Структура інформаційної системи. Будова та принципи функціонування комп’ютера.

Тема: Структура інформаційної системи. Будова та принципи функціонування комп’ютера.
МЕТА:
Навчальна: ознайомити з основними компонентами комп'ютера, призначенням пристроїв, що входять до апаратної частини ЕОМ; розглянути основні принципи функціонування ПК; 
Виховна:    формування інтересу до вивчення структури інформаційної системи;виховувати культуру мови та запису;
Розвиваюча:     розвивати пам’ять, увагу, зорові та моторні координації.



Обладнання: таблиці “Структура обчислювальної системи”, “Основні пристрої ПК”, “Системна магістраль”, “Функціональна схема ПК” 
Тип уроку: комбінований з елементами евристичної бесіди.
Хід уроку:
І. Організаційний момент. 
ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Перевірку засвоєння матеріалу минулого уроку, можна провести  одним із запропонованих нижче способом.
1-спосіб
Графічний диктант
Правильне твердження позначається трикутником, неправильне – колом.
1.    Першим механічним пристроєм була машина, створена Блезом Паскалем.
2.    Механічна обчислювальна машина Лейбніца могла тільки додавати і віднімати багатозначні числа.
3.    Перші електричні обчислювальні машини були створені на основі електро-механічних реле.
4.    ЕОМ першого покоління мали великі розміри.
5.    В ЕОМ третього покоління були використано транзистори. 
6.    Швидкодія сучасних ЕОМ більша за  швидкодію ЕОМ першого покоління.
7.    Перша ЕОМ  з програмою в пам’яті було створено в 1949 р. і мала назву Едсак.
8.    Персональні комп’ютери – це ЕОМ другого покоління.
9.    В ЕОМ п’ятого покоління  використовують електронні лампи.
10.    Вперше ідею програмно-керованої розрахункової машини висунув англійській математик Чарльз Беббідж.

Результати виконання:∆ O ∆ ∆ O ∆ ∆ O O ∆.
2-спосіб
Можна провести перевірку у вигляді тестових завдань на два варіанти. Тестові завдання вимагають короткої відповіді і дозволяють дуже швидко оцінити знання учнів. Приклади тестових завдань до даної теми наведені нижче.
ВАРІАНТ   І.
Коротка історія розвитку ЕОМ.
I. Кожному терміну в лівому стовпчику поставити у    відповідність його визначення в правому стовпчику.
а)    Юнівак                              1. висунув ідею зберігання
б)    рахівниця                               2. програми в пам'яті комп'ютера
в)    транзистор                            3. винайдено в 1948 році перша серійна ЕОМ
г)    Джон Фон Нейман                4. найстаріший механічний лічильник
II.    Розташуйте пристрої в тому порядку, в якому вони були створені
а) інтегральна схема;
б)транзистор;
в)    велика інтегральна схема;
г)    лічильна машинка Паскаль;
д)    лічильна машинка Лейбніца;
е)    Юнівак;
ж)Еніак;
з) рахівниця.
III.    Виберіть потрібний варіант:
1.    Лейбніц створив машинку, яка повинна була надати допомогу:
а)    вченим;
б)    торговцям;
в)    ремісникам;
г)    всім, хто перелічений у п. а)-в).
2.    Машина Марк І була першим:
а)    аналоговим комп'ютером;
б)    цифровим калькулятором;
в)    транзистором.
3.    Однією з перших ЕОМ з програмою, що зберігалась в
пам'яті ПК була:
а)    Юнівак;
б)    Марк І;
в)    Едсак;
г)    Еніак.
IV. Вставити пропущені слова:
1. Едсак була першою ЕОМ, в якій  могла   зберігатися ____________
2. Енівак був першим комп’ютером ___________________
3.  ЕОМ на електронних лампах 1950 - х років складають _______________
покоління ЕОМ.
4.    ЕОМ на транзисторах коштує      (дешевше, дорожче)  ЕОМ на електронних лампах.
5.    Швидкодія сучасних ЕОМ у сотні тисяч разів     
(більша, менша) швидкодії ЕОМ І покоління.
ВАРІАНТ II.
КОРОТКА ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ЕОМ. ПОКОЛІННЯ ЕОМ.
1 .Заповніть слідуючу таблицю:
Покоління     Роки "життя"     Приклад машини     Основна складова машини


2.На конкретних прикладах покажіть роль ЕОМ в сучасних умовах життя.
А.Трудовий ресурс    
Б.Екологія    
В. Транспорт_____________________________________________________
Г.______________________________________________________________
3.Назвіть спільні і відмінні риси ЕОМ II і III поколінь.
А.Спільні    
Б.Відмінні    
4.Дайте характеристику ЕОМ IV покоління.
3-спосіб
Для  швидкості і зручності перевірки можна скористатися  комп’ютерним тестом „Історія розвитку комп’ютерної техніки”(програма EsterWin)
ІІІ. Мотивація навчання.
Для того, щоб підвести дітей до розгляду нової теми ставлю запитання, на які діти повинні дати відповіді.
1.    Що таке комп'ютер?
2.    Які операції може виконувати ЕОМ?
3.    З яких частин складається комп'ютер?
4.    Назвіть найголовнішу складову машини.
5.    Як правильно себе поводити в кабінеті обчислювальної техніки?
Відповідаючи на ці запитання діти зустрінуться з проблемою, що не на кожне з них вони знають відповідь повністю або і зовсім не знають, і ось тому на уроці вони зможуть з'ясувати все що у них викликає труднощі.

