Урок 6. Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти.

Изучаемые вопросы:

Компьютер как модель человека, работающего с информацией.

Схема информационного обмена в компьютере.

Отличие программы и данных.

Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.

Принцип двоичной кодировки информации.

Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.

Носители и устройства внешней памяти.

Аналогия между человеком и компьютером.

По своему назначению компьютер – универсальное техническое средство для работы человека с информацией. В памяти компьютера хранятся данные и программы.

Принципы Фон Неймана

• Состав устройств ЭВМ

  Данные и программы хранятся в общей памяти ЭВМ

  Данные и программы хранятся в памяти ЭВМ в виде двоичного кода

  Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам

Внутренняя память компьютера.

Внутренняя память состоит из частиц – битов. В одном бите памяти хранится один бит информации.

Байт памяти – наименьшая адресуемая часть внутренней памяти (1 байт = 8 бит)

Все байты пронумерованы, начиная от 0

Номер байта – адрес байта памяти

Процессор обращается к памяти по адресам

Носители и устройства внешней памяти

Магнитная память - стримеры и дисководы;

Оптическая память – CD, DVD (ROM, R, RW);

Электронная память – карты памяти, flash накопители.

Проверочная работа.

1. Какие из перечисленных ниже характеристик относятся к оперативной , а какие – к внешней памяти?

а) Является энергозависимой.

б) Её объём измеряется десятками и сотнями гигабайт.

в) Используется для долговременного хранения информации.

г) Её объём измеряется сотнями мегабайт или несколькими гигабайтами.

д) Более быстрый доступ.

е) Используется для временного хранения информации.

ж) Более медленный доступ.

Какой объём памяти в байтах будет занимать следующий двоичный код: ? Поясните свой ответ.

Текст объёмом 1024 бита располагается в оперативной памяти , начиная с байта с номером 10 . Каков будет адрес последнего байта , который занят данным текстом?

Перечислите не менее пяти известных вам устройств внешней памяти.

В чём отличие дисков CD - ROM , CD - RW и CD - R ?

Домашнее задание. П. 5,6

Внутренняя память включает все виды запоминающих устройств, расположенных на материнской плате. В состав внутренней памяти входят следующие устройства.

Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) служит для хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения опера­ций. Это памятьпозволяет обратиться к любой ячейке, поэтому называется также памятью с произвольным доступом ( RAM - память) . Отличается высоким быстродействием. К основному недостатку относится исчезновение данных после выключения электропитания.

Кэш-память или сверхоперативная память – очень быстрое запоминающее устройство, которое сохраняет текущие данные и предоставляет их процессору при необходимости. Отличается значительным быстродействием. К недостаткам относится более сложныйпроцесс изготовления, и соответственно, большая стоимость.

Специальная память имеет несколько составляющих:

постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначе­на только для чтения(ROM -память ), энергонезависимая, содержание памяти «зашивается» при изготов­лении и в процессе эксплуатации не меняется;

перепрограммируемая постоянная память допускает многократную перезапись, энергонезависимая, содержит базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая необходима для автоматического тестирования и загрузки операционной системы при включении компьютера;

память с питанием от батарейки является разновидностью постоянной памяти и служит для хранения времени, даты и данных о конфигурации системы;

видеопамять предназначена для хранения видеоданных, которые доступны одновременно процессору и монитору.

Внешняя память включает устройства (накопители), расположенные вне материнской платы и имеющие носители с разным принципом действия.

Носитель - это физическая среда или материальный объект, структура которых используется для хранения данных, в дисковом магнитном накопителе, например, это ферромагнитный слой на поверхности диска.

Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для долговременного хранения больших объемов данных при отсутствии электропитания. В зависимости от принципиальной основы носителя различают накопители магнитного, оптического и полупроводникового типа.

