计算机组成与工作原理电子教案第3章(3)
《计算机应用原理》电子教案
《计算机应用原理》电子教案计算机应用原理电子教案第一章：计算机概论课程目标- 了解计算机的定义和发展历程- 了解计算机的基本组成和工作原理- 掌握计算机系统基本操作课程大纲1.1 什么是计算机1.2 计算机的发展历程1.3 计算机的基本组成1.3.1 计算机硬件1.3.2 计算机软件1.4 计算机的工作原理1.4.1 计算机的运行方式1.4.2 计算机的程序执行过程1.5 计算机系统的基本操作1.5.1 计算机系统开机与关机1.5.2 计算机系统的进入与退出1.5.3 计算机系统的基本操作第二章：操作系统课程目标- 了解操作系统的概念和功能- 了解操作系统的分类和体系结构- 掌握Windows操作系统的基本操作和管理课程大纲2.1 操作系统的概念和功能2.2 操作系统的分类和体系结构2.2.1 操作系统的分类2.2.2 操作系统的体系结构2.3 Windows操作系统的安装与配置2.3.1 系统安装前的准备2.3.2 Windows系统安装过程2.4 Windows操作系统的基本操作和管理2.4.1 桌面及其活动窗口2.4.2 Windows文件和文件夹管理2.5 Windows操作系统的常用工具2.5.1 系统备份和还原2.5.2 系统维护工具2.5.3 系统性能监控工具第三章：Office办公软件课程目标- 掌握Word、Excel和PowerPoint等Office办公软件的基本操作技能- 能够利用Office办公软件完成日常工作中常见的文字处理、数据分析和演示报告等任务课程大纲3.1 Word文档的编辑、排版和打印3.2 Excel表格的创建、编辑和数据分析3.2.1 Excel快速入门3.2.2 Excel表格的创建和编辑3.2.3 Excel常用函数的使用3.2.4 Excel图表的创建和编辑3.3 PowerPoint演示文稿的制作和演示3.3.1 PowerPoint快速入门3.3.2 PowerPoint演示文稿的创建和编辑3.3.3 PowerPoint演示文稿的动态演示3.3.4 PowerPoint演示文稿的输出第四章：网络技术基础课程目标- 了解计算机网络的概念和组成- 掌握计算机网络的基本功能和通信协议- 熟悉网络安全和管理课程大纲4.1 计算机网络的发展历程和基本概念4.2 计算机网络的组成和拓扑结构4.3 计算机网络的通信协议4.3.1 TCP/IP协议族4.3.3 FTP协议4.3.4 SMTP协议4.4 计算机网络的安全和管理4.4.1 网络攻击和防范4.4.2 网络管理和监控第五章：数据库技术基础课程目标- 了解数据库的基本概念和发展历程- 掌握基本的SQL语言和关系数据库的设计方法- 利用MySQL数据库管理系统进行数据管理和查询课程大纲5.1 数据库基本概念和发展历程5.2 关系数据库设计基础5.2.1 实体关系模型5.2.2 关系模式和关系操作5.3 SQL语言和MySQL数据库管理5.3.1 SQL语言基础5.3.2 MySQL数据库管理系统5.3.3 MySQL数据库的查询和报表生成结束语计算机应用原理是新时代对大学生的一种基本要求，是提高人才培养质量与创新能力的重要举措。
教案-计算机组成原理(DOC)
计算机组成原理教案（数字媒体专业）第一章计算机系统概论内容简介：计算机系统的层次结构，冯·诺伊曼计算机的硬件结构和主要功能，计算机的工作步骤以及计算机的主要技术指标。
教学目标：了解计算机系统的层次结构；了解冯·诺伊曼计算机的特点及硬件构成；理解计算机的工作步骤，了解计算机的主要技术指标的含义及其对计算机的影响。
教学重点和难点：虚拟机的概念；计算机的硬件构成；计算机的工作步骤。
教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。
教学过程：一、计算机系统简介1．计算机的软硬件概念（1）硬件（2）软件（3）软硬件的关系2．计算机系统的层次结构（1）虚拟机的概念（2）各层虚拟机及与真实机器的层次关系3．计算机的基本组成（1）冯·诺伊曼计算机的特点（2）计算机硬件结构，总线的构成。
讨论、分析直连结构的问题，提出总线思想，并简单介绍总线结构。
（3）计算机的工作步骤提出计算机解决问题的基本步骤计算机基本构成部件的介绍（运算器、存储器、控制器）以计算ax2+bx+c为例分析计算机工作的过程4．计算机的主要技术指标（1）机器字长计算机同时处理的二进制位机器字长与数据总线宽度、存储字长的关系（2）存储容量存储容量的单位主存容量辅存容量（3）运算速度几种计算运算速度的方法并对它们进行比较运算速度的表示单位第二章计算机的发展及应用内容简介：计算机的发展史；计算机的应用领域；计算机的发展展望。
教学目标：了解计算机的产生和发展以及发展思路；了解计算机的应用领域；了解计算机的发展趋势。
教学重点和难点：计算机的应用领域。
教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。
教学过程：一、计算机的发展史1．计算机的产生和发展现代计算机的研究工作第一台电子计算机的产生计算机的发展阶段计算机的发展规律计算机的发展趋势2．微型计算机的出现和发展微型计算机的发展阶段微型计算机的发展带来的工作、学习、生活方式的变化3．软件技术的兴起和发展软硬件的融合，简介嵌入式发展方向二、计算机的应用1．科学计算和数据处理通过ENIAC进行计算的一个案例，直观体会计算机的计算能力2．工业控制和实时控制3．网络技术应用4．虚拟现实介绍虚拟现实技术的一些应用5．办公自动化和管理信息系统6．多媒体技术7．人工智能三、计算机发展的展望第三章系统总线内容简介：总线的概念；总线的分类；总线的特性和性能指标；总线结构；总线控制。
