Počítače, mikropočítače, základní pojmy

Prezentace na téma: "Počítače, mikropočítače, základní pojmy"— Transkript prezentace:

1 Počítače, mikropočítače, základní pojmy
Střední odborná škola Otrokovice Počítače, mikropočítače, základní pojmy Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu ISSN:  , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

2 Charakteristika DUM 2 Název školy a adresa
Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ /2 Autor Ing. Miloš Zatloukal Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-PE-CT/1-EL-5/11 Název DUM Počítače, mikropočítače, základní pojmy Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-41-L/52 Obor vzdělávání Provozní elektrotechnika Vyučovací předmět Číslicová technika Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k seznámení se základními pojmy z oblasti počítačů a mikropočítačů Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Počítač, informace, program, data, algoritmus, vstup, CPU, výstup, ALU, řadič, operační paměť, mikroprocesor, mikropočítač, mikrokontrolér Datum

3 Počítače, mikropočítače, základní pojmy
Obsah tématu - počítač, program, algoritmus - složení počítače - Vstup - Centrální jednotka - Procesor - ALU - Řadič - Operační paměť Výstup - Mikroprocesor - Jednočipový mikropočítač - Mikrokontrolér

4 Počítač Je to technický prostředek určený pro zpracování informací (dat). Informace ze vstupu jsou zpracovány v centrální jednotce a výsledky pak předány na výstup. Typické vlastnosti - práce s informacemi v dvojkovém (binárním) tvaru – logické stavy 0 a 1 - provádění algoritmu v postupných krocích – pomocí programu - univerzálnost – schopnost různé činnosti změnou programu Program - algoritmus převedený do tvaru vhodného pro strojní zpracování informace – je následně počítačem prováděn (jednou či opakovaně). - základním stavebním kamenem programu je jedna instrukce – počítač ji vykoná - programovací jazyk – realizuje přenos algoritmu do počítače

5 Algoritmus - je to postup vedoucí k výsledku
- složen z jednoduchých kroků, které na sebe navazují - pracuje pro libovolná vstupní data - je použitelný pro úlohy stejného typu Vyjádření algoritmu - slovní (slovní popis postupu – “kuchařka“, návod (nevhodný pro složitější úlohy) - matematické (zápis vzorcem, rovnicí apod.) - grafický (vývojový diagram nebo strukturogram) – kombinace grafických značek a slovního popisu

6 Vývojový diagram Strukturogram Obr. 2 Obr. 1

7 Složení počítače Obr. 3 Vstupní jednotka (Input)
- pro připojení technických zařízení pro vstup informací do počítače - jako příkazy – povely (např. z klávesnice, nebo pomocí myši) - jako data (znaky zadané klávesnicí – např. písmena, čísla) - typická vstupní zařízení: - klávesnice - myš - dotykový displej

8 Centrální jednotka (CPU)
Centrální procesorová jednotka (U = Unit) zahrnuje - Procesor (ústřední blok výpočetního systému) – obsahuje - ALU (aritmeticko logickou jednotku - řadič (řídicí jednotku ŘJ – C – Controller) - Operační paměť Obr. 4

9 Řadič - ŘJ - řídicí jednotka
pracuje podle programu v operační paměti - vybírá jednotlivé instrukce programu - převádí tyto instrukce na řídicí signály - řídí další části počítače - vybírá – čte - ukládá – zapisuje - obsluhuje vstupní a výstupní zařízení – V/V zařízení (I/O – Input/ Output) ALU - provádí matematické operace s daty z operační paměti podle instrukcí programu Operace - aritmetické (např. součet, rozdíl, součin, podíl…) - logické (NOT, AND, OR)

10 Operační paměť Slouží k dočasnému uchování: - dat ze vstupu - instrukcí programu - ukládání mezivýsledků a výsledků výpočtů Program v ní uchovaný řídí činnost počítače Musí být dostatečně rychlá (musí být schopna zapisovat a číst informace rychlostí srovnatelnou s rychlostí ALU)

11 Výstup Slouží k zobrazení výsledků (a k jejich trvalejšímu uchování) Typická výstupní zařízení: - zobrazovač – monitor – displej - tiskárna - zvukový výstup - uložení na paměťové médium (elektronické, magnetické, optické)

