|  |
Тема: апаратне забезпечення.
Мета: розглянути складові комп'ютера. Сформумати поняття про пристрої введення, зберігання, виведення даних.
Учень
пояснює призначення:
знає та дотримується: правил поведінки та безпеки життєдіяльності під час роботи в комп’ютерному класі;
знає: призначення основних клавіш клавіатури комп’ютера;
Обладнання: ПК з встановленим ОС, інтерактивна дошка, (дана) інструкція.
Структура уроку
Хід уроку
1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.
2. Актуалізація опорних знань
3. Вивчення нового матеріалу
Апаратне забезпечення ПК має таку структуру.
| |
До складу системного блоку входять: материнська плата, (центральний) процесор, оперативна пам'ять, жорсткий диск, графічна плата, звукова плата, мережева плата, дисковод для гнучких дисків, CD/DVD-привід, TV-тюнер. Графічна, звукова і мережева плати можуть бути вбудовані у материнську плату.
До периферійних (зовнішних) пристроїв відносять: принтер, сканер, графобудівник (плоттер), модем, мікрофон, звукові колонки, джерело бесперебійного живлення, клавіатуру, мишу, графічний планшет, тачпад, вебкамеру, фотокамеру.
Пристрої, що входять до складу системного блоку
Материнська плата (також кажуть системна плата, базова плата, англійською motherboard, mainboard, MB) — плата, на якій розташовано (до якої приєднано) основні компоненти комп'ютера. Ця плата забезпечує зв'язок між усіма пристроями ПК за допомогою передачі сигналу від одного пристрою до іншого.
На поверхні материнської плати розташовано велику кількість роз'ємів, призначених для встановлення різноманітних пристроїв:
Центральний процесор (центральній процесорний пристрій, ЦПП, англійською central processing unit, CPU) — основна мікросхема комп'ютера, в який відбувається процес обчислення (опрацювання інформації).
ЦПП встановлено на материнській платі. На процесорі встановлено радіатор, який охолоджує вентилятор (cooler). Фізично процесор є крісталічною мікросхемою. Конструктивно процесор складено з комірок, в яких зберігають або змінюють дані. Внутрішні комірки процесора називають регістрами. Дані деяких регістрів тлумачать як команди, що керують опрацюванням даних з інших регістрів. Керуючи розсиланням даних у різні регістри процесора, можна керувати опрацюванням даних.
З іншими пристроями комп'ютера (у першу чергу з оперативною пам'ятю) процесор пов'язано кількома групами провідників — шинами. Основних шин три: шина даних, адресна шина та командна шина.
Перший мікропроцесор представила компанія Intel у 1971 році: чотирирозрядний з індексом 4004, що містив 2000 транзисторів (елементів електричних схем, спроможних змінювати свої властивості провідності). У сучасних комп'ютерах процесори виконано у вигляді модуля розміром 5×5×0,3 см, який встановлюють у ZIP-socket (AMD) або на пружну конструкцію LGA (Intel). Більшість сучасних процесорів виконано у вигляді одного напівпровідникового кристалу, який містить мільйони чи навіть мільярди транзисторів.
Наразі виготовляють багатоядерні процесори. Ця технологія дозволила здійснювати одночасно обчислення у кількох центрах (ядрах). Внаслідок цього істотно підвищилась швидкодія. На 2013 рік масово доступні прцесори з 2, 3, 4 і 6 ядрами і 2, 3 та 4-модульні процесори покоління Buldozer. У серверів використовують 8-ядерні процесори Xeon і Nehalem (Intel) та 12-ядерні Opteron (AMD).
Виділяють такі основні характеристики процесорів:
кількість ядер, що впливає на швидкодію ПК;
тактова частота — кількість елементарних операції на секунду, яку може виконувати процесор. Одиниця виміру ГГц — 109 елементарних операцій на секунду;
розрядність — максимальна кількість біт інформації, які можуть оброблятися та передаватися процесором одночасно,вимірюється розрядністю регістрів, в які розміщаються данні, що обробляються (наприклад, якщо рекістр має 2 байти, то розрядність процесора 16(2х8), якщо 4 байта, то -32 и т.п.);
об'єм кеш-пам'яті, яку використовують для зберігання і звертання до часто використовуваних даних. Її поділяють на рівні (L1, L2, L3). Чим вищий рівень, тим більший об'єм пам'яті, але менша швидкість доступ до даних;
характеристики гнізда для процесора (socket). Характеристики гнізда і процесора мають бути сумісними.
Оперативна пам'ять призначена для зберігання коду та даних програм під час їх виконання.
Розрізняють такі види пам'яті:
з довільним доступом (RAM, Random Access Memory) — слугує для розташуання программ, даних і проміжних результатів обчислень;
з доступом лише на читання (ROM, Read Only Memory) — слугує для сталого розташування певних програм. Наприклад, програми початкового завантаження BIOS (basic input-output system — базова система вводу-виводу).
Оперативна пам'ять — енергозалежна. Інакше кажучи, дані в ній зберігаються лише до вимкнення ПК.
Оперативна пам'ять більшості сучасних комп'ютерів — це модулі динамічної пам'яті (англійською Dynamic Random Access Memory, DRAM), втілені у напівпровідникових інтегральних схемах і організовані за принципом пристроїв з відкритим доступом. Інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) — електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.
Статична пам'ять (англійською Static Random Access Memory, SRAM) має комірки — напівпровідникові тригери. Переваги — невелике енергоспоживання, висока швидкодія. Відсутність необхідності проводити «регенерацію». Недоліки — малий обсяг, висока вартість. Нині широко використовується як кеш-пам'ять процесорів у комп'ютерах.
Пам'ять динамічного типу порівняно зі статичною дешевша, її щільність вища (у тому самому просторі можна розташувати більшу кількість комірок пам'яті), але її швидкодія нижча. Тому оперативну пам'ять для масового споживача будують на модулях динамічної пам'яті, а пам'ять статичного типу використовують для побудови кеш-пам'яті всередені мікропроцесора.
Накопичувач на жорстких дисках (жорсткий диск, вінчестер, англійською Hard Disk Drive, HDD) — пристрій для запису й зчитування даних з жорстких (алюмінієвих або скляних) пластин-дисків, вкритих шаром ферромагнітного матеріалу. Використовують одну або декілька пластин на одній осі обертання.
Опис такого накопичувача зазвичай містить особливості під'єднання, ємність, розміри, швидкість обертання пластин, назву виробника.
Графічна плата (графічна карта, відеокарта, відеоадаптер, англійською videocard) — пристрій для перетворення даних комп'ютера про зображення на відеосигнал для монітора.
Сучасна графічна карта містить такі основні складові:
графічний процесор (GPU) — здійснює розрахунки щодо зображення, тим самим вивільняючи центральний процесор. Визначає швидкодію та можливості всього пристрою;
відеоконтролер — головний компонент схеми формування відеозображення в комп'ютері;
відеопам'ять — буфер, у якому в цифровому форматі зберігають зображення, призначене для виводу на монітор;
цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) — перетворює зображення, сформоване відеоконтролером, у рівні інтенсивності кольору, які подають на аналоговий монітор.
Звукова плата (звукова карта, аудіоадаптер, англійською sound card) — пристрій для роботи зі звуком на комп'ютері.
Будь-яка сучасна звукова карта може використовувати декілька способів відтворення звуку. Глибина оцифрування сигналу обумовлює якість запису та відтворення. У наш час звукові карти найчастіше вбудовано у материнську плату. Але все ще випускають окремі плати розширення.
Мережева плата (мережева карта, мережевий адаптер, Ethernet-адаптер, NIC від англійською network interface controller) — пристрій для взаємодії комп'ютера з іншими пристроями мережі (наприклад, при сполученні ПК навчального класу).
Є мережеві карти як окремі пристрої, які вставляють у роз'єм материнської плати. Але є і вбудовані у материнську плату. Останнє спрощує та здешевлює виробництво ПК.
Модем — пристрій зв'язку для організації зв'язку у глобальній мережі, який може бути внутрішнім (малюнок знизу ліворуч) або зовнішнім (малюнок знизу праворуч).
TV-тюнер (від англійською tune — налаштовувати (довжину хвилі)) — пристрій для прийняття телевізійного сигналу в різних формах трансляції (PAL, SECAM, NTSC) з метою показати відеопередачу на моніторі.