ІV. Пояснення нового матеріалу.
Матеріал теми я вважаю за доцільне викласти в слідуючий послідовності.

План:
1) Структура обчислювальної системи
2) Архітектура комп’ютера: зовнішні та внутрішні пристрої
3) Принципи функціонування комп’ютера

Повідомлення вчителя з елементами бесіди 
Комп’ютер – це пристрій, призначений для створення, зберігання, обробки і передачі даних. Тобто, кожен комп’ютер – це деяка обчислювальна система. 
Обчислювальна система – це сукупність апаратних і програмних засобів, якими характеризується окремий комп’ютер і які забезпечують автоматизацію обробки інформації.
Кожен комп’ютер являє собою сукупність апаратної і програмної складових. 
Апаратна частина комп’ютера (hardware) - весь набір пристроїв, з яких  складається комп’ютер. 
Щоб обладнання  могло працювати, необхідні ще й програми.
Програма – це певні дії (команди), записані в чітко визначеному порядку, виконання яких забезпечує розв’язання конкретного завдання.
Отже, окрім набору пристроїв, необхідно мати набір програм, що керують діями комп’ютера, тобто відповідне програмне забезпечення.
Програмне забезпечення (software) – це набір програм, які керують діями комп’ютера при його використанні для розв’язування задач.
Комп’ютер складається з блоків і вузлів. Кожен блок чи вузол служить для виконання спеціальної задачі.

Повторення та запис до зошита основних положень.
Обчислювальна система – це сукупність апаратних і програмних засобів, що забезпечують автоматизацію обробки інформації.
Апаратна частина комп’ютера (hardware) – обладнання, з якого складається комп’ютер. 
Програмне забезпечення(software) – це сукупність всіх програм і документації в комп’ютері.

Повідомлення вчителя
Загальну схему будови сучасного комп’ютера запропонував в кінці 40-х р. ХХ ст. Американський математик Джон Фон Нейман.
Згідно цим принципам, апаратна частина кожного комп’ютера складається з таких основних частин:
-    запам’ятовуючого пристрою або пам’яті, призначеного для зберігання даних та програм, що необхідні комп’ютеру для роботи;
-    пристрою управління,  який керує роботою комп’ютера та організує процес виконання програм
-    арифметико-логічного пристрою, який виконує арифметичні та логічні операції;
-    пристроїв введення і виведення, призначених для введення в комп’ютер даних і програм і виведення результатів.
Ця будова комп’ютера є основою вже у чотирьох поколіннях обчислювальної техніки. Сучасні комп’ютери відповідають принципам “відкритої” архітектури.
Архітектура комп’ютера – це загальний опис побудови та функціонування комп’ютера, як складної обчислювальної системи. Завдяки відкритій архітектурі ПК, користувачі можуть самостійно розширювати можливості своїх комп’ютерів і використовувати нові пристрої, під’єднуючи їх до ПК.
Пристрої комп’ютера бувають зовнішні і внутрішні. 
Зовнішні пристрої (або зовнішня архітектура) комп’ютера – це ті пристрої, які людина бачить.
Стандартна зовнішня архітектура комп’ютера - зазвичай комп’ютер складається з слідуючого мінімального набору окремих компонент:  системного блоку, монітора, клавіатури, маніпулятора “миша”. Крім основних пристроїв, до комп’ютера можуть підключатися додаткові (периферійні) пристрої, – принтер, акустичні колонки, сканер, модем та ін.
Внутрішні пристрої (або внутрішня архітектура) – це ті пристрої, які забезпечують процеси обробки інформації, і розташовані в системному блоці.
В системному блоці розташовані материнська плата з процесором і оперативною пам’яттю, накопичувачі на жорстких та гнучких магнітних дисках, СD-ROM і інші. Крім того, знаходиться блок живлення. Всі ці компоненти суттєво важливі для комп’ютера, без них він не може працювати. Тому даний блок і називається системним.
Системний блок, як правило, вміщує в себе слідуючі вузли:
-    електронні схеми, що керують роботою комп’ютера (мікропроцесор, пам’ять, системна шина);
-    накопичувачі на жорстких та гнучких магнітних дисках,  на оптичних дисках СD-ROM;
-    блок живлення, що перетворює змінну  напругу в мережі в низьку постійну напругу, необхідну для роботи електронних схем;
-    система вентиляції, що забезпечує необхідний температурний режим для мікропроцесора та інших електронних вузлів;
-    додаткові вузли: дисковод для компакт-дисків, звукова карта, внутрішній модем  і т.д.
На передній панелі системного блоку є кнопки: Power (живлення), Reset (перезапуск) та НDD (сигналізує про роботу жорсткого диску). Обладнання, що знаходиться поза системним блоком, відноситься до зовнішніх пристроїв введення – виведення, вони під’єднуються до системного блоку за допомогою кабелів через відповідні роз’єми – порти на задній стінці системного блока. Однак до периферійних можна віднести і деякі пристрої всередині самого системного блоку – це накопичувачі ( їх ми будемо вивчати пізніше).

