ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Το Υλικό των Η/Υ ΗΜ/ΝΙΑ : 29/10/-2/11/2001 ΤΜΗΜΑ : Επιµορφούµενοι καθηγητές Πληρ/κής. Γυµνάσιο Τάξη Α : Τάξη Β : Εν. Λύκειο : 1) Το υλικό ενός υπολογιστικού συστήµατος 2) Το υπολογιστικό σύστηµα ως ενιαίο σύνολο 1) Μονάδες του Η/Υ 2) Τεχνολογία περιφερειακών µονάδων εισόδου - εξόδου του Η/Υ. 1) Εσωτερική δοµή, οργάνωση και λειτουργία υπολογιστή (Α Τάξη) 2) Οργάνωση και λειτουργία επεξεργαστών 3) Οργάνωση και διαχείριση µνήµης (Γ Λυκείου) ΤΕΕ : 1) Οργάνωση και Λειτουργία της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας 2) Κεντρική Μνήµη - Οργάνωση και διαχείριση µνήµης 3) Τύποι Μονάδων Ι/Ο 4) Συναρµολόγηση Η/Υ & Περιφερειακών (Εργαστηριακό) Μάθηµα κεφάλαιο : Από Βιβλίο «Πληροφορική Γυµνασίου» : Κεφ. 3, 5.2 Από βιβλίο «Εφ/γές Πληρ/κής» Α ΕΛ - Κεφ. 3 & (Από βιβλίο «ΤΥΣ & ΛΣ» Γ ΕΛ Κεφ. 3 & 4.3) Από Βιβλίο : 1)Βασικές Αρχές Ψηφιακής Τεχνολογίας - Κεφ. 10, 11, 12, 13. 2) Υλικό Υπολογιστών Κεφ. 2, 3, 6(εργαστήριο). Ώρες που διατίθενται : Σύµφωνα µε τα προγράµµατα σπουδών όπως αυτά παρατίθενται στα εγχειρίδια: «Πληροφορική στο σχολείο» για τα Γ/σια & ΕΛ, και «Π.Σ. 1 ου κύκλου» για τα ΤΕΕ. Λογισµικό που χρησιµοποιείται: ΕΛΥΣ 1, Πληροφορική Γυµνασίου 2 Περιγραφή έννοιες (αντίστοιχα): κύρια και περιφερειακή µνήµη, κεντρική µονάδα επεξεργασίας, κάρτα επέκτασης, περιφερειακές µονάδες εισόδου/εξόδου επεξεργαστές, µνήµες, δίαυλοι δεδοµένων, κάρτες επέκτασης, µονάδες εισόδου - εξόδου, αποθήκευση δεδοµένων, αρχιτεκτονική υπολογιστών, θέση µνήµης, καταχωρητής, µετρητής προγράµµατος, µονάδα ελέγχου, µονάδα εισόδου-εξόδου, µονάδα µνήµης, αριθµητική και λογική µονάδα, συσσωρευτής, συµβολική γλώσσα, γλώσσα µηχανής, συµβολοµεταφραστής επεξεργαστές, µνήµες, δίαυλοι δεδοµένων, κάρτες επέκτασης, µονάδες εισόδου - εξόδου, αποθήκευση δεδοµένων, αρχιτεκτονική υπολογιστών, µονάδα µνήµης Κοινοί Στόχοι (Σε αυτό το µάθηµα οι µαθητές θα µάθουν:) Έννοια προσοµοίωσης λειτουργίας υπολογιστή και µονάδων του Εικονικό Εργαστήριο: Συναρµολόγηση υπολογιστή και σύνδεση περιφερειακών µονάδων 1.Ε.Λ.Υ.Σ.: ιαδραστικό Εκπαιδευτικό Λογισµικό για Υπολογιστικά Συστήµατα µε ανάδοχους φορείς το Εργαστήριο Τεχνολογίας Εκπαίδευσης του Πανεπιστηµίου Μακεδονίας, το Εργαστήριο Η/Υ του Τµήµατος Εφαρµοσµένης Πληροφορικής του Πανεπιστηµίου Μακεδονίας, την εταιρεία Tessera Multimedia Applications και φορέα υλοποίησης το Ερευνητικό Ακαδηµαϊκό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών, στα πλαίσια του έργου Ναυσικά, της ενέργειας Οδύσσεια. Οµάδα Πα.Μακ: Γ.Ευαγγελίδης, Β. αγδιλέλης, Μ. Σατρατζέµη, Β. Εφόπουλος. 2 Το λογισµικό δηµιουργήθηκε από τις εταιρείες: Conceptum A.E. (ανάδοχος), Exodus A.E., Πληροφορική Τεχνογνωσία A.E., Σ. Πατάκης A.E. ύστερα από προκήρυξη του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου στο πλαίσιο του έργου «Αναδιατύπωση και εκσυγχρονισµός στο τοµέα των Νέων Τεχνολογιών και της Πληροφορικής και παραγωγή διδακτικού υλικού» του ΕΠΕΑΕΚ (Β ΚΠΣ). Υπεύθυνος για το Π.Ι.: Παπαδόπουλος Γεώργιος. 59 Louvris @
