Аппаратное и программное обеспечение персонального компьютера

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ К А Р Т А (план) З А Н Я Т И Я

Дисциплина информационные технологии

Тема занятия Аппаратное и программное обеспечение ПК

Вид занятия Практическое. Время 180 мин

Учебная повторить роль и значение ВТ в профессиональной деятельности, виды информации и ее кодирование, правила техники безопасности при работе в кабинете информатики Развивающая – формирование умения излагать свои мысли, умения применять общие базовые знания к конкретным вопросам. Развитие логического мышления.

Воспитательная– формирование интереса к предмету, ответственности к своим действиям, любви к выбранной профессии.

Обеспечивающие - математика, английский язык, русский язык

А. Наглядные пособия таблица системы счисления

Б. Раздаточный материал

В. Технические средства обучения

Г. Учебные места кабинет для теоретических занятий

Д. Литература

1. В.Э. Фигурнов IBMPC для пользователя

М. Финансы и статистика, 1996 (6 или 7 издание).

2. Компьютерные технологии обработки информации.

Под ред. Назарова С. В. М., Финансы и статистика, 1995.

3. Учебник Информатика. 10-11 класс. Под редакцией профессора

Макаровой Н.В. Издательство Питер, 1999.

Содержание занятия

№ элемента	Элементы занятия, учебные вопросы, формы и методы обучения	Добавления, изменения, замечания
I	Организационный момент	5 минут
II	Актуализация темы: название темы, цели и план занятия	10 минут
	Тема данного занятия: «Аппаратное и программное обеспечен6ие ПК» Основные цели данного занятия – повторить основные свойства информации, технику безопасности при работе в кабинете информатики. Понятие о системах счисления, принципы работы двоичной системы в процессоре. Актуальность темы: строение процессора системного блока
III	Изложение нового материала	130 минут
	Изложение нового материала по вопросам: Техника безопасности при работе в кабинете информатики. Информация и ее виды. Свойства информации. Системы счисления информации. Использования двоичной системы счисления при работе на ПК При изложении материала преподаватель использует таблицу систем счисления и алгоритм преобразования из одной системы в другую. Перед изложением вопроса преподаватель актуализирует базовые знания студентов по вопросам математики и английского языка.	приложение 1 Презентация приложение 2
IV	Закрепление знаний. Контроль знаний проводится в виде тестирования Тест «Кодирование информации» Тест «Информация. Информационные процессы»	30 минут приложение 3
V	Резюме.	5 минут
	Подведение итогов занятия. Выделение основных моментов. Выставление оценок студентам. Ответы на вопросы студентов. Подготовка сообщения по теме «Информационное моделирование как метод познания»

Приложение 1

«Введение. Наука и информатика.

Понятие о компьютерной граммотности»

План лекции:

1. Техника безопасности при работе в кабинете информатики.

2. Информация и ее виды. Свойства информации.

3. Системы счисления информации.

4. Использования двоичной системы счисления при работе на ПК

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В КАБИНЕТЕ ИНФОРМАТИКИ.

Кабинет информатики оснащен современным дорогостоящим оборудованием,

требующим аккуратного и бережного отношения. На вашем рабочем столе размещены составные части компьютера – КЛАВИАТУРА, МОНИТОР И СИСИТЕМНЫЙ БЛОК.

Во время работы лучевая трубка монитора находится под высоким напряжением.

Неправильное обращение с оборудованием, кабелями и мониторами может привести к тяжелым повреждениям электрическим током, вызвать возгорание аппаратуры.

ПОЭТОМУ СТРОГО ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

• трогать разъемы соединительных кабелей;

• прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;

• прикасаться к экрану и тыльной стороне монитора, клавиатуры, системного блока;

• класть книги, тетради на монитор и клавиатуру;

• работать во влажной одежде и влажными руками.

ПРИ ПОЯВЛЕНИИ ЗАПАХА ГАРИ НЕМЕДЛЕННО ПРЕКРАТИТЬ РАБОТУ, ВЫКЛЮЧИТЬ АППАРАТУРУ И СООБЩИТЬ ОБ ЭТОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ.

ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ

• убедитесь в отсутствии видимых повреждений рабочего места;

• сядьте так, чтобы линия взора приходилась в центр экрана, чтобы не наклоняясь пользоваться клавиатурой и воспринимать передаваемую на экран монитора информацию;

• разместите на столе тетрадь, так, чтобы она не мешала работать на ПК.

Во время работы на ПК лучевая трубка монитора является источником электромагнитного излучения, которое, при работе вблизи экрана, неблагоприятно действует на зрение, вызывая усталость.

ПОЭТОМУ НАДО РАБОТАТЬ

• на расстоянии 60 -70 см. (не допустимо – менее 50 см.), соблюдать правильную посадку, не сутулясь, не наклоняясь;

• учащимся, имеющим очки, для постоянного ношения – работать в очках.

РАБОТА НА ПК ТРЕБУЕТ большого внимания, четких действий и самоконтроля, поэтому НЕЛЬЗЯ работать

• при недостаточном освещении;

• при плохом самочувствии.

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

• строго выполнять все указанные выше правила;

• следить за исправностью оборудования и немедленно прекращать работу при появлении необычного звука или самопроизвольного отключения аппаратуры;

• плавно нажимайте на клавиши, не допуская резких ударов;

• работать на клавиатуре чистыми руками;

• никогда не пытайтесь самостоятельно устранить неисправность в работе аппаратуры;

• не вставайте со своих мест, когда в кабинет входят посетители.

ВЫ ДОЛЖНЫ ХОРОШО ЗНАТЬ И ГРАМОТНО ВЫПОЛНЯТЬ ЭТИ ПРАВИЛА, ЧТОБЫ

- избежать несчастных случаев;

- успешно овладевать знаниями, умениями и навыками;

- сберечь вычислительную технику и оборудование.

Вы отвечаете за сохранность оборудования, за состояние рабочего места.

Информация. Виды информации

ИНФОРМАЦИЯ - набор каких-либо сведений, сообщение новых данных, изложение или разъяснение какого-то понятия, знания вообще.

С одной стороны, информация связана с конкретным объектом или явлением, свойства которого она отражает. С другой стороны, информация обладает некоторыми общими свойствами, не зависящими от её конкретного смыслового значения или от явления, отражением которого она является. Эти общие свойства информации и являются предметом изучения многих дисциплин с целью получения единых методов обработки информации, независимых от её смыслового содержания.

ИНФОРМАТИКА - дисциплина, изучающая общие методы получения, хранения, преобразования, передачи и отображения информации в виде, удобном для восприятия. Информатика, как и математика, не изучает конкретные материальные объекты или природные явления, она является средством для использования в других науках, снабжая их методами исследования в любых предметных областях.

Одним из важнейших предметов изучения информатики, а также и инструментом, используемым при реализации методов, предлагаемых информатикой, является ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА.

История развития вычислительной техники

Тысячелетия назад - счетные палочки, камешки и т. д.

Приблизительно 1500 лет назад - счеты.

В 1642 г. Блез Паскаль - механическое устройство, выполняющее операцию сложения.

В 1673 г. Готфрид Лейбниц - механический арифмометр, выполняющий 4 арифметических действия.

В первой половине ХIХ века Чарльз Бэббидж - попытка создания универсального вычислительного устройства с вводом информации с перфокарт - не закончил в виду несоответствия технических средств целям разработки.

В 1943 г. ГовардЭйкен на основе работ Бэббиджа - вычислительная машина на электромагнитных реле "Марк - 1".

В 1943 г. в США Джон Мочли, ПросперЭкерт, а затем с 1945 г. Джон фон Нейман - ENIAC - первая электронная вычислительная машина. Ее данные: вес 30 т., 18 000 электронных ламп, скорость вычислений - 5 000 операций в секунду. На этом этапе основное достижение - принципы Джона фон Неймана функционирования универсальных вычислительных машин, которым в целом следуют и до сих пор.

1950 г. - первая коммерческая электронная вычислительная машина.

К средине 70-х годов на каждого жителя Земли в среднем приходилось уже по одному компьютеру ENIAC.

1975 г. - первые персональные компьютеры.

1981 г. - IBM PC на основе 16-разрядного микропроцессора Intel-8088.

1983 г. - IBM PC XT c жестким диском (винчестер).

1985 г. - IBM PC AT на основе микропроцессора Intel-80286 (в 3-4 раза более быстрый, чем IBM PC XT).

1988 - 1991 гг. IBM PC на основе микропроцессора Intel-80386 (быстродействие в 2 раза больше, чем у 286; возможность выполнения 32-разрядных операций).

1992-93 гг. - микропроцессор 80486 - быстродействие еще в 2-3 раза выше.

1993 г. - микропроцессор Pentium.

Роль информатики и вычислительной техники на современном этапе развития общества

Основным предметом труда человека долгое время оставались материальные объекты. В настоящее время часть общества, предметом труда которой является информация, постоянно увеличивается. Если в начале ХХ века информационной деятельностью занималось не более 10% общества, то к 2000 году предполагается, что их доля возрастет до 50%. Это объясняется тем, что резко возрастают темпы накопления знаний: удвоение объема только научных знаний происходит за 2-3 года. Без использования специальных информационных технологий и вычислительной техники ориентироваться в этом огромном и всё возрастающем объеме информации и, тем более, использовать её в практической деятельности человеку становится невозможно.

Первые вычислительные машины появились в начале 50-х годов. К 1990 году мировой парк вычислительных машин достиг уже 100 миллионов единиц и непрерывно увеличивается. Уже в настоящее время информационные технологии с использованием компьютерной техники работают практически во всех сферах деятельности человека.

Что такое компьютер?

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ВМ) (синонимы - КОМПЬЮТЕР, ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА - ЭВМ, ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР - ПК) – это автоматическое устройство, выполняющее обработку информации в соответствии с точно предписанными правилами с использованием ограниченного набора действий или команд.

Большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам Джона фон Неймана, изложенным им в 1945 году, и описывающим, как должен быть устроен универсальный компьютер.

Структура компьютера фон Неймана представлена на рис.1.

Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться либо данные, либо команды (инструкции) программы.

С помощью внешнего устройства в оперативную память записывается программа. Устройство управления считывает из ОП первую команду программы и организует ее выполнение. Команды могут представлять из себя либо инструкцию на выполнение арифметической или логической операции, либо задавать чтение данных из ОП для выполнения этих операций, либо запись в ОП результатов их выполнения или команды на ввод или вывод данных с внешних устройств.

ВУ

АЛУ

УУ

ОП

Рис. 1

Здесь:

АЛУ – арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

УУ - устройство управления, организующее процесс выполнения программы;

ВУ - внешние устройства, обеспечивающие ввод и вывод информации;

ОП - оперативная память, для хранения программ и данных;

- управляющие связи;

- информационные связи.

Обычно выполнение команд программы осуществляется последовательно. Однако с помощью команд передачи управления можно изменить эту последовательность, указав управляющему устройству номер ячейки памяти, из которой надо взять следующую команду для выполнения.

Современные компьютеры в целом следуют этим принципам работы, хотя схемы устройства их могут отличаться от приведенной здесь схемы.

Представление информации в компьютере

Компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в числовой форме. Звуковая информация, изображения, текст - всё это перед обработкой на компьютере должно быть преобразовано в определенные структуры числовых данных. Для числового представления информации в компьютерах в основном используется двоичная форма представления.

Системы счисления. Двоичная система счисления

Одно и то же число может быть представлено в различных системах счисления. Привычной для нас является десятичная система счисления, в которой для записи чисел используются 10 различных цифр: 0, 1, 2, ..., 9.

При записи чисел используется ПОЗИЦИОННАЯ система, при которой значение одной и той же цифры зависит от ее места в записи.

