Открытый урок "Аппаратное обеспечение ПК"
план-конспект занятия на тему

ТЕМА: "Аппаратное обеспечение ПК.

Внутренние устройства ПК."

Цель: проверить знания по теме «Объемы памяти. Виды памяти»;

познакомить студентов с основными составляющими ПК, выделить назначение каждого.

Ход урока

1. Орг. момент

2. Самостоятельная работа

3. Изложение нового материала

1) Персональный компьютер. В течение первых тридцати лет развития вычислительной техники компьютеры были крупногабаритными и дорогими устройствами. Из-за высокой стоимости они использовались коллективно. В России за компьютерами коллективного использования закрепился термин ЭВМ — электронная вычислительная машина. За рубежом такие компьютеры называют мэйнфреймами. Благодаря некоторым уникальным параметрам, например высокой производительности, они играют важную роль в работе крупных предприятий.

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, портативные (noutbook) и карманные модели ПК. Рассматриваются компьютерные системы на базе настольных моделей и приемы работы с ними.

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. В настоящее время для настольных ПК базовой считается конфигурация, в которую входят четыре следующих устройства:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатура;

- мышь.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.

Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Мышь — устройство «графического» управления. Для работы с мышью (в отличие от клавиатуры) одного аппаратного обеспечения недостаточно. Дополнительно должны быть установлены специальные программные средства для работы с этим прибором. На современных компьютерах эти средства предоставляет операционная система.

2) Внутренние устройства ПК

Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). /Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций./

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», -  оперативная память – с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд.

Оперативная память, байт, бит. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов – мегабайтах (Мбайт).

Байт – наименьшая адресуемая единица хранения данных, состоящая из восьми более мелких единиц – битов. Бит – наименьшая единица хранения данных, имеющая два состояния: включен/выключен. Поскольку в байте 8 битов, способных иметь два состояния, он может иметь 28 различимых состояний. Это позволяет различать 256 состояний байта и говорить о том, что байт способен хранить целое число от 0 (все биты выключены) до 255 (все биты включены).

Процессор может обратиться к любой ячейки оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратится к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий:

• Скопировать содержимое ячейки памяти в один из регистров процессора;
• Изменить любой бит или группу битов;
• Скопировать содержимое регистра назад в ячейку памяти.

Материнская плата. Материнская плата – это самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины, Различают шину данных, по которой процессор копируют данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер – внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти  и вместе с видеоконтроллером выделили отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета – в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.

 Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей  аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки. На самом деле жесткий диск – это не один диск, а батарей, состоящая из нескольких дисков, вращающихся на общей оси. У каждого из дисков имеется по две магнитные поверхности; вблизи каждой располагается магнитная головка для записи или чтения данных. Поверхности дисков разбиты на концентрические дорожки, а дорожки – на секторы. Адрес данных определяется номером поверхности, номером дорожки и номером сектора.

Управляет записью и чтением данных с жесткого диска специальное устройство, называемое контроллером дисков. На современных компьютерах оно входит в состав чипсета материнской платы.

Несмотря на название, жесткий диск  - весьма хрупкий прибор, требующий бережного обращения. Он боится толчков, ударов, резких перепадов температуры и влажности, а также сильных магнитных полей. Под термином «жесткий» следует понимать жесткое крепление в системном блоке и нежелательность перемещения и транспортировки. В крайнем случае перемещение жестких дисков между компьютерами следует выполнять с повышенной внимательностью и аккуратностью.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство – дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Перед тем как вставить гибкий диск  в дисковод, его следует правильно сориентировать. Руководствуйтесь простым правилом: дискету надо брать правой рукой так, чтобы четыре пальца лежали на наклейке, а противостоящий им большой палец – на тыльной стороне дискеты. При таком расположении дискеты. При таком расположении дискеты ее удобно вставлять в дисководы как горизонтальным, так и с вертикальным расположением приемного отверстия.

Извлечение дискеты из дисковода выполняют с помощью специальной кнопки, находящейся на лицевой панели. При ее нажатии дискета выбрасывается наполовину и далее извлекается вручную.

Если на дискету записаны данные, их можно защитить от изменения и удаления. Для этого на тыльной стороне дискеты имеется задвижка, управляющая состоянием контрольного отверстия. Когда отверстие открыто данные с дискеты можно только читать. При необходимости записать данные или очистить дискету, задвижку следует переместить.

