Программа кружка «Ремонт и устройство ПК» предназначена для подготовки школьников и рассчитана суммарно на 112 учебных часов, реализуемых в формате аудиторных лекций.

Цель программы: Дистанционные занятия служат для обеспечения непрерывного цикла изучения материала, проработке дополнительных вопросов по теме кружка и сохранения вовлечённости обучающегося в процесс инновационного образования нового образца, развивающегося в наше время благодаря сетевым и коммуникационным технологиям; развитию технической грамотности и навыков уважительного поведения в рамках глобальной телекоммуникационной сети Интернет, вовлечение в групповую деятельность и развитие качественных подходов у детей в развивающейся сфере IT.

Программа делится на два модуля для каждого из полугодий. Начало каждого модуля и каждой темы предворяются инструктажом техники безопасности и правилам охраны труда при работе с электротехническими устройствами и персональными компьютерами.

Первый модуль изучает базовые понятия и закрепляет получаемые знания при помощи различных интернет-сервисов тестирования, специально разработанными тестами и интерактивными материалами. Цель этого модуля - рассказать о физических и логических основах работы электронных устройств, ключевых моментах в их эксплуатации и обслуживании.

Второй модуль направлен на более глубокое освоение внутренних и внешних принципов работы электронно-вычислительных устройств, управлению прикладным и системным программным обеспечением, развёртыванию виртуального защищённого окружения для тестовых целей, использованию различного антивирусного и тестово-диагностического программного и аппаратного обеспечения.

Каждый модуль заканчивается интерактивным тестом в интернет-сети, проверочным собеседованием и контрольным учебно-практическим занятием. На основе этих трёх проверочных занятий выставляется итоговая оценка по модулю, оценка за всю программу ставится после итогового зачёта в формате тестирования, практического занятия и ситуационного (case) тест-контроля. По окончании программы обучающийся получает сертификат соответствующий его уровню освоения программы.

В результате освоения данной программы ученик должен:

= ЗНАТЬ: =

Теорию и практику базовых принципов работы электронно-вычислительных устройств персонального компьютера и иных цифровых устройств;

Внутреннее устройство персонального компьютера, ноутбука ;

Признаки тех или иных сбоев и отказов в работе ЭВМ;

Внешние узлы ПК и их назначение;

Основные виды материнских плат, процессоров, накопителей;

Виды интерфейсов BIOS и способ работы с ними:

Виды UEFI и принципы работы с ними, отличие от BIOS:

Признаки отказа накопительной части ПК;

Методику резервного копирования;

Признаки вирусного заражения ПК;

Методику установки ОС на компьютер и ноутбук

Алгоритм установки драйверов на ПК.

= УМЕТЬ: =

Проводить диагностику ПК и ноутбука;

Проводить антивирусные мероприятия на ПК и ноутбуке;

Проводить диагностические операции для обеспечения стабильной работы электронных устройств;

Заменять узлы ПК в случае апгрейда или ремонта;

Настраивать BIOS и UEFI в соответствии с задачами;

Осуществлять резервное копирование и восстановление;

Подбирать узлы для апгрейда в сети Интернет;

Осуществлять проверку на совместимость разных деталей;

Устанавливать операционные системы;

Устанавливать драйвера на операционную систему.

= ИМЕТЬ ОПЫТ: =

Сборки и разборки ПК и ноутбука;

Диагностики разных неисправностей ПК;

Работы в разнообразных приложениях резервного копирования;

Работы с антивирусными программами;

Установки, удаления, оптимизации программ;

Апгрейда ПК;

Работы в BIOS и UEFI

Установки операционных систем;

Установки драйверов на тот или иной аппаратный набор комплектующих.

УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРОГРАММЫ ДО

№	Название	часов
	ПЕРВЫЙ МОДУЛЬ
01	Инструктаж ОТ и ТБ. Введение.	10
02	Роли ПК в жизни.	10
03	Виды ЭВМ по исполнению, различия	10
04	Системное ПО BIOS и UEFI	4
05	Аппаратные основы ЭВМ	20
06	Зачёт первого модуля	2
07	Программы ЭВМ: ОС и прикладное ПО	30
08	ПО виртуализации	10
09	Защитное ПО	10
10	Программы шифрования	8
11	Итоговый зачёт	2

№	Название	часов
	ПЕРВЫЙ МОДУЛЬ	Лек ция	Прак -тика	всё
01	Инструктаж ОТ и ТБ. Введение.	2	8	10
02	Роли ПК в жизни.	2	8	10
03	Виды ЭВМ по исполнению, различия	2	8	10
04	Системное ПО BIOS и UEFI	0	4	4
05	Аппаратные основы ЭВМ	2	18	20
06	Зачёт первого модуля	0	2	2
07	Программы ЭВМ: ОС и прикладное ПО	2	28	30
08	ПО виртуализации	2	8	10
09	Защитное ПО	2	8	10
10	Программы шифрования	4	4	8
11	Итоговый зачёт	0	0	2
	ВСЕГО	18	98	116

CОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

ИНСТРУКТАЖ ОТ И ТБ, ВВЕДЕНИЕ

Электронно-вычислительная машина - устройство, требующее к своей эксплуатации определённых требований и условий труда, несоблюдение которых грозит проблемами со здоровьем и опасность для окружающих.

В данной теме раскрываются подробные заблуждения об опасности и безопасности разных способов работы с персональным компьютером, освещаются нормы СанПин и проводится интруктаж по технике электробезопасности и безопасности во время работы за персональным компьютером.

При этом отдельно отмечается, что портативные электронные устройства, оснащённые химическим источником электропитания, также требуют особых условий для безопасного использования, так как среди их компонентов присутствует автономная батарея, которая при нарушении условий использования может не только выйти из строя, прекратив функционировать, но и стать серьёзной угрозой безопасности для владельца\окружающих.

Запрещается использовать устройства в мокром, грязном или неисправном состоянии, ломать или протыкать, перегревать и переохлаждать. Данные воздействия способны вывести из строя хрупкую электронную базу, приведя в негодность компьютерное устройство. Требуется соблюдать инструкцию по безопасной эксплуатации устройства, размещённую на самом устройстве, на сайте производителя, в бумажной инструкции в комплекте с поставкой устройства.

После разъяснения и инструктажа по технике безопасности ведётся краткий вводный экскурс в тематику данного кружка: что такое компьютер и какие виды компьютеров в наше время получили широкое распространение, проверяется уровень знаний обучающихся по теме с целью адаптировать подачу учебного материала в дальнейшие занятия.

РОЛИ ПК В ЖИЗНИ

Современный мир сплошь и рядом пронизан электронными технологиями и связан при помощи разных компьютерных устройств. Поэтому роль персонального компьютера в жизни современного человека всё теснее сплетается с разными сферами жизни и видами деятельности.

Развитие сферы услуг и цифровизация торговли позволяют заказывать и для некоторых видов услуг и товаров даже получать их в едином информационном поле компьютеров в рамках глобальной сети устройств - интернете.

К примеру, если ранее популярно было заказывать пиццу посредством городского стационарного телефона, то в наше время чаще всего её заказывают через сайт в интернете - а в современном мире для этого могут использоваться приложения на мобильном устройстве, которые осуществляют заказ через интернет на смартфоне.

Или поступить в университет раньше возможно было только лично придя в тот или иной филиал, а формат обучения подразумевал посещение учебного заведения - или каждый день, или раз в сессию. Теперь же вследствие высокоскоростных каналов связи и обширной аудитории пользователей этой сети многие институты предлагают услуги дистанционного получения знаний - абитуриент может поступить полностью он-лайн, предоставив скан-копии своих документов и заявления о поступлении, пройти вступительные тесты и отправив оригиналы при помощи заказного письма. По окончании обучения он получает таким же заказным письмом свои документы и диплом об окончании обучения, а весь процесс образования перенесён в он-лайн.

