Обмен опытом

См. также:

Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации

Методическая разработка учебного занятия по дисциплине «Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем» на тему: «Внутренняя организация процессора» по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям)

24.02.2014 861 2943
Радченко Татьяна Ивановна
Радченко Татьяна Ивановна, преподаватель общеобразовательных дисциплин и профессиональных модулей

Липецкий металлургический колледж

Технологическая карта открытого урока

 

Преподаватель:

Радченко Татьяна Ивановна

Специальность:

230401 Информационные системы (по отраслям)

Время проведения:

урочное

Регламент занятия:

90 минут

Участники занятия:

студенты группы ИС 12-1

Тема раздела
рабочей программы:

Архитектура и принципы работы основных   логических блоков вычислительных систем

Тема занятия:

Внутренняя организация процессора

Тип занятия:

Учебное занятие по первичному изучению и закреплению материала, проверка знаний пройденного материала

Форма организации образовательного процесса:

Лекционное занятие с элементами практической работы

Междисциплинарные связи:

«Операционные системы»,
МП.04 МДК.04.01 «Пакеты прикладных программ», «Технические средства информатизации»

Технология обучения:

Практикоориентированная


Цели учебного занятия:

Образовательные (дидактические):

Закрепление и углубление теоретических знаний о внутренней организации микропроцессора - центрального блока персонального компьютера, предназначенного для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.


Развивающие:


Развитие у студентов рациональных приемов и способов мышления; познавательной активности; навыков структурирования информации и идентификации проблем; навыков критического оценивания накопленного опыта в принятии правильных решений.

 

Воспитательные:

Привитие интереса к учебной дисциплине и избранной специальности; развитие умений работать в команде, организовывать собственную деятельность.


Методические:


Применение современных технологий, методов и средств обучения при проведении открытого учебного занятия. Активизация процесса обучения за счет создания необходимых условий эффективной познавательной деятельности студентов. Практиковать творческий уровень освоения содержания учебного материала и способов действий.


Обеспечение учебного занятия:

Аппаратное: 

Персональный компьютер, мультимедийное оборудование, интерактивная доска.

Программное: 

ОС Windows, ППП Microsoft office 2003/2007, Windows Media Player. 

Учебно-методическое: 

Тематические презентации, дидактический материал, тестовые контрольные задания.

 

Учебное занятие строится на следующих принципах:

- общедидактических:

- доступность и  наглядность в обучении;

- сознательность и активность в обучении;

- оптимальное сочетание различных методов, форм и средств обучения;

- принципах обучения, демонстрирующих специфику профессионального образования:

- соответствие содержания обучения требованиям освоения практических умений и навыков и профессиональных компетенций ОПОП специальности 230401 Информационные системы (по отраслям);

- профессиональная направленность обучения;

- связь теории и практики в обучении;

- самостоятельность студентов в процессе обучения.

В учебном занятии используются следующие методы обучения:

- словесные;

- наглядно-демонстрационные (интерактивные);

- практические;

В учебном занятии применяются следующие методы контроля и проверки общих и профессиональных компетенций студентов:

- контроль студентов по ходу закрепления теоретического материала;

- наблюдение за активностью студентов в решении проблемы и обсуждении полученных результатов;

- проверка правильности принятия и оформления решения.

 

План учебного занятия

 

МИКРОПРОЦЕССОРЫ. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Микропроцессор выполняет следующие основные функции:

1. чтение и дешифрацию команд из основной памяти;

2. чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;

3. прием и обработку запросов и команд на обслуживание внешних устройств;

4. обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;

5. выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.


В состав микропроцессора входят следующие устройства.


1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

Функционально АЛУ состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления (местного устройства управления).

 

Функциональная схема АЛУ


Сумматор - вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов; сумматор имеет разрядность двойного машинного слова.

Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины: Регистр 1 (Рг1) имеет разрядность двойного слова, а Регистр 2 (Рг2) - разрядность слова.

Регистр 1 может и принимать информацию с кодовых шин данных, и выдавать информацию на них, регистр 2 только получает информацию с этих шин.

АЛУ выполняет арифметические операции (+, -, *,:) только над над целыми двоичными числами.

Выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой осуществляется или с привлечением математического сопроцессора, или по специально составленным программам.


2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

- формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

- формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

- получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.


3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:

- внутренний интерфейс микропроцессора;

- буферные запоминающие регистры;

- схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору, другое устройство.)


К микропроцессору и системной шине наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора. К ним относятся математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.


Математический сопроцессор используется для ускорения выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления тригонометрических функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором, но под управлением последнего. В результате происходит ускорение выполнения операций в десятки раз. Модели микропроцессора, начиная с МП 80486 DX, включают математический сопроцессор в свою структуру.


Контроллер прямого доступа к памяти освобождает микропроцессор от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие компьютера.


Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с микропроцессором значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств, освобождает микропроцессор от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует режим прямого доступа к памяти.


Прерывание — это временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной. Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в микропроцессор.


Все микропроцессоры можно разделить на группы:

1.микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд;

2.микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд;

3.микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим командным словом;

4. микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.


Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:

Тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, называемой генератором тактовых импульсов. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц;

Разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера;

 

Список использованных источников

1. Максимов Н.В., Партыка Т. Л., Попов И. И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2009

2. Бройдо В. Л. Вычислительные системы и телекоммуникации: Учебник для вузов. – СПб.:Питер, 2010.

3. Пятибратов А. П., Гудыно П. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – М.: Финансы и статистика, 2009.

4. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – 5 изд-е. – Спб.: Питер, 2008.

5. Воеводин В.В. Параллельные вычисления: Учебное пособие для вузов. – Спб.: БХВ – Петербург, 2008

6. Общая структура микропроцессора - http://www.wenses.ru/article391-page1.html




Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*