第3章 存储系统(三)
动态MOS存储器的刷新需要有硬件电路的支持，包括刷新计数器、刷新/访存裁决、刷新控制逻辑等。这些控制线路可以集中在一个半导体芯片上，形成DRAM控制器。它是CPU和DRAM片子之间的接口电路，即将CPU的信号变换成适合DRAN片子的信号，借助DRAM控制器，可把DRAM看作像SRAM一样使用，为系统设计带来很大方便。
3.DRAM的刷新
动态MOS存储器采用“读出”方式进行刷新。因为在读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。通常，在再生过程中只改变行选择线地址，每次再生一行。依次对存储器的每一行进行读出，就可完成对整个DRAM的刷新。从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止，这一段时间间隔叫刷新周期。一般2ms，4ms或8ms。
采用这种方式的整个存储器的平均读/写周期，与单个存储器片的读/写工作所需的周期相差不多，所以这种刷新方式较适用于高速存储器。
分散式刷新方式的时间分配把一个存储系统周期tC分为两半，周期前半段时间tM用来读/写操作或维持信息，周期后半段时间tR作为刷新操作时间。这样，每经过128个系统周期时间，整个存储器便全部刷新一遍。假如存储器片的读/写周期为0.5μs，则存储器系统周期为1μs。由此可见，整个系统的速度降低了。在这种情况下，只需128μs就可将全部存储单元刷新一遍，这比允许的间隔2ms要短得多。当然，在分散式下，不存在有停止读/写操作的死时间。
2.单管动态存储元
为了进一步缩小存储器的体积，提高它们的集成度，人们又设计了单管动态存储元电路。
单管动态存储元电路如图3-7(b)所示，它由一个管子T1和一个电容C构成。写入时，字选择线为“1”，T1管导通，写入信息由位线(数据线)存入电容C中；读出时，字选择线为“1”，存储在电容C上的电荷，通过T1输出到数据线上，通过读出放大器即可得到存储信息。
计算机系统组成电子教案(复习
计算机系统组成电子教案（复习）第一章：计算机基础知识回顾1.1 计算机的发展史1.2 计算机的分类1.3 计算机的性能指标1.4 计算机的硬件和软件第二章：中央处理器（CPU）2.1 CPU的组成和结构2.2 指令和指令集2.3 流水线技术2.4 CPU的性能评估第三章：存储系统3.1 内存的分类和工作原理3.2 缓存（Cache）的作用和原理3.3 硬盘、固态硬盘和混合硬盘的区别与性能比较3.4 存储器层次结构第四章：输入输出系统4.1 输入输出设备的概念和分类4.2 I/O接口和总线4.3 中断和DMA传输4.4 直接存储器访问（DMA）第五章：总线和接口5.1 总线的概念和分类5.2 总线仲裁和定时5.3 PCI Express总线5.4 串行和并行通信接口第六章：操作系统基础6.1 操作系统的概念与功能6.2 操作系统的类型与结构6.3 进程管理6.4 存储管理第七章：计算机网络基础7.1 计算机网络的定义与分类7.2 网络拓扑结构7.3 网络协议分层模型7.4 互联网协议（IP）与传输控制协议（TCP）第八章：数据通信与网络设备8.1 数据通信基本概念8.2 数据传输模式8.3 网络设备（如交换机、路由器）的功能与工作原理8.4 网络安全基础第九章：数据库系统9.1 数据库基本概念9.2 关系型数据库与SQL9.3 数据库设计与管理9.4 数据库系统的应用与案例第十章：计算机系统的维护与升级10.1 计算机系统维护的意义与内容10.2 系统升级策略与注意事项10.3 硬件故障诊断与处理10.4 软件更新与安全防护重点和难点解析一、计算机的发展史难点解析：计算机技术的快速发展，使得理解各个时代计算机的特点和关键技术成为难点。
二、计算机的性能指标难点解析：理解这些性能指标如何影响计算机的运行速度和效率。
三、存储系统难点解析：内存层次结构中的缓存（Cache）和主存（RAM）之间的关系，以及它们的优化策略。
《计算机组装与维护》电子教案
《计算机组装与维护》电子教案第一章：计算机基础知识1.1 计算机概述介绍计算机的发展历程、计算机的定义和功能讲解计算机的分类：台式机、笔记本电脑、平板电脑等1.2 计算机硬件介绍计算机硬件的组成：中央处理器（CPU）、主板、内存、硬盘、显卡、光驱等讲解硬件的性能指标和选购技巧1.3 计算机软件讲解计算机软件的分类：系统软件和应用软件介绍操作系统的发展和常见操作系统：Windows、Linux、macOS等第二章：计算机组装2.1 组装工具与设备介绍组装计算机所需的工具和设备：螺丝刀、主板安装架、数据线等2.2 组装步骤详细讲解组装计算机的步骤：安装CPU、安装内存、安装主板、安装硬盘、安装显卡、连接数据线、安装外设等2.3 组装注意事项讲解组装过程中的注意事项：防止静电、正确安装硬件、连接数据线等第三章：计算机维护3.1 系统维护讲解系统维护的方法和技巧：清理垃圾文件、优化系统设置、更新驱动程序等3.2 硬件维护介绍硬件维护的方法和技巧：清洁硬件、检查硬件连接、替换损坏硬件等3.3 数据备份与恢复讲解数据备份与恢复的方法和技巧：使用系统备份工具、使用外部存储设备备份、恢复丢失数据等第四章：计算机故障诊断与维修4.1 故障诊断讲解计算机故障诊断的方法和技巧：观察故障现象、使用诊断工具、查找故障原因等4.2 