Компьютер и его программное обеспечение. 10 класс

1.

МК
КОМПЬЮТЕР И ЕГО
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
10 класс

2.

МК
Ключевые слова
• информационная революция
• вычислительная техника
• поколение ЭВМ
10 класс

3.

МК
Информационные революции
РЕВОЛЮЦИЯ
ПЯТАЯ
конец
ХIХ
XV –
сер. XVI
ЧЕТВЕРТАЯ
ТРЕТЬЯ
ВТОРАЯ
ПЕРВАЯ
10 класс
!
Информационная реМикропроцессор
Intel 4004 (1970)
волюция
— кардиРадио
Электронный
нальное
изменение
А.С.
Поповашумеров
телевизор
Клинопись
Русская рукописная
(1895)
(1939) книга (нач.IX в.)
(3-е тыс. до н.э.)
инструментальной осИзобретение
книгопечатания
Открытие
Изобретение
электричества
микропроцессорной
и создание
новы,
способов
переПоявление
и
распространение
Изобретение
как
однойхранения
первых
средств
технологии
коммуникации
иизпоявление
(телеграф,
дачи
иписьменности
языка
информационных
технологий
телефон,
персонального
радио,компьютера
информации,
а телевизор)
также
объёма
информации,
Не
только
сохранение
информации,
Создание
Появление
систем
широкого
накапливания
спектра но
и
Передача
информации
во
времени
Принципиальное
улучшение
доступной
активной
и повышение
её
доступности
и
способов
передачи
хранения
данных,
информации.
внедрение
и врасширение
пространстве
с
помощью
устной
возможностей
хранения
сферы
её
распростракомпьютерных
Оперативная
сетей,
передача
применение
и
части
населения.
речи. Запоминание информации
художник
Зденек Буриан
70-е гг.
ХХ в.
Электрическая
Телефон
Египетские иероглифы
Первая
датированная
Один из первых ПК
лампапечатная
А.Н.Лодыгина
(3-е тыс. до н.э.)
А.Белла (1876)
русская
книга
Aplle ][ (1977)
(1874)
«Апостол» (1564)
информации.
Накапливание
нения
за счёт увеличения
тиражей.
компьютерных
накапливание
информационных
информации
в
знаний
идостаточном
их передача
от поколения к
Широкое
распространение
технологий.
Формирование
объёме
поколению
с спомощью
информации,
научныхписьменных
знаний,
личности
высоким
уровнем
документов
информационной
культуры
информированности
и
информационной культуры

4.

МК
История устройств для вычислений
Таблицы Непера
1617
Машина Шиккарда
1623
ДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП
V век до н.э.
Абак
10 класс
ок. 1620
Шкала Гюнтера
Арифмометр
Лейбница
1673
МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП
1642
Паскалина
1822-1833
Машина
Ч.Бэббиджа

5.

МК
История устройств для вычислений
Табулятор
Г.Холлерита
Компьютер
Атанасова–Берри
1942
1887
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП
1936
Машина Тьюринга
10 класс
1944
Марк I
ENIAC
1946
IBM 5150 PC
1983
ЭЛЕКТРОННЫЙ ЭТАП
1952
EDSAC
1993
Процессор
Pentium (Intel 80586)

6.

МК
Поколения ЭВМ
Электронная лампа
Транзистор
Интегральная схема
Большая
интегральная схема
ПЕРВОЕ
ВТОРОЕ
ТРЕТЬЕ
ЧЕТВЕРТОЕ
1940
10 класс
1950
1960
1970

7.

МК
Основные тенденции в развитии ВТ
• возрастание вычислительной мощности компьютеров от
поколения к поколению
• изменение целей использования компьютеров от сугубо
военных и научно-технических расчётов к техническим и
экономическим расчётам, коммуникационному и информационному обслуживанию, управлению
• изменение в режиме работы компьютеров от однопрограммного к пакетной обработке, работе в режиме разделения
времени, персональной работе и сетевой обработке
данных
• движение от машинного языка к языкам высокого уровня
• повышение удобства работы пользователя за счёт усовершенствования аппаратного и программного обеспечения,
возможности произвольного мобильного расположения
• неуклонное расширение областей применения и круга
пользователей компьютерной техники
10 класс

8.

МК
Самое главное
Информационная революция — кардинальное изменение
инструментальной основы, способов передачи и хранения
информации, а также объёма информации, доступной
активной части населения.
Человечество прошло через несколько информационных
революций, связанных с появлением речи, письменности,
книгопечатания, средств коммуникации (телеграф, телефон,
радио, телевизор) и вычислительной техники.
Понятие
«вычислительная
техника»
сегодня
тесно
связывается с компьютерами, которые до 80-х годов
прошлого века у нас в стране называли электронными
вычислительными машинами.
10 класс

9.

МК
Самое главное
В развитии вычислительной техники также можно выделить
несколько этапов, связанных с возникновением разных поколений
ЭВМ:
1) 40-е — начало 50-х гг. XX в. (создание ЭВМ на электронных
лампах);
2) середина 50-х — 60-е гг. XX в. (разработка ЭВМ на дискретных
полупроводниковых приборах);
3) середина 60-х — середина 70-х гг. XX в. (появление ЭВМ на
интегральных микросхемах);
4) середина 70-х гг. XX в. — наши дни (использование больших и
сверхбольших интегральных схем).
Все компьютеры, используемые в настоящее время, по-прежнему
построены на базе идей четвёртого поколения.
10 класс

10.

МК
Интересные факты
Счетное устройство
Леонардо да Винчи
10 класс
В 30-х годах XVII века в Национальной библиотеке
Мадрида
были
обнаружены
два
тома
неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи
известных как «Codex Madrid» (ок. 1500 г.),
посвященных механике. Среди чертежей оказался
эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с
десятизубными колёсами. Аппарат представлял
собой несколько стержней с колёсиками разного
размера. Каждое колесо по своему основанию
имело зубцы, благодаря которым механизм мог
работать. Десять вращений первой оси приводили к
одному вращению второй, а десять вращений
второй оси к одному полному обороту третьей.
В 1969 году по его чертежам американская фирма
IBM в целях рекламы построила работоспособную
машину.

11.

МК
Интересные факты
Самый первый
жесткий диск
В сентябре 1956 года IBM выпустила первый «суперкомпьютер» с
жёстким диском. Модель называлась IBM 350 и шла в составе
компьютерной системы 305 RAMAC.
Жёсткий диск состоял из 50 алюминиевых дисков диаметром 20 дюймов
каждый, которые вращались с частотой 1200 об/мин. Он предоставлял
возможность хранить 5 Мегабайт информации, а доступ к этой
информации мог предоставить быстрее чем за секунду, а не через
минуты, как накопители на магнитных лентах. Правда, весил диск более
тонны.
10 класс

12.

МК
Принципы Неймана-Лебедева
Фундаментальные идеи (принципы)
компьютерных наук независимо
друг от друга сформулировали
Джон фон Нейман и Сергей
Алексеевич Лебедев.
!
Принцип
–
основное,
исходное положение какойнибудь
теории,
учения,
науки и пр.
10 класс

13.

МК
Основоположники ЭВМ
Джон фон Нейман (1903-1957) –
американский
учёный,
сделавший
важный вклад в развитие математики и
физики. В 1946 г., анализируя сильные и
слабые стороны ЭНИАКа, совместно с
коллегами пришёл к идее нового типа
организации ЭВМ.
10 класс
Сергей Алексеевич Лебедев (19021974) – главный конструктор первой
отечественной вычислительной машины
МЭСМ, автор проектов компьютеров
серии БЭСМ (Большая Электронная
Счётная Машина), и принципиальных
положений компьютера «Эльбрус».

14.

МК
Принципы Неймана-Лебедева
Сформулированные
в
середине
прошлого века, базовые принципы
построения
ЭВМ
не
утратили
свою
1
актуальность и в наши дни.
состав основных компонентов вычислительной
машины
2
3
принцип двоичного кодирования
4
принцип однородности памяти
5
6
10 класс
принцип адресности памяти
принцип иерархической организации памяти
принцип программного управления

15.

МК
Функциональная схема
!
Устройство, способное производить автоматические
вычисления, должно иметь набор компонентов: блок
обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки
ввода/вывода информации.
Устройство
вывода
1100101
11001
Память
110010111011000
ОЗУ, ПЗУ
110010111011000
110010111011000
Процессор
110010111011000
110010111011000
110010111011000
Внешняя
АЛУ, УУ
110010111011000
110010111011000
память
1100101
110001
Устройство
ввода
Информационные потоки
10 класс
Управление процессами

16.

МК
Состав компонентов
Процессор – информационный центр. Управляет всеми
процессами и пропускает через себя все информационные
потоки.
Составные блоки процессора:
• арифметико-логическое
устройство
(АЛУ)
выполняет обработку данных
• устройство
управления
(УУ)
обеспечивает
выполнение программы и организует согласованное
взаимодействие всех узлов компьютера
10 класс

17.

МК
Состав компонентов
Память
хранение исходных данных, промежуточных
величин и результатов обработки информации,
программы обработки информации
Внутренняя
ОЗУ
временное
хранение программ
и данных в
процессе
обработки
?
ПЗУ
программа
начальной
загрузки
компьютера
Внешняя
предназначена для
длительного хранения
программ и данных
в периоды между
сеансами обработки
Кроме представленного деления памяти, различают
энергозависимую память и энергонезависимую. Какая
часть памяти является энергозависимой?
10 класс

18.

МК
Указательные (координатные)
Мышь, джойстик, графический
планшет, сенсорный
ВВОД экран
Ввод графической информации
ИНФОРМАЦИИ
Сканер, фотоаппарат,
видео-
камера
В
Ввод звуковой информации
Микрофон,КОМПЬЮТЕР
диктофон
Игровые устройства
Джойстик, руль, световой
пистолет
10 класс
Алгоритмы обработки информации
Состав компонентов
П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р

19.

МК
П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р
10 класс
Алгоритмы обработки информации
Состав компонентов
Устройства ввода/вывода
Дисковод, сетевая плата,
ВЫВОД
интерактивная
доска
Вывод графической информации
ИНФОРМАЦИИ
Принтер, графопостроитель,
монитор, проектор
ИЗ
Вывод звуковой информации
КОМПЬЮТЕРА
Колонки, наушники,
встроенный
динамик
Игровые устройства
Игровой контроллер (при
столкновении вибрирует)

20.

МК
Принцип двоичного кодирования
!
Вся информация, предназначенная для обработки на
компьютере (числа, тексты, звуки, графика, видео), а
также программы её обработки, представляются в виде
двоичного кода.
Выбор двоичной системы счисления обусловлен:
• простотой выполнения арифметических операций
двоичной системе счисления
• «согласованностью» с булевой логикой
• простотой технической реализации
10 класс
в

21.

МК
Принцип однородности памяти
!
Команды программ и данные хранятся в одной и той же
памяти. Команды и данные отличаются только по
способу использования. Это утверждение называют
принципом однородности памяти.
Ячейка
Сегмент
10 класс
Сегмент
Сегмент
Память
Сегмент

22.

МК
Принцип адресности памяти
!
Команды и данные размещаются в единой памяти,
состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса).
Это принцип адресности памяти.
Адрес
сегмента
25F0:A3ED
Адрес ячейки
(в 16-ой СС)
Смещение
внутри
сегмента
?
Какой объем памяти отведен под запись адреса
ячейки?
?
Оцените максимально возможный объем памяти
компьютера, допускающего такую адресацию.
10 класс

23.

