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第2課 計算機的組成
[教學(xué)目的與要求]
(1)了解計算機組成各部分的名稱和作用。 (2)知道什么是計算機軟件，了解計算機軟件的作用。 (3)了解計算機處理信息的過程。[課時安排]
建議1課時。[教學(xué)重點與難點]
(1)計算機是由特定功能的各種設(shè)備組合在一起的一個整體。 (2)計算機硬件和軟件的概念。[教材分析與教法建議]
(1)在講授計算機硬件時建議采用直觀教學(xué)法，教師通過展示計算機的各組成部分，讓學(xué)生體驗到計算機是由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等組成的一個有機整體。 (2)通過觀看錄像片(介紹計算機基本組成)讓學(xué)生體驗感受計算機的基本組成。 (3)教師還可以在計算機教室中實際地拆裝計算機，讓學(xué)生感受計算機的基本組成。如果學(xué)校條件許可還可以分成若干小組，在教師的指導(dǎo)下(在切斷電源的條件下)，由學(xué)生拆裝計算機，親身體驗，了解計算機的各組成部分。 值得提請老師注意的是，學(xué)生分小組拆裝計算機后，必須經(jīng)計算機教師檢查合格，各接插件均符合要求后才可以通電開機。 在說明計算機的基本組成時，可以分兩個方面來說。一個是從外觀上看，計算機由主機箱、鍵盤和顯示器組成；二是從邏輯組成來看，即控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，在教學(xué)過程中要講述清楚。 (4)講授計算機軟件時，我們可以結(jié)合通過計算機處理相關(guān)工作的實例，直觀地進行教學(xué)。 (5)通過教學(xué)讓學(xué)生知道，如果計算機僅有硬件，沒有軟件是沒有辦法進行工作的；計算機再怎么聰明，沒有人編寫系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件，它也沒有辦法進行處理。[參考資料]
一、計算機的硬件和軟件
現(xiàn)代的計算機面對用戶的不再是簡單的、由電子線路組成的機器，而是由硬件和軟件兩部分組成的計算機系統(tǒng)。
1．硬件
計算機硬件從外觀上看主要有主機箱、鍵盤和顯示器；從邏輯功能上看，可以分為控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五個部分，一般地又把運算器和控制器合稱為中央處理器。判斷一臺計算機的性能主要看兩個指標，第一是CPU的型號與主頻，第二是總線類型。
打開計算機主機箱，里面有一塊印刷電路板，這就是計算機的主機板(簡稱主板)，一般地，計算機的重要控件都做在計算機的主板上。主板的類型和品種很多，從類型上來說，它們都是以CPU來分類的，CPU芯片在主板上是可以插拔的。主板上還許多部件，如ROM、RAM、總線槽、插座、電池等。
(1)CPU
CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的英文縮寫，它是計算機的運算控制中心，是計算機中集成度最高、最貴重的一塊芯片。它是由幾千~幾千萬個晶體管組成的超大規(guī)模的集成電路芯片。計算機所有數(shù)據(jù)的加工處理都是在CPU中完成的。CPU還負責發(fā)出控制信號，使計算機的各個部件協(xié)調(diào)一致地工作。
(2)存儲器
①內(nèi)部存儲器
內(nèi)部存儲器簡稱為內(nèi)存，計算機要執(zhí)行的程序、要處理的信息和數(shù)據(jù)，都必須先存入內(nèi)存，才能由CPU取出進行處理。
內(nèi)存一般可以分為隨機讀寫存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)兩種。
ROM中存儲的數(shù)據(jù)只能讀出，而用一般的方法不能寫入。它的最大優(yōu)點是它保存的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失，因此用來保存計算機經(jīng)常使用且固定不變的程序和數(shù)據(jù)。ROM中保存的最重要的程序是基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS，這是一個對輸入輸出設(shè)備進行管理的程序。
RAM中存儲的數(shù)據(jù)可以隨時取出來(稱為讀出)，也可以隨時存入新數(shù)據(jù)(稱為寫入)或?qū)υ瓉淼臄?shù)據(jù)進行修改。RAM的缺點是斷電以后所存儲的所有數(shù)據(jù)都將丟失。
