Ogólna budowa komputera

Transkrypt

1 Literka.pl Ogólna budowa komputera Data dodania: :30:00 Publikacja zawiera konspekt lekcji informatyki dla Gimnazjum. Celem lekcji zrozumienie pracy komputera, oraz poznanie jego ogólnej budowy. Opracowała: Agnieszka Terebus Studentka IV roku Pedagogiki Zdolnosci i Informatyki Akademia Pedagogiki Specjalnej w Warszawie Konspekt lekcji informatyki dla Gimnazjum Przedmiot: Informatyka Klasa: I gimnazjum Liczba uczniów: 15 uczniów Czas trwania: 45 minut Temat: Ogólna budowa komputera osobistego, jednostki pojemności. Cel ogólny: Zrozumienie pracy komputera. Cele szczegółowe: Poznawcze: -uczeń zna pojęcia: płyta główna, procesor, magistrala i gniazda rozszerzające, dyski twarde i dyskietki, karty rozszerzeń - uczeń wie co to jest pamięć komputera i zna jej rodzaje Kształcące: - uczeń umie wskazać miejsce gdzie znajdują się urządzenia wewnętrzne - uczeń umie opisać działanie poznanych urządzeń Wychowawcze: - uczeń rozumie sposób działania urządzeń wewnętrznych komputera Metody : pogadanka, pokaz Środki dydaktyczne: komputer, który można rozebrać, Krzyżówki dla uczniów Formy organizacji pracy uczniów: praca z całą klasą, Szczegółowy opis zajęć I. część przygotowawcza: Nauczyciel: - wita uczniów - sprawdza listę obecności - podaje temat lekcji, uczniowie zapisują go w zeszytach: Temat: Ogólna budowa

2 komputera osobistego, jednostki pamięci. - prosi uczniów o odczytanie pracy domowej (także pracy dla chętnych) II. część podstawowa Nauczyciel: - nauczyciel wraz z uczniami omawia i prosi o zapisanie nowych pojęć w zeszytach: - wraz z uczniami omawia wnętrze komputera. Razem otwierają komputer i poznają poszczególne urządzenia. Notatki do lekcji (dla nauczyciela): 1) PŁYTA GŁÓWNA (motherboard) podstawowa karta elektroniki komputera, na której są umieszczone: procesor, pamięć operacyjna oraz gniazda umożliwiające podłączenie kart rozszerzających. Istnieje bardzo wiele odmian płyt głównych, ich często barwne nazwy (np. Tiger, Thunder tygrys, grom) i parametry są dostępne w katalogach publikowanych w czasopismach. 2) DYSK TWARDY (dysk sztywny, dysk stały, hard disc) dysk magnetyczny w hermetycznej obudowie powszechnie używany w komputerach osobistych typu IBM PC i w komputerach przenośnych.(nazwa dysk stały, czyli niewymienny, traci na aktualności, gdyż d.t. mogą być montowane w przenośnych kasetach.). Pojemność d.t. wynosi od kilkuset MB do kilkudziesięciu GB. Ciekawym szczegółem konstrukcyjnym d.t. jest precyzja współpracy jego głowic z powierzchniami roboczymi; głowice unoszą się nad powierzchniami dysków w odległości około 0, 0005 mm. Z tego powodu najmniejsze zanieczyszczenie grozi całkowitą awarią dysku. Mimo zabezpieczeń awarie takie oczywiście się zdarzają. Pierwsze d.t. wyprodukowała firma IBM w 1973r.; nazywano je Winchesterami, aby podkreślić, że były niezawodne niczym słynna broń. 3) PROCESOR (CPU - Central Processing Unit) w komputerze odpowiedzialny jest za przetwarzanie danych. Wszystkie zlecane mu zadania przekazywane są od kontrolera, zawierającego informacje pochodzące od pamięci operacyjnej. Kontroler decyduje, które zadania mają być wykonywane przez procesor w danej chwili (często przecież zdarza się, że na przykład jednocześnie gra muzyka, obrabiany jest plik graficzny i dodatkowo coś się drukuje). Gdy decyzja o wykonywanym procesie zapadnie, kontroler przesyła zlecenie do jednostki arytmetyczno - logicznej (ALU - Arithmetic Logical Unit), gdzie następuje przetworzenie danych i odesłanie z powrotem (za pomocą kontrolera) do pamięci operacyjnej. otrzymany wynik może pojawić się na ekranie monitora, zostać skopiowany np. na dyskietkę lub wydrukowany na papierze. Procesor podzielony jest na sekcje, odpowiedzialne za wykonywanie różnych zadań. Są one połączone siecią kanałów, zwanych siecią magistrali. Przesyłanie danych i ich obliczanie odbywa się z taką samą częstotliwością, dzięki czemu wykonywane zadania nie kolidują ze sobą. Procesor wyposażony jest w zegar, wyznaczający jego własną częstotliwość. Im ta częstotliwość wyższa, tym szybszy procesor. Na przykład w procesorze z zegarem o częstotliwości 800 MHz, zegar tyka 800 milionów razy na sekundę i za każdym tyknięciem następuje transfer danych i wykonywane są obliczenia. W procesorze 400 MHz potrzeba więc dwukrotnie więcej czasu na te same działania. 4) Procesor zawarty w jednym układzie jest określany mianem MIKROPROCESORA. Do

