Магістрально-модульний принцип побудови комп’ютера

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Перейти до: навігація, пошук

Мета уроку: допомогти учням зрозуміти магістрально-модульний принцип побудови комп’ютера, засвоїти основні поняття, розвинути пізнавальні інтереси.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Вид уроку: урок - засвоєння нових знань, урок - практичне заняття.

Прилади та матеріали: операційна система Windows, таблиці;


Організаційний момент.

Привітання вчителя та учнів, перевірка відсутніх.

Актуалізація опорних знань. Бліц опитування.

Які основні етапи обробки інформації? Які пристрої комп’ютера вам відомі?

Мотивація навчальної діяльності.

На минулих уроках ви ознайомилися з призначенням і характеристиками основних пристроїв комп'ютера. Очевидно, що всі ці пристрої не можуть працювати окремо, а тільки в складі всього комп'ютера. Тому для розуміння того, як комп'ютер обробляє інформацію, необхідно розглянути структуру комп'ютера і основні принципи взаємодії його пристроїв.

Вивчення нового матеріалу.

Функціональна схема комп'ютера.

Mmp build pk1.jpg

Згадаймо, що основними вузлами комп'ютера з функціональної точки зору — є процесор, що поєднує в собі АЛП та ПУ (див. схему на мал. 7.1), оперативні пам’ять та зовнішні пристрої. Якщо на функціональній схемі відобразити пристрої, які звичайно підключаються до персонального комп'ютера, вона матиме такий вигляд (мал. 9.1).

Системна шина - магістраль.

Mmp build pk2.jpg

Різноманітні вузли комп'ютера пов'язані з мікропроцесором та між собою через пристрій, що називається системною шиною. Слово "шина" спочатку (було введено в електротехніці та означало товстий мідний дріт для передачі великих струмів. У комп'ютерній техніці "шиною" називають пристрій для зв’язку між собою кількох вузлів комп'ютера. Оскільки основний обмін даними відбувається через системну шину, її також називають магістраллю. Магістраль містить такі три шини:

  • шина управління, яка служить для управління з боку МП усіма системами та процесами, що відбуваються в комп'ютері;
  • шина адреси (адресна шина), за допомогою якої здійснюється вибір по¬трібної комірки пам'яті, а також портів введення-виведення;
  • шина даних, по якій інформація передається від МП до будь-якого прист¬рою або, навпаки, від пристрою до МП.

Mmp build pk3.jpg

Розглянемо схему обміну інформацією між МП та оперативною пам'яттю (мал. 9.2). Послідовність роботи цієї схеми дуже проста. Процесор сигналізує по шині управління до пам'яті про те, що він збирається зчитати дані, які розміщені за певною адресою (тобто у певній комірці). З оперативної пам'яті надходить відповідь, що ці дані доступні. Далі МП по адресній шині повідомляє адреси потрібних комірок пам'яті, а по шині даних зчитує інформацію з комірок. Не зупиняючись на деталях конструкцій шин, можна сказати, що кожна шина — це набір електричних з'єднань-проводів. Адресна шина, наприклад для МП Intel 8088, складається з 20 паралельних проводів — по одному для кожного біта, тобто адресна шина для даного МП є 20-розрядною.

Контролери, адаптери.

Отже, дані, необхідні для роботи програм, вносяться до оперативної пам'яті, туди ж записуються і результати обчислень. Для введення та виведення даних служать зовнішні пристрої, які підключаються до комп'ютера. Однак обмін інформацією між оперативною пам'яттю та зовнішнім пристроєм відбувається не прямо, а через спеціальні електронну схему, яка називається контролером (або адаптером, що у перекладі означає „допоміжний пристрій"). Існують контролери дисків, монітора клавіатури тощо. Контролер (адаптер) — це електронна схема, яка керує роботою зовнішнього пристрою. Зауважимо, що на мал. 9.1 блоки контролерів не показані, а взагалі їх слід було накреслити між шиною та кожним зовнішнім пристроєм.

Модулі ПК.