Наразі є монітори з вбудованими TV-тюнером, що не вимагають під'єднання комп'ютера для перегляду телевізійних передач.
Дисковод для гнучких дисків — пристрій для зчитування і запису інформації при роботі з дискетою.
Дискета — магнітний носій інформації для багаторазового запису та зберігання невеликої кількості інформації. Є гнучкою пластиковою пластиною, вкритою феромагнітним шаром. Звідси назва «гнучкий диск» (англійською floppy disk). За діаметром у дюймах розрізняють дискети 5,2" (давно вийшли з ужитку) і 3,5" (виходять з ужитку, подано на фото нижче).
Перші ПК не мали жорстких дисків, а все програмне забезпечення завантажували з гнучких дискет. Зараз через малі ємність та швидкість обміну даними дискети виходять з ужитку, а на нові ПК відповідні дисководи не встановлюють.
Оптичний привід для CD/DVD дисків — пристрій, призначений для зчитування інформації з CD/DVD дисків та запису інформації на них.
CD (англійською Compact Disk) — диск з пластиковою основою з алюміневім покриттям, яке відбіває промінь світла при зчитуванні.
DVD (англійською Digital Versatile Disc, цифровий багатоцільовий чи універсальній диск) — диск більшої (ніж CD) ємкості.
Цифрову інформацію на оптичних дисках подано чергуванням западин, які не відзеркалюють, та островків, які відзеркалюють світло. Компакт-диск має лише одну фізичну доріжку у формі неперервної спіралі, яка йде від зовнішнього кола до внутрішнього. При зчитуванні промінь лазера, який потрапляє у впадину, розсіюється й поглинається, тому у цьому випадку фотодетектор фіксує (двійковий) нуль. Інакше промінь відбивається, і фотодетектор фіксує (двійкову) одиницю.
Флеш пам'ять — енергонезалежний напівпровідниковий пристрій для збереження інформації.
Завдяки компактності, малій ціні й відсутності потреби у постійному доступі до електроенергії, флеш-пам'ять широко використовують у портативних пристроях, які працюють на батарейках і акумуляторах — цифрових фотокамерах, відеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах. Флеш-пам'ять з успіхом витіснила дискети, а зараз активно тіснить жорсткі диски в ноутбуках та зменшує частку записуваних оптичних дисків.
Периферійні пристрої — це пристрої, зовнішні по відношенню до системного блоку.
Зазвичай вони слугують для введення/виведення інформації. До таких пристроїв вводу відносять клавіатуру, мишу, сканер, монітор, принтер.
Клавіатура (англійською keyboard) — пристрій для введення текстової (у першу чергу) та іншої інформації. Містить щонайменше 101 клавішу. Стандартом розташування символьних клавіш є розкладка QWERTY (згідно з назвою клавіш верхнього символьного ряду ліворуч).
Групи клавіш:
● алфавітно-цифрові;
● спеціальні;
● керування курсором;
● (додаткові) цифрові / керування курсором;
● функціональні;
● індикатори.
Маніпулятори — пристрої введення інформації для вказання на екрані монітора вказівки або місця введення вказівки.
Маніпулятори з відносним вказуванням позиції
Миша (англійською mouse) — механічний маніпулятор, який перетворює механічні рухи в рухи вказівника на екрані.
Трекбол (англійською trackball) — механічний маніпулятор, аналогічний миші щодо принципу дії.
Трекпоінт (англійською trackpoint) — мініатюриний тензометричний джойстик, який використовують у ноутбуці замість миші.
Тачпад (англійською touchpad) — сенсорна панель для керування вказівнтком на екрані монітора, застосовують найчастійше в ноутбуках.
Джойстик (англійською joystick) — пристрій введення інформації у вигляді ручку з кнопками.
Roller mouse — вказівний пристрій, в якому для вертикального переміщення вказівника застосовують обертання горизонтально розташованого циліндру навколо його вісі, а для горизонтального пересування — рух циліндру вздовж його вісі. Натискання на циліндр виконує клацання лівої кнопки миші.
Маніпулятори з можливістю вказати абсолютну позицію
Графічний планшет (англійською digitizer) — пристрій для вводу малюнків від руки безпосередньо в комп'ютер.
Світлове перо — інструментів введення графічних даних у комп'ютер шляком дотиків або проведення ліній пером на поверхні екрану монітора.
Аналоговий джойстик — в таких джойстиків вихідний сигнал змінюєтьсявід нуля до максимуму залежно від кута відхилення важеля: чим більше відхиленя, тим більше рівень сигналу. Після калібрування подібні джойстики можна використовувати для вказання абсолютної позиції курсору.
До маніпуляторів з можливістю вказати абсолютну позицію курсору можна також віднести клавіатуру.
Ігрові маніпулятори
Геймпад — пульт, якиq тримають обома руками, для контролю управління використовують великі пальці рук.
Комп'ютерне кермо — імітація атомобільного керма для автосимуляторів.
Танцювальна платформа — плоский електронний ігровий пристрій введення для танцювальних ігор.
Також у комп'ютерних іграх широко використовують Джойстик та Roller mouse
Сканер (англійською scanner) — пристрій для створення запису зображення у цифровому поданні з готового зображення на поверхні.
Результат сканування можна зберегти як графічний файл. Якщо зображення містить текст, його у подальшому можна розпізнати за допомогою програми розпізнавання тексту.
Залежно від способу сканування та об'єктів сканування існують такі сканери:
планшетний — найпоширеніший вид сканерів, бо забезпечує максимальну зручність для користувача — високу якість і прийнятну швидкість сканування. Планшет, усередині якого під прозорим склом розташовано механізм сканування. Планшетні сканери відносять до систем з рухомим дзеркалом (оригінал нерухомий), які мають інтегровану сканувальну головку;
ручний — дешевий і мобільний, але має низьку роздільну здатність, малу швидкість роботи, вузьку смугу сканування. Можливі перекоси зображення, бо важко переміщати сканер зі сталою швидкістю;
аркушопротяжний — аркуш паперу вставляють у щілину і протягують напрямними роликами. Може мати менші розміри, у порівнянні із планшетним, але спроможний сканувати лише окремі аркуші, що обмежує його застосування переважно офісами компаній. Багато моделей мають пристрій автоматичної подачі, що дозволяє швидко сканувати велику кількість документів. Таку ж конструкцію мають фотосканери — пристрої для сканування фотовідбитків;
планетарний (орбітальний) — застосовують для сканування книг або документів, що легко ушкоджуються. При скануванні немає контакту зі сканованим об'єктом на відміну від планшетного сканера;
барабанний — оригінал розташовується на внутрішній або зовнішній стінці прозорого циліндра (барабана);
слайд-сканери — слугують для сканування плівкових слайдів. Їх виробляють і як самостійні пристрої, і як додаткові модулі до звичайних сканерів.;
сканери штрих-коду — невеликі, компактні моделі для сканування штрих-кодів товарів у магазинах.
Планшетні сканери влаштовано таким чином.
Характеристики сканерів:
Цифровий фотоапарат
У цифровому фотоапараті є матриця (прямокутна таблиця), утворена великою кількістю світлочутливих комірок. Коли на комірку потрапляє світло, вона виробляє електричний сигнал, пропорційний інтенсивності світлового потоку. Для того, щоб отримати кольорове цифрове зображення, комірки вкривають кольоровими фільтрами (у більшості матриць червоним, синім та зеленим). Відповідно до так званого шаблону Байера фільтри на матриці розташовуються групами по чотири для кольорової схеми RGB (Red — червоний, Green — зелений, Blue — синій):
Після опрацювання мікропроцесором фотоапарату даних, зображення зберігають у вигляді файлу на карті пам'яті або у вбудованій пам'яті фотоапарату.
Головною характеристикою цифрової камери (не об'єктиву!) є кількість світочутливих комірок (пікселів) матриці. А чим більший розмір світлочутливої матриці, тим краще.
Монітор — пристрій для відображення графічної та символьної інформації.
За типом екрану розрізняють такі монітори:
на основі електронно-променевої трубки (ЕПТ, англійською cathode ray tube, CRT);
рідиннокристалічнийі (РК, англійською liquid crystal display, LCD);
плазмовий (на основі плазмової панелі, англійською plasma display panel, PDP, gas-plazma display panel);
лазерний (на основі лазерної панелі;
проектор;
OLED (англійською organic light-emitting diode — органічний діод, що випромінює світло);
віртуальний ретинальний монітор — формує зображення на сітківці ока.
Колір отримують у результаті використання кольорових фільтрів, які поділяють біле світло на складові кольорової схеми RGB (Red — червоний, Green — зелений, Blue — синій). Схема будови рідиннокристалічного монітора така.
Монітори поділяють за розмірністю зображення:
Основні параметри монітора:
Принтер (англійською print — друкувати) — периферійний пристрій комп'ютера для відтворення тексту або графіки на фізичному носію без створення друкованої форми. Останнім принтери відрізняються від поліграфічного обладнання та ризографів, які за рахунок друкованої форми дешевші та продуктивніші при великих тиражах.
Отримали поширення багатофункціональні пристрої, в яких у одному приладі об'єднані функції принтера, сканера, копіювального апарату й телефаксу.
За принципом переносу зображення на носій принтери розподіляють на:
матричні — створюють зображення на папері з окремих точок ударним способом через стрічку з форбою;
лазерні (світлодіодні) — промінь лазера, керований комп'ютером, електризує поверхню барабана, що є у лазерному принтері, до заряджених ділянок барабану прилипають прилипають частинки сухого фарбувального порошку — тонера;
струменеві — випорскують рідку фарбу;
сублімаційні — наносять на щільну тверду поверхню кристалічний барвник (пластикові карти);
твердочорнильні — використовують для друку брикети твердих чорнил.
Графобудівник (плоттер) — пристрій для автоматичного креслення з великою точністю малюнків, схем, складних креслень, мап та іншої графічної інформації на папері розміром до А0 або кальці.
Сучасні види персональних комп'ютерів:
cтаціонарні:
десктопи — настільні комп'ютери, складаються з окrремого системного блоку, монітору та маніпуляторів (клавіатура/миша). Найпоширеніший та найбільший за розмірами;
неттопи — настільні рішення з малим форм-фактором. Інакше кажучи, це невеликий за фізичним розміром ПК.
моноблоки — монітор + системний блок в одному корпусі.
ноутбуки — найбільші й найпотужніші з портативних ПК;
нетбуки — орієнтовані на мобільне використання;
планшетні комп'тери — з тонким корпусом, майже весь один бік якого зайнято сенсорним екраном;
планшетні нетбуки — гібридні пристрої, зі з'ємною клавіатурою;
кишенькові персональні комп'ютери (КПК) — за розмірами та обчислювальними можливостями близькі до мобільних комунікаторів, але не мають функцій телефону. Зараз повністю витіснені комунікаторами і планшетами.
Увімкнення комп’ютера
Вмикати комп’ютер рекомендують не раніше, ніж через 30 секунд після вимкнення.
Усі пристрої, що підключаються до мережі електропостачання за допомогою кабеля, увімкніть в електричні розетки. Вмикати пристрої комп’ютера бажано у такому порядку: спочатку зовнішні пристрої (лише ті, які плануєте використовувати), а потім системний — блок.
Вимкнення пристроїв
Вимикати комп’ютер можна не раніше, ніж через 30 секунд після увімкнення. Перед вимкненням комп’ютера потрібно завершити роботу зі всіма активними програмами. У багатьох операційних системах є можливість підготовки комп'ютера до вимкнення. Наприклад, для Linux Mint KDE після натискання кнопки запуску задач відповідне вікно діалогу має такий вигляд:
Після вимкнення системного блоку вимикайте перефирійні пристрої у порядку, зворотньому до вмикання.
Перезавантаження комп’ютера — швидке вимкнення та увімкнення — виконують лише у таких випадках:
Зазвичай перші кроки вимикання й перезавантаження збігаються (див. малюнок вище) і відрізняються лише останнім кроком вибору.
Звичайним вимкнення й увімкнення істотно збільшує зношення ПК порівняно з перезавантаженням.
4. Закріплення вивченого матеріалу
Текст упорядкувала Нікуліна Олена Юріївна, вчитель Київської дитячої Академії мистецтв Оболонського району міста Києва, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 08.01.2013 по 25.01.2013.