常见故障维修介绍计算机常见故障的维修方法：电脑无法启动、蓝屏死机、系统崩溃等4.3 维修注意事项讲解维修过程中的注意事项：安全第一、防止静电、正确拆卸硬件等第五章：计算机性能优化5.1 CPU优化讲解CPU性能优化的方法：超频、更换散热器等5.2 内存优化讲解内存性能优化的方法：增加内存条、使用内存加速软件等5.3 显卡优化讲解显卡性能优化的方法：更新显卡驱动程序、更换显卡散热器等5.4 系统优化讲解系统性能优化的方法：优化系统设置、关闭不必要的服务和应用程序等第六章：硬盘与存储设备6.1 硬盘概述介绍硬盘的类型：机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）讲解硬盘的性能指标：容量、转速、缓存等6.2 硬盘安装与分区讲解硬盘的安装方法：IDE、SATA、NVMe接口的使用介绍硬盘分区的操作：使用磁盘管理工具进行分区、格式化等6.3 存储设备扩展讲解存储设备的扩展方法：硬盘架、硬盘盒、固态硬盘扩展卡等第七章：外设与接口7.1 常见外设介绍介绍计算机常见外设：鼠标、键盘、显示器、打印机、扫描仪等7.2 接口类型与连接讲解计算机接口的类型：USB、HDMI、VGA、DVI等介绍接口的连接方法：使用数据线、转接头等连接外设7.3 外设驱动程序安装讲解外设驱动程序的安装方法：使用随机光盘、官方网站等第八章：网络连接与设置8.1 网络基础知识介绍计算机网络的类型：局域网、广域网、互联网等讲解网络协议：TCP/IP、DNS、等8.2 网络连接设备介绍网络连接设备：路由器、交换机、网卡等讲解网络连接的方法：有线连接和无线连接8.3 网络设置与优化讲解网络设置的方法：配置IP地址、子网掩码、默认网关等介绍网络优化的方法：提高网络速度、防止网络攻击等第九章：操作系统安装与配置9.1 操作系统安装准备讲解操作系统安装的准备工作：安装镜像、制作启动盘等9.2 操作系统安装流程详细讲解操作系统的安装流程：分区、引导、安装界面、选择安装选项等9.3 操作系统配置介绍操作系统配置的方法：设置系统主题、安装常用软件、配置网络等第十章：计算机安全与维护策略10.1 计算机安全知识讲解计算机安全的重要性：防范病毒、黑客攻击、数据泄露等介绍常用的安全软件：杀毒软件、防火墙、安全监控等10.2 维护策略与技巧讲解计算机维护的策略与技巧：定期检查硬件、更新软件、备份数据等10.3 安全与维护实例介绍计算机安全与维护的实例：修复系统漏洞、清除病毒、恢复丢失的数据等重点和难点解析重点环节1：计算机硬件的组成及其性能指标解析：计算机硬件是计算机组装与维护的基础，理解硬件的组成和性能指标对于组装和维护计算机至关重要。
《计算机组装与维护》电子教案
《计算机组装与维护》电子教案第一章：计算机基础知识1.1 计算机概述介绍计算机的发展历程解释计算机的基本概念说明计算机的用途和重要性1.2 计算机硬件介绍计算机硬件的分类和功能解释中央处理器（CPU）的作用说明内存、硬盘、显卡等硬件设备的作用1.3 计算机软件介绍计算机软件的分类和功能解释操作系统的作用说明应用软件、编程语言等软件的特点和用途第二章：计算机组装2.1 组装工具与设备介绍常用的组装工具和设备解释螺丝刀、主板、机箱等工具和设备的作用2.2 组装步骤说明计算机组装的基本步骤包括拆卸和组装计算机的过程强调组装时的注意事项和安全性2.3 组装示例提供具体的组装示例包括拆卸和组装计算机的实际操作过程指导学生进行组装实践第三章：计算机维护3.1 维护基本知识介绍计算机维护的重要性和目的解释维护的基本概念和方法3.2 清洁与保养说明计算机清洁和保养的方法包括键盘、鼠标、显示屏等设备的清洁和保养3.3 故障排除与维修介绍计算机常见故障的排除方法解释维修的基本步骤和注意事项第四章：操作系统安装与配置4.1 操作系统概述介绍操作系统的概念和作用解释不同类型操作系统的特点和用途4.2 安装操作系统说明操作系统安装的步骤和注意事项包括硬盘分区、安装文件传输等操作4.3 配置操作系统介绍操作系统配置的方法和技巧包括设置桌面环境、网络连接、驱动程序安装等第五章：计算机安全与维护5.1 网络安全介绍网络安全的概念和重要性解释防火墙、杀毒软件等网络安全工具的作用5.2 数据备份与恢复说明数据备份和恢复的方法和技巧包括使用外部存储设备、云存储等进行数据备份和恢复5.3 计算机维护与升级介绍计算机维护和升级的方法和技巧包括硬件升级、系统更新等操作第六章：硬件故障诊断与处理6.1 硬件故障分类介绍硬件故障的常见类型，如电源故障、内存故障、硬盘故障等。
解释各种故障的特点和影响。
6.2 硬件诊断工具介绍常用的硬件诊断工具，如测量仪器、诊断软件等。
计算机的基本组成及工作原理教案
计算机的基本组成及工作原理教案章节一：计算机概述教学目标：了解计算机的定义、发展历程和应用领域。
教学内容：计算机的定义、计算机的发展历程、计算机的应用领域。
教学方法：讲解、举例、互动提问。
章节二：计算机硬件组成教学目标：掌握计算机硬件的基本组成部件及其功能。
教学内容：中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备、存储设备。
教学方法：讲解、实物演示、互动提问。
章节三：计算机软件组成教学目标：了解计算机软件的分类和作用。
教学内容：系统软件、应用软件、程序设计语言。
教学方法：讲解、举例、互动提问。
章节四：计算机工作原理教学目标：理解计算机的工作原理。
教学内容：计算机的工作过程、指令执行、数据处理。
教学方法：讲解、动画演示、互动提问。
章节五：计算机操作系统教学目标：了解计算机操作系统的功能和作用。
教学内容：操作系统的定义、功能、常见的操作系统。
教学方法：讲解、举例、互动提问。
教学评估：通过课堂互动、提问以及课后作业来评估学生对计算机基本组成和工作原理的理解程度。
章节六：计算机网络基础教学目标：掌握计算机网络的定义、分类和基本组成。
教学内容：计算机网络的定义、局域网、广域网、互联网、网络设备（如路由器、交换机）及作用。
教学方法：讲解、网络拓扑图展示、互动提问。
章节七：计算机网络安全教学目标：了解计算机网络面临的安全威胁和防护措施。
教学内容：计算机网络常见的攻击类型（如DDoS攻击、信息窃取）、安全协议（如SSL/TLS）、防火墙和杀毒软件的作用。
教学方法：讲解、案例分析、互动提问。
章节八：计算机编程基础教学目标：掌握至少一种编程语言的基本概念和语法。
教学内容：介绍常见的编程语言（如Python、Java、C语言）、编程范式（如面向对象编程、过程式编程）、基本语法和结构。
教学方法：讲解、代码示例、编程练习、互动提问。
章节九：数据库系统教学目标：了解数据库的基本概念和应用。
教学内容：数据库的定义、数据库管理系统（DBMS）、数据模型（如关系型数据库）、SQL语言的基本操作。
计算机组成原理电子教案第3章
晶体管时代，采用晶体管作为基本元件，体积缩小、功耗降低、可靠 性提高。
第三代计算机（1965-1970）
中小规模集成电路时代，采用中小规模集成电路作为基本元件，进一 步提高了计算机的性能和可靠性。
第四代计算机（1971年至今）
大规模和超大规模集成电路时代，采用大规模和超大规模集成电路作 为基本元件，使得计算机的性能和可靠性得到了极大的提升。
规格化浮点数
尾数的绝对值大于等于0.1且小于1 的浮点数，可提高浮点数的精度和 运算速度。
04
运算方法与运算器
基本运算方法
定点运算
浮点运算
十进制运算
包括定点数的表示、定 点数的加减乘除运算等。
包括浮点数的表示、浮 点数的加减乘除运算等。
包括十进制数的表示、 十进制数的加减乘除运
算等。
逻辑运算
包括与、或、非等逻辑 运算。
指令类型
根据指令的功能不同，可以将指 令分为数据传送类指令、算术运 算类指令、逻辑运算类指令、程 序控制类指令等。
寻址方式与有效地址计算
寻址方式
寻址方式是指确定本条指令的操作数地址或下一条将要执行 的指令地址的方法。常见的寻址方式有立即寻址、直接寻址 、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等。
有效地址计算
微指令由硬件直接执行，微程 序由微指令构成，用于描述机 器指令。
操作系统级
提供资源管理、程序运行等功 能，为用户提供方便的编程接 口。
高级语言级
用高Байду номын сангаас语言编写的程序需经编 译程序或解释程序转换成机器 语言程序。
计算机系统的发展历程
第一代计算机（1946-1957）
电子管时代，采用电子管作为基本元件，体积大、功耗高、可靠性差。
第3节《计算机的基本工作原理》教学设计
第3节《计算机的基本工作原理》教学设计一、学习者分析学生经过前面第2节的学习，知道计算机系统是由硬件和软件两部分组成，但对于硬件和软件是怎样协调起来使计算机运作的，他们的认识可能是一无所知或者是模模糊糊的，所以这节课有必要向学生以生动、显浅的方式，向他们介绍计算机内部的微观、抽象的世界。
二、教材内容分析1、本节的主要内容及在本章中的地位本节课要求学生掌握的内容主要有：二进制的概念及其采用原因；计算机程序的概念及两类程序语言的特点；计算机硬件的组成部分及其关系。
这些是本章书中最抽象、最难懂的内容之一，学生只有掌握好这些内容，才能从真正意义上明白计算机的工作原理，否则对计算机的认识只是肤浅的。
因此这节课具有举足轻重的地位。
2、教学重点、难点：重点、难点：二进制的概念和采用原因；计算机硬件的组成部分及其关系。
3、课时安排：1课时。
三、教学目标1.知识与技能（1）知道二进制的概念；（2）理解采用二进制的原因；（3）了解计算机程序的概念；（4）了解机器语言程序与高级语言程序的特点；（5）掌握计算机硬件的组成部分及其关系。
2.过程与方法让学生通过阅读课本，观看视频，体验计算机采用二进制表示信息的事例，感受计算机处理信息的基本过程。
3.情感态度价值观培养学生使用计算机处理信息的意识及积极思考、交流、分享学习成果的态度。
四、教学理念和方法采用图解、视频、游戏等方式，使抽象难懂的教学内容，进行直观的演示和简洁的归纳；通过层层设问，引入过渡到各教学环节，并充分激发学生的求知欲和学习积极性。
五、教学过程设计1、教学内容的组织与呈现方式从复习旧知识计算机系统的组成，过渡到新知识的讲解，通过课件演示和分析计算机硬件五大组成部分之间的联系；让学生观看视频，感知计算机内部信息处理是采用二进制，并通过与十进制的对比，让学生了解二进制的特点及其应用；让学生感知计算机的表示信息的方法，计算机的处理能力是靠人编写的程序才能实现，而人编写程序所使用的语言有机器语言和高级语言。
第3章计算机组成及原理.ppt
主板
返回
2019/10/27
软驱
硬盘
内存插存储槽器
主板 CPU 39
计算机文化基计础 算机的躯体———主板
北桥芯片及散热片
主板就是一块印刷电路板，是计算机的核 心物理部件。上面包括芯片组、各种总线 和接口。其中最重要的芯片组就是北桥芯 片和南桥芯片。总线就是主板上各种部件 互相通信和传输的信号线。接口是指各部 件和主板连接的电路部分。
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计算机文化基础
1.4 计算机系统的组成
计算机系统
硬件系统
软件系统
主机
外部设备 应用软件
系统软件
内存储器
输入设备 应用软件包 操作系统
中央处理器 输出设备 特定用户程序 服务性程序
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外存储器
语言处理程序
计算机文化基础
计算机硬件系统结构图
硬件
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
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计算机文化基础
微型机的中央处理器（CPU）
称为微处理器（Micro-Processor） 是利用大规模集成电路技术，把整个运算器、
控制器集成在一块芯片上的集成电路。
主频 字长
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Intel
AMD
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计算机文化计基础算机的大脑———存储器
存储器是用来保存程序和数据的记忆装置。
• 操作系统的定义
• 操作系统的功能
• 操作系统的分类
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计算机文化基础
什么是操作系统？
用来控制和管理系统资 源、方便用户使用计算 机的程序的集合，是人 －机交互的接口。
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计算机的基本组成及工作原理教案
计算机的基本组成及工作原理教案
一、计算机的基本组成
1. 中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）
中央处理器是计算机的核心，负责控制和管理整个计算机系统的运行，是计算机系统最重要的部件，把计算机硬件组件组合在一起，使之能够运
行系统软件。
主要由ALU、控制器、缓存、总线和晶体管等组成。
ALU（Arithmetic Logic Unit，算术逻辑部件）是由运算器和逻辑单
元组成，主要完成数据的运算和逻辑判断功能；控制器负责处理指令序列，它的作用是控制各个部件的工作；缓存负责临时存储数据，其功能是更快
的地将数据移动到CPU；总线（Bus）是连接CPU、外部存储器和外部设备
的通讯介质，是以二进制码进行消息传递；晶体管（Transistor）通过控
制电路流出的电流，使之变成0或1，用于存储和传输信息。
2.存储器
存储器是计算机内部的一种存储装置，主要用来存储程序指令和数据
信息。
它主要由电容、存储器单元和控制器等组成，可以分为内存和外存
两大类。
内存是指主存储器，它是计算机最快的一种存储器，一般用来存储正
在运行的程序指令和运算数据；外存是指辅助存储器，它用来存放长期保
存的数据和程序，外存存储速度比内存慢得多，但它可以存储的数据量比
内存大得多。
计算机系统组成工作原理 ppt课件
软件
CISC：DOS、Windows RISC：成熟的操作系统少，Windows需要翻译过程
，速度慢
RISC,CISC看法的误区
组织角度的多层结构
体系结构、组成与实现
体系结构Architecture
程序员关心的计算机概念结构与功能特性 如：确定指令集中是否有乘法指令；
计算机组成Organization
系列机
从硬件角度关注物理机器的组织
如：乘法指令由专用乘法器还是用加法器实现
计算机实现Realization
底层的器件技术、微组装技术、冷却技术等 如：加法器底层的物理器件类型及微组装技术
STR
寄存器访问 MOV
无条件跳转 JMP
跳转类
条件跳转 过程调用
JX/JNX CALL
操作数示例
Rs1, Rs2, Rd① Rs, Imm②, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd Rs1, Rs2, Rd Rs, Imm, Rd
RISC指令都是简单指令
LDREQ R0,[R1,R2,LSR #16]!指令的强大，一般的CISC处理器 望尘莫及。RISC的“简单”是指指令集的执行时间、指令长度、指 令格式整齐划一
CISC的复杂指令速度慢、执行效率很低
现代CISC处理器具有非常长的流水线（PIII采用了25级的流水线 ），执行速度快。但老的CPU执行速度可能较慢
演进
1. CPU指令集
ห้องสมุดไป่ตู้
计算机组成原理教案(第三章)
集中式
分散刷新方式
异步式刷新方式是前两种方式的结合
刷新周期为2ms
，完成128行的所有存储元刷新 = 15.5us
则需要 2000us / 128
标准的刷新方式两种
1、只用RAS信号的刷新
2、CAS在RAS之前的刷新
【例2】 说明1M×1位DRAM片子的刷新方法，刷新周期定为8ms
如果选择一个行地址进行刷新， 刷新地址为A0—A8，因此这 一行上的2048个存储元同时进行刷新，
交叉存储器要求其模块数必须大于或等于m，以保证启动某模块后 经mτ时间再次启动该模块时，它的上次存取操作已经完成。这样， 连续读取m 个字所需的时间为
t1=T+(m-1)τ
m=4的流水线方式存取示意图如下
而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为
t2=mT.