Σύγκριση των παρουσιάσεων του ίδιου θέµατος µε διαφορετικά λογισµικά Ειδικοί στόχοι (ανάλογα µε το σχολείο) Γυµνάσιο: Έννοια προσοµοίωσης εκκίνησης υπολογιστή Εν. Λύκειο : Έννοια προσοµοίωσης λειτουργίας επεξεργαστή (ροή πληροφοριών) Έννοια προσοµοίωσης λειτουργίας µονάδας µνήµης (ΤΥΣ & ΛΣ) Έννοια προσοµοίωσης προγραµµατιστικού περιβάλλοντος συµβολικής γλώσσας (ΤΥΣ & ΛΣ) ΤΕΕ : Έννοια προσοµοίωσης λειτουργίας επεξεργαστή (ροή πληροφοριών) Έννοια προσοµοίωσης λειτουργίας µονάδας µνήµης Αναζητήθηκαν επιπλέον τα εξής άρθρα / σελίδες στο ιαδίκτυο: http://whatis.com http://computer.howstuffworks.co http://www.tmth.edu.gr/el/kiosks/c m/channel.htm?ch=computer omputers.html http://www.it.uom.gr/project/myco http://www.techweb.com/encyclop mputer edia Επισυνάπτονται προτεινόµενα φύλλα δραστηριοτήτων: ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ µικρόκοσµου «ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ Η/Υ» 60 Louvris @
Μέθοδος οργάνωση τάξης (περιγραφή επιµέρους βηµάτων διδασκαλίας, δραστηριοτήτων): ιδακτικό αντικείµενο Εξερεύνηση ΗΥ ιδακτική µέθοδος Επίδειξη, προσωπική εργασία µαθητών µε την καθοδήγηση του διδάσκοντος, οµαδική αναζήτηση πληροφοριών, σύνθεση, παρουσίαση, επεξεργασία δεδοµένων και παρουσίαση αποτελεσµάτων µε διάφορες µορφές, κατασκευή µιας συλλογής δεδοµένων για συλλογική χρήση. ιδακτικός στόχος Εξοικείωση των µαθητών µε τη λειτουργία και τα τα βασικά συστατικά µέρη του Η/Υ. Πολλοί από τους µαθητές θα έχουν ίσως µια επαφή µε Η/Υ, και ορισµένοι από αυτούς ίσως να έχουν και Η/Υ στο σπίτι. Ωστόσο, όπως πολλές φορές συµβαίνει, οι γνώσεις των µαθητών είναι εξαιρετικά αποσπασµατικές και συχνά αντιστοιχούν σε ένα είδος θεωρηµάτων-στην-πράξη, µια σειρά δηλαδή από πρακτικούς κανόνες οι οποίοι τους επιτρέπουν να αντεπεξέρχονται σε ορισµένα προβλήµατα, χωρίς ωστόσο να έχουν και µια γενικότερη, σφαιρική γνώση των µερών από τα οποία αποτελείται ένας ΗΥ. 1. Το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεσαι σου επιτρέπει να εξερευνήσεις τα µέρη από τα οποία αποτελείται ένας Η/Υ και τις περιφερειακές συσκευές. Πέρασε µε το ποντίκι σου πάνω από τις διάφορες συσκευές που βλέπεις. Παρατήρησε τις αλλαγές στην οθόνη του Η/Υ και στους τίτλους στο επάνω αριστερό µέρος της οθόνης. Επίλεξε τις εσωτερικές µονάδες. Επίστρεψε πάλι πίσω. Η πρώτη αυτή δραστηριότητα αποσκοπεί αποκλειστικά στην κατανόηση του τρόπου µε τον οποίο οι µαθητές µπορούν να επιλέξουν το τµήµα ή τη µονάδα του Η/Υ που θα θελήσουν να διερευνήσουν. 2. Πήγαινε στο εικονικό εργαστήριο και «σύνδεσε» τις παρακάτω µονάδες: Πληκτρολογίου, ποντικιού, διαµορφωτή/αποδιαµορφωτή, Ηχείων, Zip, Σαρωτή, Εκτυπωτών, Floppy disk. 3. Πήγαινε στο εικονικό εργαστήριο και «συναρµολόγησε» έναν H/Υ 61 Louvris @
To σύνολο των τεχνικών δεδοµένων που προκύπτουν από τις εργασίες της ενότητας αυτής θα µπορούσε να ενοποιηθεί σε ένα είδος πίνακα στον οποίο να περιλαµβάνονται: Στοιχεία από τη λειτουργία κάθε συσκευής ή περιφερειακού Στοιχεία από την απόδοση κάθε συσκευής ή περιφερειακού. ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ µικρόκοσµου «ΕΚΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ Η/Υ» 62 Louvris @
ιδακτικές ώρες ιδακτικό αντικείµενο ιδακτική µέθοδος ιδακτικός στόχος 1 ώρα Εκκίνηση ενός σύγχρονου προσωπικού ΗΥ Επίδειξη, προσωπική εργασία µαθητών µε την καθοδήγηση του διδάσκοντος Στόχος των δραστηριοτήτων αυτών δεν είναι η τεχνική κατάρτιση των µαθητών, αλλά η κατανόηση των αρχών λειτουργίας των ΗΥ, έτσι ώστε οι µαθητές να έχουν έναν έλεγχο των αντιδράσεων του συστήµατος µηνύµατα στην οθόνη, ήχοι κλπ). Οι µαθητές θα µπορούν επίσης να αναγνωρίζουν πιθανές στοιχειώδεις βλάβες και δυσλειτουργίες ενός συστήµατος. 4. Εκτέλεσε µερικές φορές το τµήµα αυτό του ΕΛΥΣ µέχρις ότου σιγουρευτείς ότι το έχεις κατανοήσει. Στη συνέχεια Προσπάθησε στο εικονικό εργαστήριο να «συναρµολογήσεις» έναν πλήρη ΗΥ, παραλείποντας διαδοχικά διάφορες περιφερειακές συσκευές και προσπάθησε να προβλέψεις και να ερµηνεύσεις κάθε φορά τη συµπεριφορά του ΗΥ. Προσπάθησε να αντιστοιχίσεις τις διάφορες φάσεις της εκκίνησης µε τα πραγµατικά µηνύµατα που εµφανίζονται στον ΗΥ που χρησιµοποιείς. Προσπάθησε να ερµηνεύσεις τις διάφορες δυνατότητες επέµβασης και ρυθµίσεων που σου προσφέρονται κατά την εκκίνηση του συστήµατος. Η διαδικασία της εκκίνησης ενός υπολογιστή ολοκληρώνεται σε 8 βήµατα. Μπορείς να τα βάλεις στη σωστή σειρά; Βήµα Σειρά Το «πρόγραµµα της ROM BIOS» αναζητά την αποθηκευτική µονάδα που περιέχει το πρόγραµµα που θα εκκινήσει το λειτουργικό σύστηµα («πρόγραµµα εκκίνησης») Από τη ROM BIOS εκτελείται ένα ειδικό πρόγραµµα που το ονοµάζουµε «πρόγραµµα της ROM BIOS». Το «πρόγραµµα της ROM BIOS» αναζητά τα ROM BIOS των άλλων συνδεδεµένων συσκευών και ο επεξεργαστής εκτελεί τα αντίστοιχα προγράµµατα που είναι αποθηκευµένα στις ROM BIOS των συσκευών αυτών. Το «πρόγραµµα φόρτωσης» φορτώνει στη RAM τον πυρήνα του λειτουργικού συστήµατος, το οποίο αναλαµβάνει πλέον τον έλεγχο του υπολογιστή. Ο επεξεργαστής, το ρολόι κρυστάλλου του επεξεργαστή και όλα τα συστατικά του υπολογιστή τροφοδοτούνται µε ρεύµα. Το «πρόγραµµα της ROM BIOS» αναζητά αρχικά τη κάρτα οθόνης και εκτελεί το πρόγραµµα που βρίσκεται αποθηκευµένο στη ROM BIOS της κάρτας οθόνης. Το «πρόγραµµα εκκίνησης» φορτώνει από την αποθηκευτική µονάδα στη RAM το «πρόγραµµα φόρτωσης» (loader) του λειτουργικού συστήµατος. Το «πρόγραµµα της ROM BIOS» στη συνέχεια ελέγχει τη µητρική πλακέτα, τη ποσότητα µνήµης RAM, την ύπαρξη πληκτρολογίου και άλλων συνδεδεµένων αποθηκευτικών συσκευών. ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΝΟΣ Η/Υ (Γυµνάσιο) Η δραστηριότητα της συναρµολόγησης ενός Η/Υ καλείται από την επιλογή του κλειδιού που υπάρχει στο κάτω συρτάρι του γραφείου της αρχικής οθόνης του CD της Πληροφορικής. 63 Louvris @
Στη δραστηριότητα συναρµολόγησης ο µαθητής βρίσκεται αρχικά µπροστά σε έναν υπολογιστή του οποίου το κάλυµµα ανοίγει (µε κλικ) και αποκαλύπτεται το εσωτερικό του. Στη συνέχεια µεταβαίνει στο περιβάλλον συναρµολόγησης του υπολογιστή. 64 Louvris @
Περιβάλλον συναρµολόγησης Η/Υ Στο περιβάλλον συναρµολόγησης του υπολογιστή ο µαθητής καλείται να συνδέσει τις µονάδες που τον απαρτίζουν (π.χ. σκληρός δίσκος, µνήµη, CD-ROM) στις κατάλληλες υποδοχές µέσα στο κουτί. Σύροντας µε το ποντίκι τις µονάδες, που βρίσκονται στη δεξιά άκρη της οθόνης, στο εσωτερικό του υπολογιστή, αυτές τοποθετούνται, σύµφωνα µε τις βοηθητικές ενδείξεις «σωστής» «λάθους» επιλογής που εµφανίζονται, στις σωστές υποδοχές. Όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία συναρµολόγησης, γίνεται µετάβαση στην επόµενη οθόνη όπου γίνεται η σύνδεση των µονάδων αυτών µε καλώδια τροφοδοσίας ρεύµατος και δεδοµένων. Συνδεσµολογία των µονάδων Οι ενεργές περιοχές που µπορούν να επιλεγούν για να γίνει µια σύνδεση είναι οι τρεις πράσινες, τρεις πορτοκαλί και µία κόκκινη, µικρές κυκλικές περιοχές. Οι τρεις πράσινες υποδοχές που βρίσκονται πάνω στη µητρική πλακέτα είναι: η υποδοχή τροφοδοσίας ρεύµατος της πλακέτας, η υποδοχή δεδοµένων για τον οδηγό εύκαµπτου δίσκου και η υποδοχή δεδοµένων για το σκληρό δίσκο και το cd-rom. Οι τρεις πορτοκαλί υποδοχές των µονάδων είναι ταυτόχρονα υποδοχές τροφοδοσίας ρεύµατος και δεδοµένων. Τέλος η κόκκινη υποδοχή είναι η υποδοχή τροφοδοσίας ρεύµατος του υπολογιστή. Κάνοντας κλικ σε µια τέτοια περιοχή-υποδοχή, ο δείκτης του ποντικιού αλλάζει σε έναν αριθµό «1» ή «2», γεγονός που ενηµερώνει το χρήστη για το ποια είναι η πρώτη και η δεύτερη υποδοχή που θα συνδεθούν µε καλώδιο. Η αποσύνδεση δύο υποδοχών γίνεται µε δεξί κλικ στο καλώδιο που τις ενώνει. 65 Louvris @
Σύνδεση των µονάδων µε καλώδια τροφοδοσίας ρεύµατος και δεδοµένων Σε έναν πίνακα που υπάρχει πάντα στην οθόνη καταγράφεται η κατάσταση της συνδεσµολογίας του συστήµατος. Συγκεκριµένα εµφανίζονται οι λέξεις «Ναι» ή «Όχι» ανάλογα µε το αν έχει γίνει από το χρήστη σύνδεση των µονάδων του υπολογιστή σε υποδοχή δεδοµένων ( Data ) ή τροφοδοσίας ( V ). Η τελευταία στήλη «Σωστό;» ενηµερώνει το χρήστη για την ορθότητα των συνδέσεων. Όταν ολοκληρωθεί η συνδεσµολογία, µε κλικ στην ένδειξη συνέχειας γίνεται µετάβαση στην οθόνη όπου διαπιστώνεται εάν οι µονάδες του Η/Υ έχουν συνδεθεί σωστά. Φυσικά υπάρχει και η περίπτωση να έχει γίνει λάθος στις συνδέσεις οπότε το αποτέλεσµα δε φαίνεται να είναι και τόσο ικανοποιητικό! 66 Louvris @
Αποτέλεσµα ανεπιτυχούς συνδεσµολογίας Στην περίπτωση ανεπιτυχούς συνδεσµολογίας γίνεται επαναφορά του υπολογιστή στην αρχική κατάσταση και η συναρµολόγηση ξεκινά από την αρχή. Η επιστροφή στην αρχική οθόνη του γραφείου γίνεται µε το βελάκι επιστροφής που εµφανίζεται στην άνω-δεξιά γωνία. 67 Louvris @