Повторення та запис до зошита основних положень
Архітектура комп’ютера – це загальний опис побудови та функціонування комп’ютера.
Зовнішні пристрої (або зовнішня архітектура) комп’ютера – це ті пристрої, які людина бачить.
Внутрішні пристрої (або внутрішня архітектура) – це ті пристрої, які забезпечують процеси обробки інформації, і розташовані в системному блоці.

Повідомлення вчителя

Робота комп’ютера базується на принципах Джона фон Неймана, який виклав їх у 1949р.  
До основних принципів функціонування комп’ютерів відносяться 
1.    Принцип двійкового кодування даних – вся інформація в комп’ютері подається у вигляді двійкових чисел.
2.    Програмний принцип управління роботою комп’ютера принцип адресності.
Принцип адресності пам’яті означає те, що будь-яка інформація заноситься в пам’ять і дістається з неї за адресами.
Принцип програмного управління означає, що комп’ютер працює під управлінням програми, яка зберігається в ОЗП. Цей принцип базується на двійковому представленні команд і даних і їх зберіганні в ієрархічно організованій пам’яті, виконанні всіх команд в єдиному АЛП.
3.        Магістрально-модульний принцип будови комп’ютера
Пристрої комп’ютера під час роботи повинні взаємодіяти між собою: передавати або приймати дані, одержувати і виконувати команди. Так як пристрої мають різну фізичну основу, то прямий обмін електричними сигналами між ними не можливий.
Ця проблема вирішена завдяки магістрально-модульному принципу будови комп’ютера. Кожен пристрій – це окремий модуль, якій під’єднується до спільної для всіх системної шини. По ній передаються керуючі сигнали і дані від одних пристроїв до інших. 
Словом “шина” позначають пристрій для зв’язку між собою декількох вузлів комп’ютера. 
Магістраль (системна шина)  організовує зв’язок всіх вузлів (модулів) комп’ютера. Це набір електричних з’єднань – проводів, що з’єднують разом центральний процесор, системну пам’ять і периферійні пристрої.  Системна шина зв’язує в першу чергу, мікропроцесор з усіма вузлами комп’ютера. Крім цього, через системну шину – магістраль вузли зв’язуються між собою.
Магістраль включає в себе слідуючі три шини:
-    шина управління, яка служить для керування зі сторони мікропроцесора усіма системами і процесами, що відбуваються в комп’ютері;
-    Шина адреси (адресна шина), за допомогою якої відбувається вибір потрібної комірки пам’яті, а також портів введення / виведення;
-    Шина даних, по якій інформація передається від мікропроцесора до деякого пристрою чи навпаки, від пристрою до мікропроцесора.

Робота з таблицею “Системна магістраль”

Магістрально-модульний принцип будови полягає в тому, що окремі комп’ютер складається з окремих модулів, обмін інформацією між якими здійснюється через системну шину.
Модульний принцип дозволяє міняти склад пристроїв (модулів ) ПК. До інформаційної магістралі можуть підключатися додаткові периферійні пристрої, одні моделі пристроїв можуть замінюватися на інші. Можливе збільшення внутрішньої пам’яті, заміна мікропроцесора на більш досконалий. Підключення до комп’ютера зовнішніх пристроїв до магістралі здійснюється через спеціальний блок – контролер. 

V. Робота з ПК.

Переглянути розділ „Структура ПК” в електронному підручнику.
Шлях: Учебник\structura

VI. Домашнє завдання. 

Вивчити – Розділ 2, § 1. (І.Т.Зарецька, А.М.Гужій, О.Ю.Соколов „Інформатика” частина 1), зобразити в зошиті структуру інформаційної системи.

Очікувана приблизна схема структури інформаційної системи.

VI. Підведення підсумків уроку.
1)    Що таке апаратна частина комп’ютера?
2)    Що таке програмне забезпечення комп’ютера? Для чого воно використовується? 
3)    Що розуміють під архітектурою комп’ютера?
4)    На які дві групи поділяються всі пристрої комп’ютера?
5)    Що таке зовнішні пристрої? Що таке внутрішні пристрої?
6)    З яких основних блоків складається комп’ютер?
7)    Які принципи функціонування комп’ютера? 
8)    Що таке магістраль? З яких шин вона складається?
9)    Як ви вважаєте, що буде з працюючим процесором, якщо вийде із ладу вентилятор?


Останні статті

Нові виховні заходи