Накопитель на магнитных дисках (жесткий диск, винчестер) - это основное устройство долговременного хранения данных и программ, основанное на магнитном принципе записи. Магнитный накопитель собирается в герметичном корпусе, внутри которого соосно располагается несколько дисков. Каждый диск с двух сторон покрыт ферромагнитным слоем, поверхность диска разделена на дорожки и сектора (отформатирована). Диск вращается относительно магнитных головок, с помощью которых производится сохранение и считывание данных. Данные сохраняются в форме дорожки микроскопических намагниченных участков – доменов, намагниченность которых регистрируется как последовательность логических единиц.

Накопитель на оптических дисках ( CD - ROM ) – это устройство для долговременного хранения больших объемов данных, записанных с более высокой плотностью, чем на магнитном диске. Принцип действия основан на считывании данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя данных выступает металлизированная поверхность компакт-диска (CD), на которой нанесена спиральная дорожка. Цифровая запись на дорожке компакт-диска сохраняется в виде последовательности участков, которые называются pit (точка, углубление) и land (поверхность). Логическая единица кодируется переходом между углублением и поверхностью. Последовательность углублений, в которой закодирована запись, наносят либо штамповкой с матрицы, либо прижиганием участков дорожки лучом лазера.

Компакт-диски изготавливаются из полипропилена, на поверхность которого наносится многослойное покрытие, включающее так называемый активный слой. В зависимости от соотношения покрытий, материала активного слоя, ширины дорожки различают компакт-диски разного устройства и назначения:

CD-R – диски, которые позволяют выполнить однократную запись и неограниченное количество считываний;

CD-RW – диски для многоразовой записи, перезаписи и чтения данных;

DVD – диски для многоразовой записи с повышенной плотностью данных.

Основной недостаток дисковых накопителей выражается в наличии электромеханического привода, который ограничивает надежность, ресурс, вес и размеры устройств.

Флэш-накопитель – устройство полупроводникового типа для долговременного энергонезависимого хранения данных, которое реализовано на основе микросхемы памяти. В качестве носителя данных выступает массив полупроводниковых ячеек, расположенных внутри микросхемы. Принцип действия полупроводникового накопителя основан на записи и стирании электрического заряда в ячейке полупроводниковой структуры. Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности и низкому энергопотреблению флеш-накопитель все шире используется в компьютерной технике и успешно заменяет устройства памяти предыдущих поколений.

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации: Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАМЯТИ:Емкость – максимальный объем информации, «вмещающийся» в различные устройства памяти;Скорость обращения к информации;Способ доступа к информации – прямой или последовательный;Принцип записи-чтения- магнитный или оптический ВИДЫ ПАМЯТИВнешняяВнутренняяВЗУ (внешние запоминающие устройства) предназначена для долговременного хранения информации пользователя. Ее можно обновлять, удалять ненужную.Этот вид памяти не предназначен для хранения информации пользователя. Она используется самой системой и обеспечивает ее функционированиеГибкие дискиЖесткие дискиКомпакт-дискиУстройства на основе flash-памятиОперативная память (ОЗУ)Кэш-памятьПостоянная память ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬОсновной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).Информация на внешних носителях имеет файловую организацию. Файлом называется информация, хранящаяся на внешнем носителе и имеющее собственное имя.
style.rotation
ppt_xxshearppt_x
style.rotation ГИБКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИГибкий диск (floppy disk) – его называют еще флоппи диском или дискетой – это круглая гибкая пластина с намагниченным слоем, вставленная в пластмассовый корпус. Гибкий диск вращается в пластиковом футляре, защищённый двумя прокладками для уменьшения трения. Принцип записи на дискетах – магнитный. Доступ к информации – прямой.В дискетах (3,5 дюйма) существует режим защиты информации от стирания и записи, которые осуществляется путём переключения соответствующего переключателя на пластиковом конверте. На стандартной дискете находится 1,44 Мб информации. Дискеты нуждаются в очень тщательном хранении. Их нельзя мочить, бить, обращаться небрежно. ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИЖесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы. ЛАЗЕРНЫЕ ДИСКОВОДЫ И ДИСКИЛазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спира-левидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1. УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ FLASH -ПАМЯТИFlash-память- это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах. Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает 16 Гбайт. Карты памяти ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬУстройства, составляющие внутреннюю память расположены на «материнской» плате в системном блоке. Этот вид памяти не предназначен для хранения информации пользователя. Она используется компьютерной системой.Свойства внутренней памяти: Дискретность;Дискретные объекты состоят из отдельных частиц. Память состоит из отдельных ячеек – битов. Адресуемость.Занесение информации в память, а также извлечение ее из памяти, проводится по адресам. ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬОперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. КЭШ-ПАМЯТЬКэш-память (от англ. caсhe – тайник) или сверхоперативная память - очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью. ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬПостоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит:программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы;программы начала загрузки операционной системы;программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера;программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM,запрос пароля при загрузке и т.д; Каково назначение устройств хранение информации в компьютере?В чем суть считывания и записи информации в компьютере?Что такое CD, CD-ROM, CD-R, DVD-RW?Во сколько раз информационная емкость DVD больше CD?ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Приложенные файлы

