АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ Урок №1. (3.15)

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Перейти до: навігація, пошук

Тема: Структура інформаційної системи: апаратна та програмна складові, їх взаємодія. Класифікація та призначення апаратних засобів: пристроїв введення, виведення, зберігання та обробки інформації. Основні характеристики комп’ютера. Підготовка комп’ютера до роботи. Техніка безпеки під час роботи за комп’ютером. Коротка історія розвитку обчислювальної техніки. Огляд сучасної обчислювальної техніки, основні галузі застосування.

Мета: ознайомити учнів із структурою інформаційної системи, її основними пристроями та їх призначенням; пояснити взаємодію апаратної та програмної складових; розвивати логічне мислення, аналітичні здібності учнів, уміння проводити аналогії та порівняльний аналіз; виховувати допитливість, самостійність. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.


.Організаційний етап

Привітання вчителя й учнів. Оголошення теми уроку.

. Вивчення нового матеріалу

Розповідь вчителя з побудовою опорних таблиць у зошитах учнів.

. Ознайомлення з інформаційною системою.

У сучасному інформа¬ційному суспільстві головним ресурсом стає інформація, надважливу роль починають відігравати створювання та використання інформа¬ційних систем і новітніх інформаційних технологій. Інформаційна система (ІС) — це сукупність організаційних і технічних засобів для збирання, обробляння, зберігання, подавання та передавання інформації, потрібної користувачеві.

Іс.jpg

. Структура інформаційної системи

Під час розгляду комп'ютерних пристроїв прийнято розрізняти їх архітектуру й структуру. Архітектурою ПК називають його опис на деякому загальному рівні, що включає опис системи команд, системи адресації, організації пам'яті і т. д. Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв'язки і взаємодію головних пристроїв ПК: процесора, внутрішньої, зовнішньої пам'яті та периферійних пристроїв. Уніфікація архітектури ПК забезпечує їх сумісність з точки зору користувача. Класична архітектура (фон Нейман) — пристрій керування, арифметично-логічний пристрій, пам'ять, пристрої вводу-виводу інформації, об'єднані за допомогою каналів зв'язку. Структура персонального комп'ютера — це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. До основних (базових) вузлів комп’ютера (рис. 3.9) належать:

• процесор (рис. 3.10), що складається з двох частин: арифметико-логічного пристрою (АЛП) та пристрою керування (ПК). Його призначення — обробляти дані за зада¬ною програмою (це виконує АЛП) та керува¬ти роботою всіх блоків комп’ютера (а це вже функція ПК);

• оперативна пам’ять комп’ютера (рис. 3.11), яка зберігає інформацію, потрібну іншим пристроям, коли комп’ютер працює;

• зовнішня пам’ять, що дає змогу зберігати інформацію досить довго, навіть тоді, коли комп’ютер ви¬микають, та переносити її на інші комп’ютери;

• пристрої введення та виведення інформації — це пристрої, за допомогою яких можна вводити в комп’ютер потрібну інформацію та, відповідно, виводити її з комп’ютера.

Зрозуміло, що у сучасному інформаційному суспільстві створено багато інформаційних систем, що мають різний рівень автоматиза¬ції, використовують різну технічну базу та мають різне призначен¬ня. Натомість всі інформаційні системи мають однакову струк¬туру . Вона складається з апаратного забезпечення — комплексу технічних засобів, що забезпечують її функціонування (комп’ютери, периферійне обладнання, різноманітна апаратура та канали передавання даних), і програмного забезпечення — набору програм, що використовують для розв’язування завдань ІС, та набору програм, що керу¬ють ефективним викорис¬танням обчислювальної тех¬ніки та забезпеченням робо¬ти інформаційної системи.

. Апаратне забезпечення

Сьогодні ви ознайомитеся з апаратними компонентами, з яких складається інформаційна система. Зрозуміло, що набір компонентів визначатиметься конкретною системою та завданнями, які вона покликана виконувати. До апаратної складової належать:

1) комп'ютер (системний блок):

• корпус;

• процесор;

• материнська плата;

• внутрішня пам'ять;

• зовнішня пам'ять;

• блок електричного живлення;

• відеокарти;

• звукові карти;

• порти;

2)пристрої введення інформації;

3) пристрої виведен¬ня інформації;

4) комунікаційне об¬ладнання.

Системний блок (корпус) Системний блок стаціонарного ПК — прямокутний каркас, у якому розміщено всі основні вузли комп'ютера: материнська плата; адаптери, блок живлення, накопичувач на гнучких магніт дисках (НГМД), один (іноді більше) накопичувач, динамік, дисковод для компакт-дисків або інші накопичувачі, органи керування.