【例4】 设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺 序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为 64位，总线传送周期τ=50ns。问顺序存储器和交叉存储器的带宽 各是多少? 顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是： t2=mT=4×200ns=800ns=8×10-7s; t1=T+(m-1)=200ns+3×50ns=350ns=3.5×10-7s
地址译码器:单译码和双译码
3.SRAM存储器芯片实例
2114存储器芯片的逻辑结构方框图
由于读操作与写操作是分时进行的，读时不写，写时不读， 因此，输入三态门与输出三态门是互锁的，数据总线上的信 息不致于造成混乱。
4.存储器与CPU连接
(1)
工作原理
(2)
存储器速度与容量的解决
存储器芯片的容量是有限的,为了满足实际存储器的容量要求， 需要对存储器进行扩展。主要方法有：
计算机原理电子教案
计算机原理电子教案第一章：计算机概述1.1 计算机的发展史1.2 计算机的分类与性能指标1.3 计算机系统的组成1.4 计算机的工作原理第二章：计算机硬件2.1 中央处理器（CPU）2.2 存储器2.3 输入/输出设备2.4 总线与接口第三章：计算机软件3.1 软件的概念与分类3.2 操作系统3.3 程序设计语言与编译原理3.4 计算机网络软件第四章：操作系统原理4.1 操作系统的功能与结构4.2 进程管理4.3 存储管理4.4 文件管理4.5 作业管理第五章：计算机网络5.1 计算机网络的概述5.2 数据通信基础5.3 网络体系结构与协议5.4 常见计算机网络设备5.5 网络安全与管理第六章：计算机编程基础6.1 编程语言概述6.2 高级语言编程6.3 低级语言编程6.4 编程范式与编程风格第七章：算法与数据结构7.1 算法概述7.2 算法分析与评价7.3 常见数据结构7.4 算法设计与分析实例第八章：数据库原理8.1 数据库基础知识8.2 关系型数据库8.3 SQL语言8.4 数据库设计与管理第九章：计算机图形学9.1 计算机图形学概述9.2 图形表示与变换9.3 图像处理与渲染9.4 计算机动画与虚拟现实第十章：计算机应用领域简介10.110.2 计算机辅助设计与制造10.3 电子商务10.4 网络安全与隐私保护10.5 云计算与大数据重点和难点解析：一、计算机概述难点解析：计算机发展史的讲解需要涉及到各个时代的代表性计算机及其技术突破，包括冯·诺依曼架构、晶体管、集成电路等。
二、计算机硬件难点解析：CPU的工作原理、架构（如哈佛架构、冯·诺依曼架构）、性能指标（如时钟频率、核心数、缓存大小）等。
三、计算机软件难点解析：软件分类（系统软件、应用软件、中间件等），以及软件开发过程和方法。
四、操作系统原理难点解析：操作系统的主要功能（如进程管理、存储管理、文件管理、作业管理等），以及操作系统的结构（如单用户、多用户、实时操作系统等）。
计算机系统组成电子教案(第3章)
个存储单元，且访问时间与地址无关，都是一个存 取周期。
半导体存储器一般属于这类存储器。
(3) 直接存取存储器（DAM）
存取方式介于RAM和SAM之间，先选取需要存取信
息所在的区域，然后用顺序方式存取；
磁盘属于直接存取存储器，它的容量也比较大，速度
则介于SAM和RAM之中，主要用作辅存。
(4) 只读存储器（ROM）
成为一种重要的辅助存储器。
外存储器的内容需要调入主存后才能被CPU访问。 外存储器容量大，可存放大量的程序和数据。
存储器的分类简图
ROM（不可改写） PROM（一次可改写） ROM（只读） EPROM（多次可改写） E2PROM（多次电可改写） 内存储器 SRAM（静态存储器） 存储器 硬盘 RAM（随机） DRAM（动态存储器） 外存储器 软盘
光盘
3.1.2 存储器的主要性能指标
1）容量
存储器的容量指它能存放的二进制位数或字（字
节）数；
单位有B（字节Byte），KB（千字节，K为210），
MB（兆字节，M为220），GB（千兆字节，G为 230）等。
2）速度
▲ 存储器的速度可用访问时间、存储周期或频宽来
描述；
▲
访问时间：用读出时间TA及写入时间TW来描述；
VDD T5 T3
位线1 VGG
T6 T4
A1
码
器
T1
T7
T2
VSS T8
位线2
3
（1）静态MOS 存储器组成
Din WE Dout
存储元 T1 ～ T6 T7 T8
存储元 T1 ～ T6 T7 T8
写入 电路 读出
0 A2
第3课计算机的组成教案
第3课计算机的组成信息技术组教学内容计算机系统教学目的 1、知道计算机系统构成,建立软件、硬件的概念2、掌握计算机硬件构成,了解计算机基本配置3、理解计算机工作原理教学重点计算机硬件构成及相关概念教学难点存储器的相关概念教学方法注意根据高中学生自身特点,倡导探究自学的学习方法教学环境电子板书、多媒体网络教学过程一、计算机的硬件[板书] PPT演示计算机的硬件结构和配置计算机软件系统计算机的工作原理[板书] 计算机的硬件结构和配置计算机系统由硬件系统和软件系统组成计算机硬件中央处理器、存储器、输入设备、输出设备组成其中:中央处理器(CPU) 由控制器、运算器组成,是计算机的核心部件存储器存放二进制表示的数据和指令,计算机性能与存储容量和读写速度有关存储容量用存储器包含的字节(byte)数表示,单位为B1B = 8位(bit) 1KB = 1024B 1MB = 1024 KB 1GB =1024MB 存储器又分为内存储器和外存储器内存储器一是随机存储器(RAM),可读可写,断电后信息丢失一是只读存储器(ROM),只读不写,断电后信息不丢失外存储器主要包含磁盘和光盘,其中磁盘分为软盘、硬盘和U盘,相对内存的存储容量要大得多,价格低,速度慢,断电后信息不丢失常用软盘规格为 3.5 英寸,容量为 1.44 MB常用硬盘一般容量为几十GB常用光盘分为只读光盘CD-ROM和可改写光盘,容量640MB输入和输出设备将人们使用的各种信息转换为计算机可识别的二进制代码存入内存(一般介绍计算机基本配置,要求学生写出自己计算机的硬件配置)二、计算机的软件计算机软件系统分为系统软件和应用软件系统软件——用户能够使用计算机所必须的基本软件,用于计算机的管理,维护,控制,运行及语言翻译处理,是用户与计算机硬件系统之间的接口。
包括操作系统(如Win98),语言处理程序,数据库管理系统应用软件——为解决某一具体问题设计的具有特殊功能的软件,直接面向使用者(如Microsoft office,kv300)的软件。
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由于对主存和外设进行存取的差别在于出现在总线上的地址不同，或者
说对主存和外设的访问使用同一组总线，必须为外设保留某些地址，所 以最大主存容量要小于由计算机字长所决定的可能的地址总数。 在双总线系统或三总线系统中，对主存和外设进行存取的判断是利用 各自的指令操作码。由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上，所 以存储容量不会受到外围设备多少的影响。
存之间的数据传送。显然，由于增加了IOP，使整个系统的效率大大提
高。然而这是以增加更多的硬件代价换来的。
系统总线
CPU
内存总线
内存
IOP(通道)
I/O 总线 三总线结构是在双 总线结构的基础上 增加 I/O 总线形成
I/0 接口
。 。 。 I/0 接口
图3-30 三总线结构计算机
(二) 总线结构对计算机系统性能的影响
(二) 总线操作时序
主机与外设通过总线进行信息交换时，必然存在着时间上的配合和动
作的协调问题，否则系统的工作将会出现混乱。总线操作时序就是讨论 总线上的发送和接收方的动作协调问题。总线操作时序方式主要有同步 传送方式、准同步传送方式以及异步传送方式。 1．同步传送方式 所谓同步传送方式是指发送、接收双方按同一步调协调相互之间的时 间关系，即双方遵循统一的时钟，采用同步方式的总线称为“同步总
快地从内存取出或存入，以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备。
这些都关系到主存，因此，系统的吞吐量主要取决于主存的存取周期。
3.3.2 总线系统的组成与功能
(一) 总线上信息的传送方式
信息在计算机中是以二进制编码形式表示的，二进制编码有“1”和“0”两种状态； 常用电位的高、低或脉冲的有、无来表示这两种状态。信息的传输有串行传送、并 行传送和分时传送这三种方式。外设间信息的传输可以是三种方式之一，但系统总 线上传送的信息必须采用并行传送方式。 1． 串行传送只需要一根传输线，且采用脉冲传送方式：按顺序来传送表示一个数码 的所有二进制位的脉冲信号，每次一位，通常第一个脉冲信号表示最低有效位，最 后一个表示最高有效位，位时间由同步脉冲来体现；如下图 3-34。串行传送的信息 为了能被主机接收、处理和交换，需在主机与外设之间设置收发器，收发器要有两 方面的功能：作为传送器，有拆卸功能，即并-串转换；作为接收器，有装配功能， 即串-并转换。
求的办法，不响应来自无效设备的请求。
独立请求方式的缺点：线更多，如果有n个设备，则线需n根总线请求 线和n根总线授权线。
图3-38 独立请求方式
2．分布式仲裁
采用分布式仲裁的系统不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能 模块都有自己的仲裁号和仲裁器。其工作原理为：当某一个或多个功
能块有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，
控方的地址信息和操作命令后，若数据尚未做好准备，应使Ready信号为低，待准备
好后再使Ready为高。在准同步传送方式中，传输速率低的缺点得到了一定程度的改 善。传送的可靠性并未得到根本改善，与同步传送方式一样仍比较差。 3．异步传送方式 异步传送方式是指发送和接收双方完全根据自身的工作速度和距离的远近来确定 总线传送的步调。异步传送方式的优点是效率高、可靠性高。其所付的代价是控制复 杂，需要有两条应答信号线以及相应的控制逻辑.