3 jego elementów należą moduły pamięci, jednostki obliczeniowej i sterującej, a także rejestry rozkazów, danych, stanów, pamięci podręcznej oraz licznika rozkazów. Sam mikroprocesor nie umożliwia przeprowadzenia jakichkolwiek operacji - wymaga obecności pamięci stałej (ROM), operacyjnej (RAM) i urządzeń wejścia / wyjścia (I/O). Mikroprocesor jest to rodzaj układu scalonego, miniaturowego urządzenia elektronicznego, zawierającego blok sumatora, blok logiczny i blok kontrolny, niezbędne do realizowania funkcji operacyjnej jednostki centralnej. W efekcie, układ taki jest zdolny zarówno do interpretacji rozkazów i wykonywania programu działania, jak i do prowadzenia obliczeń arytmetycznych. Z mikroprocesorem zintegrowane są również układy szybkiej pamięci typu cache, przyspieszającej przesyłanie rozkazów i danych z i do pamięci RAM oraz układy sterowania. W prawie każdym mikroprocesorze możemy wyróżnić następujące bloki: 1. ALU - jednostka arytmetyczno-logiczna (Arithmetic Logic Unit), wykonuje ona operacje logiczne na dostarczonych jej danych, podstawowy zestaw to: dodawanie, podstawowe operacje logiczne (AND, XOR, OR, NOT), oraz przesunięcia bitowe w lewo i w prawo. W bardziej złożonych mikroprocesorach zestaw ten jest znacznie bogatszy. 2. CU - układ sterownia (Control Unit), zwany też dekoderem rozkazów. Odpowiedzialny jest on za dekodowanie dostarczonych mikroprocesorowi instrukcji i odpowiednie sterowanie pozostałymi jego blokami (na przykład jeśli zdekodowaną instrukcją będzie dodawanie, CU odpowiednio ustawi sygnały sterujące, by ALU wykonała tę właśnie operację 3. Rejestry - umieszczone wewnątrz mikroprocesora komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do przechowywania tymczasowych wyników obliczeń (rejestry danych) oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej (rejestry adresowe). Proste mikroprocesory mają tylko jeden rejestr danych zwany akumulatorem. Oprócz rejestrów danych i rejestrów adresowych występuje też pewna liczba rejestrów o specjalnym przeznaczeniu: 4. PC - licznik rozkazów (Program Counter) - zawiera on adres komórki pamięci zawierającej następny rozkaz do wykonania 5. IR - rejestr instrukcji (Instruction Register) - zawiera on adres aktualnie wykonywanej przez procesor instrukcji. 6. SP - wskaźnik stosu (Stack Pointer) - zawiera adres wierzchołka stosu Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem za pomocą szyny danych i szyny adresowej. Generalnie każdy bardziej skomplikowany mikroprocesor można zaklasyfikować do jednej z dwóch architektur: 1. CISC (Complex Instruction Set Computers) 2. RISC (Reduced Instruction Set Computers) Każda z nich ma swoją specyfikę, swoje wady i zalety Historia mikroprocesorów Wszystko zaczęło się w 1968 roku, kiedy to Gordon Moore i Robert Noyce założyli w Santa Clara, w kalifornijskiej Dolinie Krzemowej, firmę elektroniczną. Jej początek dało opracowanie przez Noyce'a procesu fotochemicznego, który pozwolił na scalenie ogromnej liczby tranzystorów w jedną płytkę krzemową. Tak zaczęła się rewolucja w świecie mikroelektroniki. Jako nazwę firmy wybrano Intel - od słów INTegrated ELectronics, czyli elektronika zintegrowana. W 1971 roku Intel wyprodukował pierwszy w świecie mikroprocesor, historyczny już dziś układ o nazwie 4004, zaprojektowany na zamówienie Japończyków jako "serce"