充當內(nèi)存的集成電路芯片是做在一小條印刷電路板上的，稱為內(nèi)存條。內(nèi)存條可以很方便地插在主板上，其容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。在選擇內(nèi)存條時，要考慮容量稍大一些的，但不要插滿槽口，為今后的升級及內(nèi)存的擴充留有余地。
②外部存儲器
內(nèi)存的容量有限，且價格較貴，關(guān)機以后內(nèi)存中所存儲的數(shù)據(jù)就消失了，因此計算機還必須有外部存儲器(簡稱外存)來存儲數(shù)據(jù)。外存的特點是存儲容量大、價格較低，所存儲的數(shù)據(jù)在計算機關(guān)機后也不會丟失。外存有軟盤、硬盤、光盤等。
(3)輸入/輸出設(shè)備
輸入設(shè)備就是把數(shù)據(jù)送入計算機的設(shè)備，它接受用戶的程序和數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成二進制代碼送入計算機的內(nèi)存中存儲起來，供計算機運行時使用。輸出設(shè)備就是把經(jīng)過計算機處理的數(shù)據(jù)，以人們能夠識別的形式輸出的設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備就如同人有了眼睛可以看、耳朵可以聽、嘴巴可以講、手可以寫字一樣，輸入／輸出設(shè)備是計算機與外界溝通的橋梁。
輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標器、掃描儀、手寫筆等。鍵盤主要用來輸入各種文字、數(shù)據(jù)和命令。鼠標器主要用于繪圖以及快速地移動光標進行選擇或輸入。掃描儀用來將圖形或圖像資料輸入到計算機中。
輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等。顯示器，能顯示計算機輸出的文字、圖形或圖像；打印機能把計算機輸出的文字、圖形、圖像等打印到紙上，打印機的種類很多，有針式打印機、噴墨打印機、熱敏打印機、激光打印機等；音箱能輸出經(jīng)過計算機處理的聲音信息。
2．軟件
計算機所做的一切都是靠運行軟件來完成的。20世紀50年代以前人們普遍認為軟件就是程序，其實這并不完整。70年代有人提出：軟件由程序和開發(fā)、利用、維護它的一切文檔組成。1983年美國IEEE組織給軟件下了一個明確的定義：軟件是計算機程序、方法、規(guī)則相關(guān)的文檔以及在計算機上運行所必需的數(shù)據(jù)。
計算機軟件大體上可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。
(1)系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件是一種綜合管理計算機硬件和軟件資源，為用戶提供工作環(huán)境和開發(fā)工具的大型軟件。系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)和程序設(shè)計語言兩類。
操作系統(tǒng)是計算機的大管家，它負責管理和控制計算機各個部件協(xié)調(diào)一致地工作，是一個最基本、最重要的系統(tǒng)軟件。一臺計算機必須安裝了操作系統(tǒng)才能正常工作。DOS、Windows、Unix、Linux等都是計算機上使用的操作系統(tǒng)軟件。
程序設(shè)計語言是用來編制軟件的專門語言。我們使用的各種軟件都是用程序設(shè)計語言編寫的。程序設(shè)計語言的種類很多，有BASIC、PASCAL、C、FoxBASE、Visual BASIC、Visual FoxPro等。
(2)應(yīng)用軟件
應(yīng)用軟件是計算機用戶為了解決某些具體問題而編制的軟件。如圖書館資料檢索軟件、人事管理軟件、工資管理軟件、輔助教學(xué)軟件等。還有為各種不同用途編制的專用軟件，如文字處理軟件、電子表格軟件、防病毒軟件等。
二、微處理器的發(fā)展歷史
你知道神奇的計算機芯片是用什么材料制成的嗎？Intel公司的創(chuàng)始人摩爾曾有過這樣一段精彩的解釋：我們需要為芯片尋找一種基質(zhì)，因此我們考察了地球的基質(zhì)，它主要是沙粒，所以我們使用了沙粒(硅可由海沙濾取而得)。我們需要為芯片上的線路和開頭尋找一種金屬導(dǎo)體，我們考察了地球上的所有金屬，發(fā)現(xiàn)鋁是最豐富的，所以我們使用了鋁。下面讓我們循著Intel公司的發(fā)展歷程，去探尋中央處理器的發(fā)展史。