Блок живлення Цей блок перетворює змінний струм стандартної мережі електроживлення (220 В, 50 Гц) на постійний струм низької напруги. Він має кілька виходів на різні напруги (12 і 5 В), які забезпечують живлен¬ням відповідні пристрої комп'ютера. Більшість блоків живлен¬их має вентилятор для відведення із системного блока надмірного тепла, що виділяється під час роботи електронних пристроїв.

Системна (материнська) плата Так називають велику друковану плату одного зі стандартних форматів, яка несе на собі головні компоненти комп'ютерної систе¬ми: ЦП; оперативну пам'ять; кеш-пам'ять; комплект мікросхем логіки, що підтримують роботу плати, — чипсет; централь¬ну магістраль, або шину; контролер шини й кілька рознімних з’єднань - гнізд (слотів), які служать для підключення до материнської плати інших плат (контролерів та ін.). Частина слотів у початковій комплектації ПК за¬лишається вільною. У рознімні з'єднання іншої конфігурації встановлюють модулі оперативної пам'яті. Кількість і тип рознімних з'єднань є однією з важливих характеристик системної плати, оскільки під час доукомплектовування або модернізації комп'ютера цільних слотів може не вистачити. Крім того, на материнській платі є мініатюрні перемички або перемикачі, за допомогою яких відбувається налаштування плати. На системній платі розташовані також з'єдну¬ючі, до яких за допомогою спеціальних кабелів (шлейфів) підключа¬ють додаткові пристрої. Ще один важливий елемент, який встановлюють на системній платі, — мікросхема ВІOS . Вона є енергонезалежним постійним запам'ятовувальним пристроєм (ПЗП), в який записано програми, що реалізують функції введення-виведення, а також програму тестування комп'ютеру в момент вмикання живлення та інші спеціальні програми. У роботі ВІOS використовують відомості про апаратну конфігурацію комп'ютера. Це енергозалежна пам'ять, що постійно підживлюється від батарейки, яка також знаходиться на системній платі. Вона живить і схему кварцового годинника — годинника реального часу, що безперервно відлічує час і поточну дату.

Мікропроцесор Мікропроцесор (МП) — це, по суті, мініатюрна обчислювальна машина. Основними параметрами МП є набір команд, розрядність, тактова частота. Набір або система команд постійно вдосконалюється, з'являються нові команди, що замінюють серії найпримітивніших команд, мікропрограми. На виконання нової команди потрібна менш кількість тактів, ніж на мікропрограму. Сучасні МП можуть виконувати до кількох тисяч команд (інструкцій). Характеристика МП:

  • розрядність (біт);
  • тактова частота (Гц);
  • кількість ядер;
  • розмір кешу (Мб).

Розрядність показує, скільки двійкових розрядів (бітів) інформації обробляється (або передається) за один такт, а також скільки двійкових розрядів може бути використано у МП для адресації оперативної пам'яті, передані даних та ін. Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (такті МП виконує за секунду, вимірюється в мегагерцах (1 МГц = 100000 Гц). Вона є лише відносним показником продуктивності МП. Джерело безперебійного живлення — пристрій, призначений для захисту комп’ютера від стрибків напруги.

Пристрої введення інформації

Клавіатура — пристрій, призначений для введення в комп'ютер Інформації від користувача. Сучасна клавіатура складається зі 100 або й більше клавіш, закріплених у єдиному корпусі. Характеристики:

• кількість клавіш;

• наявність мультимедійних можливостей;

• розміри клавіш, вид, колір та стиль шрифту;

• сила натискання на клавіші, їх «звучання»;

• ергономічність.


Маніпулятори («мишка», джойстик) — призначені для керування ПК.

Характеристики маніпулятора типу «мишка»:

• тип — механічна, оптична;

• роздільна здатність;

• кількість клавіш;

• наявність колеса прокрутки;

• наявність додаткових кнопок.

Сканер — призначений для введення графічної інформації («оцифрування» зображень). Характеристики:

• тип — планшетний, ручний, барабанного типу;


• розмір зображення, що сканується;

• роздільна здатність;

• швидкість сканування;

• «глибина» кольору;

• можливість сканування фотоплівки.

Мікрофон — призначений для введення звукової інформації.

Модем — (модулятор-демодулятор) — пристрій, що дозволь комп'ютеру виходити на зв'язок з іншим комп'ютером за допомогою телефонних ліній або інших каналів зв'язку. Модеми поділяються внутрішні й зовнішні. Внутрішні модеми являють собою електроні плиту, встановлену безпосередньо в комп'ютер, а зовнішні — автономний пристрій, що приєднується до одного з портів. Основний параметр у роботі модему — швидкість передачі даних.