Бюджетное общеобразовательное учреждение муниципального образования Динской район «Средняя общеобразовательная школа № 29

имени Героя Советского Союза Броварца Владимира Тимофеевича»

Урок информатики

в 8 классе

«Начальные сведения об архитектуре компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти компьютера»

Бойко Ольга Николаевна,

учитель информатики БОУ СОШ № 29

МО Динской район

2013 г.

Тема урока: «Начальные сведения об архитектуре компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти компьютера»

Цель урока : знакомство с архитектурой ЭВМ, видами компьютерной памяти.

Задачи урока:

Образовательная – познакомить учащихся с архитектурой ЭВМ, видами компьютерной памяти.

Воспитательная – воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости, привитие навыков самостоятельной работы, обеспечение сознательного усвоения учебного материала.

Развивающая – развивать познавательный интерес, прививать исследовательские навыки.

Тип урока : комбинированный.

Наглядность и оборудование:

1. Компьютер с проектором;
2. Конспект урока;
3. Презентация «Начальные сведения об архитектуре компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти компьютера»;

4. П рограмма – тренажер «Устройство компьютера».

5. Карточки с кроссвордом.

Структура урока:

1. Организационный момент.

3. Закрепление материала, выполнение работы на тренажере «Устройство компьютера» и работа с кроссвордом.

4. Подведение итогов.

5. Домашнее задание.

Изучаемые вопросы:

• Компьютер как модель человека, работающего с информацией.
• Схема информационного обмена в компьютере.
• Отличие программы и данных.
• Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.
• Принцип двоичной кодировки информации.
• Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.

Ход урока:

1. Организационный момент. Приветствие, проверка присутствующих, объявление темы и цели урока. Учащиеся записывают тему урока в тетрадях (слайд 1).

2. Объяснение нового материала. Сегодня вы узнаете, в какие устройства входят в состав компьютера, что такое данные и программа и как устроена память компьютера.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Компьютер был изобретен в середине XX века для усиления возможностей интеллектуальной работы человека, то есть работы с информацией.

«Аналогия между компьютером и человеком» ЦОР Аналогия между компьютером и человеком (N 119276).

Прототипом компьютера является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека

Запишите в тетради правило со стр. 33.

По своему назначению компьютер – универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

Запишите какие четыре составляющие делится информационной деятельность человека:

Прием (ввод) информации;

Запоминание информации (память);

Процесс мышления (обработка информации);

Передача (вывод) информации.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие аналогичные функции человека:

Устройства ввода;

Устройства запоминания - память;

Устройство обработки - процессор;

Устройства вывода

Рассмотрите рис. 2.1 на стр. 36 «Информационный обмен между устройствами компьютера».

Ребята, скажите, как происходят процессы ввода и вывода информации компьютером? Какие устройства отвечают за обмен информации?

В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в нее результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку. Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вывода - экран дисплея или принтер (устройство печати).

В информатике существует понятие «архитектура ЭВМ».

На слайде рассмотрите схему. ЦОР (N 119270). Все, что изображено здесь входит в понятие архитектуры компьютера: устройства, программное обеспечение, прикладное обеспечение и системы программирования. Давайте вместе назовем основные элементы ЭВМ.

Теперь ответьте, что такое архитектура компьютера

Запишите определение:

Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.

Важнейшее отличие компьютера от человека состоит в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе, человек же сам управляет своими действиями.

Запишите со стр. 34 правило.

В памяти компьютера хранятся данные и программы.

Программа - это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Информация, обрабатываемая в компьютере программным путем, называется данными .

Описанные принципы устройства и работы ЭВМ впервые были предложены в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Эти принципы во многом сохранились и в современных компьютерах

Рассмотрите слайд презентации Принципы фон – Неймана и запишите в тетрадь принципы устройства и работы ЭВМ

Подписи к слайдам:

Начальные сведения об архитектуре компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти компьютера.

В начале XIX века компьютером называлась профессия человека занимающегося расчетами, вычислениями

Первый компьютер был создан в США в 1946 году и назывался «ЭНИАК»

Леона́рдо ди сер Пье́ро да Ви́нчи

ЖУКОВСКИЙ Николай Егорович (1847-1921)

По своему назначению компьютер - универсальное техническое средство для работы человека с информацией. По принципам устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

 АНАЛОГИЯ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРОМ И ЧЕЛОВЕКОМ В памяти компьютера х р а н я т с я данные и программы Информационный обмен в к о м п ь ю т е р е Ввод Вывод ПАМЯТЬ ПРОЦЕССОР По своему назначению компьютер – универсальное техническое средство для работы человека с информацией Ч Е Л О В Е К Органы чувств Прием (ввод) информации М О З Г Хранение информации Процесс мышления (обработка информации) Речь, жесты, письмо Передача (вывод) информации КОМПЬЮТЕР Устройства ввода Устройства памяти П Р О Ц Е С С О Р Устройства вывода

ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С КОМПЬЮТЕРОМ Устройство компьютера ПК Память Процессор Обработка данных по заданной программе тактовая частота разрядность дискретность адресуемость Внутренняя п а м я т ь магнитная запись оптическая запись флэш - память В н е ш н я я п а м я т ь Устройства ввода - вывода Устройства в ы в о д а Устройства в в о д а Программное обеспечение ПО Назначение: разработка программ (ввод, отладка, редактирование, исполнение) Системы программирования Общего назначения Специального назначения Прикладное ПО Сервисные программы Системное ПО Операционная система Работа с файлами Управление устройствами Д и а л о г с пользователем Пользовательский и н т е р ф е й с Файловая система Одноуровневая с т р у к т у р а Многоуровневая с т р у к т у р а

Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста. По своему назначению компьютер - это универсальное техническое средство для работы с информацией

Ребята, скажите, как происходят процессы ввода и вывода информации компьютером? Какие устройства отвечают за обмен информации?

В памяти компьютера хранятся данные и программы. Данные - это обрабатываемая информация, представленная в памяти компьютера в специальной форме. Программа - это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения поставленной задачи обработки данных. Данные - это "декларативные знания", программы - "процедурные знания компьютера".

В 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом были сформулированы основные принципы устройства и работы ЭВМ Принципы фон Неймана. Наличие одного процессора, который управляет работой всех остальных устройств.

 Ввод Вывод ПАМЯТЬ ПРОЦЕССОР Состав устройств ЭВМ Данные и программы хранятся в общей памяти ЭВМ Данные и программы хранятся в памяти ЭВМ в виде двоичного кода Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам внутренняя память компьютера состоит из частиц – битов в одном бите памяти хранится один бит информации наименьшая адресуемая часть внутренней памяти – 1 байт (8 бит) все байты пронумерованы номер байта – адрес байта памяти

 ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА БИТ 0 или 1 Двоичная кодировка Внутренняя память состоит из частиц – битов В одном бите памяти хранится один бит информации Байт памяти – наименьшая адресуемая часть внутренней памяти (1 байт = 8 бит) Все байты пронумерованы, начиная от 0 Номер байта – адрес байта памяти Процессор обращается к памяти по адресам Дискретность Адресуемость Байты Биты 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 2 1 0 1 1 0 1 1 0 3 0 0 1 0 1 1 0 0 . . . . . . . .