1971年，Intel公司首先推出了世界上第一個4位微處理器芯片Intel 4004，它集成了2300個晶體管，同年，第一臺使用了4004芯片的微型計算機誕生了。1972年，Intel公司推出了8位微處理器芯片8008，之后的幾年中，8位微型計算機得到了飛速的發(fā)展，并打開了一定的市場。其中，最為著名的是蘋果公司的Apple II。1978年，Intel公司推出了16位微處理器芯片8086，主頻為5~8MHz。隨后又有80186、80188、80286等16位芯片出現(xiàn)。這一階段在微型計算機市場大獲成功的是IBM公司的IBM PC。1985年，Intel公司推出32位微處理器80386，指令中增加了頁式存儲管理，加強了圖形處理的能力。同一年，Microsoft(微軟)公司推出了Windows 操作系統(tǒng)，這是微型計算機操作系統(tǒng)的一次革命性的進步。1989年Intel公司研制成功80486芯片。微型計算機市場日趨繁榮，出現(xiàn)了百家爭鳴的局面。
1993年Intel公司公布了新一代的處理器80586，并給它起了個商品名Pentium(奔騰)，簡稱P5，集成度為310萬個器件/片，時鐘頻率為60~133MHz，1995年2月，Intel公司推出了Pentium Pro芯片，簡稱P6，集成度為550萬個器件/片，時鐘頻率為133MHz，1997年1月Intel公司推出了第一片帶MMX技術(shù)的多功能奔騰處理器。MMX是Multi-Media Extensions(多媒體擴展)的縮寫，是為加快多媒體操作運算而在CPU內(nèi)部新增了57條指令。這57條指令是特別為音頻信號、視頻信號以及影像處理而設(shè)計的，從而使得本來由聲卡、解壓卡、顯示卡等支持的部分工作，又可以回到高速的CPU中完成。1997年下半年起，各CPU制造商競相將MMX技術(shù)納入32位及64位微處理器中。1998年的PentiumII是帶有MMX技術(shù)的P6級的微處理器，內(nèi)含750萬個晶體管，主頻普遍在200MHz以上。1999年2月，Intel公司又推出了PentiumIII，其核心速度在 450MHz以上。PentiumIII是在PentiumII的基礎(chǔ)上新增加了70條能夠增強音頻、視頻和3D圖形效果的SSE(Streaming SIMI Extensions，數(shù)據(jù)流單指令多數(shù)據(jù)擴展)指令集。2000年，Intel公司推出了Pentium IV微處理器，主頻達到1GMHz以上。
縱觀計算機的發(fā)展歷史，微處理器性能的不斷提高是計算機應(yīng)用得以迅速發(fā)展的真正動力，它比歷史上任何發(fā)明都進展得更為迅速。
[參考教案]
[課 題] 第2課 計算機的組成
[教學(xué)目的與要求]
(1)了解計算機組成各部分的名稱和作用。
(2)知道什么是計算機軟件，了解計算機軟件的作用。
(3)了解計算機處理信息的過程。
[課時安排]
1課時。
[教學(xué)重點與難點]
(1)計算機是由特定功能的各種設(shè)備組合在一起的一個整體。
(2)計算機硬件和軟件的概念。
[教學(xué)過程]
一、導(dǎo)入
同學(xué)們，計算機這個詞對于我們來說已經(jīng)不再陌生了，它已經(jīng)滲透到我們生活中的每個環(huán)節(jié)中去了。那么你們知道哪些有關(guān)計算機的名詞呢？(根據(jù)學(xué)生的回答，教師作出相應(yīng)的小結(jié))。同學(xué)們，你們所說的這些名詞有的是計算機的硬件，有的是計算機的軟件，還有一些則是計算機的應(yīng)用，今天我們就要學(xué)習(xí)計算機的組成，計算機是由硬件和軟件兩個部分組成的。通過大家的共同努力，我相信大家都會成為一個計算機小行家。
二、新授(以臺式微機為例)
1．硬件
計算機硬件從外觀上看，計算機由主機、顯示器、鍵盤、鼠標器等部分組成。(結(jié)合實物講解)硬件就是我們實實在在能夠看到的計算機部分。
學(xué)生看書，結(jié)合圖片自學(xué)各部分名稱及作用。教師補充，區(qū)分輸入、輸出設(shè)備。
(1)主機
主機是計算機的心臟和大腦，在里面有很多的部件，分別實現(xiàn)各種連接和處理功能。它能存儲輸入和處理的信息，進行運算，控制其他設(shè)備的工作。
打開計算機主機箱，里面有一塊印刷電路板，這就是計算機的主機板(簡稱主板)，一般地，計算機的重要控件都做在計算機的主板上。主板上還許多部件，如ROM、RAM、總線槽、插座、電池等。機箱內(nèi)還有硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源和小喇叭等。
