Розробка уроку

Тема: технічні характеристики складових комп’ютера, історія засобів опрацювання інформаційних об’єктів.

Мета: дати й закріпити загальні знання й уявлення про складові комп'ютера, їхні характеристики, історію обчислювальної техніки.

По завершенню вивчення теми учень

знає:
призначення складових комп’ютера;

описує:

подає приклади: класифікує:

Обладнання й матеріали: ПК (вчительський) з встановленими ОС і браузером, проектор, (дана) інструкція.

Структура уроку

  1. Організаційний момент.
  2. Актуалізація опорних знань.
  3. Вивчення нового матеріалу.
  4. Закріплення вивченого матеріалу.
  5. Підсумок уроку.
  6. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент
Привітання з класом. Перевірка присутності учнів.

2. Актуалізація опорних знань.

  1. Що таке материнська плата? Які її функції?
  2. Що таке процесор? Які його функції?
  3. Що таке архітектура комп'ютера?
  4. Які архітектури комп'ютера знаєте.
  5. Що таке пристрої введення й виведення? Подайте приклади.
  6. Які пристрої розташовано на материнській платі?

3. Вивчення нового матеріалу

Отже, сучасний персональний комп'ютер містить такі основні частини:

Призначення основних вузлів комп'ютера не змінюється, але з часом змінюються їх основні характристики.

Процесор є ядром комп'ютера, що опрацьовує інформацію, виконуючи арифметичні та логічні операції, керує всім обчислювальним процесом та координує роботу всіх пристроїв комп'ютера.

Він складається з:

Технічні характеристики процесора:

Продуктивність роботи процесора визначають його частота, розрядність та особливості архітектури. Цю характеристику неможливо обчислити, її оцінюють тестуванням за швидкістю виконання процесором певних операцій у заданому програмному середовищі.

Величини технічних характеристик сучасних процесорів:

Пам'ять комп’ютерапристрої, призначені для зберігання даних та програм.

Внутрішня пам'ятьпризначена для зберігання даних та програм, з якими безпосередньо працює процесор.

Зовнішня пам'ятьзасоби пам’яті на зовнішніх (відносно комп’ютера) носіях (диски, стрічки), призначені для тривалого зберігання великих масивів інформації. Складається з носіїїв, що використовують.

Основні характеристики пристроїв пам'яті: ємність і швидкодія, тобто об'єм запам'ятовувального пристрою швидкість читання/запису інформації.

Пристрої введення та виведення інформації
Процес взаємодії користувача з персональним комп'ютером неодмінно включає введення вхідних даних та отримання результатів опрацювання цих даних. Обов'язковою частиною типової конфігурації ПК є різноманітні пристрої введення-виведення, серед яких можна виділити стандартні, без яких сучасний процес діалогу взагалі неможливий, та периферійні, тобто додаткові. До стандартних пристроїв введення-виведення відносять монітор, клавіатуру та маніпулятор мишу.

Моніторце стандартний пристрій виведення, призначений для наочного відображення текстових та графічних даних. Залежно від принципу дії, монітори поділяють на:

Основні характеристики монітора: розмір по діагоналі, роздільна здатність, частота оновлення (регенерації) та клас захисту.

Розмір монітора Екран монітора вимірюють по діагоналі у дюймах. Розміри коливаються від 9" (дюймів) до 42", тобто від 23 см до 106 см. Найпоширеними є розміри 14, 15, 17, 19 та 21 дюйми. Монітори великого розміру використовують для настільних видавничих систем та графічних робіт, в яких потрібно бачити всі деталі зображення. Оптимальними для масового використання є 15- та 17-дюймові монітори.

Роздільна здатність — кількість точок по горизонталі та вертикалі, які монітор здатний відтворити чітко й роздільно, називають його роздільною здатністю. Стандартними є такі режими роздільної здатності: 640×480, 800×600, 1024×768, 1152×864. Чим більша роздільна здатність, тим краща якість відтворення.

Частота оновлення (регенерації, кадрової розгортки) — показує скільки разів за секунду монітор може повністю обновити зображення на екрані. Одиниця вимірювання — герц (Гц). Чим більша частота, тим менша втома очей і тим довше часу можна працювати неперервно. Зараз мінімально допустимою вважають частоту 75 Гц, нормальною — 85 Гц, комфортною — 100 Гц і більше. Цей параметр залежить також від характеристик відеоадаптера.

