Информатика. Как устроен компьютер. Инженерный подход

Цель проекта: Познакомится с вычислительными машинами - ЭВМ, устройством внутри, в том числе контроллера.
1. Развитие основных психических функций, общих учебных навыков.
2. Формирование информационной культуры учащихся, дисциплинированности, усидчивости, культуры труда, положительной мотивации учебного труда.
3. Сформировать знания по устройству компьютера, взаимодействие его основных частей.
4. Познакомится с представлением информации и внутреннему движению в ЭВМ.
5. Познакомится с устройством контроллера «Роботология» – «машины поменьше».

Оборудование:
I. Базовый набор «Роботология» 9+

1. Программируемый контроллер V8 «Роботология» – 1шт.
2. Модуль питания стандартный UST-7.2v – 1шт.
3. Программатор P8 – 1шт.

Введение: 

Как часто нам приходится общаться с компьютером ? В современном мире практически без него не обойтись. Компьютеры часто называют вычислительными машинами или сокращенно ЭВМ. А знаете ли вы, что вычислительные машины бывают разных размеров и разного назначения? Машины поменьше часто называют контроллером, а внутри он содержит одну или несколько самых маленьких машин микропроцессоров – микроконтроллеры. Микроконтроллеры тоже бывают разных размеров и разного назначения: от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Их производят в разных странах, в том числе и у нас в России.



Россия — одна из очень немногих стран мира, которая может похвастаться современными процессорами собственной разработки. Это очень большое достижение, так как микропроцессоры являются стратегически важным продуктом: особенно военные и космические варианты процессоров, которые нельзя так просто купить на свободном рынке.

На примере контроллера «Роботология» – «машины поменьше» - можно познакомиться с устройством не только элементов больших ЭВМ, но и самых маленьких машин - микроконтроллеров.

Материнская плата
Процессор, как и большинство устройств, внутри компютер, устанавливается на
материнскую плату (англ. motherboard) или системная плата. Именно материнская
обеспечивает связь процессора с другими устройствами компьютера.



Порты компьютера – это разъемы, служащие для подсоединения к системному блоку
разнообразных периферийных устройств.


Процессор (микропроцессор - процессор поменьше) — центральный блок ПК или «мозг», предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду. Еще указывают архитектуру MultiClet, ARM, она описывает, как внутри устроен процессор.


Жесткий диск или винчестер служит для долговременного хранения информации. Все ваши фотографии, фильмы, музыка, программы, документы и т.д. хранятся на жестком диске. Эта память энергонезависимая, поэтому отключение электричества не сказывается на сохранности данных. На новых компьютерах его заменяют на твердотельный накопитель, запоминающее устройство на основе микросхем памяти.

Оперативная память используется для временного размещения информации, необходимой для работы в данный момент времени. Когда информация становится ненужной, она удаляется из оперативной памяти на жесткий диск компьютера и в неё загружается новая порция нужной в данный момент информации.

Оперативная память является энергозависимой, поэтому при отключении электричества все данные теряются. В микропроцессоре оперативная память может находится внутри его корпуса. 
Блок питания питает энергией все элементы компьютера, его основная задача
преобразования сетевого напряжения 220 В в безопасное напряжение необходимое для питания. Разные компьютерные комплектующие требуют разного питающего напряжения. Одним надо 12 в, другим 5 в, а третьи хотят 3,3 в и т.д.


Контроллер «Роботология» – «машина поменьше».

Для запуска контроллера «Роботология» подключим самый нужный ему компонент
аккумуляторный блок. Нажмите кнопку включения на 1 секунду, контроллер засветится и сообщит голосом робота, что он готов к работе. Если при включении контроллер не разговаривает, проверьте, что в него правильно вставлена карта памяти и аккумуляторный блок заряжен.

  При запуске контроллера «Роботология» вы увидите последовательно несколько изображений на дисплее.


На дисплее контроллера «Роботология» вы увидите мигающие напряжение питания и индикатор питания, нарисованный в виде батарейки. По индикатору питания можно увидеть, сколько энергии осталось в батарее питания или аккумуляторном блоке.

На контроллере «Роботология» вы увидите кнопки, у каждой из них есть свое назначение.
Кнопка СТАРТ разрешает выполнение программ и команд пользователя.
Кнопка ПАУЗА приостанавливает выполнение программ и команд пользователя
исполнительными устройствами контроллера на момент нажатия, сама программа в это время может выполнятся.
Кнопка СТОП останавливает выполнение программ и команд пользователя исполнительными устройствами контроллера.

На дисплее контроллера в верхнем правом углу на основном экране отображается режим контроллера.

На дисплее контроллера могут отображаться разные экраны, их можно пролистать кнопкой влево.


Для программирования контроллера действия производят в следующем порядке:
1. Подключают к компьютеру только программатор через кабель USB - Mini-USB. И ждут пока компьютер сообщит что драйвера для нового устройства установлены.

Если через 1-2 минуты драйвера не установились, необходимо отключить и подключить программатор к компьютеру еще раз.

2. Выбирают (COM PORT) в программном обеспечении соответственно программатору.
3. Подключают контроллер к программатору (контроллер может уже быть включен).
4. Проверяют программу и компилируют – подготавливают для выполнения.
5. Нажимают кнопку загрузка (должен погаснуть индикатор LED1 на плате микропроцессора).
6. Загружают программу в микропроцессор.
7. Нажимают кнопку СБРОС на программаторе или плате микропроцессора (должен загореться
индикатор LED1 на плате микропроцессора).

Для программирование контроллера посмотрим на плату микропроцессора ARM.

Программное обеспечение для контроллера платы микропроцессора ARM «Роботология» не
требует специальной установки, достаточно скопировать всю папку на диск С.