МК
Принцип иерархичности памяти
Можно выделить два основных требования, предъявляемых
к памяти компьютера:
• объём памяти должен быть как можно больше
• время доступа к памяти должно быть как можно меньше
В современных компьютерах используются устройства
памяти нескольких уровней, различающиеся по своим
основным характеристикам: времени доступа, сложности,
объёму и стоимости.
10 класс

24.

МК
Принцип иерархичности памяти
!
Трудности физической реализации запоминающего
устройства высокого быстродействия и большого
объёма требуют иерархической организации памяти.
Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном
уровне могут быть также найдены на более низком уровне.
10 класс

25.

МК
Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения
задачи, должны быть представлены в виде программы,
состоящей из последовательности команд. Команды
представляют собой закодированные управляющие слова, в
которых указывается:
• какое выполнить действие
• из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в
операции)
• в какую ячейку записать результат операции
!
Принцип программного управления определяет
общий
механизм
автоматического
выполнения
программы.
10 класс

26.

МК
Принцип программного управления
Чтение и расшифровка
команды
Формирование адреса
очередной команды
Выполнение команды
Программа
завершена?
да
Передать управление
операционной системе
10 класс
нет

27.

МК
Архитектура компьютера
!
Архитектура – это общие принципы построения
компьютера, отражающие программное управление
работой и взаимодействие его основных узлов.
10 класс

28.

МК
Архитектура компьютера
!
Магистраль (шина) - устройство для обмена данными
между устройствами компьютера.
Процессор
(АЛУ, УУ)
Память
(ОЗУ, ПЗУ)
Шина адреса
Шина данных
Шина управления
к
к
Устройства
ввода
к
Внешняя
память
Устройства
вывода
10 класс
По шине управления
Шина адреса используется
передаются
сигналы,
Шина данных
для указания
физического
управляющие обменом
используется
передачи
адреса по для
которому
информацией между
устройство
обращается
для
данных
между
узлами
устройствами и
проведения
операции чтения
компьютера
синхронизирующие
этот
или записи.
обмен.
Контроллер – специальный
микропроцессор для
управления внешними
устройствами.

29.

МК
Архитектура компьютера
Данные между внешними
устройствами по магистрали
передаются напрямую
Существенное снижение
нагрузки на центральный
процессор
Повышение эффективности
работы всей вычислительной
системы
Современные
компьютеры
обладают
магистральномодульной архитектурой, главное достоинство которой
заключается в возможности легко изменить конфигурацию.
10 класс

30.

МК
Направления развития
Электронная техника
подошла к предельным
значениям своих технических характеристик,
которые определяются
физическими законами
НАНОТЕХНОЛОГИИ
10 класс
Поиск неэлектронных
средств хранения и
обработки данных.
Создание квантовых и
биологических
компьютеров

31.

МК
Самое главное
Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей
Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие
принципы построения компьютеров:
• состав основных компонентов вычислительной машины;
• принцип двоичного кодирования;
• принцип однородности памяти;
• принцип адресности памяти;
• принцип иерархической организации памяти;
• принцип программного управления.
10 класс

32.

МК
Самое главное
Архитектура – это общие принципы построения
компьютера, отражающие программное управление работой
и взаимодействие его основных функциональных узлов.
Архитектура
первых
компьютеров
предполагала
взаимодействие всех устройств через процессор и наличие
неизменного набора внешних устройств.
Современные
компьютеры
обладают
открытой
магистрально-модульной архитектурой – устройства
взаимодействуют через шину, что способствует оптимизации
процессов внутреннего обмена информацией.
Современная архитектура позволяет легко изменить
конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых
или замены старых внешних устройств.
10 класс

33.

