Тема: Архітектура комп’ютера. Історія засобів опрацювання інформаційних об’єктів. Процесор, його призначення.

Урок 4.

Тема: Архітектура комп’ютера. Історія засобів опрацювання інформаційних об’єктів. Процесор, його призначення.

Мета:

•     навчальна: актуалізувати раніше отримані знання про будову комп'ютера, класифікацію пристроїв, сформувати знання про історію розвитку обчислювальних засобів та класифікацію сучасних комп'ютерів, сформувати поняття: архітектура комп'ютера, процесор та його основні характеристики.
•     розвивальна: розвивати логічне мислення та креативність;
•     виховна: виховувати інформаційну культуру, дбайливе ставлення до комп’ютерної техніки.
• Тип уроку: Комбінований.

Хід уроку
 

І. Організаційний етап

•     привітання
•     перевірка присутніх
•     перевірка готовності учнів до уроку

ІІ. Актуалізація опорних знань

•     Назвіть складові комп’ютера.
•     Які є пристрої введення інформації?
•     Які є пристрої виведення інформації?
•     Що таке комп’ютерна програма?
•     Яке призначення операційної системи?

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку . Мотивація навчальної діяльності
Раніше ми описували комп'ютер, не аналізуючи принципи його роботи. Настав час детальніше ознайомитися з двома нероздільними складовими комп'ютера: апаратною і програмною, а також зі способами їх взаємодії. Сьогодні ми дізнаємось історію обчислювальної техніки, дізнаємось, яку архітектуру мають сучасні комп'ютери та що таке процесор.
IV. Вивчення нового матеріалу
Пояснення вчителя з елементами презентації

Як технічний прогрес вплинув на розвиток обчислювальної техніки?
Комп’ютерна техніка використовується для обчислень й опрацювання інформаційних об’єктів різного типу. Першим приладдям для лічби були, ймовірно, зарубки, вузлики, лічильні палички. Розвиваючись, це приладдя ставало складнішим, і з часом з’явилися нові пристрої: абак (рахівниця), логарифмічна лінійка, механічний арифмометр, електронний комп’ютер. Засоби для обчислень постійно змінювались і пройшли кілька етапів розвитку.

Обчислювальна техніка поступово стала використовуватися не лише для обчислень, а й для вирішення інших завдань, наприклад, для автоматизації різних процесів, використання електронних засобів зв’язку, контролю обладнання, виконання офісних завдань, комп’ютерних ігор, навчання тощо. Кожна галузь, у свою чергу, запровадила додаткові вимоги до комп’ютерного обладнання, яке постійно розвивається відповідно до цих вимог.
Удосконалення комп’ютерів постійно відбувається в кількох напрямах. По-перше, змінюють або ж використовують нові основні елементи, з яких виготовляють комп’ютер, — змінюється елементна база комп’ютерів. По-друге, змінюється програмне забезпечення. Крім того, вдосконалюються пристрої введення та виведення даних та організація і взаємозв’язок його окремих складових.
Початком ери комп’ютерів вважають 1945-1946 рр., коли американські вчені Проспер Еккерт і Джон Моучлі сконструювали в Пенсильван- ському університеті (США) першу ЕОМ «ENIAC» (від англ. — Electronic Numerical Integrator and Calculator). ENIAC мала 1800 електронних ламп та 150 000 електромеханічних реле. Зрозуміло, що ця машина була дуже громіздкою, складною в управлінні (щоб змінити програму, необхідно було перепаювати схему), ненадійною в роботі, мала низку інших недо¬ліків. ENIAC відносять до першого покоління електронних обчислювальних машин (ЕОМ).
Під поколіннями ЕОМ розуміють усі типи й моделі електронних обчислювальних машин, розроблені різними конструкторськими колективами, але побудовані за одними й тими самими науковими і технічними принципами. Кожне наступне покоління визначається новими електронними елементами, технологія виготовлення яких є принципово іншою, обчислювальними можливостями, швидкодією та іншими властивостями.
Покоління ЕОМ (англ. — computer generation) — один із класів у класифікації обчислювальних систем за ступенем розвитку апаратних і програмних засобів.
Зазвичай вирізняють чотири покоління електронної обчислювальної техніки

Швидкого розповсюдження комп’ютери набули, починаючи з третьо­го покоління.

У нашій країні розробки ЕОМ почалися також у 1940-х роках. У 1951 р. в Києві під керівництвом професора Сергія Олексійовича Ле- бедєва (1902-1974) було введено в експлуатацію ЕОМ, яка дістала назву «МЭСМ» (рос. — Малая электронно-счётная машина).

Значний внесок у розвиток вітчизняної комп’ютерної техніки зробив Віктор Михайлович Глушков (1923-1982) — засновник наукової школи кібернетики, автор фундаментальних праць із кібернетики, штучного інтелекту, теорії цифрових автоматів, з питань застосування кібернетич­них методів в економіці.

Починаючи з 1950-х років обчислювальна техніка почала бурхливо розвиватися і за кордоном, і в Україні.

Яку архітектуру мають сучасні комп’ютери?

Сучасний стаціонарний комп’ютер може мати такі складові: систем­ний блок, монітор, клавіатуру та мишу, акустичну систему, принтер, ска­нер тощо. Сьогодні використовують й інші види комп’ютерів: ноутбуки та нетбуки, планшетні та кишенькові. У таких комп’ютерах системний блок, монітор і часто інші пристрої об’єднані в один. Попри те, що сфе­ри застосування сучасних комп’ютерів практично не обмежені, в основу їх роботи покладено єдині принципи роботи. Вони визначають загальну структуру, без урахування особливостей тих чи інших моделей, і відобра­жають основні зв’язки між пристроями комп’ютера, потоки даних, які циркулюють між ними, та принципи їх опрацювання. Уніфікація архі­тектури ПК забезпечує їх сумісність із точки зору користувача.

Архітектура ПК — принципи роботи та взаємодії основних пристроїв комп’ютера: процесора, внутрішньої й зовнішньої пам’яті та пристроїв введення й виведення даних.

В основу більшості моделей сучасних комп’ютерів покладено архітек­туру американського математика Джона фон Неймана — опис логічної організації ЕОМ

Основні складові фон-нейманівської машини такі: пристрій управління, арифметико-логічний пристрій, пам’ять, пристрої введення та виве­дення даних.

Принципи роботи комп’ютера за фон Нейманом

1. За допомогою пристроїв введення дані та програми їх опрацювання потрапляють у пам’ять комп’ютера.
2. З пам’яті комп’ютера дані надсилаються до процесора.
3. Арифметико-логічний пристрій здійснює опрацювання даних.
4. Пристрій управління забезпечує виконання процесів опрацювання даних, їх збереження та передавання.
5. Пристрої виведення даних здійснюють подання результатів опрацю­вання даних у вигляді, зручному для користувача.

Чи може комп'ютер працювати без процесора?

Процесор називають електронним «мозком» комп’ютера. Він призна­чений для автоматичного опрацювання й перетворення даних за наперед введеними програмами та управління роботою всіх пристроїв комп’ютера. Від його обчислювальної потужності здебільшого й залежить продуктив­ність комп’ютера.

Процесор — це мікросхема, яка створюється на напівпро­відниковому кристалі (або кількох кристалах) шляхом застосування складної мікроелектронної технології. Різноманітні операції в процесорі виконуються за спеціальними вказівками. Вказівки для процесора запи­сують у комп’ютерній програмі.

Під час роботи процесор досить сильно нагрівається, тому на нього вста­новлюють систему охолодження — вентилятор, який називають кулером.

Процесор складається з:

1. арифметико-логічного пристрою для виконання арифметичних і логічних операцій із даними;
2. пристрою управління для забезпечення функціонування всіх складо­вих комп’ютера;
3. регістрів власної пам’яті.

Під час роботи процесор опрацьовує дані. Частина даних інтерпрету­ється як власне дані, частина даних — як адресні дані, а частина — як вказівки. Сукупність різноманітних вказівок, які може виконати проце­сор над даними, утворює так звану систему вказівок процесора.

Основними характеристиками процесорів є:

• тип — відповідно до фірми-виробника розрізняють процесори Intel (Pentium, Celeron, Core 2 Duo тощо), AMD (AMD64, Duron, Athlon тощо) та інші;
• тактова частота — визначає кількість виконуваних елементарних операцій за одну секунду, тобто швидкодію процесора; тактова часто­та сучасних процесорів вимірюється в гігагерцах (ГГц); уже розробле­но процесори з частотою понад 3 ГГц;
• розрядність — максимальна довжина двійкового коду, який може опрацьовуватись або передаватися процесором; чим вищою є розряд­ність, тим потужніший процесор;
• кеш-пам’ять — це внутрішня пам’ять процесора, яка дає можливість зберігати проміжні дані.

Режим роботи процесора задається спеціальною мікросхемою, яка назива­ється генератором тактової частоти. Цей пристрій визначає ритм і швидкість ро­боти — на виконання процесором кож­ної операції відводиться певна кількість тактів.

Обсяг кеш-пам’яті сучасних проце­сорів коливається від 256 до 1024 Кб.

Розрядність пов’язана з розміра­ми спеціальних комірок пам’яті, що містяться в самому процесорі й нази­ваються регістрами. Процесор із регі­стром 1 байт (8 біт) називають 8-розрядним, 2 байти — 16-розрядним, 4 байти — 32-розрядним. Найпотужні­ші комп’ютери сьогодні мають 8-байто- ві регістри (64 розряди).

V. Фізкультхвилинка

VI. Засвоєння нових знань, формування вмінь

Робота з підручником: Впр.1 ст. 18

Практичне завдання.

1. Запустіть текстовий процесор та створіть новий документ. У контекстному меню Комп'ютер відкрийте вкладку Властивості. Знайдіть, розшифруйте і введіть у документ характеристики процесора.
2. За каталогами інтернет-магазинів знайдіть опис процесорів. Скопіюйте в документ посилання на сторінку та стислий опис характеристик вибраного процесора. За цими даними визначте і запишіть: розрядність; кількість ядер; тактову частоту; обсяг кеш-пам’яті.

VIІ. Підсумки уроку

Рефлексія

• Що ми вивчили на уроці
• Що було найцікавішим
• Що виявилось занадто важким

VІІI. Домашнє завдання

1. Підручник § 3 п.1-3 ст. 16-20
2. Складіть невеликий за обсягом твір на тему "Комп’ютери майбутнього" твір відправте на електронну скриньку вчителя.

ІХ.  Оцінювання роботи учнів