Архитектура персонального компьютера презентация 11 класс конспект

Обновлено: 05.07.2024

3 Чипсет Процессор Северный мост Южный мост Монитор Проектор Видеоплата Оперативная память Жесткие диски CD-дисководы DVD-дисководы Принтер Сканер Цифровая фотокамера Web-камера Модем Клавиатура Мышь PCI Express Шина памяти SATA USB

4 Пропускная способность шины Такт - ? Разрядность - ? Быстродействие - ? Пропускная способность шины = ? Такт – промежуток времени между подачами электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств компьютера Разрядность – количество битов данных, обрабатываемых за один такт. Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты обработки данных (МГц) и разрядности Пропускная способность шины (бит/с) равна произведению разрядности шины и частоты шины: ПСш = разрядность частота шины

5 Заполните таблицу Название Пропускная способность Назначение Системная шина Шина памяти Шина PCI Express Шина SATA Шина USB

6 Проверьте Название Пропускная способность Назначение Системная шина 12,5 Гб/с Передача данных между северным мостом и процессором Шина памяти Мб/с Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью Шина PCI Express 32 Гб/с Ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств Шина SATA 300 Мб/с Последовательная шина подключения накопителей Шина USB 60 Мб/с Универсальная последовательная шина

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Информационная магистраль (шина) Устройства ввода Устройства вывода Долговременная память В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип : построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала (каналов) – шины. Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры Оперативная память Процессор Контроллеры Контроллеры

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Информационная магистраль (шина) Устройства ввода Устройства вывода Долговременная память Шина данных . По этой шине данные передаются между различными устройствами. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры Оперативная память Процессор Контроллеры Контроллеры

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Информационная магистраль (шина) Устройства ввода Устройства вывода Долговременная память Шина адреса. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к оперативной памяти и устройствам. Разрядность шины адреса определяется объемом адресуемой памяти. Количество адресуемых ячеек можно рассчитать по формуле: N = 2 I , где I – разрядность шины адреса. N = 2 64 ячеек. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры Оперативная память Процессор Контроллеры Контроллеры

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Информационная магистраль (шина) Устройства ввода Устройства вывода Долговременная память Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию – считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры Оперативная память Процессор Контроллеры Контроллеры

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ Северный мост Процессор Южный мост Оперативная память Шина памяти PCI Express AGP Монитор Проектор Видеоплата SATA PATA Жесткие диски CD -дисководы DVD- дисководы USB PCI Сетевая карта Внутренний модем Сетевой адаптер Wi-Fi Звуковая плата Принтер Сканер Цифровая камера Web -камера Модем PS/2 Клавиатура Мышь Цифровые видеокамеры IEEE 1394 Звуковая микросхема Микрофон Колонки Наушники

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах). Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами. Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с). Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины

СИСТЕМНАЯ ШИНА Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза больше частоты шины FSB , т.е. процессор может получать и передавать данные с частотой 400 МГц × 4 = 1600 М Гц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бит), то пропускная способность системной шины равна: 64 Бит × 1600 МГц =12,5 Гбайт/с

ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали (шина FSB – от англ. FrontSide Bus) . Если частота шины FSB равна 400 МГц, коэффициент умножения частоты 8, то частота процессора будет равна: 400 МГц × 8 = 3 ,2 ГГц

ШИНА ПАМЯТИ Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора. Если частота шины памяти равна 1600 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна: 64 Бит × 1600МГц = 12 800 Мбайт/с

ШИНА PCI Express AGP× 8 Шина PCI Express – производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой ( PCI Express - ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств ) Пропускная способность шины =32Гбайт/с

ШИНА SATA По шине S АТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD -дисководы). Скорость передачи данных по параллельной шине РАТ A ( Parallel ATA ) достигает 133 Мбайт/с, а по последовательной шине SATA ( Serial ATA ) – 300 Мбайт/с.