МК
Вопросы и задания
1. Перечислите основные фундаментальные идеи, лежащие
в основе построения компьютеров.
2. Перечислите положительные и отрицательные стороны
двоичного представления информации в компьютере.
3. В чём состоит суть принципа адресности памяти?
4. В некотором царстве, в некотором государстве, в
некотором НИИ создали компьютер «Магия-7», соблюдая
все принципы Неймана-Лебедева. Память «Магии-7»
разделили на сегменты, а сегменты на ячейки. Адрес
сегмента – однозначное шестнадцатеричное число.
Смещение – трехзначное шестнадцатеричное число.
Оцените размер памяти компьютера «Магия-7».
Ответ
Ответ:
64 Кб
1. В чём главное достоинство магистрально-модульной
архитектуры?
10 класс

34.

МК
Информационные источники
http://3.bp.blogspot.com/-0BljFZ8wcGI/VccXT4qYnuI/AAAAAAAAQ4I/6hhIl3JjOmU/
s1600/%25D0%25BD%25D0%25B5%25D0%25B9%25D0%25BC%25D0%25B0%25D0%25BD.jpg
http://www.dev.daily_hero.idefa.ru/upload/iblock/338/338650330148463f6ea3164c63ca55cb.jpg
http://tvgold-online.ru/uploads/posts/2014-08/1407262436_informaciya.jpg
http://st03.kakprosto.ru/tumb/680/images/article/2011/3/9/1_525502e75afa7525502e75afe6.jpg
http://pashap.ru/wp-content/uploads/2015/12/matplata-elbrus-e1450092635596.jpg
http://hq-oboi.ru/photo/demontazh_processora_1920x1200.jpg
http://dokak.ru/uploads/posts/2013-03-01/image_4566.jpg
http://rd5.ru/files/articles/art2290.jpg
http://batona.net/uploads/posts/2013-10/1383130219_1.jpg
http://www.petelin.ru/pcmagic/lesson10/1.gif
http://img.anews.com/media/posts/images/20141119/9dfa4df0c19b4167af17463e173fb4b5.jpg
http://ternarycomp.cs.msu.ru/images/setun/p04.jpg
http://elektroas.ru/wp-content/uploads/2010/02/razvitie-nanotehnologij.jpg
http://fm.cnbc.com/applications/cnbc.com/resources/img/editorial/2013/08/14/100963200-172195324.1910x1000.jpg
10 класс

35.

МК
Структура программного обеспечения
!
Совокупность всех программ, предназначенных для
выполнения на компьютере, называют программным
обеспечением (ПО) компьютера.
Системные
администраторы
СИСТЕМНОЕ
ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
СИСТЕМЫ
ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ПРИКЛАДНОЕ
10 класс
Программисты
Пользователи

36.

МК
Системное программное обеспечение
Системное программное обеспечение включает в себя
операционную систему и сервисные программы.
Основные функции ОС:
Linux
!
Операционная система — комплекс программ,
обеспечивающих согласованное функционирование
всех устройств компьютера и предоставляющих
пользователю доступ к ресурсам компьютера.
• управление устройствами
• управление процессами
Операционные
системы
10 класс
• пользовательский интерфейс
Ubuntu
• работа с файлами

37.

МК
Системное ПО. Сервисные программы
К сервисным программам
(утилитам) относят различные программы, выполняющие дополнительные услуги системного характера.
Обслуживание дисков и
диагностика компьютера
проверка диска
восстановление диска
очистка диска
Архивирование файлов
сжатие программ и данных
Антивирусы
Архиваторы
10 класс
Служебные
программы
Защита от вирусов
обнаружение
компьютерных вирусов и
средства «лечения»

38.