ІВМ РС-сумісний комп'ютер складається з кількох основних модулів, що виготовляються у вигляді окремих плат. Один з таких модулів вам уже зна¬йомий — це материнська плата, на якій розміщені процесор, оперативна та інші види пам'яті, схеми BIOS тощо. На материнській платі є слоти розширення, призначені для підключення інших модулів. Цими модулями звичайно є плати зі схемами контролерів зовнішніх пристроїв, наприклад, плата відеоконтролера (так звана відеокарта), що створює сигнал для монітора. Аналогічно на більшості материнських плат є слот для звукової карти (звукового адаптера). До звукової карти підключаються колонки та мікрофон. Ми навели приклади контролерів зовнішніх пристроїв, розміщених на окремій платі. Однак деякі пристрої мають контролери, які розташовані безпосередньо на материнській платі, це, наприклад, контролери клавіатури, контролери дисків. Крім того, деякі моделі материнських плат самі по собі містять схеми відеокарти та звукової карти. У цьому разі йдеться про інтегровані схемі контролерів відео та звуку. Завдяки модульному складу ПК користувач може сам комплектувати необхідну для себе конфігурацію комп'ютера. Модульний склад полегшує також модернізацію комп'ютера та усунення несправностей. Модульний спосіб конструювання комп'ютера разом з магістральним способом обміну інформацією між модулями дозволяє вести мову про магістрально-модульний принцип побудови ПК.

Внутрішня пам'ять ПК.

Фізично пам'ять комп'ютера виконана у вигляді окремих мікросхем — запам'ятовуючих пристроїв (ЗП). ЗП поділяються на постійні запам'ятовуючі пристрої (ПЗП) та оперативні запам'ятовуючі пристрої (ОЗП). Перший тип цих пристроїв (ПЗП) призначений тільки для зчитування та застосовується для довготривалого зберігання даних. Інформація до ПЗП звичайно записується виробником комп'ютера та служить, наприклад, для початкового завантаження комп'ютера після його включення, для керування зображенням на екрані тощо. ОЗП, або просто оперативна пам'ять, є важливим елементом комп'ютера . Вона виконана у вигляді окремих модулів, які підключаються до материнської плати за допомогою спеціальних рознімних з'єднань. Оперативна пам'ять виготовляється у вигляді НВІС, що забезпечують різноманітну інформаційну ємність (1, 4, 8, 16, 32, 64 Мбайти, і більше). Сучасні ПК зорієнтовані на роботу з потужним програмним забез-печенням, яке вимагає від 32 до 128 Мбайт ОЗП. У процесі роботи комп'ютера дані можуть бути записані до будь-якої комірки ОЗП, а також можуть бути зчитані з будь-якої комірки, тобто пристрої оперативної пам'яті забезпечують доступ до довільної комірки пам'яті. Тому ОЗП називають також пам'яттю з довільним доступом (англійською мовою Random Access Memory, або скорочено RАМ). На відміну від ОЗП вміст пристроїв постійної пам'яті (ПЗП) не може бути змінений комп'ютером. Про програми та дані, що записані до ПЗП, кажуть, що вони "прошиті" до комірок пам'яті виробником ком¬п'ютера. Цим підкреслюється та обставина, що постійна пам'ять призначена тільки для зчитування інформації. Тому ПЗП визначають терміном RОМ (Read Only Memory — пам'ять тільки для читання).

Практичне завдання:

  • 1. Розвиваюча гра. Підготуйтесь до проведення гри «Найдовший ланцюг комп’ютерних термінів» (в основу покладена ідея гри «назви міст»). Для цього необхідно виписати якомога більше комп’ютерних термінів, що вивчались у цьому році, і потренуватись у створенні ланцюжків, подібних до наступного: інформаційний процес — системний блок — клавіатура — адаптер — роз’єм — мишка — архітектура — ...
  • 2. Робота з комп’ютером. Завантажте «Диспетчер пристроїв» на вашому комп’ютері. (Обміркуйте скільки способів його завантаження вам відомі). Ознайомтеся з будовою та вмістом вікна. Випишіть у робочий зошит якомога більше пристроїв та їх характеристики. Спробуйте на основі отриманих даних дати власну оцінку швидкодії ПК.


Закріплення вивченого теоретичного матеріалу.

Інтерактивне закріплення вивченого матеріалу. Учитель Відповідає на запитання учнів.

Домашнє завдання.

Засвоїти основні засади магістрально-модульного принципу побудови комп’ютера. Для допитливих: прослідкувати які з блоків і інтерфейсів модернізовувалися в процесі розвитку комп’ютерної техніки.