ШИНА USB Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина ) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web- камера, модем и др.). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с. Порт USB

Увеличение производительности процессора Достигается за счёт увеличения количества ядер процессора Q ~ P ~ v 2

Заполните таблицу Название Пропускная способность Назначение Системная шина Шина памяти Шина PCI Express Шина SATA Шина USB

Проверьте Название Пропускная способность Назначение Системная шина 12,5 Гб/с Передача данных между северным мостом и процессором Шина памяти 12800 Мб/с Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью Шина PCI Express 32 Гб/с Ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств Шина SATA 300 Мб/с Последовательная шина подключения накопителей Шина USB 60 Мб/с Универсальная последовательная шина

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Материал для уроков в 9 классе по теме: "Архитектура современного города. Органическая архитектура"

Урок-презентация по Мировой художественной культуре в 10 классе по теме Архитектура Древней Греции

Конспект урока по английскому языку в 11 классе по теме "Архитектура". УМК Верещагиной И.Н. 11 класс

конспект урока по английскому языку в 11 классе по теме Архитектура, Unite 2.

Урок искусства в 8 классе по теме: "Архитектура современного города"

Урок ИЗО в 4 классе по теме: "Архитектура"

урок - защита мини-проектов.

Конспект урока информатики (11 класс) по теме Архитектура персонального компьютера.

Конспект урока информатики (11 класс) по теме "Архитектура персонального компьютера".

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.

Магистраль (системная шина) включает в себя: Шину данных – передает обрабатываемую информацию; Шину адреса передает адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор; Шину управления – по ней передаются управляющие сигналы. Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.

Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами. Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: контроллер-концентратор памяти или Северный мост (North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой; контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами. Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

Быстродействие устройства зависит от: тактовой частоты обработки данных (мегагерцах-МГц, 1 ГЦ - 1 такт в секунду), разрядность – количества битов данных, обрабатываемых за один такт (измеряется в битах) Пропускная способность шины = = разрядность шины x частота шины Единица измерения бит/с Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

тактовой частота СШ 400 МГц (400 * 4 = 1600 МГц) Разрядность СШ равна разрядности процессора 64 бита Пропускная способность шины = = 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

В процессоре используется внутреннее умножение частоты. В современных процессорах используется коэф. Умножения частоты 8 Частота процессора =400 МГц x 8 =3,2 ГГц Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

Шина памяти (ШП) – производит обмен данными между северным мостом и оперативной памятью тактовой частота ШП в 4 раза больше СШ (400 * 4 = 1600 МГц) Разрядность ШП равна разрядности процессора 64 бита Пропускная способность шины = = 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

Шина PCI Express– производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой (PCI Express- ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств) Пропускная способность шины =32Гбайт/с Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

Шина PCI Express– подключаются устройства внешней памяти к южному мосту (SATA- последовательная шина подключения накопителей) Пропускная способность шины =300 Мбайт/с Шина USB– для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и др. периферийных устройств (USB – универсальная последовательная шина) Пропускная способность шины =60 Мбайт/с Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

§ 1.2 Увеличение производительности процессора Софронова Анастасия Николаевна учитель УМСОШ

Оборудование урока: кабинет информатики (11 компьютеров), мультимедийный проектор, экран, презентация.

познакомить учащихся с основными понятиями темы;

углубить знания учащихся по теме: Архитектура персонального компьютера;

Воспитательные:

воспитывать бережное отношение к вычислительной технике;

понимать практическую ситуацию и принимать конкретное решение при выборе компьютера;

стремление к самостоятельному поиску знаний.

Развивающие:

развитие познавательного интереса;

развитие наглядно-действенного, абстрактно-логического мышления;

развитие умения анализировать, сравнивать, конкретизировать.

Организационный момент. (1мин.)

Проверка домашнего задания (Фронтальный опрос) (6 мин.)

Теоретическая основа урока. (15 мин)

Закрепление материала. (15 мин)

Обобщение и подведение итогов. Оценивание. (3 мин.)

Домашнее задание. (2 мин.)

Организационный момент.

Здравствуйте, ребята. Приготовьтесь к уроку, пожалуйста. Садитесь на свои места.