Характеристики:

• тип;

• внутрішній, зовнішній;

• швидкість передачі даних.

Сенсорні екрани (розрізняють оптичні, ємнісні, резистивні).

WEB - камери (роздільна здатність).

Пристрої виведення інформації

Монітор — (дисплей) — пристрій, призначений для виведення екран текстової й графічної інформації. Від якості монітора залежні збереження зору й загальна стомлюваність під час роботи. Монітор мають стандартний розмір діагоналі 17, 19, 20, 21-31 дюйм.

Характеристики:

• тип ;

• роздільна здатність;

• частота розгортки;

• розмір екрана по діагоналі;

• час реакції матриці;

Принтер — призначений для виводу інформації на папір, плівку, інші носії.

Характеристики:

• тип — матричний, струминний, лазерний, термографічний, сублімаційний;

• роздільна здатність;

• швидкість друку;

• формат паперу (А4, АЗ);

• можливість друку кольорових зображень (фото).

Плотер — призначений для виведення технічних зображень папір (формат А2, А1). Звукові системи (потужність (Вт), діапазон відтворюваної звукової частоти).

Мультимедійні проектори — призначені для паралельного відтворення зображення на виносному екрані, інтерактивній дошці.

Пам'ять ПК

Пам'ять комп'ютера умовно можна поділити на внутрішню (постійну, оперативну) та зовнішню (вінчестер, CD/DVD, флеш-пам'ять та ін.).

Постійна пам'ять — зберігає необхідну для запуску ПК інфор¬мацію, яка записується на заводі виробником (ВІ0S).

Оперативна пам'ять — призначена для збереження програм, що виконуються, та поточної інформації.

Оперативна пам'ять — (RАМ — пам'¬ять прямого доступу) — це енергозалежна пам'ять, яка використовується під час роботи комп'ютера. Характерною є велика швидкість ми копання операцій. Обсяг оперативної пам'яті персональних ЕОМ становить від 16 Мb і вище (до 8 Gb) залежно від потреб користувача. Після вимикання живлення інформація в пам'яті не зберігається. Оперативна пам'ять розподілена на елементарні області — байти. Кожний байт має свою адресу.

Характеристики:

• об'єм (512Мб... 8Гб);

• частота (133МГц ... 1667МГц );

• тип ;

• час доступу.

Зовнішня пам'ять

Накопичувачі — це запам'ятовувальні пристрої, призначені для тривалого (що не залежить від електроживлення) зберігання вели¬ких обсягів інформації. Накопичувач можна розглядати як сукупність носія та відповідного приводу. Розрізняють накопичувачі зі змінними й незмінними носіями.

Привід — це поєднання механізму читання-запису з відповідни¬ми електронними схемами керування.

Вінчестер (НDD) — призначений для довготривалого збереження інформації.

Накопичувач на жорстких магнітних дисках — це пристрій з незмінним носієм

Характеристики:

• інтерфейс ;

• об'єм (10Гб ... 1Тб);

• об'єм кешу (пришвидшена пам'ять 8...32 Мб);

• швидкість читання/запису.

Накопичувачі на оптичних дисках призначені для довготривалого збереження інформації (2—4 роки). Цифрова інформація відображається на пластиковому диску з покриттям у вигляді западин (невідбивних плям) та острівців, щ відбивають світло. На відміну від вінчестера, доріжки якого мають вигляд концентричних кіл, компакт-диск має одну безперервну - доріжку у формі спіралі.

Зчитування інформації з компакт-диска відбувається за допомогою лазерного променя. Потрапляючи на острівець, що відбиває світло, він відхиляється на фотодетектор, який інтерпретує це, двійкову одиницю. Промінь лазера, що потрапляє в западину-розсіюється і поглинається — фотодетектор фіксує двійковий нуль Як відбиваюча — використовується алюмінієва поверхня.

Характеристики:

• об'єм ;

• швидкість читання/запису.

Флеш-пам'ять — пам'ять, що використовується в цифровій тех¬ніці та для перенесення інформації з ПК на ПК.

. Закріплення вивченого матеріалу

Інтерактивна вправа «Квітка рішень»

Квітка.jpg

. Практичне завдання

Інструктаж з техніки безпеки.

. Домашнє завдання

Опрацювати конспект. Підготувати реферати, повідомлення за темами «Історія розвит¬ку обчислювальної техніки», «Галузі застосування ПК».

. Підбиття підсумків уроку

Узагальнення навчального матеріалу