 НОСИТЕЛИ И УСТРОЙСТВА ВНЕШНЕЙ ПАМЯТИ ROM Только чтение R Однократная запись RW Перезаписываемые носители Магнитная память Оптическая память Электронная память CD DVD Стриммеры Дисководы НМЖД НГМД USB Card Readers Карты памяти Flash Drive USB Накопители

к о м п ь ю т е р 1 р г п р а м м а а п я т ь а р е п о и в н а я а е с д ц о р п с с о р 2 3 4 5 6 Проверьте себя

Домашнее задание: учебник: п. 5, 6, выполнить задание в тетради, ответить на вопросы: 1 . Перечислите не менее пяти известных вам устройств внешней памяти. 2 . В чём отличие дисков CD - ROM , CD - RW и CD - R ?

Предварительный просмотр:

Разгадайте кроссворд .

1. Универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

2. Последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу.

3. Устройства запоминания.

4. Другое название внутренняя память.

5. Устройство обработки информации.

6. Порядковый номер байта во внутренней памяти компьютера.

Команда _______________________________________________________________

Разгадайте кроссворд .

| Назначение и устройство компьютера. Компьютерная память

Урок 6
Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти

§5. Назначение и устройство компьютера
§6. Компьютерная память

Назначение и устройство компьютера

Основные темы, параграфа:

Что общего между компьютером и человеком;
- какие устройства входят в состав компьютера;
- что такое данные и программа;
- принципы фон Неймана.

Изучаемые вопросы:

Что общего между компьютером и человеком

С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером. Для информатики компьютер - это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения. Вы узнаете, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программные средства.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Электронная вычислительная машина (в современной терминологии - компьютер) (рис. 2.1) была изобретена в середине XX века для усиления возможностей умственной работы человека, т. е. работы с информацией.

Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек «подглядел» в природе.

Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов.

Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц. Результаты этих исследований используются при расчетах конструкций самолетов.

А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека.

По своему назначению компьютер - универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

По принципам устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией .

Какие устройства входят в состав компьютера

Информационная деятельность человека делится на составляющие:

Прием (ввод) информации;
запоминание информации (сохранение в памяти);
процесс мышления (обработка информации);
передача (вывод) информации.

В состав компьютера входят устройства, выполняющие аналогичные функции:

Устройства ввода;
устройства запоминания - память;
устройство обработки - процессор;
устройства вывода.

В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в память результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.

Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вывода - монитор или принтер (устройство печати).

Что такое данные и программа

И все-таки нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важнейшее отличие состоит в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе, человек же сам управляет своими действиями.

В памяти компьютера хранятся данные и программы .

Данные - это обрабатываемая информация, представленная в памяти компьютера в специальной форме.

Программа - это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения поставленной задачи обработки данных.

Если информация для человека - это знания, которыми он обладает, то информация для компьютера - это данные и программы, хранящиеся в памяти. Данные - это «декларативные знания», программы - «процедурные знания» компьютера.

Принципы фон Неймана

В 1946 году американский ученый Джон фон Нейман сформулировал основные принципы устройства и работы ЭВМ. Описанный выше состав устройств ЭВМ и взаимодействие между ними называют архитектурой фон Неймана. Для неймановской архитектуры характерно наличие одного процессора, который управляет работой всех остальных устройств. С другими принципами фон Неймана вам еще предстоит познакомиться.

Коротко о главном

Компьютер - это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией.

В состав компьютера входят: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода .

В памяти компьютера хранятся данные и программы .

Компьютер работает по программам , созданным человеком.

Вопросы и задания

1. Какие возможности человека воспроизводит компьютер?

2. Перечислите основные устройства, входящие в состав компьютера. Какое назначение каждого из них?

3. Опишите процесс обмена информацией между устройствами компьютера.

4. Что такое компьютерная программа?

5. Чем отличаются данные от программы?

6. Подготовьте доклад о принципах, сформулированных фон Нейманом.

