; d) звуковая плата 4. Винчестер предназначен для . а) для постоянного хранения информации, часто используемой при работе на компьютере; b) подключения периферийных устройств к магистрали; с) управления работой ЭВМ по заданной программе. 5. Запись и считывание информации в дисководах для гибких дисков осуществляются с помощью. а) сенсорного датчика; b) лазера; с) магнитной головки; d) термоэлемента 6. К памяти компьютера не относится: а) флоппи-диск; b) акустические колонки; с) DVD – диск; d) Flash – карта. 7. Какое устройство обладает наименьшей скоростью обмена информацией? а) СО-RОМ дисковод; b) дисковод для гибких дисков; с) USB - накопитель на флэш-памяти; d) жесткий диск/
Читайте также: