揭开计算机面纱

揭开计算机面纱

第一课揭开计算机的面纱教学内容：计算机硬件系统知识目标：了解计算机的硬件组成及工作原理，理解冯·诺依曼结构。能力目标：通过了解计算机的硬件组成，能够识别自己计算机的内部组成。情感目标：在了解计算机硬件系统的基础上，理解中国的计算机发展历史，从而激发学生为祖国的计算机事业奋发图强，更好地学习信息技术知识。教学重难点：计算机硬件组成教学时间：二课时教学步骤：一、导入新课：到目前为止，我们已经学习了很多有关计算机的知识，但是计算机到底是怎样组成的，我想很多同学都不清楚，因此在这个学期初，我们就学习计算机的硬件组成和它的工作原理。二、新授知识：1、计算机的发展史：第一台计算机是在1946年2月15日在美国问世的，是美国宾西法尼亚大学与阿拉丁子弹研究所研制成功的，名叫埃尼阿克（ENIAC），它共使用了18800多个电子管、5000多个继电器、10000多只电容器、7000多个电阻、6000个开关、50万条线，运算速度为每秒钟5000余次，它重达30吨，占地面积170多平方米。我们国家是从上世纪50年代开始研制电子计算机的，比较出名的就是“银河”和“曙光”系列。计算机的发展共经历了四个阶段：第一代计算机是从1946年至1958年间的计算机，它主要用电子管作为开关元件；第二代计算机是从1959年至1964年间的计算机，它主要用晶体管作为开关元件；第三代计算机是从1965年至1970年间的计算机，它主要用集成电路作为开关元件；第四代计算机是从1970年至今的计算机，它主要用超大规模集成电路作为开关元件。2、冯·诺依曼结构：我们都知道计算机硬件几十年来发生了巨大变化，但是我们使用的大多数计算机硬件的体系结构都是冯·诺依曼结构，也因为这样，冯·诺依曼被人们称为“电子计算机之父”。\n冯·诺依曼是美籍匈牙利科学家，1945年，他和他的研究小组提出：计算机硬件系统是由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五个部分组成，这种结构就是“冯·诺依曼结构”。3、计算机硬件组成：我们前面已经学习了计算机是由哪些部分组成的，今天我们就来看看如何将这些部分用冯·诺依曼结构来分类。现在我们先来了解冯·诺依曼结构的五大部分：①控制器和运算器控制器是整个计算机系统的指挥中心，它能分析信息，然后向计算机的各个部分发出各种控制信号，使计算机自动地完成人们指定的任务。运算器是对数据进行各种运算的部件，它按照控制器发出的指令完成各种运算操作任务。运算器和控制器实际上集成在一个小的芯片中。这个芯片，就是中央处理器CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机的核心部件。CPU决定了计算机的基本性能，也是衡量计算机档次的主要依据。例如：我们在购买计算机时，说到CPU为PⅢ550，是什么意思呢？它是指CPU的型号为奔腾三代，主频为450M赫兹，主频越高，运算速度越快，现在流行奔腾四代，奔四的主频已超过了1G赫兹。②存储器存储器是计算机中用于存放原始数据、中间数据、最终结果以及解决问题的程序的记忆装置。它的功能是存储信息，以便在需要时取出。我们将信息存入存储器的过程称为“写”，从存储器中取出信息的过程称为“读”。存储器分为内存储器和外存储器两种。内存储器是安装在主板上的存储器，又称为内存，它是信息存储的“中转站”，是用来存放计算机当前工作所需要的程序和数据，内存越大，程序运行的速度越快，它的特点是存取速度快，但存储容量相对较小。内存分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。我们通常看到的内存条就是RAM，它存放着计算机运行所需要的程序和数据，但它只能临时存放数据，关机以后，内存中的数据将全部丢失。\n在这里我们要补充一些知识，我们的内存是有容量的，由于信息在计算机中的存储、运算、传输都是借助脉冲的有无、电位的高低或磁极方向来表示，所以计算机处理的数据，都是用0或1来表示的。每个0和1称为一个二进制位，简称“位”，是构成信息的最小单位。计算机中存储器的容量是以“字节”为基本单位的，1字节也可写成1B，每个字节通常是一个8位二进制数。在计算机科学中有以下约定：千字节（KB）：1KB=1024B兆字节（MB）：1MB=1024KB千兆字节（GB）：1GB=1024MB兆兆字节（TB）：1TB=1024GBROM是一种特殊的内存储器，它需要专门的设备将数据写入其芯片中。计算机断电后，ROM芯片中的数据不会消失。它存储的信息是计算机中最基本的输入输出引导程序，是由主板生产厂商确定的，我们不能读出，也不能更改。外存储器简称外存，主要存放系统软件和各种应用软件及用户的数据，在计算机关机后，它仍能保存大量信息。外存的容量比内存就大多了，因此它被看作是计算机的“仓库”，常用的外存有硬盘、软盘和光盘。硬盘是外存中容量最大的，硬盘的好坏主要取决于容量和转速，前几年硬盘的容量主要在20G左右，但现在硬盘的容量最大有50G。转速是指硬盘中盘片旋转的速度，也就是每分钟盘片旋转的圈数，现在通常硬盘的转速为7200转/分。硬盘里存放的内容要有次序，否则会影响信息和数据读取的速度。软盘最常用的是3.5英寸软盘，它是涂有一层磁性物质的塑料圆片，封装在保护套内，保护套上有一个写保护口。光盘的存储容量一般在650M左右，可以存储需要永久保存的信息。如果我们硬盘中的容量很大，而且内容也比较重要，你就可以用刻录机将一部分内容刻在光盘上，作为永久保存的信息。③输入设备输入设备的作用就是将各种信息转换成二进制编码，再送进计算机内部处理、存储。常用的输入设备有键盘、鼠标、游戏杆、光笔、扫描仪、数码照相机、数码摄像机、手写输入板等，最常用的是键盘和鼠标。④输出设备计算机都是通过输出设备将信息处理的结果输出。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等，最常用的输出设备是显示器和打印机。\n显示器按显示的方式不同，可分为液晶显示器和阴极射线管显示器。显示器的尺寸指的是显像管的对角线长度。显示器常见的尺寸有14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等。打印机将显示器上显示出的信息打印到纸上。打印机分为针式打印机、激光打印机、喷墨打印机、热升华打印机。4、计算机的工作原理：当我们认识了计算机的硬件系统后，我们怎么让计算机为我们服务呢？这就需要编程序。编程序就是人们用计算机能够“听”懂的“话”告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做，以及要处理哪些数据等。冯·诺依曼结构的工作原理如下：人们将编制好的程序和数据通过输入设备送入存储器中，控制器从存储器中逐条读取程序指令，按照程序指令的操作要求，向其他部件发出控制信号，以控制数据的传输和处理，直到最后将处理结果通过输出设备输出。以下这个图形显示了计算机基本结构及工作原理，其中实线表示数据线，虚线表示控制线，箭头代表信息流动的方向。输出设备存储器输入设备原始数据运算结果程序指令控制器运算器冯·诺依曼结构的要点是：一是计算机由输入、存储、控制、运算、输出五大功能部件组成；二是计算机内部采用二进制数；三是将程序（即指挥计算机工作的命令集合）存储在计算机内，简称“程序存储”。第一台冯·诺依曼结构的计算机EDVAD是1949年问世的，因为现在大多数的计算机都是根据冯·诺依曼结构制造的，所以这类计算机被称为“冯·诺依曼型计算机”。5、练习：请同学通过网络收集一些有关计算机硬件系统和工作原理的资料，然后分成两组，看哪一组同学找的资料又多，又有价值。6、小结：通过这两课的学习，我们认识了“电子计算机之父”——冯·诺依曼，知道了计算机的工作原理，也知道了计算机的组成。怎么样，计算机一点也不神秘吧！