Проверка домашнего задания (Фронтальный опрос)

Перечислить поколения ЭВМ?

Какой основной элемент в ЭВМ 4 поколения? 3 поколения? 2 поколения? 1 поколения?

Как назывался первый персональный компьютер?

Когда и где начал выпускаться первый серийный персональный компьютер?

К какому поколению ЭВМ относятся современные компьютеры?

Почему современные компьютеры называют персональными?

Какие виды ПК вам известны?

За счет каких характеристик, ПК получил широкое применение и распространение?

Теоретическая основа урока

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип. В чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера?

Магистраль представляет собой три различные шины: шина данных, шина адреса, шина управления (запишите в тетрадь) Слайды 3-5

Дополнительные устройства — сетевая карта, внутренний модем, сетевой адаптер беспроводной связи Wi-Fi, звуковая плата и др., интегрированы в современные материнские платы. Раньше эти устройства подключались с помощью слотов расширения и разъёмов. Слайд 6

Важнейшей частью материнской платы является — чипсет (большая микросхема). Современные компьютеры содержат 2 микросхемы чипсета. Первая микросхема-контроллёр - концентратор памяти (Северный мост) обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой. Вторая микросхема — контролёр-концентратор ввода/вывода (Южный мост) обеспечивает работу с внешними устройствами. (запишите в тетрадь) Слайд 7

Пропускная способность шины. Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с). (запишите в тетрадь) Слайд 8

Системная шина. Разрядность СШ равна разрядности процессора 64 бита. Пропускная способность шины == 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с (запишите в тетрадь) Слайд 9

Частота процессора. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали. В современных процессорах используется коэффициент умножения частоты 8. Частота процессора =400 МГц x 8 =3,2 ГГц (запишите в тетрадь) Слайд 10

Шина памяти. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора. Пропускная способность шины памяти = 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с ( запишите в тетрадь) Слайд 11

Шина PCI Express– производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой (PCI Express- ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств)

Пропускная способность шины =32Гбайт/с ( запишите в тетрадь) Слайд 12

По шине SАТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы). Пропускная способность шины =300 Мбайт/с (запишите в тетрадь) Слайд 13

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с (запишите в тетрадь) Слайд 14

Увеличение производительности процессора достигается за счёт увеличения количества ядер процессора (запишите в тетрадь) Слайд 15

В работе подробно расмотрены основные устройства компьютера, а именно: вопросы о чипсете (северный и южный мост), о конфигуряции системной платы (показана подробная схема системной платы), процессоре, системе охлаждения, памяти компьютера (ОЗУ, ПЗУ), системной шины (шина адреса, шина данных, шина управления, назначение, пропускная способность), контроллерах, портах. описание устройства и принципов работы компьютера. Говоря об устройствах компьютера нельзя не сказать и об и архитектуре Джона фон Неймана

Презентайия для 11 класса по учебнику Н.Д.Угриновича, базовый уровень

АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером:

системная (материнская) плата;
процессор с системой охлаждения;
модуль оперативной памяти;
жесткий диск;
дисковод лазерных дисков;
видеоадаптер;
корпус с блоком питания;

монитор;

Компьютер - это многофункциональное электронное устройство для накопления, обработки и передачи информации.
Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.
Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

АРХИТЕКТУРА ЭВМ- ЭТО ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА, ДОСТАТОЧНОЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ .

Архитектура Джона фон Неймана

ПРИНЦИПЫ Д. ФОН НЕЙМАНА

ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Шина данных (8, 16,32, 64 бита

Шина адреса а (16,20,24,32,36 битов)

Шина управления

Магистрально-модульный принцип строения ПК позволяет пользователю самостоятельно комплектовать нужную конфигурацию компьютера и производить его модернизацию.

Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.

Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами .

Магистраль (системная шина) включает в себя:

Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате

Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами.

Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета:

контроллер-концентратор памяти или Северный мост (North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой;
контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами.