Запись чисел осуществляется справа налево. Крайняя справа цифра означает ЕДИНИЦЫ, та же цифра, смещенная на одну позицию влево, означает уже ДЕСЯТКИ, еще левее - СОТНИ и т.д.:

6421 = 6*10³ + 4*10² + 2*10¹ + 1*10⁰

тысячи сотни десятки единицы

Количество различных цифр, используемых для представления чисел, называют ОСНОВАНИЕМ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.

Если основание системы D, то перевод чисел из этой системы в десятичную систему осуществляется по следующей формуле:

N = a_n-1*D^n-1+a_n-2*D^n-2+ ... + a₁*D¹+a₀*D⁰,

где а_n-1а_n-2 ... а₁а₀  - число, записанное в системе счисления с основанием D.

В двоичной системе, то есть в системе с основанием 2, для записи чисел используются 2 цифры: 0 и 1.

Например:

10011011 ₂

Это двоичное 8-ми разрядное число, которому в десятичной системе соответствует значение 1*2⁷+0*2⁶+0*2⁵+1*2⁴+1*2³ + 0*2² +1*2¹+1*2⁰ =157₁₀,

то есть 10011011₂ =157₁₀ .

Преобразование числа из десятичной системы в двоичную осуществляется несколько сложнее, путем многократного деления числа на 2. Если на некотором шаге деления возникает остаток, то в соответствующий разряд двоичного числа записывается 1. если остатка нет, то записывается 0. Например:

29 : 2 = 14 - остаток 1

14 : 2 = 7 - остаток 0

7 : 2 = 3 - остаток 1

3 : 2 = 1 - остаток 1

1 : 2 = 0 - остаток 1

Двоичное число: 1 1 1 0 1

Очевидно, что представление чисел в двоичной системе длиннее, чем в десятичной. Но этот недостаток в компьютерах компенсируется за счет простоты технической реализации устройств хранения информации, использующих бистабильные (имеющие два возможных состояния) элементы.

Арифметические операции над двоичными числами осуществляются так же, как и над десятичными, только перенос единицы в старший разряд осуществляется, как только предыдущий разряд становится равным 2.

Например:

7 = 111

+

5 = 101

12 = 1100

Отрицательные числа в компьютерах представляются в ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ КОДЕ. Для получения дополнительного кода двоичного числа необходимо инвертировать это число (заменить все 0 на 1, а 1 на 0) и прибавить в младшем разряде 1.

Например: Используется 6 разрядное представление двоичных чисел. 7 = 000111; -7 = 111001 - это дополнительный код.

Дополнительный код получен так:

1) инверсия 000111 равна 111000:

2) добавляем 1:

111000

+ 1

111001 - это представление числа -7 в дополнительном коде.

При таком представлении чисел вычитание двух чисел А - В выполняется как сложение А + (-В).

Например: 001100 = 12

+

111001 = -7 в дополнительном коде

(1) 000101 = 5

единица переноса в старший разряд при выполнении операции отбрасывается.

Таким образом, отпадает необходимость в отдельном устройстве для операции вычитания.

Сдвиг числа на один разряд влево увеличивает число в 2 раза; сдвиг на один разряд вправо - уменьшает его в 2 раза:

001100 = 12 001100 = 12

011000 = 24 000110 = 6

В компьютерах числа представляются в двоичной форме с определенным количеством разрядов. Обычно разрядность компьютеров равна одному из следующих значений: 8, 16, 32, 64.

Ограниченная разрядность приводит к ограничению диапазона используемых чисел. Если разрядность компьютера равна n, то количество различных чисел, которые можно представить с помощью n-разрядных двоичных последовательностей будет равна

N = 2ⁿ

Например, если разрядность компьютера равна 16, то количество различных двоичных последовательностей будет равно

2¹⁶ = 2⁶⁺¹⁰ = 64 * 1024 = 65536.