12 Mikroprocesor - procesor zmenšený do jediného integrovaného obvodu (jde tedy o monolitický nebo jednočipový procesor) Co přináší v technickém vývoji? - možnosti konstruovat počítače s malými rozměry (např. jednodeskové) - zvýšení rychlosti počítače (kratší spojovací cesty) - celkové zvýšení výkonnosti systému - výrazné snížení spotřeby elektrické energie Příklad mikropocesorů: Intel 8080, Zilog Z80, Motorola 68000, Intel Pentium

13 Mikropočítač - jde o miniaturizovaný počítač (výpočetní systém) - je umístěn nejčastěji na jedné desce plošného spoje Uplatnění - osmibitový školní (slušovické počítače řady TNS, PMD 80, IQ 151, PMI 80) - osmibitový domácí počítač (řada počítačů Didaktik, ze zahraničních pak známé typy jako ZX Spektrum, Commodore C64, Atari 800 a jiné). - jako řídicí prvek nejrůznějších technických systémů (např. PMI 80, TNS)

14 Jednočipový mikropočítač (Single-Chip Microcomputer nebo monolitický mikropočítač) - jde o kompletní počítač (mikropočítač) - obsahuje všechny tři bloky – vstup, centrální jednotku a výstup - je zmenšený do jednoho integrovaného obvodu s vysokou hustotou integrace (LSI) (příklad: Intel 8048 nebo Intel 8051) Typické vlastnosti: - velký počet tranzistorů na jednom čipu - architektury s velkým výpočetním výkonem - rozsáhlé skupiny funkcí – instrukcí - kratší spoje - menší zpoždění signálů - menší spotřebu energie (napájení)

15 Mikrokontrolér (Microcontroller) - jde o jednočipový mikropočítač - je určen jako ústřední řídicí prvek pro nejrůznější přístroje (audiovizuální, měřicí, domácí spotřebiče, mobilní technika...) Typické vlastnosti: - má jen menší možnosti rozšíření (není tak univerzální - vysoký výpočetní výkon (procesor s architekturou RISC) - nízká cena Příkladem jsou obvody PIC od výrobce Microchip.

16 Aplikace mikrokontroléru PIC
Obr. 6 Obr. 5

17 Kontrolní otázky 1. ALU se přesně nachází v : Operační paměti Řadiči
Procesoru 2. Blok procesoru „Řadič“ má název podle: Řídicí činnosti Řazení instrukcí programu Řazení výsledků žádné z výše uvedených 3. O počítači ZX Spectrum lze říci, že je předchůdcem počítače typu PC. Patřil do kategorie: Školních 8-bitových mikropočítačů Průmyslových 8-bitových mikropočítačů Domácích 8-bitových mikropočítačů žádné z výše uvedených

18 Kontrolní otázky – správné odpovědi - červeně
1. ALU se přesně nachází v : Operační paměti Řadiči Procesoru 2. Blok procesoru „Řadič“ má název podle: Řídicí činnosti Řazení instrukcí programu Řazení výsledků žádné z výše uvedených 3. O počítači ZX Spectrum lze říci, že je předchůdcem počítače typu PC. Patřil do kategorie: Školních 8-bitových mikropočítačů Průmyslových 8-bitových mikropočítačů Domácích 8-bitových mikropočítačů žádné z výše uvedených

19 Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, vývojový diagram
Obr. 2: vlastní, strukturogram Obr. 3: vlastní, blokové schéma počítače Obr. 4: vlastní, CPU – centrální procesorová jednotka Obr. 5: vlastní, foto - Aplikace mikrokontroléru PIC – vývojový kit Obr. 6: vlastní, foto - Aplikace mikrokontroléru PIC – vývojový kit – detail

20 Seznam použité literatury:
[1] Matoušek, D.: Číslicová technika, BEN, Praha, 2001, ISBN [2] Blatný, J., Krištoufek, K., Pokorný, Z., Kolenička, J.: Číslicové počítače, SNTL, Praha, 1982 [3] Kesl, J.: Elektronika III – Číslicová technika, BEN, Praha, 2003, ISBN X

21 Děkuji za pozornost 