中等职业学校教学用书（计算机技术专业）
《计算机组成与工作原理 》 电子教案
主 编 刘晓川
第3章 计算机硬件工作原理
3.1 中央处理器
3.2 存储器
3.3 总线系统
3.3 总线系统
总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，地址、数据
以及控制信息都是通过它在计算机的各部件之间传送。因此，总线是 构成计算机系统的骨架，它不但影响系统的结构与连接方式，而且影 响系统的性能。总线具有分时和共享的特点；所谓共享是指它能为多 个部件提供服务，多个部件都通过它传送信息。所谓分时是指在某一 时刻只允许有一个部件向总线发送信息。总线不仅是指一组传输线， 而且还包括相应的总线接口和总线控制器
图3-37 计数器定时查询方式
⑶ 独立请求方式 独立请求方式的主要特点：每一个共享总线的设备均有一对总线请求线 BRi和总线授权线BGi。当设备要求使用总线时，便发出该设备的请求信号。 中央仲裁器中的排队电路决定首先响应哪个设备的请求，给设备以授权信号 BGi。 独立请求方式的优点：响应时间快，确定优先响应的设备所花费的时间 少，用不着一个设备接一个设备地查询。其次，对优先次序的控制相当灵活， 可以预先固定也可以通过程序来改变优先次序；还可以用屏蔽 (禁止)某个请
2．指令系统 在双总线或三总线系统中，CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令 系统。或者说采用的是独立编址的I/O，需要专门的输入输出类指令。 在单总线系统中，由于采用的是统一编址I/O的形式，访问主存和I/O可使 用相同的操作码，使用相同的指令，但它们使用不同的地址。
3．吞吐量
计算机系统的吞吐量是指流入、处理和流出系统的信息的速率。 它取决于信息能够多快地输入内存，CPU能够多快地取指令，数据能够多
线”。同步传送方式中发送双方遵照统一时钟运作，时序规整，控制简
单，但同步方式的传输效率比较低，且传送过程中若发生错误，不能及 时发现，使得传送可靠性比较差。
2．准同步传送方式 采用准同步传送方式的控制总线中除了时钟信号线Clock外还应当有一条准备好信 号线Ready，从设备根据自己工作完成与否来决定Ready信号的高低。当从设备收到主
2．并行传送
并行传送需要多根数据线，每一个数据位用一根传输线传送，且采 用电位传送方式。通常将数据总线上可同时传送的二进制位数称为数据 通路宽度。并行传送主要优点为速度快，适合近距离的传输。系统总线 一般采用并行传送方式，其数据宽度多与CPU一致，为8的整数倍。
高位 1 0 1 0 1 0 1 低位 0
串行传送的主要优点是只需要一条传输线，这一点对长距离传输显得特别重要， 不管传送的数据量有多少，只需要一条传输线，成本比较低廉。
发送部件 并—串 转 换 传送数据 00000101
接收部件 串—并 转 换
位时间
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8
低位 高位
传送脉冲
1
0
1
0
0
0
0
0
图3-34 串行传送示意
进行直接存储器传送(DMA)。 ⑸ 单总线结构容易扩展成多CPU系统：这只要在系统总线上挂接多个
CPU即可。
图3-28 单总线结构计算机
2．双总线结构 这种结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点，但又在CPU和主
存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储
器交换信息，并减轻了系统总线的负担，同时主存仍可通过系统总线与 外设之间实现DMA操作，而不必经过CPU。当然这种双总线系统以增加 硬件为代价。
链式查询方式的缺点:对询问链的电路故障很敏感，如果第i个设备的接口中有关 链的电路有故障，那么第i个以后的设备都不能进行工作。查询链的优先级是固定的， 如果优先级高的设备出现频繁的请求时，优先级较低的设备可能长期不能使用总线。
图3-36 链式查询方式
⑵ 计数器定时查询方式
计数器定时查询方式的主要特点：总线上的任一设备要求使用总线时， 通过BR线发出总线请求。中央仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的 情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备 接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备 地址相一致时，该设备置“1”BS线，获得了总线使用权，此时中止计数查 询。
发 送 部 件
接 收 部 件
图3-35 并行传送示意
3．复合传送
复合传送又称为总线复用的传送方式，它使不同的信号在同一条信号 线上传送，总线设计的目的是用较少的线数实现较高的传送速率。通常 采用的方法是信号分时的方法，即不同的信号在不同的时间片中轮流地 向总线的同一条（组）信号线上发出。它与并、串传送方式区别在于分 时地传送同一数据源的不同信息。
3.3.1 计算机系统互连结构
在现代计算机系统中，各大部件均以系统总线为基础进行互连，总线互连结构方式
主要有单总线结构、双总线结构、和三总线结构。在计算机系统中采用哪种总线结构，
往往对计算机系统的性能有很大的影响。
(一) 总线结构与连接方式
1．单总线结构 单总线结构使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。 此种结构要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总 线时能迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。 ⑴ 取指令：当CPU取一条指令时，首先把程序计数器PC中的地址同控制信息一起送 至总线上。在“取指令”情况下的地址是主存地址,此时该地址所指定的主存单元的内 容一定是一条指令，而且将被传送给CPU。 ⑵ 传送数据：取出指令之后，CPU将检查操作码。操作码规定了对数据要执行什么 操作，以及数据是流进CPU还是流出CPU。
仲裁的依据：优先级、公平策略。
仲裁的方式：按总线仲裁电路的位置不同，可分为集中式仲裁和分布 式仲裁
1．集中式仲裁 集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到中央仲裁器：一条是送往仲裁器的总 线请求信号线BR，一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG。 ⑴ 链式查询方式 链式查询方式的主要特点：总线授权信号BG串行地从一个I/O接口传送到下一个 I/O接口。假如BG到达的接口无总线请求，则继续往下查询；假如BG到达的接口有总 线请求，BG信号便不再往下查询，该I/O接口获得了总线控制权。离中央仲裁器最近 的设备具有最高优先级，通过接口的优先级排队电路来实现。 链式查询方式的优点:只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁，很容 易扩充设备。
计数器定时查询方式的优点:每次计数可以从“0”开始，也可以从中止 点开始。如果从“0”开始，各设备的优先次序与链式查询法相同，优先级 的顺序是固定的。如果从中止点开始，则每个设备使用总线的优先级相等。 所以优先级的设置比较灵活。 计数器定时查询方式的缺点:线多，如果有2n个设备，则线需n根计数 输出线，可见，这种优先级的灵活性是以增加线数为代价的。