Методические рекомендации по изучению ветви «Устройство компьютера»

Изучаемые вопросы:

• основные устройства ЭВМ;

• принцип программного управления;

• виды памяти ЭВМ;

• организация внутренней памяти;

• организация внешней памяти;

• архитектура ПК;

• видеосистема ПК.

Знакомство с устройством компьютера ведется поэтапно с ориентацией на возраст учащихся. Занятия можно построить в форме лекции или семинара. В любом случае необходимы плакаты, фильмы, слайды. Очень желательно, чтобы учащиеся могли подержать в руках вышедшие из строя процессор, материнскую плату, дисковод и др. внутренние устройства компьютера. Можно открыть один компьютер и посмотреть его изнутри. Желательно использовать ЭУП (электронное учебное пособие). Опрос знаний учащихся можно провести в виде тестирования. Работа за компьютером может быть успешно организована, в частности, с использованием учебного пособия «Практикум по информатике и информационным технологиям», глава 1 «Компьютер и программное обеспечение» под ред. Угриновича Н.Д.

Архитектура пк

Под архитектурой компьютера понимают описание устройства и принципов работы ЭВМ.

В школьном курсе информатики устройство компьютера изучается на уровне его архитектуры, т.е. уровне, достаточном для формирования представления о компьютере у пользователя, но не конструктора, инженера, поэтому предлагаемый учебниками материал никак не претендует на полноту описания ЭВМ. Цель раздела – показать принципиальную возможность организации автоматического исполнения компьютером программы, подчеркнув при этом, что компьютер не более чем сложная электронная схема, работа которой основана на тех же физических принципах, что и работа телевизора или магнитофона.

Схема архитектуры ПК следующая: (внешние устройства подсоединены к магистрали через контроллеры (обозначены треугольниками))

Контроллер – устройство для управления периферийным оборудованием и предварительной обработки данных для центрального процессора.

Связь и обмен информацией между компонентами ЭВМ осуществляется с помощью магистрали. Магистраль можно представить себе как пучок проводов, к которому параллельно подсоединены все компоненты ЭВМ. Здесь нужно обратить внимание на управление устройствами ввода/вывода через команды записи и чтения по специальным адресам – адресам этих устройств. Когда, например, команда – «записать по такому-то адресу число» – выполняется, т.е. на проводах магистрали появляются соответствующие высокие или низкие напряжения, то все устройства ЭВМ, включая память, анализируют этот адрес. Если указан адрес обычной памяти, то она – физическое устройство «память» – срабатывает и записывает число по соответствующему адресу. Если же, например, указан специальный адрес, приписанный принтеру, то память не срабатывает никак, а физическое устройство «принтер», обнаружив «свой» адрес, воспринимает число как команду принтера и, соответственно, что-то печатает. Аналогично, физическое устройство «монитор», обнаружив свой адрес, выполняет свою команду, например, выводит какой-то символ на экран. И т.д.

Одна и та же команда – «записать по такому-то адресу число», в зависимости от адреса может либо действительно записать число в память, либо (если адрес принтера) что-то напечатать или изменить параметры печати, либо (если адрес монитора) вывести что-то на экран, либо (если адрес клавиатуры) перевести клавиатуру в какой-то иной режим работы и т.п. Машинная команда одна и та же, а смысл и результат выполнения – разный.

Посылая по магистрали электрические сигналы, любая компонента ЭВМ может передавать информацию другим компонентам.

Такую структуру ПК называют архитектурой с общей шиной (или магистральной архитектурой). Ее главное достоинство – простота, возможность легко изменять конфигурацию компьютера путем добавления новых или замены имеющихся устройств, т.е. здесь имеет место принцип открытой архитектуры ПК. (Доклад: «Принципы архитектуры ЭВМ Джона фон Неймана». Это:

1) состав устройств и структура однопроцессорной ЭВМ;

2) использование двоичной системы счисления в машинной арифметике;

3) адресуемость памяти ЭВМ;

4) хранение данных и программ в общей памяти ЭВМ;

5) структура машинной команды и состав системы команд процессора;

6) цикл работы процессора (алгоритм выполнения программы процессором).

В большинстве школьных учебников принята следующая схема раскрытия архитектуры ЭВМ:

Назначение ЭВМ  Основные устройства, входящие в состав компьютера (память, процессор, устройства ввода-вывода), их функции, типы  механизм программного управления работой ЭВМ (структура процессора, состав команд процессора, структура программы и алгоритм ее выполнения процессором).