计算机硬件系统(教案)

课题：计算机硬件系统
教学目标：
一、知识与技能：
1、理解并学会冯•诺依曼体系及五大逻辑部件。

2、了解计算机各硬件设备，并能够与以区分。

3、掌握计算机硬件的基本配置及工作原理。

二、过程与方法：
1、通过对计算机各硬件设备的解说，掌握计算机硬件组成部分。

2、通过对计算机发展史的简单讲解，掌握冯•诺依曼体系结构。

3、通过模拟购买计算机，了解衡量cpu和硬盘的指标。

三、情感态度与价值观：
1、通过对计算机硬件设备的学习和认识，让学生对计算机硬件的维护产生兴趣，并能够在生活中运用到此类知识，也同时为后面的软件系统的学习铺垫。

教学重点：冯•诺依曼体系及五大逻辑部件
教学难点：缓存、内存、外存
教学方法：讲解法、演示法、问答法
教学媒体：自制多媒体教学课件
教学过程：
新课导入（课前准备）：
对于大家来说，计算机并不陌生，相反可以说是很熟悉，因为如今家家户户基本都有，但是我们对计算机内部真正认识地如何呢？一个完整的计算机系统是由哪两部分组成的呢？它是由硬件系统和软件系统构成。

前几节课我们所学习的是信息技术及数字化，我们也已经知道了在计算机内部进行存储和运算必须要用二进制数，那么又为什么必须要用二进制呢?又是谁规定的呢？今天我们就来知道一下这位计算机体系之父以及组成计算机硬件的五大部分。

课的进行：
1946年时，美国研制出世界上第一台计算机ENIAC，足足有三间房子的大小，而体积这么大的原因是由于当时所使用的组成计算机的元器件是电子管。

由无数的电子管构成的计算机的体积也没有办法再缩小了。

而之后，人们想尽办法要让计算机变得更小巧一些，便研制出了晶体管和我们如今使用的微型计算机中的集成电路。

当今的微机已经是第4代计算机了，所使用的集成电路也已经从小规模转化成了超大规模。

当时，第一台计算机出现后，著名科学家冯•诺依曼就针对其提出了十条建议，其中最重要也最著名的两条建议便是：
1、计算机采用二进制运算。

2、“存储程序”：程序和指令如同数据一般存放在存储器中，由计算机自动
控制执行。

（让计算机执行某个操作的命令成为指令，为解决一个问题而设计的指令序列成为程序。

）
我们把遵循这种结构的计算机成为冯•诺依曼体系结构计算机。

而如今我们所使用的微机也依然使用了冯•诺依曼体系结构。

而我们说，具有冯•诺依曼体系结构的计算机都是由五个逻辑部件组成： 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

看图，分辨各个部件分别为硬件的什么部件。

硬件 运算器 存储器 输入设备 输出设备
算术运算
内存（主存） 外存
（辅存）
RAM
随机访问存储器（可读可写）
I/O 设备（外部设备）
控制器 逻辑运算 中央处理器cpu ROM 只读存储器
运算器：
主要负责完成算术运算（加减乘除）和逻辑运算（真假），对数据进行加工处理。

当然都是转化为二进制数来完成。

控制器：
协调并控制计算机各部件按程序执行指定的操作。

CPU：
包括了运算器和控制器两大部分，是计算机的核心部件，采用超大规模集成电路构成。

工作方式：高速并行。

产生热量大，需要在cpu芯片上装上散热片及风扇。

假使我们想配一个计算机的话，该如何选择好的cpu呢？
衡量cpu性能指标：主频（cpu时钟频率：很大程度上决定了计算机运算速度）、字长（计算机一次可处理的二进制位数，越长，精度越高）、高速缓存（cache）。

Cache：存放cpu频繁使用的程序和数据。

存取速度>>内存，以接近cpu的速度与之交换信息。

从概念上讲属于存储器，但与cpu封装在一起，所以他的容量作为反映cpu性能的重要指标。

为什么需要cache？为了解决速度与成本。

Cache容量很小，不会提高很多成本，而读写速度却比内存快。

Cpu的访问顺序：cache 内存外存
存储器：
通常分为内存和外存两类。

内存又称主存，包括ROM只读存储器和RAM随机访问存储器。

ROM：只能读出，不能写入。

当计算机断电或关闭、死机时，不会丢失数据。

通常存放对计算机运行十分重要的信息，如：系统引导程序、开机检测程序和系统初始化程序等。

RAM：可读可写，当计算机不通电时，数据会丢失。

计算机内存一般指RAM，内存条也处于RAM。

外存又称辅存，用来存放永久保存或暂时不用的程序和数据。

外存容量大，但存取速度比内存慢很多，不通电的情况下数据依旧保存完好。

各种盘都属于外存，如：硬盘，闪存、光盘等。

刚刚我们挑好了cpu，那么这次我们该如何挑选硬盘呢？
衡量硬盘的指标：缓存、容量、转速。

输入、输出设备：
常用的有键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、显示器、打印机、音响等。

这些设备中，哪些是输入系统，哪些是输出系统？
多媒体电脑：具有处理多媒体信息能力的计算机系统。

除了常规硬件外还包括显卡、声卡、视频卡等部件。

从一般意义上讲，我们现在使用的计算机大多是多媒体电脑。

看书P27，图2.1，而把这些硬件系统连接起来并传递信息的就是总线。

根据总线上传递信息内容的不同，总线分为：数据总线（传递数据信息）、地址总线（传递地址信息）和控制总线（传递控制信号）。

课堂练习：
一、单项选择题
1、计算机硬件系统的主要组成有五大部分,下列各项中不属于这五大部分的是( )
A、运算器
B、软件
C、I/O设备
D、控制器
2、微型计算机硬件系统中最核心的部件是（）。

A、存储器
B、输入输出设备
C、CPU
D、UPS
二、填空题：
1、计算机硬件系统可分为和两部分，也可分为、、、、五部分。

2、内存分为：_______又称为只读存储器和________又称为随机存储器两种。

课的结束：总结冯•诺依曼的两个建议以及计算机硬件的五个重要逻辑部件的主要功能。