Принципы функционирования и основные характеристики ПК

Цель урока: самостоятельный поиск новых знаний из различных источников.
І.Обучающие задачи: сформировать знания об основых понятиях защиты информации и информационной безопасности;
ІІ. Развивающие задачи: привить навыки самостоятельной работы;
ІІІ. Воспитательные задачи: воспитывать настойчивость в достижении цели.
 
Тип урока: Усвоения новых знаний
Форма урока: урок-лекция с элементами беседы
Оборудование: компьютер, таблицы, слайд
 
Ход урока:
І.Организационный момент.
ІІ. Актуализация ЗУН
ІІІ. Изучение новой темы
ІV. Первичная проверка
  1. Выдача домашнего задания
VІ. Подведение итогов
І. Организационный момент:
приветствие, проверка посещаемости, готовности к уроку.
 
ІІ. Подготовка учащихся к изучению нового материала (постановка темы, целей, актуализация знаний).
Тема урока: Принципы функционирования и основные характеристики ПК
1) Классификация ЭВМ. Перспектива их развития и применения. Микропроцессоры
2) Основные элементы ЭВМ и систем. Системы программирования. Понятия об алгоритмических языках. Языки низкого и высокого уровня
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.
 
 
ІІІ.  Сообщение нового материала преподавателем  
Классификация ЭВМ. Перспектива их развития и применения. Микропроцессоры Классификация ЭВМ: по принципу действия: аналоговые (АВМ) — вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины. Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше ,чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5%).На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. Цифровые (ЦВМ) — вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме. Гибридные (ГВМ) — вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексамиПо назначениюуниверсальные (общего назначения) — предназначены для решения самых различных технических задач отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Проблемно-ориентированные — служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; специализированные — используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. По размерам и функциональным возможностям: сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, мини, сверхмалые (микроЭВМ). Появление новых поколений ЭВМ обусловлено расширением сферы их применения, требующей более производительной, дешевой и надежной вычислительной техники. В настоящее время стремление к реализации новых потребительских свойств ЭВМ стимулирует работы по созданию машин пятого и последующего поколений. Вычислительные средства пятого поколения, кроме более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, обеспечиваемых новейшими электронными технологиями, должны удовлетворять качественно новым функциональным требованиям:

• работать с базами знаний в различных предметных областях и организовывать на их основе системы искусственного интеллекта;

  • обеспечивать простоту применения ЭВМ путем реализации эффективных систем ввода-вывода информации голосом, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, устройств распознавания речи и изображения;
    • упрощать процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ.
 
Микропроцессор — процессор, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией. Микропроцессор выполняет следующие основные функции: чтение и дешифрацию команд из основной памяти;чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств; прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств; обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера. В состав микропроцессора входят следующие устройства. 1Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. 2 Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера (формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления, формирует адреса ячеек памяти, получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов). Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины, используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера.Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Важнейшими характеристиками микропроцессора являются: тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера; разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Все микропроцессоры можно разделить на группы: микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд; микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд; микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим командным словом; 
микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.
 
Основные элементы ЭВМ и систем. Системы программирования. Понятия об алгоритмических языках. Языки низкого и высокого уровня.
К основным элементам компьютера относятся: Материнская плата — основная плата персонального компьютера, определяющая его возможности с помощью подключения различных элементов. Процессор — основная микросхема компьютера, выполняющая арифметико-логические операции и вычисления по программному коду, находящемуся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Конструктивно состоит из ячеек. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Оперативная память — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Основные характеристики модулей оперативной памяти: объем памяти и время доступа. При выключении питания все данные, находящиеся в оперативной памяти, стираются. Чипсет (микропроцессорный комплект) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — устройство для длительного хранения информации. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS). Основное назначение программ этого пакета — проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Энергозависимая память (CMOS). В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ — тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно. Жёсткий диск — устройство для долговременного хранения больших объемов информации и программ. Дисковод CD — устройство для считывания числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности CD-диска. Основной параметр CD-дисководов — скорость чтения данных. Видеокарта (видеоадаптер) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы. Звуковая карта — устройство для вывода звука. Подключается к одному из слотов материнской платы в виде платы или встраивается непосредственно в материнскую плату. Выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Система программирования — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования. Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят: компилятор или интерпретатор; интегрированная среда разработки; средства создания и редактирования текстов программ; обширные библиотеки стандартных программ и функций; отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе; «дружественная» к пользователю диалоговая среда; многооконный режим работы; мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками встроенный ассемблер; встроенная справочная служба; другие специфические особенности. Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C. В последнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений: Borland Delphi (Дельфи), Microsoft Visual Basic, Borland C++.Алгоритмический язык — формальный язык, используемый для записи, реализации или изучения алгоритмов. Всякий язык программирования является алгоритмическим языком, но не всякий алгоритмический язык пригоден для использования в качестве языка программирования. Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Примеры: C++, C#, Java, JavaScript, Python, PHP, Ruby, Perl, Паскаль, Delphi, Лисп. Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) — язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, Java, Microsoft .NET) процессора. Примером языка низкого уровня является ассемблер. Языки низкого уровня ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности, поэтому для переноса программы на ассемблере на другую аппаратную платформу ее нужно почти полностью переписать.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.

^ Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

^ Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых — сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

  • устройства ввода информации 
  • устройства обработки информации 
  • устройства хранения 
  • устройства вывода информации. 
 Выдача домашнего задания
  1. Аппаратное обеспечение
  2. Программное обеспечение
  3. Устройство компьютера
VІ. Подведение итогов
Оценка знаний учащихся.