АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Магистрально-модульный принцип построения компьютера

1. АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Магистрально-модульный принцип построения компьютера Урок по предмету «Информатика и ИКТ» Разработка преподавателя высшей квалификационной категории Давыдовой Галины Владимировны

2. Ц е л и: • Обучающая: изучить и закрепить новые понятия по теме «Архитектура персонального компьютера. Магистрально-модульный принцип построения компьютера» • Развивающая: способствовать развитию логического мышления, умения излагать мысли, интереса учащихся к данной теме и предмету в целом • Воспитательная: Воспитание информационной культуры студентов, внимательности, дисциплинированности, усидчивости

3. Вид урока: урок изучения нового материала Оборудование: Компьютеры. Мультимедийный проектор. • Наглядные материалы: • Мультимедийная презентация

4. ПЛАН УРОКА • Организационный момент (2 мин); • Подготовка к основному этапу занятия (3 мин); • Формирование новых знаний и способов действий (15мин); • Физкультминутка (2 мин); • Самостоятельная работа (10 мин) • Первичное закрепление (10 мин); • Подведение итогов урока, домашнее задание (3 мин);

5. Организационный момент • Проверка посещаемости. • Проверка наличия конспектов и раздаточного материала на столах. • Проверка исправности технических средств

6. Подготовка к основному этапу занятия • Вступительное слово преподавателя. • Ознакомление с новым материалом с использованием мультимедийной презентации.

7. Магистрально-модульный принцип построения компьютера • В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип . • Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами. • К магистрали, которая представляет собой три различные шины, подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией в форме последовательностей нулей и единиц, реализованных электрическими импульсами.

8. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШИНЫ • Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различается. Быстродействие устройств зависит от тактовой частоты обработки данных (обычно измеряется в мегагерцах – МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт. • (Такт – это промежуток времени между подачами электрических импульсов, синхронизирующих работу устройства компьютера). Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность) соединяющих эти устройства шин также должна различаться. • Пропускная способность шины (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в герцах – Гц, 1Гц = 1 такт в секунду): • Пропускная способность шины = разрядность шины ×частоту шины

9. Многие дополнительные устройства интегрированы в современные материнские (системные) платы: Сетевая карта Сетевой адаптер беспроводной cвязи Wi-Fi Внутренний модем Звуковая карта

10. Чипсет • Важнейшей частью материнской платы является чипсет, который во многом определяет архитектуру современного персонально компьютера.

11. Северный и Южный мосты • Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: • - контроллер-концентратор памяти, или Северный мост, который обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой; • - контроллер-концентратор ввода-вывода, или Южный мост, обеспечивающий работу с внешними устройствами. ЧипсетIntel 845 GE

12. Упрощенная схема системной платы Монитор Проектор Процессор • Южный мост Систем ная шина Северный мост Шина памяти Видеоплата Оперативная память PSI-Express Принтер, сканер, Цифровая фотокамера, Web-камера, модем, клавиатура, мышь Жесткие диски CD-дисководы DVD-дисководы Шина USB Шина SATA

13. Системная шина (см. рисунок предыдущего слайда) • Между Северным мостом и процессором данные передаются по системной шине (FSB от анл. FrontSide Bus). • В наиболее быстрых компьютерах частота системной шины составляет 400 МГц. Однако между Северным мостом и процессором эффективная частота передачи данных в 4 раза выше. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 400 МГц × 4 = 1600 МГц. • Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна 64 бита × 1600 МГц = 102400 Мбит/с = 100 Гбит/с = =12,5 Гбайт/с

14. Частота процессора • В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. • В современных процессорах используется коэффициент умножения частоты 8. • Это означает, что процессор за один такт шины способен генерировать 8 своих внутренних тактов и, следовательно, частота процессора составляет • 400 МГц × 8 = 3,2 ГГц.

15. Шина памяти • Обмен данными между Северным мостом и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть больше (например, в 4 раза), чем частота системной шины. У современных модулей памяти частота шины памяти может составлять 400 МГц × 4 = 1600 МГц, т.е. оперативная память получает данные с такой же частотой, что и процессор. • Так как разрядность шины памяти равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти также равна: • 64 бита × 1600 МГц = 102400 Мбит/с = = 100 Гбит/сек = 12, 5 байт/с = 12800 Мбайт/с .

16. Шины SATA и USB Шина SATA. Шина USB. • Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к Южному мосту по шине SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment – последовательная шина подключения накопителей), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с. • Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно до 127 периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.) .

17. Шина PCI Express • По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. • В настоящее время для подключения видеоплаты к Северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (Peripherial Component Interkonnect bus Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с. • К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA (Video Graphics Array – графический видеоадаптер) или цифрового разъема DVI(Digital Visual Interface – цифровой видеоинтерфейс) подключается электронно-лучевой или жидкокристаллический монитор или проектор.

18. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ТЕМЕ «АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА» • Какой принцип положен в основу архитектуры современных персональных компьютеров? • Какие возможности предоставляет модульность потребителю? • Что из себя представляет «магистраль»? • Какие дополнительные устройства могут быть интегрированы в современные материнские платы? • Назовите две основные большие микросхемы чипсета и перечислите их функции. • От чего зависит быстродействие устройств компьютера. Назовите единицу измерения тактовой частоты обработки данных и разрядности. • Дайте объяснение термину «такт». • Как рассчитывается пропускная способность шины? • Назовите назначение системной шины. Чему равна её пропускная способность? • Чему равна частота процессора? • Шина памяти – её назначение и пропускная способность • Шина PCI Express – её назначение, пропускная способность. • Шина SATA – её назначение, скорость передачи данных. • Шина USB – её назначение, пропускная способность.

19. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА • Я попрошу вас закончить предложения, это будут ваши чувства, эмоции здесь и сейчас. • В целом урок прошёл… . • На занятии я научился… . • Во время занятия мне было трудно…, потому что… . • Мне бы хотелось….. • Я приобрёл... . • Больше всего мне понравилось… .