Клавіатураце стандартний клавішний пристрій введення, призначений для введення алфавітно-цифрових даних та команд керування. Комбінація монітора та клавіатури забезпечує найпростіший інтерфейс користувача: за допомогою клавіатури керують комп'ютерною системою, а за допомогою монітора отримують результат. Клавіатура стаціонарного ПК, як правило, — це самостійний конструктивний блок, а в портативних ПК вона входить до складу корпуса.

Клавіатури мають 101–104 клавіші і більше, розтащованих за стандартом QWERTY (у верхньому лівому кутку літерної частини клавіатури знаходяться клавіші Q, W, E, R, T, Y). Відрізняються вони лише незначними варіаціями розташування й форми службових клавішів, а також особливостями, зумовленими мовою, яку використовують.

Мишаце пристрій керування маніпуляторного типу. Вона має вигляд невеликої пластмасової коробочки з двома (чи трьома) клавішами. Переміщення миші по поверхні синхронізоване з переміщенням на екрані монітора графічного об'єкта, який називають вказівником миші. До числа параметрів миші, якими може керувати користувач, належать: чутливість (характеризує величину переміщення курсору миші на екрані при заданому переміщенні миші), функції лівої та правої клавіш, а також чутливість до подвійного клацання (кліку) — визначає максимальний проміжок часу, протягом якого два окремих клацання клавіші розглядають як одне подвійне клацання.

Поділ за способом фіксації руху: Поділ за способом передавання вказівок:

Характеристики маніпулятора миші:

Принтер пристрій для роздруковування текстової чи графічної інформації.

Матричний принтер має у своєму складі друкувальну голівку (каретка), яка рухається вздовж рядка. Дані виводять на папір у форму відбитку, що залишається після удару спеціальних голочок крізь фарбувальну стрічку. Найпоширеніші — 9-голкові та 24-голкові матричні принтери. Продуктивність роботи матричних принтерів визначають за кількістю надрукованих знаків за 1 с (cps – characters per second).

Струменевий принтер має у своєму складі картридж (резервуар з фарбою чи фарбам), на дні якого є сопла (невеликі отвори), та друкувальну голівку. Роздільна здатність — 600 або 720 dpi (англійською dots per inch — точок на дюйм), в останніх моделях — до 2400. Продуктивність роботи складає 5–6 сторінок за хвилину (16–20 сторінок у швидкісному режимі). Дуже вимогливий до якості паперу.

Лазерний принтер використовує принцип ксерографії. Формуванням зображення керує лазерний промінь. Продуктивність роботи лазерних принтерів — від 3 до 50 сторінок за хвилину. Роздільна здатність — від 300 dpi.

Світлодіодний принтер є аналогом лазерного, у якому лазер замінено рядом світлодіодів. За характеристиками подібний до лазерного. Швидкість друку чорно-білих принтерів поступається лазерним аналогам, кольоровий має вищу швидкість. За якістю друку дещо поступається лазерному.

До основних характеристик принтерів можна віднести роздільну здатність (вимірюється в точках на дюйм) та продуктивність роботи (швидкодію).

Тип друкуванняПеревагиНедолікиЗастосування
матричний низька вартість витратних матеріалів, маловимогливі до обслуговування. значний рівень шуму під час друкування. каси магазинів, залізничні каси
струменевий висока якість зображення, низька вартість принтера низька швидкість друкування, висока вартість витратних матеріалів домашній друк, дизайнерська діяльність.
лазерний високі швидкість друкування і якість, низька вартість роздруківки шкідливі для здоров'я людини, висока вартість принтера офісний друк
світлодіодний нешкідлива для людини технологія, низька вартість роздруківки, висока швидкість кольорового друкування якість друкування гірша за лазерний, нижча швидкість чорно-білого друкування офісний і домашній друк

Історія засобів опрацювання інформаційних об’єктів
Ще первісна людина намагалася якимось чином фіксувати кількість днів, що минули після якоїсь події. Наприклад, вдалого полювання. Для цього робилися зарубки на дереві, відкладалася певна кількість камінців або паличок. Хоча з тих часів минуло неймовірно багато часу, ще не так давно у початкових школах учні користувалися лічильними паличками, коли вивчали ази арифметики. Жартують, що першим комп’ютером можна вважати звичайнісіньку рахівницю.

Протягом усієї історії свого розвитку людство намагалося віднайти спосіб полегшення процесу великих розрахунків, створюючи різноманітні автоматичні пристрої. Удосконалення таких пристроїв, підвищення їх продуктивності вимагало використання механічних елементів. Значних висот у цьому досягли в першу чергу відомі інженери та математики. Створені ними обчислювальні пристрої вперше використовували механічні частини.

Першим у 1642 році досягнув успіху у проектуванні і створенні механічного обчислювача, що вмів виконувати лише операції додавання та віднімання, відомий французький математик, фізик і філософ Блез Паскаль. Саме на його честь було названо одну з мов програмування.

У 1838 році англійський інженер Чарльз Беббідж сконструював і виготовив свій механічний обчислювальний пристрій. Він відрізнявся від усіх попередньо згаданих обчислювачів тим, що вмів виконувати всі арифметичні дії, а також мав пам’ять для запам’ятовування інформації. Тобто, якщо досі всі механічні обчислювачі виконували дії (по одній) у тій послідовності, в якій вони вводилися, то в даному випадку з’явилася можливість вводити в цю машину деяку програму, яку згодом можна було виконувати. Зауважимо: операцію множення на машині Беббіджа виконували біля двох хвилин! Історія донесла до нас такий цікавий факт: за проханням Беббіджа першу програму для його машини написала англійський математик леді Ада Лавлейс, дочка відомого англійського поета лорда Джорджа Байрона. Цю жінку вважають першим програмістом у світі. На її честь було названо одну з мов програмування ADA.

Розробки по створенню механічних обчислювальних машин вели й у Росії. Відомий вчений, математик Пафнутій Чебишов, що жив у 19-му столітті, також займався питанням побудови свого обчислювача. Свої ідеї він успішно реалізував, але далі виконання арифметичних дій у своєму винаході він також не пішов.

У кінці ХІХ віку американець Герман Холлеріт, син німецьких емігрантів, сконструював електричний перфокартковий обчислювальний пристрій для розв’язування складних статистичних задач. Інформацію кодували за допомогою перфорацій у спеціальних картах, що розміщували у машині у певному порядку. Електричний пристрій розпізнавав отвори і посилав сигнали в обчислювальну машину. Пристрій Германа Холлеріта був настільки вдалим, що Бюро перепису США використало його при опрацюванні даних перепису населення у 1880 році. У 1887 році Росія купила цю машину для опрацювання даних першого перепису населення (Росії). Пізніше Холлеріт очолив фірму по виробництву перфокарт, яка з часом перетворилася на відому фірму ІВМ.

Після цього настав час, коли електрично-механічні пристрої вичерпали себе. Потрібен був час, щоб наука запропонувала нові можливості для створення обчислювальних машин. І такий час настав, коли з’явилися електронні пристрої. Саме досягнення хімії та фізики зрушили з місця розвиток обчислювальної техніки, підштовхнули її на новий оберт в своєму розвитку.

У 40-х роках 20-го століття почалася ера електронно-обчислювальної техніки. Тоді ж почала розвиватися нова наука кібернетика, батьком якої є американський вчений Норберт Вінер. У 1948 році він вперше опублікував свою працю «Кібернетика», у якій визначив основні положення цієї науки, як науки про загальні закони одержання, зберігання, передачі та опрацювання інформації. Основними технічними засобами для розв’язування задач кібернетики є електронно-обчислювальні машини, роботи над конструю­ванням яких йшли у цей самий час.

У той час у Радянському Союзі кібернетику, так само як і генетику, було проголошено псевдонауками. Саме тому поява першої вітчизняної електронно-обчислювальної машини затрималася майже на десять років порівняно з американською. Відзначимо, що роботи над ЕОМ в Америці та Радянському Союзі на той час йшли незалежно одна від одної. Пізніше, враховуючи істотне запізнення в розробці нових типів ЕОМ, було прийнято стратегію адаптації нових закордонних ідей для того, щоб швидше ліквідувати відставання. Але таким чином неможливо було подолати відставання, бо вдавалося запозичити лише ідеї, які вже побачили світ. Водночас США передбачали санкції проти країн та організацій, які робили б передові технології доступними для СРСР та його союзників.