其中核心部分是微處理器和內(nèi)存儲器。微處理器是計算機中集成程度最高的芯片，平時我們所說的“486”、“586”都是指微處理器的檔次和型號。Inter公司是生產(chǎn)微處理器的最著名的廠商，1993年生產(chǎn)出了80586，取名Pentium(奔騰)，1995年推出了Pentium Pro芯片，接著，又推出了Pentium Ⅲ處理器，現(xiàn)在又有了Pentium Ⅳ處理器。內(nèi)存是暫時存放數(shù)據(jù)用的，通常有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等各種規(guī)格。
(2)輸入設(shè)備
鍵盤主要用來輸入文字和命令，是一種輸入設(shè)備。其實輸入設(shè)備還有很多，我們常用的還有鼠標器、話筒、掃描儀、手寫筆等。
(3)輸出設(shè)備
顯示器可以把計算機處理的數(shù)據(jù)給我們看，它是一種輸出設(shè)備。輸出設(shè)備還有打印機、音箱等。打印機通常有針打、噴打、激打之分。
一個計算機系統(tǒng)，通常由輸入設(shè)備、主機、輸出設(shè)備三部分組成。主機是計算機的核心，輸入／輸出設(shè)備中除了顯示器、鍵盤必不可少外，其他的可根據(jù)需要配備，當然，多一樣設(shè)備，多一種功能。以上都是能夠看到的部分，我們把它們叫做硬件。
2．軟件
計算機光有硬件還不行，它等于是一具尸體，沒有生命力，要是想讓計算機完成我們想做的工作，使它“活”起來，必須給它安裝一些無形的東西，這些就是軟件。比如，要用計算機畫畫，我們必須給計算機安裝畫畫軟件。在課堂上演示安裝Windows的畫圖程序。
計算機其實由軟件和硬件構(gòu)成，硬件是可以看到的，是物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件則是它的思想靈魂。
計算機軟件大體上可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。
(1)系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件是一種綜合管理計算機硬件和軟件資源，為用戶提供工作環(huán)境和開發(fā)工具的大型軟件。系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)和程序設(shè)計語言兩類。
操作系統(tǒng)是計算機的大管家，它負責管理和控制計算機各個部件協(xié)調(diào)一致地工作，是一個最基本、最重要的系統(tǒng)軟件。一臺計算機必須安裝了操作系統(tǒng)才能正常工作。DOS、Windows、Unix、Linux等都是計算機上使用的操作系統(tǒng)軟件�，F(xiàn)在我們最常用的是美國微軟公司的Windows系列操作系統(tǒng)。我國也有了自己的操作的系統(tǒng)—紅旗Linux，現(xiàn)在正在推廣運用當中。
(2)應(yīng)用軟件
應(yīng)用軟件是計算機用戶為了解決某些具體問題而編制的軟件。有了應(yīng)用軟件，才能在計算機上畫圖、寫文章，制作多媒體報告、玩游戲等，如WPS、Word、PowerPoint等都是應(yīng)用軟件。
三、計算機信息處理過程
計算機的硬件組成有點像人的大腦、眼睛、耳朵及筆、紙等，計算機處理信息的過程也類似于人腦處理信息的過程。
比如我們要把書上的一段文字在Word中用拼音輸入法輸入到計算機中，我們首先應(yīng)該用眼睛看這段文字，眼睛把看到的字傳給大腦，大腦要對這個字進行處理，看看認識不認識這個字，如果認識，大腦就可以產(chǎn)生這個字的拼音編碼(不認識可以利用字典查出這個字的讀音)，然后大腦指揮手利用鍵盤輸入這個字。這樣繼續(xù)下去一段文字就會輸入進去了。人在這一連串的動作中眼睛相當于輸入設(shè)備；大腦相當于主機進行各種處理工作；手就相當于輸出設(shè)備，把大腦的處理表現(xiàn)出來(利用鍵盤輸入字)。
計算機的工作過程也像人一樣，在輸入字的這個過程中，首先通過輸入設(shè)備鍵盤把這個字的編碼信息輸入主機，由主機對信息進行加工處理，再把加工處理后的信息通過輸出設(shè)備輸出(在屏幕出打印這個字)。
由此可見，計算機的工作過程可以用“輸入、處理、輸出”6個字來概括。
四、小結(jié)
今天你知道了哪些計算機知識？
五、練習(xí)
(1)填空
①內(nèi)存儲器一般可以分為 和 兩類。
②奔騰Ⅰ、奔騰Ⅱ、奔騰Ⅲ、奔騰Ⅳ是指計算機 的型號。
③常見的外存儲器有 、 和 等幾種。
(2)你能說出計算機硬件由哪些設(shè)備組成嗎？
(3)想一想：如果你要在計算機中玩下象棋的游戲，該怎么辦？
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