МК
Системы программирования
!
Комплекс программных средств, предназначенных
для разработки новых программ, называют системой
программирования или интегрированной средой
разработки.
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ
ТЕКСТОВЫЙ
РЕДАКТОР
БИБЛИОТЕКА
ПОДПРОГРАММ
10 класс
КОМПОНОВЩИК
специальные
позволяет
обрабатывает
управлять
и
обрабатывает
собирает
программы
разные
для
весь
исполняет
процессом
команды
перевода
текст
части
позволяет
программы,
(модули)
программы,
исполнения
программы
программисту
преобразовывая
написанной
позволяет
создаваемой
вызывать
нанабрать
языке
его в
последовательно,
программы,
машинный
высокого
и отредактировать
программы
стандартные
код
уровня,
и истроя
в
определять
от оператора
место
к и
текст
программы
используемые
исполняемый
процедуры
машинные
изкоды;
файл,
вновь
в ней
оператору,
вид ошибок
при каждом
в
существует
готовый
разрабатываемой
стандартные
на языке
к запуску;
два типа
программе,
запуске программы
наблюдать
после
программирования
подпрограммы
трансляторов:
программы
этого ни текст
заона
изменением
заново
интерпретаторы
высокого
программы,
в единый
уровня
ни
значений
переводится
переменных
в
компилятор
исполняемый
и компиляторы
не файл
нужны
машинные
и выражений
коды
ТРАНСЛЯТОРЫ
ИНТЕРПРЕТАТОР
КОМПИЛЯТОР
ОТЛАДЧИК

39.

МК
Первый программист
«Аналитическая машина сплетает
алгебраические алгоритмы так же, как
и ткацкий станок Жаккарда сплетает
цветы и листья».
Ада Лавлейс
Первым в мире программистом считается англичанка –
Ада Лавлейс (1815–1852). Она выполнила детальное
описание вычислительной машины, проект которой был
разработан Чарльзом Беббиджем, и составила первую
программу для этой машины. Именно Ада Лавлейс ввела в
употребление термины «цикл» и «ра10 класс
бочая ячейка».

40.

МК
Прикладное ПО
Программы, с помощью которых пользователь может
работать с разными видами информации, не прибегая к
программированию, принято называть прикладными
программами или приложениями.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
• текстовые редакторы и процессоры
• графические редакторы и пакеты
компьютерной графики
• табличные процессоры
• редакторы презентаций
• аудио- и видеоредакторы
• системы управления базами данных
• браузеры
• почтовые программы
…
• настольные издательские системы
• бухгалтерские программы
• системы автоматизированного
проектирования (САПР)
• программы компьютерного
моделирования
• математические пакеты
• геоинформационные системы (ГИС)
• системы автоматического перевода
…
10 класс

41.

МК
Онлайн-офис
Онлайн-офис — это набор веб-сервисов, включающий в
себя все основные компоненты традиционных офисных
пакетов: текстовый редактор, электронные таблицы,
редактор презентаций и др.
Онлайн-офис доступен с любого компьютера, имеющего
выход в Интернет, независимо от того, какую операционную
систему этот компьютер использует.
10 класс

42.

МК
Самое главное
Программное обеспечение (ПО) компьютера — совокупность всех программ, предназначенных для выполнения
на компьютере. Делится на три группы: системное ПО,
прикладное ПО и системы программирования.
Системное программное обеспечение включает в себя
операционную систему и сервисные программы. Операционная система — комплекс программ, обеспечивающих
согласованное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам
компьютера. К сервисным программам (утилитам) относят
программы, выполняющие некоторые дополнительные
услуги системного характера, архивирование файлов,
защита от вирусов и др.
10 класс

43.

МК
Самое главное
Комплекс программных средств, предназначенных для
разработки
новых
программ,
называют
системой
программирования. Основные компоненты: специализированный текстовый редактор, транслятор, отладчик и другие
инструменты, позволяющие облегчить работу программистов и сократить время на разработку сложных программ.
Программы, с помощью которых пользователь может
работать с разными видами информации, не прибегая к
программированию, принято называть прикладными программами (приложениями). Приложения общего назначения
требуются практически всем. Приложения специального
назначения
предназначены
для
профессионального
применения квалифицированными пользователями.
10 класс