Тривалість Назва етапуІнструментарій Мета етапу
1до другої половини ХІХ ст.ручний папір, пера, чорнила, пошта подання інформації у потрібній формі
2друга половина ХІХ ст. — 40-ві роки ХХ ст.механічний друкарські машинки, телеграф подання інформації у зручній для передавання та зберігання формі, опреативне передавання на значну відстань
340-70-ті роки ХХ ст.електричнийелектричні друкарські машинки, розмножувальні пристрої, диктофони, великі ЕОМформування змісту інформації
470-ті — середина 80-х років ХХ ст. електронний великі ЕОМ та створені на їх базі автоматизовані інофрмаційно-пошукові системи розробка нових форм подавання та способів зберігання інформації
5з середини 80-х рр. ХХ ст.комп'ютерний ПК з відповідним ПЗ, локальні й глобальні комп'ютерні мережвикористання комп'ютерних мереж, наближення знань до кожної людини

Кожні декілька років відбувається якісний стрибок у розвитку обчислювальної техніки. Хоча усі комп’ютери мають однакову архітектуру, між ними є істотна відмінність. Тому вчені запропонували віднести кожний комп’ютер до певного покоління, що найповніше втілює особливості саме цього класу комп’ютерної техніки. Ознаки, що відрізняють покоління комп’ютерів, такі:

І покоління ЕОМ відносять до 40–50-х років. Елементна база — електронні лампи. Першу електронно-лампову машину було запущено у 1946 році в Америці двома вченими Пенсільванського університету Джоном Моклі та Дж. Преспером Еккертом. Її називали вона ЕНІАК – електронний обчислювальний інтегратор та калькулятор. Важила вона 30 тонн, займала площу, що дорівнювала гаражу для двох автомобілів, містила 18 000 вакуумних трубок та коштувала майже 2,8 мільйона доларів за цінами того часу. Таку ж саму комп’ютерну потужність сьогодні можна «вкласти» в один чіп — невеличку мікросхему, розміром у дитячий нігтік та вартістю менше 10 доларів.

Перша вітчизняна (і в континентальній Європі) електронно-лампову обчислювальну машину було розроблено колективом київських вчених під керуванням академіка С. А. Лебєдєва. Ця машина одержала назву МЭСМ — «Малая электронно-счетная машина».

Використання електронних ламп породжувало багато проблем: виділення великої кількості тепла, що вимагало постійного охолодження приміщень потужними кондиціонерами, велика енергоємність, громіздкість, ненадійність та дорогоцінність. Ці проблеми були вирішено у 1947 році американськими інженерами Уільямом Шоклі, Джоном Бардином та Уолтером Бреттейном. Працюючи у компанії Bell, вони винайшли транзистор, який виконував ті ж самі функції, що й електронні лампи, використовуючи властивості напівпровідників.

ІІ покоління ЕОМ припадає на 50–60-ті роки ХХ століття. Це десятиліття транзисторних обчислювальних машин.

ІІІ покоління ЕОМ відносять до 60–70-х років ХХ століття. Воно з’явилося завдяки винаходу двох американських інженерів у кінці 50-х років – першої інтегральної мікросхеми. Працюючи незалежно, Джек Кілбі та Роберт Нойс розробили кремнієві пластини (силіконові чіпи), які містять електрично з’єднані між собою транзистори, резистори та конденсатори. Спершу інтегральні мікросхеми містили лише декілька транзисторів кожна. Але з часом сотні та більше транзисторів стали розміщувати на кремнієвій пластині.

IV-го покоління ЕОМ розпочалося з 70-го року ХХ століття з використанням великих інтегральних схем. У 1969 році компанія INTEL розробила мікро­процесор (чіп), на якому містився цілий пристрій опрацювання інформації.

1976 року в гаражі невеличкого міста Лос-Альтос (Каліфорнія, США) Стівен Джобс та Стів Возняк почали працювали над складанням перших персональних комп’ютерів Apple. За п’ять років ця фірма досягла великого успіху і на сьогодні вона є однією з провідних фірм.

У 1986 році в Японії розроблено проект створення комп’ютерів V-го покоління. Стрижнем проекту є комп’ютери з асоціативною організацією пам’яті, потужними засобами введення, виведення та опрацювання інформації, побудованих на принципах самоорганізації і самоадаптації. Інакше кажучи, це комп’ютери, наділені засобами штучного інтелекту.

Період Елементна база Швидкість обчислень (оп/с) Обсяг оперативної пам'яті Пристрої введення / виведення інформації Приклади
1946–1955 вакуумні лампи 2–2000 2 Кбайт перфострічка, перфокарта, магнітна стрічка Урал–1, БЕСМ–1, М–1
1956–1965 транзистори 100 000–150 000 2–32 Кбайт магнітні диски й барабани БЕСМ–6, М–222, IBM 701
1966–1979 Інтегровані схеми 1 000 000 64 Кбайт багатотермінальні системи IBM 360, ЕС–1020
1980–1989 великі інтегровані схеми 10 000 000 – 100 000 000 2–3 Мбайт комп'ютерні мережі ILLIAC–IV, Ельбрус
1990–... надвеликі інтегровані схеми (НВІС) понад
100 000 000
понад
100 Мбайт
компакт-диски HP, DELL, Apple

Опишемо види сучасних комп'ютерів та сфери їх застосування.

Калькуляторобчислювальний пристрій для виконання операцій над числами або алгебраїчними формулами.

Сучасні калькулятори є електронними пристроями. У минулому для математичних обчислень використовувалися абак, рахівниця, математичні таблиці (особливо таблиці логарифмів), логарифмічні лінійки і механічні або електромеханічні арифмометри. Популярними сьогодні є калькулятори, вбудовані у персональні комп'ютери, стільникові телефони, КПК і навіть наручний годинник.

Кишеньковий комп'ютер (кишеньковий персональний комп'ютер, КПК, ручний комп'ютер, надолонний комп'ютер, надолонник, палмтоп) — назва класу портативних електронних обчислювальних пристроїв, спочатку запропо­нованих до використання як електронні органайзери.

Цей термін було вперше застосовано 7 січня 1992 року Джоном Скаллі (John Sculley) на виставці Consumer Electronics Show в Лас-Вегасі, стосовно Apple Newton. Застосування:

Персональний комп'ютер (ПК) — електронна обчислювальна машина, призначена для особистого використання. Її розміри та можливості задовольняють потреби більшості користувачів.

Ноутбук (англійською notebook — блокнот, блокнотний ПК) — портативний персональний комп'ютер, в корпусі якого об'єднано типові компоненти ПК, включаючи дисплей, клавіатуру і вказівний пристрій (сенсорна панель або тачпад), а також акумуляторні батареї. Ноутбуки відрізняються невеликими розмірами і вагою, час автономної роботи ноутбуків — в межах від 1 до 15 годин.

Планшетний комп'ютер (планшетний персональний комп'ютер, планшет, англійською tablet РС) — клас ноутбуків, обладнаних планшетним пристроєм рукописного введення, об'єднаним з екраном. Планшетний комп'ютер дозволяє працювати за допомогою спеціального пера, стилуса, або пальців, без використання клавіатури і миші.

Основна перевага планшетів полягає у можливості рукописного введення і редагування даних. З планшетним ПК можна стояти або ходити, тримаючи його в одній руці. Іншою рукою можна вводити текст або клацати по посиланнями при веб-серфінгу. З ним зручно читати електронні книги, використовуючи вертикальну орієнтацію екрану. Лежачи на столі, складений планшетний ПК дозволяє працювати, не перериваючи при цьому лінії погляду (наприклад, на діловій зустрічі).

Субноутбук (англійською subnotebook) або ультрапортативний комп'ютер (англійською ultraportable computer) — легкий мобільний ПК малого розміру з більшістю функцій стандартних ноутбуків.

