Тема «Логические элементы компьютера» (урок 8 класс, информатика)

План­конспект урока 8 класс Тема урока: «Логические элементы  компьютера» Цель урока: сформировать представления о работе логических элементов в компьютере. Задачи урока: 1 Обучающая: закрепить знания основных понятий по прошлой теме, сформировать умения и навыки  составлять программы с использованием входных и выходных файлов. 2 Развивающая: развитие общих учебных навыков (мышления, памяти, внимательности), логического  мышления. 3 Воспитательная: формировать информационную культуру учащихся, дисциплинированность, культуру информационного труда. Вид урока: комбинированный урок Методическое обеспечение: ИД, ПК, учебники. Методы и приёмы: объяснительно­иллюстративный, лекция, практическая работа. План урока: 1 Организационный момент 2 Проверка ЗУНов 3 Изучение нового материала 4 Закрепление 5 Подведение итогов 1.         Организационный момент. Ход урока Здравствуйте! Садитесь, все пришли? Хорошо. Сегодня будем проходить тему "Логические  элементы компьютера", откройте тетрадь, запишите тему и число. 2.         Проверка ЗУНов Какие Логические операции вы знаете? Инверсия ­ это сложное логическое выражение, если исходное логическое выражение истинно,  то результат отрицания будет ложным, и наоборот, если исходное логическое выражение ложно, то  результат отрицания будет истинным.  Обозначается: ?А,  ¬A, not А, не А.  Другими простыми словами, данная операция означает, что к исходному логическому выражению  добавляется частица НЕ или слова НЕВЕРНО, ЧТО. A 1 0 неА 0 1 Дизъюнкция ­ это сложное логическое выражение, которое истинно, если хотя бы одно из  простых логических выражений истинно и ложно тогда и только тогда, когда оба простых логических  выражения ложны. Логическое сложение {дизъюнкция). Обозначается: A v В, A or В, А + В, А или В. Обозначение: F = A + B. A 1 1 0 0 B 1 0 1 0 Конъюнкция ­ это сложное логическое выражение, которое считается истинным в том и только  том случае, когда оба простых выражения являются истинными, во всех остальных случаях данное  сложенное выражение ложно. Логическое умножение {конъюнкция).Обозначается А&В, A and В, А*В,  А^В, АВ, А и В. Обозначение: F = A & B. A 1 1 B 1 0 F 1 1 1 0 F 1 0 A 1 1 0 0 A 1 1 0 0 B 1 0 1 0 B 1 0 1 0 F 1 0 1 1 F 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 Импликация ­ это сложное логическое выражение, которое истинно во всех случаях, кроме как  из истины следует ложь. То есть данная логическая операция связывает два простых логических  выражения, из которых первое является условием (А), а второе (В) является следствием. Эквивалентность ­ это сложное логическое выражение, которое является истинным тогда и  только тогда, когда оба простых логических выражения имеют одинаковую истинность. 3.  Изучение нового материала Вы знаете, что логические операции выполняются над высказываниями, а вся информация в  компьютере преобразуется в электронные сигналы. А логические операции так же применяются к  электронным сигналам. Электронные устройства, которые реализуют логические операции в компьютере, называют  вентилями. Логический вентиль – это своего рода атом, из которого состоят электронные  узлы ЭВМ. Он работает по принципу крана (отсюда и название), открывая или закрывая путь  сигналам. Собираются они из транзисторов, интегрированных на сверхбольших интегральных схемах  (СБИС, четвертое поколение ЭВМ) и могут иметь несколько входов и один или два выхода. Вспомните, какая элементная база лежала в основе производства компьютеров  каждого поколения. (1­ электронные вакуумные лампы,     2­транзисторы, 3­  микросхемы,4­ СБИС­ сверхбольшие интегральные схемы, 5­ сверхсложных микропроцессорах с  параллельно­векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных  инструкций программы, 6­) Конструкция инвертора (вентиль НЕ) проста: он состоит из одного транзистора и обозначается  .Если на вход подается сигнал низкого уровня, то на выходе получается  схематически  сигнал высокого уровня. Таким образом реализуется операция отрицания. Вентиль ИЛИ реализует дизъюнкцию, схематически изображается   и для него  1 справедливо правило: на выходе будет сигнал тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе есть  сигнал. Вентиль И реализует конъюнкцию, схематически изображается  & справедливо правило: на выходе будет сигнал тогда и только тогда, когда сигнал есть на всех входах.  и для него  Триггерами называют большой класс электронных устройств, обладающих способностью  длительно находиться в одном из двух или более устойчивых состояний и чередовать их под  воздействием внешних сигналов. Отличительной особенностью триггера является свойство запоминания двоичной информации.  Триггер способен оставаться в одном из двух состоянии и после прекращения действия  переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за "1", а другое ­ за "0", можно считать, что  триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде. Триггер ­ это электронная схема, состоящая из инверторов или логических вентилей.  Используются триггеры для запоминания одного двоичного разряда и являются элементарными  ячейками оперативной памяти.  (Инвертор в программировании — это логический элемент в вычислительной технике, который  необходим для выполнения логического отрицания.) Сколько триггеров понадобится для запоминания одного байта?           (1 триггер ­ 1 бит,    2 байта ­ 16 бит,1байт­ 8 бит)Сколько триггеров содержит микросхема памяти емкостью 512 Мбайт?( 4294967296 тригера) Сумматор — это электронная схема, выполняющая суммирование двоичных чисел. Триггер это  логический элемент способный сохранить 1 бит информации. Сумматор суммирует данные, поданные  на его входы.  Триггер ­ это переключатель, а сумматор ­ это складыватель. Все арифметические действия над двоичными числами можно свести к сложению, то есть они  также выполняются на сумматоре. Если необходимо сложить двоичные числа длиной два или более  битов, то используют последовательное соединение сумматоров, когда выход одного сумматора  является входом для другого. Так получается многоразрядный сумматор, являющийся центральным  узлом арифметико­логического устройства процессора. Для упрощения сложных логических схем, состоящих из множества вентилей, или определения  истинности соответствующего схеме сложного высказывания используют законы математической  логики  1. Закрепление 4. Контрольные вопросы и задания  Как называется самый простой логический вентиль, и какую функцию он выполняет? 2. Какую операцию алгебры логики выполняет вентиль ИЛИ? {дизъюнкция) 3. С какой целью выполняют преобразования логических схем? (Преобразование данных функций  с целью их минимизации осуществляется с помощью законов алгебры логики.) 4. В каких устройствах компьютера используются триггеры и сумматоры? (регистрах  компьютера и т.д.) Практическая работа за компьютером  Выполните задания в текстовом процессоре. Для ввода формул выполните команду Вставка =>  Формула => Вставить новую формулу. Уровень А Построите логическую схему по логическому выражению А ^В v А ^ С. Уровень В Выполните вычисления по логической схеме, запишите соответствующее логическое выражение.     х1=1     х2=0 & 1   получится 0 х3=1 Уровень С Напишите логическое выражение, соответствующее схеме. & 1 А В С & 1 & Вычислите значения выражения для: 1 ) А = В = С =  1;ответ(0) 2) А = В = С = 0; ответ(1) 3) А =0, С = 1 и любых значении В. ответ(1=> при В=0 и при В=1)