Технологическая карта: Занятие 16 «Порты USB и IEEE-1394. Порты SCSI. Порты IDE. Семейство АТХ. Микросхемы системной логики»

Сценарий и дидактическая структура учебного занятия. Хронометраж: базовый регламент (80 минут) и сокращённый регламент (60 минут). Очное выполнение оцениваемых заданий предусмотрено в обоих сценариях.

1. Паспорт учебного занятия

Тема занятия Порты USB и IEEE-1394. Порты SCSI. Порты IDE. Семейство АТХ. Микросхемы системной логики
Дидактическая цель Формирование у обучающихся устойчивых знаний об архитектуре современных и унаследованных периферийных портов (USB, FireWire), дисковых интерфейсов (PATA, SATA, SCSI, SAS), эволюции чипсетов (переход от схемы MCH/ICH к хабу PCH) и электропитании стандарта ATX, а также практических навыков сопоставления интерфейсов и параметров питания с требованиями целевых вычислительных платформ.
Задачи занятия Обучающие: изучить классификацию интерфейсов передачи данных (USB 1.1–USB4, Type-C Power Delivery, Alt Mode vs FireWire IEEE-1394); освоить дисковые протоколы (PATA IDE, Master/Slave, SCSI и терминация, SATA III, AHCI, SAS-3); изучить эволюцию чипсетов (северный/южный мост → PCH/DMI); изучить форм-факторы материнских плат ATX, линии напряжений (+12V, +5V, +3.3V, +5VSB), управляющие сигналы PS_ON# и Power_Good, а также спецификацию ATX 3.0 и разъем 12V-2x6.
Развивающие: развить навыки сравнительного технического анализа, выявления физических компромиссов кабельных линий (Crosstalk, терминация, волновое отражение) и расчета энергетического баланса системы.
Воспитательные: сформировать профессиональную культуру инженерного выбора компонентов и электробезопасности при проектировании аппаратных комплексов.
Оценочная точка Индивидуальный продукт: таблица интерфейсов с аргументом выбора подсистемы накопителей, портов и электропитания в интерактивном бланке zanyatie.html на 4 балла (корректность таблиц и параметров — 2 б., объяснение физических компромиссов — 1 б., проверка подсистем под вариант платформы — 1 б.). Оцениваемая работа выполняется очно как в 80-минутном, так и в 60-минутном регламенте.
Оборудование Персональный компьютер преподавателя с мультимедийным проектором, рабочие места обучающихся с установленным браузером (Chromium/Яндекс), локальный методический комплекс HTML-материалов.

2. Поэтапный сценарий учебного занятия (80 минут / 60 минут)

Этап и время (80 / 60 мин) Дидактическая задача Деятельность преподавателя Деятельность обучающихся Контроль и фиксация результата
1. Вводный этап
5 мин / 5 мин
Организация внимания, формулировка проблемной ситуации, мотивация Приветствует учащихся, проверяет готовность к занятию. Формулирует проблемный парадокс: почему шлейф PATA IDE увеличился с 40 до 80 жил при сохранении того же разъема, зачем серверной шине SCSI были нужны резисторы-терминаторы и почему с материнских плат исчез северный мост? Ставит цель занятия. Включаются в диалог, выдвигают гипотезы о помехах и задержках памяти, записывают официальную тему в тетради. Устные ответы на проблемные вопросы преподавателя.
2. Изложение нового материала
25 мин / 18 мин
Формирование фундаментальных знаний по интерфейсам, системной логике и питанию ATX Демонстрирует слайды 1–14 презентации. Объясняет эволюцию USB и физику Type-C PD / Alt Mode, одноранговость FireWire, принципы PATA IDE (Master/Slave, 80 жил) и SCSI, архитектурную ликвидацию северного моста (перенос IMC в CPU) и появление PCH, линии напряжений ATX (+12V, +5V, +3.3V, +5VSB), логику запуска по PS_ON# и Power_Good, а также стандарт ATX 3.0 (разъем 12V-2x6). В 60-мин регламенте концентрируется на ключевых отличиях SATA vs SAS, CPU+PCH vs MCH+ICH и логике Power_Good. Конспектируют классификацию интерфейсов, логику сигналов PS_ON# (Active Low) и PWR_OK (+5V через 100–500 мс), схему переноса контроллера памяти в CPU. Фронтальный экспресс-опрос по ходу лекции.
3. Демонстрационный показ
15 мин / 10 мин
Демонстрация методики сопоставления интерфейсов и анализа энергопотребления платформы Показывает на экране эталонный разбор выбора подсистем для системы видеомонтажа (слайды 7, 8, 14): аргументация выбора SATA III/SAS, расчет мощности БП ATX 3.0 с учетом бросков нагрузки GPU до 200%, проверка сигнальных линий SENSE. Отвечает на вопросы студентов. Следят за логикой инженерного выбора, проверяют соответствие интерфейсов требованиям задачи, фиксируют алгоритм аргументации. Правильность воспроизведения критериев выбора обучающимися.
4. Самостоятельное практическое действие
20 мин / 15 мин
Индивидуальное выполнение практических заданий в интерактивном бланке Координирует работу в интерактивном бланке zanyatie.html, распределяет 4 варианта платформ, консультирует индивидуально. Контролирует полноту аргументации подсистем накопителей, портов ввода-вывода и электропитания. Открывают zanyatie.html, вводят свои ФИО, заполняют сравнительные таблицы интерфейсов, накопителей, чипсетов и ATX, формулируют физические объяснения и составляют протокол выбора под свой вариант. Текущий контроль прогресса в интерактивной форме, автосохранение в LocalStorage.
5. Контроль и обратная связь
10 мин / 7 мин
Оценка корректности решений, коррекция типичных ошибок, закрепление Проводит фронтальный разбор решений. Разбирает коллизии путаницы сигналов PS_ON# и Power_Good, несовместимость SAS и SATA портов, ошибки расчета мощности БП. Оценивает работы по 4-балльной матрице. Сопоставляют свои решения с эталоном преподавателя, аргументируют выбор компонентов, корректируют неточности. Выставление отметок по 4-балльной матрице за очный продукт.
6. Итоговый этап и рефлексия
5 мин / 5 мин
Подведение итогов занятия, рефлексия, инструктаж по резервному заданию Подводит итоги занятия. Демонстрирует слайд 15 (мем). Инструктирует по резервному domashnee_zadanie.html (только для отсутствовавших или при оценке ниже «3»). Завершает занятие. Формулируют ключевые выводы. Экспортируют заполненный протокол в PDF. Фиксация отметок в учебном журнале.

3. Материально-техническое и учебно-методическое обеспечение