Гибкие диски не являются надежными носителями данных. Данные могут быть утрачены вследствие механических повреждений магнитной поверхности, воздействия внешних электромагнитных полей, изменения структуры поверхности при перепаде температуры или влажности. Вероятность утраты данных 3% - 5%. Это достаточно большая величина. В связи с этим следует придерживаться следующих правил:

1. При транспортировании данных между компьютерами не следует удалять данные с исходного носителя до тех пор, пока они не будут перенесены полностью;
2.  При транспортировки ответственных данных исполняют не менее двух транспортных копий;
3. При использовании гибких дисков для длительного архивного хранения данных создают не менее двух архивных копий и хранят их в разных местах.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные – производить запись на них нельзя. емкость одного диска составляет порядка 650 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы  CD-ROM. Передняя панель дисковода выведена на лицевую панель компьютера и содержит кнопку, открывающую приемный поддон. Компакт-диск аккуратно укладывается на поддон рабочей стороной вниз (на рабочей стороне никогда не бывает надписей). Поддон закрывается повторным нажатием той же кнопки. Одновременно с закрытием поддона дисковод начинает работать и читать данные, содержащиеся в служебных областях диска.

Основной параметр дисковода CD-ROM – скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х-50х.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у  гибких дисков, а оптический. Поэтому компакт-диски нечувствительны к магнитным полям и малочувствительны к перепадам температуры и влажности. В то же время, они не допускают механических повреждений (царапин) рабочей поверхности. Хранить их следует в специальной упаковке, а если есть необходимость временно положить компакт-диск на стол, это следует делать рабочей стороной вверх (надписью вниз). Нежелательно попадание на рабочую поверхность частиц пыли и песка. Протирать диски от пыли следует крайне аккуратно, чтобы не оставить царапин. Для перезаписываемых компакт-дисков CD-RW следует также избегать длительного воздействия прямых солнечных лучей.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т.п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт – это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт – более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемо программно.

Все компьютеры IBM PC в состоянии поставки имеют два последовательных порта – COM 1 и COM 2 – и один параллельный порт – LPT. При необходимости количество коммуникационных портов можно увеличить установкой дополнительных плат.

Последовательный порт. Через последовательные порты данные каждого байта передаются последовательно – бит за битом. В этом случае для разделения  отдельных байтов между собой отправляются так называемые служебные биты. Производительность последовательного порта измеряется в битах в секунду. Предельное значение – 112 Кбит/с. Этого явно не достаточно для передачи больших объемов данных, поэтому к последовательным портам подключают устройства, не требующие высокой производительности: модемы, мышь, некоторые устаревшие модели принтеров и цифровых фотоаппаратов.

Параллельный порт. Через параллельный порт одновременно передаются все восемь битов, составляющих один байт. Это позволяет достичь более высокой скорости обмена данными. Производительность параллельного порта измеряется в  байтах в секунду. Предельное значение – 5 Мбайт/с. Как правило, параллельный порт используют для подключения принтера.

Параллельный порт имеет преимущество по сравнению с последовательным за счет более высокой скорости передачи данных. Преимущества последовательных портов заключаются в уменьшенной стоимости оборудования и кабелей, а также в возможности использования более длинных соединений (до 10м против 1,5м).

Порт USB. Современные компьютеры комплектуются дополнительно портами нового поколения – USB. Эти порты последовательного типа, но с высокой производительностью – 12 Мбит/с. Кроме высокой производительности к достоинствам портов USB относится удобство работы с ними: не требуется выключать оборудование перед стыковкой разъемов, возможно подключение многочисленных устройств к одному порту. Многие модели современного периферийного оборудования (цифровые фотокамеры, цветные принтеры, сканеры, скоростные модемы и другие) могут подключаться к портам этого типа. Выбирая периферийное оборудование, стоит отдавать предпочтение моделям, подключаемым к порту USB.

Порты PS/2. Кроме универсальных коммуникационных портов, предназначенных для любого оборудования, компьютер имеет также два специализированных порта для подключения клавиатуры и мыши – это так называемые порты PS/2. Другие устройства к этим портам не подключают.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, то он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.

Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

4. Итог
5. Домашнее задание (основные определения, подготовиться к самостоятельной работе)