Внутренние устройства персонального компьютера

Цели урока:
- помочь учащимся усвоить внутреннее устройство компьютера, основные характеристики внутренних устройств, дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере.
- воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
- развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование:
доска, компьютер, компьютерная презентация.

План урока:
I. Орг. момент. (1 мин)
II. Актуализация знаний. (10 мин)
III. Теоретическая часть. (10 мин)
IV. Практическая часть. (20 мин)
V. Д/з (2 мин)
VI. Итог урока. (2 мин)

Ход урока:
I. Орг. момент.
Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

II. Проверка знаний.
На прошлом уроке мы познакомились с понятием архитектура ПК и с тем, что входит в это понятие. Давайте вспомним, что мы уже знаем об устройстве компьютера. Проверяем знания путем прохождения тестирования.
На этом уроке мы продолжим изучение устройства компьютера и познакомимся с теми устройствами, которые располагаются в системном блоке.

III. Теоретическая часть.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. 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.

Далее студенты зачитывают подготовленный материал.

Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.

На компьютерном жаргоне материнская плата называется «мама», «мать».

Процессор. Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является большой по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20х20 мм, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов). БИС является большой по количеству элементов. Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество функциональных элементов, размеры которых составляют всего около 0.13 микрон (1 микрон = 10-6 м). Например, в процессоре Pentium 4 их около 42 миллионов.

В настоящее время для производства процессоров семейства AMD64 корпорация AMD переходит на использование новейшего техпроцесса - HiPerMOS 8 (HiP8). Этот технологический процесс, по которому в дальнейшем будут выпускаться все процессоры AMD, включает в себя ряд наиболее прогрессивных технологий для производства интегральных схем: 90 нм технологическое разрешение, медные проводники, low-k диэлектрик и технологию SOI.

Переход на технологическое разрешение 90 нм позволяет выпускать процессоры с высокой тактовой частотой, потребляющие меньше энергии и имеющие небольшое тепловыделение. Кроме того, использование транзисторов с меньшей длиной затвора позволяет на подложке равной площади разместить большее число транзисторов, например процессор AMD Opteron с кэшем L2 1 Мб, состоит более чем из 106 млн. транзисторов. Освоение 90 нм техпроцесса - важный шаг к производству двуядерных процессоров. Снижение уровня тепловыделения и уменьшения площади ядра при переходе на 90 нм техпроцесс позволит сохранить мощность двуядерных процессоров на прежнем уровне, при этом общая площадь кристалла увеличится незначительно.

Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Так, например, при тактовой частоте 2000 МГц процессор может за одну секунду изменить свое состояние 2000 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.

Есть еще насколько важных характеристик процессора – тип ядра и технология производства, частота системной шины, но мы их рассматриваем пока не будем.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения» – оперативная память – с нею он работает совместно. Данные копируются в ячейки процессора (регистры), а затем преобразуются в соответствии с командами (программой).

Оперативная память (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкостью и т.д.
Может возникнуть вопрос - почему бы не использовать для хранения промежуточных данных жесткий диск, ведь его объем во много раз больше? Это делать нельзя, так как скорость доступа к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к дисковой.

Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. 

Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость,
измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех пор название прижилось.
Не смотря на свое название жесткий диск – весьма хрупкий прибор, требующий бережного отношения. Он боится ударов, толчков, резких перепадов температуры и влажности, а так же сильных магнитных полей. Перемещение жестких дисков необходимо выполнять с повышенной внимательностью и аккуратностью.

Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. 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 в 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 идеокарты 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.).

Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга. 
При наличии специальных дополнительных устройств можно организовать связь компьютеров и на большие расстояния.

Основным параметром сетевой карты является скорость передачи информации и измеряется она в мегабайтах в секунду. Типовая норма от 10 до 100 мегабайт в секунду.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки данных используют дискеты и компакт-диски CD-ROM. 
Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость (одной дискеты – 1.44 Мбайт). По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных. Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство – дисковод. Гибкие диски не являются надежными носителями информации. Данные могут быть утрачены вследствие механических повреждений магнитной поверхности, воздействия внешних электромагнитных полей из-за дефектов и др. вероятность утраты данных для дискет среднего качества достаточно большая величина (3-5%).

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 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. 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 - 52х.

Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

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 управляемое программно.

Примеры портов:
• COM (последовательный порт)
• LTP (параллельный порт)
• USB (последовательный с высокой производительностью)
• PS/2 (универсальный для подключения мыши и клавиатуры)

Через последовательные порты данные передаются последовательно байт за байтом. Предельное значение производительности последовательного порта – 112 Кбит/с. Этого недостаточно для передачи больших объемов данных, поэтому к последовательным портам подключают устройства, не требующие высокой производительности: модемы, мыши, устаревшие модели принтеров.

Через параллельный порт передаются одновременно все восемь битов, составляющих один байт. Предельное значение производительности параллельного порта – 5 Мбайт/с. К этому порту, как правило, подключается принтер.

Преимущество параллельного порта от последовательного заключается еще в возможности использования более длинных кабелей для соединения (до 10 м против 1.5 м).

Все современные компьютеры комплектуются портами нового поколения – USB. Это порты последовательного типа, но с высокой производительностью (до 12 Мбайт/с). Кроме высокой производительности к достоинствам USB портов относится удобство работы с ними: не требуется выключать оборудование перед стыковкой, возможно подключение нескольких устройств в одному порту. Многие модели современной периферийного оборудования могут подключаться к портам этого типа.

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

Вопросы для закрепления.
• Какие устройства входят в состав системного блока? (материнская плата, микропроцессор, оперативная память, системная шина, блок питания, вентиляторы, устройства внешней памяти)
• Какие характеристики процессора вы знаете? (тактовая частота и разрядность)
• Для чего предназначен винчестер? (для постоянного хранения информации, часто используемой при работе на компьютере)
• Из чего состоит микропроцессор? (устройства управления, адресного пространства и арифметически-логического устройства)
• В чем отличие оперативной и внешней памяти? (в оперативной памяти информация хранится, пока компьютер включен. После выключения ПК вся информация стирается в отличии от внешней памяти)
• Для чего необходима оперативная память? (для хранения исполняемой в данный момент времени программы и данных, с которыми она непосредственно работает)

III. Практическая часть.

Сегодня на практической части мы рассмотрим из каких деталей состоит системный блок. Выявим неисправности системного блока и устраним их.

IV. Д/з
Знать внутреннее устройство ПК, основные характеристики устройств. Дополнительное задание: найти информацию о возникновении названия винчестер для жесткого диска.

V. Итог урока.
Подведение итога урока. Выставление оценок.
На уроке мы узнали внутренне устройство ПК, какие характеристики имеют эти устройства, как произвести замену такого устройства или добавить новое.