Компьютерная память

Основные темы, параграфа:

Внутренняя и внешняя память;
- структура внутренней памяти компьютера;
- программа в памяти компьютера;
- носители и устройства внешней памяти.

Изучаемые вопросы:

Компьютер как модель человека, работающего с информацией.
- Схема информационного обмена в компьютере.
- Отличие программы и данных.
- Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.
- Принцип двоичной кодировки информации.
- Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.
- Носители и устройства внешней памяти.

Внутренняя и внешняя память

Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе I «Человек и информация» было отмечено, что информацию можно хранить в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее.

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Внутренняя память - это электронное устройство, которое хранит информацию пока питается электроэнергией. При отключении компьютера от сети информация из оперативной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера.

Сформулированное правило относится к принципам Неймана. Это правило называют принципом хранимой программы.

Внешняя память - это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-карты памяти. Сохранение информации на внешних носителях не требует постоянного электропитания.

В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством - ПЗУ . Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.

На рисунке 2.2 показан состав устройств компьютера. Стрелки указывают направления информационного обмена.

Структура внутренней памяти компьютера

Устройства компьютера производят определенную работу с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рис. 2.3.

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рисунке 2.3 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации.

В одном бите памяти содержится один бит информации.

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера - дискретность . Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера - адресуемость . Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля.

Порядковый номер байта называется его адресом.

Принцип адресуемости означает, что:

Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.

Программа в памяти компьютера

Несколько последовательно расположенных байтов памяти образуют ячейку памяти, адресом которой является адрес младшего байта, т. е. байта с наименьшим номером. На рисунке 2.4 показан принцип адресации на примере 4-байтовых ячеек памяти.

Одна ячейка памяти может хранить одну команду программы или элемент данных, обрабатываемых программой (например, число). Машинная программа - это множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти (рис. 2.5).

Команда программы состоит из операционной части - кода операции и адресной части - адресов размещения в памяти обрабатываемых данных. Код операции определяет действие, выполняемое процессором по команде. Работа процессора заключается в автоматическом выполнении последовательности команд программы до ее завершения (команды остановки).

Носители и устройства внешней памяти

Устройства внешней памяти - это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что такое файлы, вы подробнее узнаете позже.

Важнейшими устройствами внешней памяти в современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.

Принцип магнитной записи был изобретен в 20-х годах прошлого столетия. Тогда появились акустические магнитофоны, которые позволяли записывать на магнитную ленту речь, музыку, а затем воспроизводить записанные звуки. Первым видом устройств внешней памяти на ЭВМ были накопители на магнитной ленте - аналоги акустических магнитофонов.

Современный НМД работает аналогично магнитофону. На поверхности диска, покрытой тонким ферромагнитным слоем, записывается двоичный код: намагниченный участок - единица, ненамагни- ченный - нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка (рис. 2.6), которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название - лазерные диски). На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.

Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory, что в переводе означает «компактный диск - только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски - CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD (Digital Versatile Disk - универсальный цифровой диск). Иногда их называют видеодисками. Объем информации, хранящейся на DVD, измеряется в гигабайтах. Видеофильмы, записанные на DVD, можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору.

Сравнительно новым видом устройств внешней памяти является флеш-память. Устройство флеш-памяти подключается к компьютеру через универсальный разъем USB.

Коротко о главном

В состав компьютера входят внутренняя и внешняя память.

Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы).

Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму.

Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение О или 1.

Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.

Во внутренней памяти запись и чтение информации производятся по адресам.

Машинная программа - множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти.

Внешняя память: магнитные диски; оптические (лазерные) диски - CD, DVD; флеш-память.

Вопросы и задания

1. Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида памяти: внутренняя и внешняя. Подготовьте сообщение.

2. Что такое принцип хранимой программы?

3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти компьютера?

4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между собой?

5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти компьютера?

6. Что представляет собой машинная программа? Какая информация содержится в команде программы?

7. Назовите устройства внешней памяти компьютера и сделайте их фотографии.

8. Какие типы оптических дисков вы знаете?

Электронное приложение к уроку

Cкачать материалы урока