4 kieszonkowego kalkulatora. Projektanci układu znacznie przekroczyli wymagania zleceniodawcy; okazało się, że ten mniejszy od paznokcia kawałek krzemu, zawierający w sobie oszałamiającą na owe czasy liczbę 2300 tranzystorów, miał moc obliczeniową porównywalną z mocą słynnego pierwszego znanego komputera, ENIAC-a. Z tym, że ENIAC liczył razy wolniej niż 4004! Itd. 5) MAGISTRALA połączenie (wiązka przewodów lub ścieżek na płytce obwodu drukowanego), którym drogę do i z jednostki centralnej pokonują sygnały pochodzące od jednego lub większej liczby urządzeń zewnętrznych. Urządzenia mogą się komunikować z systemem komputerowym także bezprzewodowo). W definicji szyny, prócz samych przewodów, mieści się ściśle zdefiniowany protokół, precyzujący zbiór komunikatów, które można tymi przewodami przesyłać. Szerokość magistrali, tzn. liczba jej równoległych ścieżek, określa, ile bitów może ona przesłać za jednym razem. Szybkość przesyłania danych za pomocą magistrali podaje się w jednostkach zwanych bps.(czyli jednostka określająca liczbę bitów przesyłanych kanałem cyfrowym w czasie jednej sekundy. Jest to podstawowa jednostka miary szybkości transmisji danych w technice komputerowej. Korzystanie z magistrali danych przez określone urządzenie w postaci tzw. karty rozszerzeń jest możliwe przez umieszczenie jego karty w gnieździ rozszerzającym. Gniazda rozszerzające współpracujące z odpowiednią magistralą to gniazda typu PCI lub AGP (a w przypadku magistrali ISA - gniazdo typu ISA). W komputerze istnieje kilka rodzajów magistrali, np. - magistrala adresowa realizuje połączenie pomiędzy procesorem i pamięcią operacyjną w komputerze. Połączeniem tym jest przekazywany adres komórki, z której w danej chwili korzysta mikroprocesor. - magistrala danych realizuje połączenie w celu przekazywania danych pomiędzy mikroprocesorem, a układami (urządzeniami) w komputerze, np. pamięcią operacyjną, kartą grafiki, itd. W komputerach osobistych występuje wiele standardów szyn: PCI, SCSI, PCMCIA, USB, IEEE 1394 i in. Magistrala ISA (Idustry Standard Architecture) zwykła 16-itowa maistrala danych. Isa pracuje z częstotliwością 8 MHz, co daje maksymalną prędkość przesyłania danych 5 Mbps. Obecnie coraz rzadziej jest wykorzystywana przez karty rozszerzające. Magistrala PCI (Peripheral Component Interconnect) standard magistrali opracowany przez firmę Intel. Magistrala PCI jest szybką 32 bitową magistralą danych. Może ona pracować z częstotliwością 33 lub 66 MHz, a jej prędkość przesyłania danych nie może być mniejsza niż 132 Mbps. Aktualnie za pomocą gniazd rozszerzających typu PCI montowane są wszystkie nowoczesne karty rozszerzeń. Magistrala AGP (Accelerated Graphics Port)- nowy rodzaj magistrali opracowany przez firmę Intel. Powstała ona na bazie magistrali PCI z myślą o szybkim przesyłaniu danych w grafice 3D. Magistrala AGP umożliwia karcie graficznej bezpośredni dostęp do pamięci operacyjnej i jest obecnie wykorzystywana wyłącznie do obsługi nowoczesnych kart graficznych. Standard AGP umożliwia przesyłanie danych z dwu (AGP x 2), a nawet czterokrotnie większą prędkością (AGP x 4) niż w przypadku klasycznej magistrali PCI. 6)...

5 Dostęp do pełnej treści możliwy po zalogowaniu. Literka.pl Literka.pl