Персональный компьютер в наше время - это универсальное программируемое устройство для различных целей. Его часто используют в быту или на производстве, как в научно-исследовательских, так и развлекательных целях.

Несмотря на многообразие решаемых задач, его внутренние компоненты и внешние устройства периферии зачастую остаются стандартными, а то или иное использование закладывается в программное обеспечение: для станков с ЧПУ - своя прикладная программа, для бизнес-бухгалтерии - другая, для трёхмерного моделирования в рамках физических исследований - третья. Это позволяет быть компьютеру чрезвычайно гибким инструментом с универсальным внутренним устройством и высокой взаимозаменяемостью.

ВИДЫ ЭВМ ПО ИСПОЛНЕНИЮ, РАЗЛИЧИЯ

Развитие технологий производства транзисторов и интегральных схем привело к бурному росту разных отраслей и цифровизации многих сфер жизни, из-за чего компьютерные устройства, ранее имевшие габариты в десятки квадратных метров, теперь стали занимать печатную плату размером с лист бумаги. Кроме этого, стали появляться и портативные исполнения для разных нужд.

Для обозначения всех этих разных видов устройств и их круга решаемых задач потребовалось ввести специальные названия. К примеру, появилась разновидность переносимого компьютера с маленьким монитором, тяжёлыми свинцовыми аккумуляторами и двумя дисководами, в дальнейшем эволюционировавшая в компьютер, который имел уже тонкий жидкокристаллический дисплей и более лёгкие никель-металлгидридные или литий-ионные аккумуляторы. Этот более тонкий собрат стало легко использовать на коленках - что и послужило для названия: Лэптоп ПК (lap-top PC, буквально - персональный компьютер на коленках).

Время шло, и этот вид стал становиться легче и тоньше, а его возможности возросли. Стало возможным проводить в нём не только сложные вычисления и исследования, но и записывать разные важные детали встречи, конспекты лекций, план работ и ход совещаний. Поэтому более современную модель лэптопа стали называть Ноутбук, по аналогии с блокнотом (Notebook - записная книжка). В его устройстве прочно закрепились оптический привод, большой экран от 12 до 15 дюймов; некоторые модели имели дисплей в 17 дюймов, но предназначались больше для стационарного применения.

Но ноутбуки были многим специалистам неудобны своим высоким весом, громоздкими размерами, высоким энергопотреблением и низкой портативностью. В качестве альтернативы были предложены сверхлёгкие и сверхкомпактные, но лишённые оптического привода устройства, чей экран не превышал диагональ в 12 дюймов, а вес - полтора килограмма. Назвали их нетбуками - устройства для работы в интернете. Компактные размеры сделали их популярными на некоторое время, но невысокая производительность со временем привела к исчезновению этого вида устройств с рынка новинок.

Ноутбуки в то же время совершенствовались: уменьшался вес, улучшалась начинка. В своё время Стив Джобс смог всех шокировать, представив ноутбук, который влез в папку для бумаг - сверхтонкий корпус, вес как у нетбука и компактный размер с экраном до 14 дюймов были его основными признаками. Название ему дали ультрабук - ультракомпактный, ультралёгкий и ультрамобильный.

Примерно в то же время появилось множество устройств, которые были выпущены без оптического привода, но имели вес больше нетбука и более толстый корпус - их стали называть субноутбуками. Сейчас этот термин практически не используется, так как почти все ноутбуки, выпущенные на данный момент, являются субноутбуками (оптический привод в них не устанавливается).

Настольные же компьютеры тоже прошли несколько ступеней развития. В первоначальном варианте системный блок размещался под монитором на электронно-лучевой трубке. Такое исполнение называлось Десктоп (Desk-Top - настольный). Но в дальнейшем стало ясно, что в таком корпусе размещение деталей с высоким нагревом и производительностью сложно.

Стал выпускаться вариант вертикального, башенного размещения, Товер (Tower - башня). Современные системные блоки персональных компьютеров в подавляющем большинстве относятся именно к этому классу.

Но в производстве и бизнесе иногда требуется очень простой и компактный компьютер. Пускай и с ограниченными вычислительными мощностями. В этом случае компоненты стало возможно уместить в корпус размером с коробочку сахара-рафинада и даже тоньше - такое исполнение стали называть неттопом, по аналогии с нетбуком.

Отдельный сегмент - корпоративные вычисления и хранения данных, в них устройства должны быть максимально унифицированы и быстро заменяемы. В них нашли применение сервера с исполнением в виде юнитов (условных единиц монтажной стойки) - их ещё называют блейд-серверами (blade - лезвие, такой сервер в 1 единицу действительно достаточно тонкий по сравнению с традиционным ПК).

На кружке проводится подробное разъяснение всех этих классов устройств с примерами, для подтверждения классификации применяются как устройства, так и фото- видеоматериалы.

АППАРАТНЫЕ ОСНОВЫ ЭВМ

Объединяющим признаком практически любых ЭВМ является их элементарная и компонентная база. Производятся современные компьютеры на основе кремниевых микрочипов, в виде которых выполнены интегральные микросхемы, объединяющие миллиарды транзисторов и десятки миллиардов проводников. Всё это умещается на один кристалл размером с человеческий ноготь.

Этот кристалл - основное устройство компьютера, его мозг, вычислительный центр. Центральный процессор, как правило, имеет различные характеристики:

Тактовая частота процессора - с какой скоростью работают вычислительные ядра, как быстро они обрабатывают данные.

Количество ядер - отдельные вычислительные устройства в рамках одного кристалла, позволяют работать с двумя задачами одновременно.

Количество потоков - возможность одного вычислительного устройства обрабатывать больше одной очереди потока команд - при условии приостановки первого потока команд.

Объём кэш-памяти - в неё записывают данные для обработки в процессоре и после обработки процессором, существует несколько уровней - для потока, для ядра, для всего процессора и для всей сборки процессорных устройств.

Наличие встроенной видеокарты - позволяет на некоторых платах обойтись без дискретной видеокарты; в таком случае в материнской плате интегрированной видеокарты нет.

Контроллер оперативной памяти - в современных процессорах он установлен внутри для ускорения работы с памятью, раньше был на материнской плате в северном мосте.

Контроллер шин внешних устройств - так же раньше был в материнской плате, чем больше устройств поддерживает, тем лучше для сборки ПК.

Устройства криптографии и создания случайных данных - для корпоративного класса устройств.

Поскольку процессор в работе выделяет паразитное тепло, его нужно отводить в воздух - эту работу выполняет система охлаждения центрального процессора. Обычно это воздушный кулер, состоящий из радиатора и вентилятора. В продвинутых схемах и ноутбуках применяются тепловые трубки, ускоряющие отвод тепла от процессора к рёбрам охлаждения. Реже используются системы водяного охлаждения, в которых вода является циркулирующим теплоносителем, а насос гонит её по трубкам от процессора к рёбрам охлаждения, как в радиаторе автомобиля. Такая компоновка дороже обычных кулеров.

Материнская плата - следующая по важности в компьютере. Обязательна совместимость платы и процессора, иначе работа их не гарантируется, и в самых сложных случаях плата, процессор или всё вместе могут быть выведены из строя. На материнской плате отмечают: разъём для процессора, разъёмы для периферийных устройств, слоты оперативной памяти, северный и южный (не всегда есть) мосты, разъёмы для внешних устройств, разъёмы для блока питания. От её характеристик зависит, сможет ли устройство быть подключено и работать в компьютере так, как это запланировал производитель, зависит совместимость процессора и оперативной памяти.

На материнской плате расположен важнейший чип прошивки, обеспечивающий первоначальный старт и работу инициализации устройств - чип прошивки UEFI или в более старых устройствах BIOS. Без него плата не способна функционировать нормально.

Затем идёт оперативная память - быстродействующая, но требующая постоянного питания для сохранения данных. Устанавливается в слоты оперативной памяти, её максимальный объём может быть ограничен платой, процессором или прошивкой BIOS. Бывает различных видов: SIMM, DIMM, DDR, DDR-II, DDR-III, DDR-IV. В ноутбуках применяется тип памяти SO-DIMM с префиксом основных наименований (SO-DIMM DDR-II, например). Для встроенных устройств существует низковольтный вид LPDDR - его нельзя поменять, он всегда распаян на материнской плате.

После оперативной памяти в компьютере важным элементом является устройство для хранения постоянной памяти - жёсткий диск или твердотельный накопитель. Основными характеристиками жёсткого диска являются: объём, форм-фактор, разъём интерфейса, скорость оборотов шпинделя, объём буферной кэш-памяти. У твердотельных накопителей нет подвижных частей, они основаны на флеш-памяти, потому их характеристики несколько отличаются: объём памяти, разъём интерфейса, вид флеш-памяти, наличие и объём кэша. Оба накопителя могут иметь поддержку шифрования на контроллере.

Для вывода изображения на монитор компьютера используется плата видеокарты. В некоторых материнских платах или в более современных центральных процессорах присутствует маломощная видеокарта, подходящая для офисных применений, но в некоторых случаях её нет. Видеокарта устанавливается в слот расширения на материнской плате, бывает офисных, профессиональных и игровых видов. Мощные видеокарты имеют свою систему охлаждения и разъёмы дополнительного питания, под них нужно устанавливать мощный блок питания и совместимую материнскую плату с совместимым центральным процессором, для обеспечения оптимальной производительности системы.

Блок питания - электрический агрегат, подающий стабилизированное постоянное напряжение высокого тока для компьютерных компонентов: материнской плате, процессору, видеокарте, накопителям. Без него устройства не способны работать самостоятельно.

В ноутбуках блок питания разделён на два компонента - выносной блок, включающийся в сеть 220 В и питающий устройство и заряжающий аккумулятор - и встроенный модуль, состоящий из стабилизатора напряжений, аккумуляторной батареи и разъёма для внешнего выносного блока. Ноутбук в отличие от стационарного ПК способен работать без питания от сети при условии заряженной батареи, а при наличии блока и сети - работать как с батареей, так и без неё.

В более ранних компьютерах применялись ещё устройства для внешних накопителей постоянной памяти - оптические приводы, дисководы для магнитных дискет. В современных компьютерах их вытеснили более ёмкие и дешёвые накопители на флеш-памяти - USB-флешки. Иногда в ноутбуках устанавливают устройства для чтения карт памяти.

ПРОГРАММЫ ЭВМ: ОС И ПРИКЛАДНОЕ ПО

После сборки компьютера для взаимодействия с пользователем посредством понятного и простого интерфейса на аппаратные комплектующие требуется инсталлировать программное обеспечение сообразно потребностям и возможностям как комплектующих, так и пользователя. Конечно, на устаревшую платформу вряд ли удастся безболезненно установить новейшую операционную систему, чтобы обеспечить пользователя самым актуальным окружением. В некоторых случаях приходится прибегать к альтернативным пакетам программных продуктов. Таким образом, на одну и ту же аппаратную платформу возможно установить как операционные системы семейства Windows, так и семьи GNU/Linux.

Но операционная система - не единственное программное обеспечение, требуемое пользователем для своей работы. Ученики в рамках этой темы учатся грамотно выбирать и устанавливать программы, следить за состоянием системного реестра и папок программ, директорий внутри профилей пользователей и временной папкой, узнают о самых популярных ошибках и дефектах с файлами и папками, научатся их устранять.

Возможности компьютера в этом смысле ограничены лишь его производительностью и гением программиста, создающего продукт для использования этих аппаратных возможностей максимально эффективно.

ПО ВИРТУАЛИЗАЦИИ

В некоторых случаях нам требуется изолировать определённую программную инфраструктуру от реального железа. Возможно, нам требуется переносить всё состояние операционной системы между разными компьютерами, или нужно на одном компьютере запускать целый ряд операционных систем в диагностических и административных целях. Быть может, нужно смоделировать сеть небольшого офиса или отдела, и проработать взаимодействия программ внутри него.

Для этих целей идеально подходит специализированное программное обеспечение для виртуализации: VirtualBox, QEMU, Dos-Box, VmWare и другие. Каждая применяется в своём узком кругу, к каждой программе требуется свой подход во время работы, совпадает только общая парадигма: создание “компьютера-в-компьютере”.

На занятиях по этой теме ученики знакомятся с возможностями современной бесплатной программы VirtualBox и производят серии учебных процедур с виртуальными средами, наглядно демонстрирующими преимущества данных возможностей, а также недостатки виртуальной среды - ограниченность программных ресурсов характеристиками компьютера-хоста и невозможность использовать больше виртуальных машин, чем имеется потоков исполнения в процессоре компьютера-хоста.

ЗАЩИТНОЕ ПО

С развитием цифровых технологий всё чаще преступления стали совершаться с применением высоких технологий и даже в сфере самих высоких технологий. Для предотвращения подобного рода противоправных действий и защиты личных персональных данных пользователя от повреждения или компрометации со стороны злоумышленников создано специализированное защитное ПО, подразделяющееся на несколько отдельных больших групп:

- Файерволлы, или Брандмауэры: предотвращают незапрошенные соединения из сети с вашим компьютером;

- Антивирусы: анализируют файловую систему и поведение программ на предмет подозрительной активности и схожих с вирусными сигнатур;

- Песочницы: позволяют изолировать исполнение недоверенного кода внутри виртуального окружения, воссоздающего часть операционной системы;

- Программы резервного копирования и теневых точек: позволяют откатить состояние системы на предыдущее в случае неполадки.

На занятиях ученики получают знания о каждом из этих классов программ, учатся работать с ними и настраивать их функции.

ПРОГРАММЫ ШИФРОВАНИЯ

Для некоторых типов данных и видов информации, которая может представлять личную тайну, коммерческую тайну или корпоративный секрет, требуется обеспечить невозможность прочтения без введения аутентификационых данных, однозначно идентифицирующих их владельца.

Существует несколько подходов к защите данных от посторонних: блокировка доступа и шифрование данных. В первом случае при выключенной системе, наличии времени и загрузочного дистрибутива злоумышленник способен получить доступ к данным пользователя без проблем. При шифровании с отключением системы данные становятся нераспознаваемыми.

Шифрование может производиться как для индивидуальных файлов в рамках незащищённой файловой системы - в этом случае все остальные данных остаются нешифрованными, и могут быть скомпрометированы, например, программы редактирования и просмотра - так и для целых дисков, накопителей или контейнеров. Диски могут содержать как просто данные внутри себя, так и быть с зашифрованной операционной системой. В этом случае проведение вторжения в систему чрезвычайно затруднено.

Ученики в рамках занятий получают сведения о современных программах шифрования и учатся с ними работать, создают шифрованный контейнер и шифрованную операционную систему.

Литература

использованная при создании дополнительной профессиональной образовательной программы

«Ремонт и настройка ПК»

1.В.Д. Сидоров «Аппаратное обеспечение ЭВМ», М., 2014 г., учебник;

2.Фигурнов «IBM PC», 8 вып., М., Инфра-М, 2012 г., пособие;

3.Н. Ковальков «Вы купили компьютер», М., 2013 г.;

4.В.Д. Разевиг «Основы строения ПК», М., Инком, М., 2014 г.;

5.Компьютерный журнал «Компьютер и жизнь» 2010-2014 г.г.;

6.Компьютерный журнал «Hard & Soft» 2010-2015 г.г.;

7.Т. Джонс «Мониторы», Co Industries, 2012 г.;

8.Н.М. Конева «Справочник компьютерного мастера», М., 2013 г.;

9.С. Мюллер «Модернизация и ремонт ПК», М., 2014 г., 21-е издание.