Разработка урка "Магистрально-модульный принцип построения компьютера"
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс) на тему

Тема: «Магистрально-модульный принцип построения компьютера»

Цель

Изучить какие технические характеристики и как влияют на производительность компьютера

Задачи:

1. образовательная: рассмотреть магистрально-модульный принцип построения компьютера; как аппаратно реализуется процессор и его характеристики;
2. воспитательная: способствовать повышению мотивации и личностной заинтересованности обучающихся; привитию навыков самообразования и самовоспитания;
3. развивающая: развивать умение выделять главное из полученной информации, применять имеющиеся знания на практике, а также, учитывая профильное направление класса, готовить учащихся к ЕГЭ.

1. Организационный момент

Сообщаю информацию о новых профессиях в области информационных технологий (показываю папку, содержащую информационный материал).

2. Новый материал

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип, который позволяет самому комплектовать нужную конфигурацию компьютера и при необходимости производить модернизацию. Историческая справка

Впервые предложил принципиальную схему строения компьютера Чарльз Беббидж, профессор Кембриджского университета в 1834 году. Он разработал программно-управляемую «Аналитическую машину» (первую программу для машины Беббиджа написала Ада Лавлейс, дочь великого английского поэта Джорджа Байрона). Разработке Беббиджа не суждено было воплотиться.

/см. архитектуру «Аналитической машины»/

Опираясь на идеи Ч. Беббиджа американский ученый Джон фон Нейман в 1946 году, разработал теоретическую модель строения компьютера – магистрально-модульный принцип, который актуален по сегодняшний день.

/см. теоретическую модель/

Магистраль

Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена между устройствами. Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления – многопроводные линии. К магистрали подключается процессор, оперативная память, а также периферийные устройства, которые обмениваются информацией на машинном языке.

/см. схему «магистрально-модульной строение компьютера»/

Шина данных

По этой шине данные передаются между различными устройствами, например, считывание из ОЗУ – в процессор для обработки, затем, полученные данные – в ОЗУ для хранения. Т.о. данные могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

/Приведем еще пример/

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора – количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно.

/рассмотрим для примера, как хранятся целые беззнаковые числа в памяти компьютера/

Рассмотрим таблицу соответствия разрядности процессора и разрядности шины данных:

Таблица соответствия

/Выяснить есть ли процессоры  частотой более 4 ГГц?/

Шина адреса (ISA Industrial Standard Architecture - промышленная стандартная архитектура; ISA-16 – со значительными доработками; VESA - ассоциация стандартов видео оборудования; Peripheral Component Interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов; AGP (Accelerated Graphic Port – специально предназначенного для подключения мощных графических адаптеров; Universal Serial Bus - универсальная шина, предназначенная для легкого и быстрого подключения периферийных устройств.)

         Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес, который передается по адресной шине, причем сигналы передаются всегда в одном направлении – от процессора к ОЗУ или устройствам (однонаправленная шина).

        Разрядность шины адреса определяется объемом адресуемой памяти –  адресным пространством, т.е. количеством однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.

         /виды ячеек/

Количество адресуемых ячеек (адресное пространство) можно рассчитать по формуле:

                                                               N = 2 I

        где I – разрядность шины адреса.

       Рассмотрим таблицу соответствия:

Рассчитаем максимально возможное адресное пространство при разрядности шины адреса 36 бит:

N = 236 = 68 719 476 736 (возможных разрядов)

Шина управления

По ширине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию (считывание или запись) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами.

3. Закрепление

1. Найти какая может быть максимально возможная частота процессора Pentium 4, AMD.
2. Какая шина данных может соответствовать этой частоте процессора?
3. Рассчитайте адресное пространство при разрядности шины адреса 24 бита.

4. Домашнее задание Н. Угринович. Информатика и ИКТ 10-11. § 1.1, практическое задание 1.1