Нетбук (англійською netbook) — невеликий мобільний комп'ютер (ноутбук), основне призначення котрого полягає в доступі до Інтернету та роботі з офісними програмами. Нетбуки відрізняються компактними розмірами (діагональ екрану 7—10 дюймів, тобто 17,7—25,8 см), невеликою вагою, низьким рівнем споживання електроенергії та відносно невисокою вартістю. Щоб уможливити щонайменші габарити та вагу, нетбуки зазвичай не обладнані дисководами для оптичних дисків.

Ультрабук (англійською ultrabook) — ультратонкий і легкий субноутбук, що має ще компактніші габарити та низьку вагу у порівнянні зі звичайними субноутбуками, але при цьому — більшістю характерних рис повноцінного ноутбука.

Ультрабуки менші за звичайні ноутбуки, але дещо більші за нетбуки. У цих пристроях намагатимуться поєднати портативність, невелику масу, велику автономність роботи та інші переваги планшетів, використовуючи при цьому корпус лептопу (великий екран + клавіатура). Їх оснащуються невеликим рідиннокристалічним дисплеєм від 11 до 13,3 дюймів. Вони мають компактні розміри — товщина до 20 мм і масу до 1,4 кг. Внаслідок цього ультрабуки мають малу кількість зовнішніх портів і не мають DVD-приводу.

Смартбук (англійською smartbook) — тип мініатюрного комп'ютера, що є чимось середнім між традиційним смартфоном і нетбуком.

Лептоп (англійською lap — коліна, top — на верху) — ноутбук нового покоління, призначений для бізнесменів: його вага мінімальна, а функції — максимальні.

Велокомп’ютерелектронний прилад завбільшки з наручний годинник, який інформує велосипедиста про моментальну, середню швидкість, кілометраж пробігу загальний, даної поїздки, час, час поїздки, частоту пульсу, тощо. Винайдено у 1983 році. Кріпиться зазвичай до керма. На ринку є багато різних варіантів, деякі визначають час, що залишився до мети, та мають всілякі інші, іноді навіть дещо дивні опції.

Карп'ютер (англійською carputer) — спеціально спроектований для експлуатації в автомобілі комп'ютер. Зазвичай вбудований у передню панель приладів. Використовують для навігації, прослуховування музики, перегляду відео тощо. Під'єднаний до глобальної мережі Інтернет. Можливості карп'ютера об'єднують функціональність традиційних пристроїв вузького призначення (автомагнітол, навігаторів, DVD-плеєрів) з можливостями персонального комп'ютера.

Бортовий комп'ютер (маршрутний комп'ютер, МК) — розташований на транспортному засобі, допомагає зробити поїздку комфортнішою і безпечнішою. Має велику кількість функцій і налаштувань, що дозволяє реалізувати запити будь-якого користувача, можливість самостійно групувати параметри на дисплеї, велику кількість різних попереджень, у тому числі і в голосовій формі, можливість підключення паркувальних радарів. Все це робить роботу з МК комфортною, забезпечує додаткову безпеку поїздки, і дає додаткову можливість економії в експлуатації і обслуговуванні автомобіля. Можливості маршрутних бортових комп'ютерів такі:

4. Закріплення вивченого матеріалу
Контрольні запитання:

  1. Які основні технічні характеристики процесорів?
  2. Які основні технічні пристроїв пам'яті?
  3. Які види пам’яті використовують у комп’ютері?
  4. Порівняйте сучасні принтери за основними технічними характеристиками.
  5. Які недоліки має кожен з видів сучасних принтерів?
  6. За якими ознаками виділяють різні покоління комп’ютерів?
  7. Назвіть основні складаві ПК та поясніть їх призначення.
  8. Порівняйте ноутбук та нетбук за розміром і функціональністю.
  9. Назвіть етапи розвитку засобів опрацювання інформації.
  10. Назвіть елементну базу різних поколінь комп'ютерної техніки.
  11. Чи існує V покоління комп'ютерів? Чому? Поясніть.
5. Підбиття підсумків уроку
Виставлення оцінок.

6. Домашнє завдання
Знати розгорнуті відповіді на контрольні запитання.


Текст упорядкувала Чекман Тетяна Михайлівна, вчитель СШ № 64 Солом'янського району міста Києва, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 07.10.2013 по 20.12.2013.