СИСТЕМНАЯ ШИНА

1 — Разъём под центральный процессор;

2 — Разъемы накопителей на жёстких магнитных дисках (IDE 1, 2);

3 — Разъемы накопителей на гибких магнитных дисках;

4 — Разъёмы под оперативную память, 3 планки;

5 — Перезаписываемая BIOS (Flash-память);

6 —Разъёмы 16-битной шины (ISA);

7 — Разъёмы 32-битной шины (PCI);

СИСТЕМНАЯ ШИНА

Предназначена для передачи данных между различными устройствами

Передаются адреса ячеек оперативной памяти или устройств, причем сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам.

Передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.

данных

Адресная

управления

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШИНЫ (СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ)

Быстродействие устройства зависит от:

тактовой частоты обработки данных (мегагерцах-МГц, 1 ГЦ - 1 такт в секунду ),
разрядность – количества битов данных, обрабатываемых за один такт (измеряется в битах)

Пропускная способность шины =

= разрядность шины x частота шины

Единица измерения бит/с

Процессор (CPU) выполняет вычислительные операции, исполняя код программ.

Процессор состоит из:

ядра, объединяющего арифметико-логические устройства и буферную двухуровневую память (кэш-память первого и второго уровня),
блоков ввода-вывода.

Системной шиной процессор соединен с чипсетом материнской платы.

Процессоры классифицируют по:

архитектуре ядра,
рабочей частоте,
тактовой частоте системной шины,
объему кэш-памяти первого и второго уровней.

Эти параметры определяют производительность (вычислительную мощность) процессора.

Система охлаждения

Система охлаждения ( вентилятор, Cooler) служит неотъемлемым элементом современного процессора.

Высокие рабочие частоты обусловливают высокую тепловую мощность, которую призвана рассеивать система охлаждения.

Как правило, в настольных компьютерах используют воздушные системы охлаждения, состоящие из радиатора, устанавливаемого на корпусе процессора, и вентилятора для прокачки воздуха.

Параметрами системы охлаждения являются тепловое сопротивление радиатора, производительность и шумность вентилятора.

Разрядность - размер машинного слова, равный числу одновременно

обрабатываемых битов. Чем больше разрядность процессора, тем

больше информации он может обработать в единицу времени, тем

выше его эффективность.

Тактовая частота – количество выполняемых операций в единицу

времени. Генератор (микросхема процессора) отсчитывает

необходимое количество тактов для выполнения определенной

Адресное пространство – максимальное количество памяти,

которое может обслужить процессор. Представляет собой

совокупность адресов, используемых в данной вычислительной

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

Внутренняя память компьютера

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство)

Располагается на материнской плате

Используется для временного хранения данных в процессе непосредственной

Обеспечивает режимы записи, считывания, хранения информации

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство)

Используется для постоянного хранения данных, не требующих вмешательства

пользователя (программы запуска и остановки ЭВМ,

тестирования устройств, управления работой процессора, дисплеем,

клавиатурой, принтером, внешней памятью

Предназначено для считывания информации

Кэш память (промежуточное запоминающее устройство)

Внутренняя кэш память размещается внутри процессора

Внешняя кэш память размещается на системной плате

Используется для увеличения производительности компьютера, согласования

работы устройств с различным быстродействием, при обмене данными между

процессором и оперативной памятью

ШИНА ПАМЯТИ

Шина памяти (ШП) – производит обмен данными между северным мостом и оперативной памятью

тактовой частота ШП в 4 раза больше СШ (400 * 4 = 1600 МГц)
Разрядность ШП равна разрядности процессора 64 бита

Пропускная способность шины =

= 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с

ШИНА PCI EXPRESS

Шина PCI Express – производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой ( PCI Express - ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств )

Пропускная способность шины =32Гбайт/с

ШИНА SATA

Шина PCI Express – подключаются устройства внешней памяти к южному мосту ( SATA - последовательная шина подключения накопителей )

Пропускная способность шины =300 Мбайт/с

Шина USB – для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и др. периферийных устройств ( USB – универсальная последовательная шина )

Читайте также: