Главная / Информатика / Интегрированный урок (Информатика и ИКТ + Физика). «Логические основы компьютера» 10 класс

Интегрированный урок (Информатика и ИКТ + Физика). «Логические основы компьютера» 10 класс

Название документа s_pismo.doc

Автор: Воробьева Анжелика Анатольевна

Должность: преподаватель математики и информатики

Категория: высшая

Образовательное учреждение: ГОУ СПО СПбХУ им. Н.К. Рериха (техникум)

г. Санкт-Петербург

E-mail: ang.vorobyeva@gmail.com

Для занятия рекомендуется сделать контактные схемы конъюнкции, дизъюнкции, инверсии.

Название документа vorobeva_yrok.doc

Тема: «Логические основы компьютера».

Предмет: Информатика и ИКТ + Физика

Класс: 10 класс

Литература:

  1. Фиошин М.Е., Ресин А.А., Юнусов С.М. под ред. Кузнецова А.А. Информатика и ИКТ (профильный уровень): учебник для 10 11 классов М. Дрофа 2008

  2. Угринович Н.Д. Учебник для 10 класса, «Профильный уровень.» 3-е изд. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010.

Ключевые слова: информатика, физика, презентация, компьютер, устройства, логика, схема.

Задачи урока:

1. Образовательная.

Знать:

  • сформировать восприятие компьютера, как инструмента, работающего по законам логики;

  • основные базовые элементы логических схем;

  • функциональное назначения электронных логических схем;

  • повторить логические функции;

  • повторить упрощение логических выражений;

Уметь:

    • составлять и упрощать логические схемы;

2. Воспитательная:

  • развивать чувство коллективизма, умение выслушивать ответы товарищей;

  • формирование информационной культуры и потребности приобретения знаний;

  • прививать интерес к предмету.

3. Развивающая:

  • развитие логического мышления, памяти, внимательности;

  • развитие познавательного интереса:

  • связь между темами курса предмета (история развития ПК- логика);

  • связь между предметами (информатика-физика);

  • практическое применение теоретического материала;

  • постановка новых вопросов.

Оборудование:

  • презентация к уроку;

  • раздаточный материал;

  • компьютер;

  • проектор;

  • электрические контактные схемы.

План урока:

п/п

Этап урока

Приемы и методы

Время, мин

1

Организационная часть

  • проверка подготовки учащихся к уроку;

  • проверка отсутствующих;

  • объявление темы, целей и хода урока.

2 мин

2

 Основная часть

  • Актуализация знаний;

  • Объяснение нового материала;

  • Практическая часть;

10 мин

20 мин

10 мин

3

 Заключительная часть

  • подведение итогов;

  • домашнее задание.

3 мин

Ход урока:

  1. Организационная часть

  2. Основная часть

    1. Актуализация знаний.

  • На одном из предыдущих уроков я просила вас ответить на вопрос нужно ли изучать раздел «Логика» в курсе информатике? Все ответили положительно. Прошу вас обосновать ответы.

Основная задача этого урока узнать, что компьютер функционирует по законам логики.

  • Устный опрос (слайд №1):

  • Что такое логика?
    Ответ: Наука о законах и формах мышления

  • Какие значения могут принимать логические функции.
    Ответ: 1 и 0

  • Основной системой счисления в компьютере является?
    Ответ: Двоичная

  • Все виды информации в компьютере кодируются с использованием каких двоичных кодов?
    Ответ: 1 и 0

  • Чем в компьютере реализуются эти значения 0 и 1.
    Ответ: 1 кодируется более высоким уровнем напряжения, чем 0.

Делаем вывод (слайд №2-№4):

В логике и компьютере общее 1 и 0.

1 – истинность высказывания в логике, наличие напряжение в компьютере.

0 – ложность высказывания в логике, отсутствие напряжения в компьютере.

Математический аппарат алгебры логики очень удобен для описания того, как функционируют аппаратные средства компьютера.

  • Одни и те же устройства могут применяться для обработки логических переменных, и обработки информации в компьютере.

  • На этапе конструирования аппаратных средств алгебра логики позволяет значительно упростить логические функции, описывающие функционирование схем компьютера.

    1. Объяснение нового материала.

  1. Назовите логические функции – конъюнкция, дизъюнкция, инверсия. Подготовьте таблицу в тетради. (Приложение 1)

  2. Какие значения принимают эти функции при различных исходных данных?

  • Конъюнкция (И) принимает истинное значение только при всех истинных исходных данных, запишем таблицу истинности (слайд 5).

Рассмотрим электрическую контактную схему №1, hello_html_5c80b63d.jpg

реализующую эту операцию, лампочка горит только в том случае если оба контакта (ключа) находятся в положении «включено». В физике такое соединение называют последовательным. Заполните таблицу.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1: Конъюнктор – электронная логическая схема, которая реализует логическую функцию конъюнкцию.

  • Дизъюнкция (ИЛИ) принимает истинное значение, когда истинно хотя бы одно из исходных данных. Запишите таблицу истинности для дизъюнкции. Рассмотрим электрическую контактную схему №2, hello_html_m5357d27f.jpg

реализующую эту операцию, лампочка не горит только в одном случае, когда оба контакта (ключа) находятся в положении «выключено». В физике такое соединение называют параллельным. Заполните таблицу.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 2: Дизъюнктор – электронная логическая схема, реализующая логическую функцию дизъюнкцию.

  • Инверсия (НЕ) принимает противоположное значение исходному выражению. Запишем таблицу истинности для инверсии. Рассмотрим электрическую контактную схему №3, hello_html_m159f5ff2.jpg

реализующую эту операцию, лампочка не горит, хотя контакт находиться в положении «выключено». В качестве переключателя используется автоматический ключ. Когда тока на нем нет, пластина замыкает контакты и лампочка горит. Если на ключ подать напряжение, то вследствие явления электромагнитной индукции пластина прижимается и цепь размыкается. Лампочка не горит. Заполните таблицу.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3: Инвертор – электронная логическая схема, которая реализует логическую функцию инверсию.

  • Импликация (следование) выражается через дизъюнкцию и отрицание.

hello_html_m6cc11564.gif

  • Эквиваленция (равносильно) выражается через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию.

hello_html_m6ea635ac.gif

Таким образом операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно чтобы описать и обработать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера.

  1. Недостатками базовых контактных схем являлись их низкая надежность и низкое быстродействие, большие размеры и потребление энергии. Поэтому попытка использовать такие схемы в ЭВМ не оправдала себя. Появление вакуумных и полупроводниковых приборов позволило создавать логические элементы с быстродействием от 1 миллиона переключений в секунду. Именно такие электронные схемы нашли своё применение в качестве элементарной базы ЭВМ. Вся теория, изложенная для контактных схем, была перенесена на электронные схемы.

  2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 4: Вентиль (базовые логические элементы) – элементы, реализующие базовые логические операции. Их названия и условные обозначения являются стандартными и используются при составлении и описании логических схем компьютера. Из вентилей составляют более сложные схемы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 5: Триггер – электронная схема, применяемая для запоминания одного разряда двоичного кода, и имеет два устойчивых состояния.

Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров, для запоминания килобайта, соответственно, 8х2hello_html_5390cab2.gif=8192 триггеров. Современные микросхемы памяти содержат миллионы триггеров.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 6: Сумматор – это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

  • Из вентилей составляют более сложные схемы. Причем схему, выполняющую определенные функции можно построить из различных по сочетанию и количеству вентилей. Поэтому значение формального представления логической схемы чрезвычайно велико. Алгебра логики дала в руки конструкторов мощное средство разработки, анализа и совершенствования логических схем. В самом деле, гораздо проще, быстрее и дешевле изучать свойства и доказывать правильность работы схемы с помощью выражающей ее формулы, чем создавать реальное техническое устройство.

Логические схемы необходимо строить из минимального возможного количества элементов, что в свою очередь обеспечивает большую скорость работы и увеличивает надежность устройства.

2.3. Практическая часть.

Задача: Дана логическая схема. Упростите её, используя минимальное количество вентилей. Нарисуйте новую схему.

hello_html_m1a2e9d99.png

Решение:

  1. Пhello_html_44730727.gifостроим логическое выражение к схеме

  2. Упростим его

Пhello_html_5af5c924.gif
рименяя распределительный закон для дизъюнкции, закон исключения третьего, умножения на логическую 1.

  1. Построим упрощенную схему.

hello_html_2b78b5a7.png

  1. Предложить построить контактную схему.

  1. Заключительная часть

    1. Подведение итогов

  • Устройства ПК работают по законам логики.

  • Основные логические схемы – вентиль, регистр, сумматор.

  • Законы человеческого мышления и принципы построения логических элементов компьютера в своей основе имеют традиционную двузначную логику.

Но конечно, законы человеческого мышления не всегда подчиняются двузначной логике, поэтому сейчас и рассматривается множество различных логик: многозначные, паранепротиворечивые, интуиционистские, конструктивистские и пр.

    1. Домашнее задание

Построить логические выражения к схеме, упростить, нарисовать новые схемы.

hello_html_m5eea90f3.png

Дополнительно (по желанию):

  • Построить логические схемы для триггера и сумматора.

  • Подготовить сообщения на тему «Виды логики».hello_html_5cc8fa15.gif

Название документа vorobieva_pril1.doc

Приложение 1

(таблица в тетради)

hello_html_m36892f69.gif

Функция

Таблица истинности

Схема

Контактная

Логическая

Конъюнкция

А

В

Результат

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0


hello_html_m7e074855.png

hello_html_m322cc514.png

Дизъюнкция

А

В

Результат

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0




hello_html_6a68817a.png

hello_html_4cc71e2.png

Инверсия

А

Результат

1

0

0

1




hello_html_m555f4fa9.png

hello_html_15a2c357.png




Название документа vorobieva_pril2.ppt

ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА Автор: Воробьева Анжелика Анатольевна Должность:...
Что такое логика? Какие значения могут принимать логические функции? Основной...
1	Истинность высказывания 	Наличие напряжения 0	Ложность высказывания	Отсутст...
Вывод: 1.Основной системой счисления в компьютере является двоичная (1 и 0) 2...
А В А А А В В В А В Конъюнктор 		 		 		 		 0	0	0 0	1	0 1	0	0 1	1	1
В В В В А А А А А В V Дизъюнкция А В Дизъюнктор 		 		 		 		 0	0	0 0	1	1 1	0	1...
А А Инверсия А А Инвертор А	 	 	 А	 0	1 1	0
Функция	Таблица истинности	Схема Контактная Логическая	 Конъюнкция (лог.умнож...
Таким образом операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно чтобы оп...
Конъюнкция Дизъюнкция Инверсия
Алгоритм построения логических схем: Определить число логических переменных. ...
Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=AvB&A 1 2...
Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=A&Bv(BvA)...
F=A v B & C, если А=1, В=1, С=1. Задание 1. Постройте логические схемы, соотв...
F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1 F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1
F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.
F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.
Составить логическое выражение по соответствующей логической схеме
Задание: Дана логическая схема. Упростите её, используя минимальное количеств...
Решение: Построим логическое выражение к схеме 2. Упростим выражение 3. Нарис...
Вентиль (базовый логический элемент) – элемент, реализующий базовую логическу...
Триггер (rigger-защелка, спусковой крючок) - это устройство, позволяющее запо...
Триггер
Триггер
Полусумматор Схема выполняет сложение двоичных одноразрядных чисел и называет...
Полусумматор Суммирование одноразрядных двоичных чисел без учета переноса из ...
* Логическое выражение, по которому можно определить сумму S, записывается сл...
Сумматор — это логическая электронная схемa, выполняющая сложение двоичных чи...
Законы человеческого мышления не всегда подчиняются двузначной логике, поэтом...
Домашняя работа Построить логические выражения к схеме, упростить, нарисовать...
1 из 30

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА Автор: Воробьева Анжелика Анатольевна Должность: пр
Описание слайда:

ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА Автор: Воробьева Анжелика Анатольевна Должность: преподаватель математики и информатики Категория: высшая Образовательное учреждение: ГОУ СПО СПбХУ им. Н.К. Рериха (техникум) г. Санкт-Петербург E-mail: ang.vorobyeva@gmail.com

№ слайда 2 Что такое логика? Какие значения могут принимать логические функции? Основной си
Описание слайда:

Что такое логика? Какие значения могут принимать логические функции? Основной системой счисления в компьютере является? Все виды информации в компьютере кодируются с использованием каких двоичных кодов? Чем в компьютере реализуются эти значения 0 и 1. 1 и 0

№ слайда 3 1	Истинность высказывания 	Наличие напряжения 0	Ложность высказывания	Отсутствие
Описание слайда:

1 Истинность высказывания Наличие напряжения 0 Ложность высказывания Отсутствие напряжения

№ слайда 4 Вывод: 1.Основной системой счисления в компьютере является двоичная (1 и 0) 2.Зн
Описание слайда:

Вывод: 1.Основной системой счисления в компьютере является двоичная (1 и 0) 2.Значений логических переменных тоже два (1 и 0) Математический аппарат алгебры логики удобен для описания того, как функционируют аппаратные средства компьютера. 1.Одни и те же устройства могут применяться для обработки и логических переменных и информации, представленной в двоичной системе счисления в компьютере. 2. На этапе конструирования аппаратных средств алгебра логики позволяет значительно упростить логические функции, описывающие функционирование схем компьютера.

№ слайда 5 А В А А А В В В А В Конъюнктор 		 		 		 		 0	0	0 0	1	0 1	0	0 1	1	1
Описание слайда:

А В А А А В В В А В Конъюнктор 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

№ слайда 6 В В В В А А А А А В V Дизъюнкция А В Дизъюнктор 		 		 		 		 0	0	0 0	1	1 1	0	1 1
Описание слайда:

В В В В А А А А А В V Дизъюнкция А В Дизъюнктор 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

№ слайда 7 А А Инверсия А А Инвертор А	 	 	 А	 0	1 1	0
Описание слайда:

А А Инверсия А А Инвертор А А 0 1 1 0

№ слайда 8 Функция	Таблица истинности	Схема Контактная Логическая	 Конъюнкция (лог.умножени
Описание слайда:

Функция Таблица истинности Схема Контактная Логическая Конъюнкция (лог.умножение) Конъюнктор Дизъюнкция (лог.сложение) Дизъюнктор Инверсия (отрицание) Инвертор

№ слайда 9 Таким образом операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно чтобы описа
Описание слайда:

Таким образом операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно чтобы описать и обработать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Функция Импликация (следование) Эквиваленция (равносильно)

№ слайда 10 Конъюнкция Дизъюнкция Инверсия
Описание слайда:

Конъюнкция Дизъюнкция Инверсия

№ слайда 11 Алгоритм построения логических схем: Определить число логических переменных. Опр
Описание слайда:

Алгоритм построения логических схем: Определить число логических переменных. Определить количество базовых логических операций и их порядок. Изобразить для каждой логической операции соответствующий ей вентиль и соединить вентили в порядке выполнения логических операций.

№ слайда 12 Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=AvB&A 1 2 F=
Описание слайда:

Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=AvB&A 1 2 F=1v0&1= 1

№ слайда 13 Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=A&Bv(BvA) 1
Описание слайда:

Построить логическую схему соответствующую логическому выражению: F=A&Bv(BvA) 1 2 3 4 0 1 0 0 0

№ слайда 14 F=A v B & C, если А=1, В=1, С=1. Задание 1. Постройте логические схемы, соответс
Описание слайда:

F=A v B & C, если А=1, В=1, С=1. Задание 1. Постройте логические схемы, соответствующие логическим выражениям и найдите значения логических выражений:

№ слайда 15 F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1 F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1
Описание слайда:

F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1 F=AvB&C, если А=1, В=1, С=1

№ слайда 16 F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.
Описание слайда:

F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.

№ слайда 17 F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.
Описание слайда:

F=(AvB&C),если А=0, В=1, С=1.

№ слайда 18 Составить логическое выражение по соответствующей логической схеме
Описание слайда:

Составить логическое выражение по соответствующей логической схеме

№ слайда 19 Задание: Дана логическая схема. Упростите её, используя минимальное количество в
Описание слайда:

Задание: Дана логическая схема. Упростите её, используя минимальное количество вентилей. Нарисуйте новую схему.

№ слайда 20 Решение: Построим логическое выражение к схеме 2. Упростим выражение 3. Нарисуем
Описание слайда:

Решение: Построим логическое выражение к схеме 2. Упростим выражение 3. Нарисуем схему

№ слайда 21 Вентиль (базовый логический элемент) – элемент, реализующий базовую логическую о
Описание слайда:

Вентиль (базовый логический элемент) – элемент, реализующий базовую логическую операцию. Триггер –электронная схема, применяемая для запоминания одного разряда двоичного кода, имеет два устойчивых состояния. Сумматор – это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

№ слайда 22 Триггер (rigger-защелка, спусковой крючок) - это устройство, позволяющее запомин
Описание слайда:

Триггер (rigger-защелка, спусковой крючок) - это устройство, позволяющее запоминать, хранить и считывать информацию. S (set) - установочный вход R (reset) -вход сброса Q – выход для записи 1 бита подается сигнал на вход S=1 Q=1 для сброса данных и подготовки к приему нового бита, подается сигнал на вход сброса R =1 Q=0 подача 1 на R и S запрещена

№ слайда 23 Триггер
Описание слайда:

Триггер

№ слайда 24 Триггер
Описание слайда:

Триггер

№ слайда 25 Полусумматор Схема выполняет сложение двоичных одноразрядных чисел и называется
Описание слайда:

Полусумматор Схема выполняет сложение двоичных одноразрядных чисел и называется полусумматором, так как не учитывает перенос из младшего разряда в старший (выход Р). А В S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 А В Р S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0

№ слайда 26 Полусумматор Суммирование одноразрядных двоичных чисел без учета переноса из мла
Описание слайда:

Полусумматор Суммирование одноразрядных двоичных чисел без учета переноса из младшего разряда

№ слайда 27 * Логическое выражение, по которому можно определить сумму S, записывается следу
Описание слайда:

* Логическое выражение, по которому можно определить сумму S, записывается следующим образом: S = (A v B) & ¬ (A&B)

№ слайда 28 Сумматор — это логическая электронная схемa, выполняющая сложение двоичных чисел
Описание слайда:

Сумматор — это логическая электронная схемa, выполняющая сложение двоичных чисел. Сумматор является главной частью процессора. ∑ A A P0 P S

№ слайда 29 Законы человеческого мышления не всегда подчиняются двузначной логике, поэтому с
Описание слайда:

Законы человеческого мышления не всегда подчиняются двузначной логике, поэтому сейчас и рассматривается множество различных логик: многозначные, паранепротиворечивые, интуиционистские, конструктивистские. ?

№ слайда 30 Домашняя работа Построить логические выражения к схеме, упростить, нарисовать но
Описание слайда:

Домашняя работа Построить логические выражения к схеме, упростить, нарисовать новые схемы. Дополнительно: Логические схемы триггера и сумматора; Сообщение на тему «Виды логики».

Интегрированный урок (Информатика и ИКТ + Физика). «Логические основы компьютера» 10 класс
  • Информатика
Описание:

Задачи урока:

1. Образовательная.
Знать:

  • сформировать восприятие компьютера, как инструмента, работающего по законам логики;
  • основные базовые элементы логических схем;
  • функциональное назначения электронных логических схем;
  • повторить логические функции;
  • повторить упрощение логических выражений.
Уметь:
  • составлять и упрощать логические схемы;
2. Воспитательная:
  • развивать чувство коллективизма, умение выслушивать ответы товарищей;
  • формирование информационной культуры и потребности приобретения знаний;
  • прививать интерес к предмету.
3. Развивающая:
  • развитие логического мышления, памяти, внимательности;
  • развитие познавательного интереса:
    • связь между темами курса предмета (история развития ПК- логика);
    • связь между предметами (информатика-физика);
    • практическое применение теоретического материала;
    • постановка новых вопросов.

Оборудование:

  • презентация к уроку;
  • раздаточный материал;
  • компьютер;
  • проектор;
  • электрические контактные схемы.

План урока:

  1. Организационная часть 2 мин.
  • проверка подготовки учащихся к уроку;
  • проверка отсутствующих;
  • объявление темы, целей и хода урока.
Основная часть
  • Актуализация знаний; 10 мин.
  • Объяснение нового материала; 20 мин.
  • Практическая часть; 10 мин
Заключительная часть 3 мин.
  • подведение итогов;
  • домашнее задание.

Ход урока:

1. Организационная часть.

2. Основная часть.

2.1. Актуализация знаний.

  • На одном из предыдущих уроков я просила вас ответить на вопрос нужно ли изучать раздел «Логика» в курсе информатике? Все ответили положительно. Прошу вас обосновать ответы.
    Основная задача этого урока узнать, что компьютер функционирует по законам логики.
  • Устный опрос (слайд №1):
  • Что такое логика?
    Ответ: Наука о законах и формах мышления
  • Какие значения могут принимать логические функции.
    Ответ: 1 и 0
  • Основной системой счисления в компьютере является?
    Ответ: Двоичная
  • Все виды информации в компьютере кодируются с использованием каких двоичных кодов?
    Ответ: 1 и 0
  • Чем в компьютере реализуются эти значения 0 и 1.
    Ответ: 1 кодируется более высоким уровнем напряжения, чем 0.

Делаем вывод (слайд №2-№4): В логике и компьютере общее 1 и 0.
1 – истинность высказывания в логике, наличие напряжение в компьютере.
0 – ложность высказывания в логике, отсутствие напряжения в компьютере.
Математический аппарат алгебры логики очень удобен для описания того, как функционируют аппаратные средства компьютера.

  • Одни и те же устройства могут применяться для обработки логических переменных, и обработки информации в компьютере.
  • На этапе конструирования аппаратных средств алгебра логики позволяет значительно упростить логические функции, описывающие функционирование схем компьютера.

2.2. Объяснение нового материала.

  1. Назовите логические функции – конъюнкция, дизъюнкция, инверсия. Подготовьте таблицу в тетради. (Приложение 1)
  2. Какие значения принимают эти функции при различных исходных данных?
    • Конъюнкция (И) принимает истинное значение только при всех истинных исходных данных, запишем таблицу истинности (слайд 5).
      vo1.png

      Рассмотрим электрическую контактную схему №1,
      реализующую эту операцию, лампочка горит только в том случае если оба контакта (ключа) находятся в положении «включено». В физике такое соединение называют последовательным. Заполните таблицу.
      ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1: Конъюнктор – электронная логическая схема, которая реализует логическую функцию конъюнкцию.
    • Дизъюнкция (ИЛИ) принимает истинное значение, когда истинно хотя бы одно из исходных данных. Запишите таблицу истинности для дизъюнкции. Рассмотрим электрическую контактную схему №2,
      vo2.png

      реализующую эту операцию, лампочка не горит только в одном случае, когда оба контакта (ключа) находятся в положении «выключено». В физике такое соединение называют параллельным. Заполните таблицу.
      ОПРЕДЕЛЕНИЕ 2: Дизъюнктор – электронная логическая схема, реализующая логическую функцию дизъюнкцию.
    • Инверсия (НЕ) принимает противоположное значение исходному выражению. Запишем таблицу истинности для инверсии. Рассмотрим электрическую контактную схему №3,
      vo3.png

      реализующую эту операцию, лампочка не горит, хотя контакт находиться в положении «выключено». В качестве переключателя используется автоматический ключ. Когда тока на нем нет, пластина замыкает контакты и лампочка горит. Если на ключ подать напряжение, то вследствие явления электромагнитной индукции пластина прижимается и цепь размыкается. Лампочка не горит. Заполните таблицу.
      ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3: Инвертор – электронная логическая схема, которая реализует логическую функцию инверсию.
    • Импликация (следование) выражается через дизъюнкцию и отрицание.
      vo4.png
    • Эквиваленция (равносильно) выражается через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию.
      vo5.png

      Таким образом, операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно чтобы описать и обработать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера.
  3. Недостатками базовых контактных схем являлись их низкая надежность и низкое быстродействие, большие размеры и потребление энергии. Поэтому попытка использовать такие схемы в ЭВМ не оправдала себя. Появление вакуумных и полупроводниковых приборов позволило создавать логические элементы с быстродействием от 1 миллиона переключений в секунду. Именно такие электронные схемы нашли своё применение в качестве элементарной базы ЭВМ. Вся теория, изложенная для контактных схем была перенесена на электронные схемы.
  4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 4: Вентиль (базовые логические элементы) – элементы, реализующие базовые логические операции. Их названия и условные обозначения являются стандартными и используются при составлении и описании логических схем компьютера. Из вентилей составляют более сложные схемы.
    ОПРЕДЕЛЕНИЕ 5: Триггер – электронная схема, применяемая для запоминания одного разряда двоичного кода, и имеет два устойчивых состояния.
    Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров, для запоминания килобайта, соответственно, 8х210=8192 триггеров. Современные микросхемы памяти содержат миллионы триггеров.
    ОПРЕДЕЛЕНИЕ 6: Сумматор – это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.
    • Из вентилей составляют более сложные схемы. Причем схему, выполняющую определенные функции можно построить из различных по сочетанию и количеству вентилей. Поэтому значение формального представления логической схемы чрезвычайно велико. Алгебра логики дала в руки конструкторов мощное средство разработки, анализа и совершенствования логических схем. В самом деле, гораздо проще, быстрее и дешевле изучать свойства и доказывать правильность работы схемы с помощью выражающей ее формулы, чем создавать реальное техническое устройство.
    Логические схемы необходимо строить из минимального возможного количества элементов, что в свою очередь обеспечивает большую скорость работы и увеличивает надежность устройства.

2.3. Практическая часть.

Задача: Дана логическая схема. Упростите её, используя минимальное количество вентилей. Нарисуйте новую схему.


vo6.png

Решение:
  1. Построим логическое выражение к схеме
    vo7.png
  2. Упростим его
    vo8.png
    Применяя распределительный закон для дизъюнкции, закон исключения третьего, умножения на логическую 1.
  3. Построим упрощенную схему.
    vo9.png
  4. Предложить построить контактную схему.

3. Заключительная часть

3.1. Подведение итогов

  • Устройства ПК работают по законам логики.
  • Основные логические схемы – вентиль, регистр, сумматор.
  • Законы человеческого мышления и принципы построения логических элементов компьютера в своей основе имеют традиционную двузначную логику.
    Но конечно, законы человеческого мышления не всегда подчиняются двузначной логике, поэтому сейчас и рассматривается множество различных логик: многозначные, паранепротиворечивые, интуиционистские, конструктивистские и пр.

3.2. Домашнее задание

Построить логические выражения к схеме, упростить, нарисовать новые схемы.

vo10.png

Дополнительно (по желанию):
• Построить логические схемы для триггера и сумматора.
• Подготовить сообщения на тему «Виды логики».

Литература:

  1. Фиошин М.Е., Ресин А.А., Юнусов С.М. под ред. Кузнецова А.А. Информатика и ИКТ (профильный уровень): учебник для 10 11 классов М. Дрофа 2008
  2. Угринович Н.Д. Учебник для 10 класса, «Профильный уровень.» 3-е изд. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010.




dop.pngДополнительно:

Демонстрационный материал к уроку: «Логические основы компьютера». Здесь представлены лишь фрагменты презентации. Полный вариант содержит 30 слайда.

Презентация
vo11.jpg




dop.pngПриложения: Архив ZIP, объемом 1.1 Mb (integr-3.zip)

  1. Конспект урока - в формате .doc
  2. Презентация - в формате .ppt
  3. Таблица - в формате .doc
Автор Воробьева Анжелика Анатольевна
Дата добавления 11.08.2012
Раздел Информатика
Подраздел
Просмотров 4462
Номер материала 739
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