Для измерения количества информации используются следующие единицы:

• один двоичный разряд, в котором можно записать два возможных значения - 0 или 1 - называется БИТ;

• 8 последовательных двоичных разрядов (8 бит) называется БАЙТОМ; с помощью 1 байта можно представить 2⁸ = 256 различных двоичных последовательностей;

• 1024 байта называется КИЛОБАЙТом (сокращенно – Кбайт или просто К);

• 1024 Кбайта называют МЕГАБАЙТом (сокращенно - Мбайт или просто М).

Шестнадцатеричная система счисления

В вычислительной технике и в программировании очень часто используется 16-ричная система счисления, с помощью которой можно более компактно описывать данные, адреса памяти и команды.

Основание этой системы равно 16. Каждый разряд чисел в этой системе представляется с помощью 16 символов:

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.

Между двоичной и шестнадцатеричной записью чисел существует простой способ перехода - поскольку все 16 символов можно представить с помощью 4-хразрядных двоичных последовательностей (2⁴ = 16), переводимая двоичная последовательность разбивается на 4-х элементные подпоследовательности и каждая из них переводится в один из 16-ричных символов. Например:

0011	1011	1111	0001 = 3BF1
3	B	F	1

Двоичное и десятичное представление символов 16-ричной системы показано в таблице:

Десятичное	Двоичное	16-ричное
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

В литературе часто встречаются сокращенные обозначения систем счисления:

Dec - десятичная система (decimal);

Bin - двоичная система (binary);

Hex - шестнадцатеричная система (hexadecimal).

Представление символов (текстовой информации)

ТЕКСТ - это последовательность символов.

СИМВОЛ - это отдельная буква (латинского или национального алфавита), цифра (0, 1, ..., 9), знак препинания (.,:;?! и так далее), дополнительный символ (@#$%^& и так далее), некоторые другие символы.

Одним из распространенных видов информации, обрабатываемой на компьютерах, является текстовая информация или текст.

Любая информация перед ее обработкой на компьютере должна быть представлена в числовой форме - а именно, в двоичной числовой форме.текстовая информация не является исключением.

При преобразовании текстов в числовую форму каждый символ представляется (кодируется) в виде двоичной последовательности определенной длины.

Ввод текстовой информации осуществляется с помощью специальных внешних устройств (например, клавиатура). Сигналы, поступающие от символьных клавиш автоматически (с помощью аппаратных средств или специальных программ) представляются в виде двоичных чисел.

Обычно количество символов, с которыми оперирует компьютер, равно 256.

Для того чтобы представить все 256 символов с помощью разных двоичных последовательностей, длина этих последовательностей должна быть равна 8 битам или 1 байту.

Например:

Символ Двоичное представление

0 00110000

1 00110001

S 01010011

* 00101010

и т.д.

Кодировка символов осуществляется с помощью специальных таблиц, в которых все 256 символов расположены в определенном порядке и имеют десятичные номера от 0 до 255. Для перевода символа в двоичное представление достаточно перевести его десятичный номер в двоичную форму.

Например:

Буква S в таблице кодировки имеет порядковый номер 83. Двоичный эквивалент этого десятичного числа равен 01010011.

Различных таблиц кодировок символов достаточно много. Они отличаются друг от друга конкретным набором символов и порядком их расположения в таблице. Наиболее распространенными (в России) являются таблица с АЛЬТЕРНАТИВНОЙ кодировкой или с МОДИФИЦИРОВАННОЙ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ кодировкой.

Приложение 2

Презентация на тему: История развития ЭВМ

Приложение 3

Тест по теме «Кодирование информации. Системы счисления»

Вопрос 1. В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на:

1. арабские и римские

2. позиционные и непозиционные

3. представление в виде ряда и в виде разрядной сетки

Вопрос 2. Двоичная система счисления имеет основание:

1. 10

2. 8

3. 2

Вопрос 3. Для представления чисел в шестнадцатеричной системе счисления используются:

1. цифры 0 – 9 и буквы A – F

2. буквы A – Q

3. числа 0 – 15

Вопрос 4. В какой системе счисления может быть записано число 402:

1. в двоичной

2. в троичной

3. в пятеричной

Вопрос 5. Чему равно число DXXVII в десятичной системе счисления:

1. 527

2. 499

3. 474

Вопрос 6. Недостатком непозиционной системы счисления является:

1. сложно выполнять арифметические операции

2. ограниченное число символов, необходимых для записи числа

3. различное написание цифр у разных народов

Вопрос 7. Дана система счисления: 2-ая, 8-ая, 10-ая и 16-ая. Запись вида 352:

1. отсутствует в двоичной системе счисления

2. отсутствует в восьмеричной

3. существует во всех названных системах счисления

Вопрос 8. Какое цифры используются в шестеричной системе счисления:

1. 0, 6, 5, 2

2. 8, 6, 1, 0

3. 0, 3, 2, 1

Вопрос 9. Какое минимальное основание должна иметь система счисления, если в ней можно записать числа: 341, 123, 222, 111:

1. 3

2. 4

3. 5

Вопрос 10. Когда 2*2=11:

1. в двоичной системе счисления

2. в троичной системе счисления

3. в четверичной системе счисления

Вопрос 11. Как записывается максимальное 4-разрядное положительное число в троичной системе счисления:

1. 2222

2. 1111

3. 3333

Вопрос 12. Цифры – это…

1. символы, участвующие в записи числа

2. буквы, участвующие в записи числа

3. пиктограммы, участвующие в записи числа

Эталон ответов:

1. 2

2. 3

3. 2

4. 4

5. 4

6. 3

7. 3

8. 2

9. 4

10. 2

11. 3

12. 4

Тест «Информация. Информационные процессы»

Вопрос 1. Что изучает информатика?

1. конструкцию компьютера

2. способы представления, накопления, обработки информации с помощью технических средств

3. компьютерные программы

4. общешкольные дисциплины

Вопрос 2. На каком свойстве информации отразится её преднамеренное искажение?

1. понятность

2. актуальность

3. достоверность

4. полнота

Вопрос 3. Какое событие можно отнести к информационным процессам?

1. упражнение на спортивном снаряде

2. перекличка присутствующих на уроке

3. водопад

4. катание на карусели

Вопрос 4. Что из нижеперечисленного имеет свойство передавать информацию?

1. камень

2. вода

3. папирус

4. световой луч

Вопрос 5. Что из нижеперечисленного вовлечено в информационный процесс?

1. песок

2. дом

3. камень

4. человек

Вопрос 6. Каким свойством обладают объекты: колокол, речь, радио, электронная почта?

1. хранят информацию

2. обрабатывают информацию

3. передают информацию

4. создают информацию

Вопрос 7. Что такое информационный взрыв?

1. ежедневные новости из горячих точек

2. возросшее число газет и журналов

3. бурный рост потоков и объемов информации

4. общение через Интернет

Вопрос 8. Кибернетика – это…

1. наука об искусственном интеллекте

2. наука о закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе

3. наука об ЭВМ

4. наука о формах и законах человеческого мышления

Вопрос 9. Какой объект не может служить носителем информации при её хранении?

1. ткань

2. бумага

3. магнитные материалы

4. луч света

Вопрос 10. Человек принимает информацию:

1. магнитным полем

2. органами чувств

3. внутренними органами

4. инструментальными средствами

Вопрос 11. Информационная культура общества предполагает:

1. знание современных программных продуктов

2. знание иностранных языков

3. умение работать с информацией при помощи технических средств

4. умение запомнить большой объем информации

Вопрос 12. Данные – это…

1. отдельные факты, характеризующие объекты, процессы, явления

2. выявленные закономерности в определенной предметной области

3. совокупность сведений, необходимых для организации деятельности предприятия

4. зарегистрированные сигналы

Вопрос 13. Что является графической формой представления математической информации?

1. математическое уравнение

2. график функции

3. таблица значений функции

4. математическое выражение

Эталон ответов:

1. 2

2. 3

3. 2

4. 4

5. 4

6. 3

7. 3

8. 2

9. 4

10. 2

11. 3

12. 4

13. 2