第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

年 月 日課題 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 周次 學(xué)時(shí) 1、了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展 2、了解計(jì)算機(jī)的分類與應(yīng)用教學(xué)目標(biāo) 3、了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成 4、了解計(jì)算機(jī)軟件組成 5、掌握數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示與運(yùn)算 6、了解數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示與存儲(chǔ)教具進(jìn) 度 與 方 法授 課 內(nèi) 容導(dǎo)入：計(jì)算機(jī)是一種處理信息的電子工具，它能自動(dòng)、高速、精確的對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送與加工處理。計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了及其深刻的影響。可以說(shuō)，當(dāng)今世界是一個(gè)豐富多彩的計(jì)算機(jī)世界，計(jì)算機(jī)知識(shí)已融化到人類文化之中，成為人類文化不可缺少的一部分。在進(jìn)入信息時(shí)代的今天，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)，掌握和使用計(jì)算機(jī)已成為每一個(gè)人的迫切需求。下面我們就來(lái)了解計(jì)算機(jī)的有關(guān)知識(shí)。提問(wèn)：在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，人們采用了哪些方法和工具進(jìn)行計(jì)算？計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展一、早期計(jì)算工具的發(fā)展1、算籌時(shí)代2、算盤(pán)時(shí)代二、早期計(jì)算機(jī)史的發(fā)展1、機(jī)械時(shí)代教 法 與 說(shuō) 明教 學(xué) 內(nèi) 容結(jié)合P3表1.1進(jìn)行講授結(jié)合P4圖1-5進(jìn)行講授結(jié)合P5圖1-6、1-7進(jìn)行講授結(jié)合P5圖1-8、圖1-9進(jìn)行講授提問(wèn)：什么是微型計(jì)算機(jī)？它具有哪些特點(diǎn)？提問(wèn)：我們所知道的未來(lái)新型計(jì)算機(jī)有哪些？它們分別具有怎樣的特點(diǎn)？提問(wèn)：根據(jù)我們對(duì)計(jì)算機(jī)的了解，請(qǐng)大家談?wù)勅绾巫寣?duì)計(jì)算機(jī)分類。2、機(jī)電時(shí)代三、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展1、1946年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)值計(jì)算機(jī)ENIAC。用途：進(jìn)行彈道計(jì)算的數(shù)值分析。2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代時(shí)代年份電子器件特點(diǎn)第一代19461953電子管磁鼓、磁帶；機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言第二代19541963晶體管磁芯存儲(chǔ)器（王安）、出現(xiàn)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第三代19641970中小規(guī)模集成電路大型化，集中式計(jì)算，遠(yuǎn)程終端第四代1971至今大、超大規(guī)模集成電路超大型化，計(jì)算機(jī)化，嵌入式，圖形用戶界面，多媒體，網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)格計(jì)算三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展四、未來(lái)新型計(jì)算機(jī)1、超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 2、量子計(jì)算機(jī)3、光子計(jì)算機(jī) 4、生物計(jì)算機(jī) 5、神經(jīng)計(jì)算機(jī)1.2 計(jì)算機(jī)的類型一、 計(jì)算機(jī)的分類教 法 與 說(shuō) 明教 學(xué) 內(nèi) 容提問(wèn)：根據(jù)我們對(duì)計(jì)算機(jī)的了解，請(qǐng)大家談?wù)?，微機(jī)分成哪幾類。結(jié)合P11圖1-12、13進(jìn)行講授結(jié)合P12圖1-14、1-15、P13圖1-16、1-17、進(jìn)行講授提問(wèn)：根據(jù)我們對(duì)計(jì)算機(jī)的了解，請(qǐng)大家談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理。結(jié)合P14圖1-18進(jìn)行講授結(jié)合P19圖1-19、20、21進(jìn)行講授結(jié)合P17圖1-24進(jìn)行講授結(jié)合P18圖1.25進(jìn)行講授1、微機(jī)定義的不確定性按產(chǎn)品：個(gè)人計(jì)算機(jī)、蘋(píng)果微機(jī)、筆記本、平板微機(jī)、掌上微機(jī)2、PC系列微機(jī)3、蘋(píng)果系列微機(jī)4、掌上微機(jī)1.3 計(jì)算機(jī)基本工作原理及結(jié)構(gòu)一、計(jì)算機(jī)的基本工作原理1、馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型2、采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令3、存儲(chǔ)程序二、指令與指令系統(tǒng)1、指令2、指令系統(tǒng)3、指令的執(zhí)行三、微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 多總線設(shè)計(jì)，南北橋結(jié)構(gòu)2.目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 以CPU為核心的控制中心分層結(jié)構(gòu)， 3.微機(jī)系統(tǒng)的“1-3-5-7”規(guī)則教 法 與 說(shuō) 明教 學(xué) 內(nèi) 容提問(wèn)：根據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的了解，請(qǐng)大家談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)的硬件有哪些？結(jié)合P22圖1.28進(jìn)行講授結(jié)合P22圖1.29進(jìn)行講授結(jié)合P24圖1.30進(jìn)行講授結(jié)合P26圖1.31進(jìn)行講授結(jié)合P28圖1.33、34進(jìn)行講授結(jié)合P29表1.3進(jìn)行講授結(jié)合P30表1.35、36、37進(jìn)行講授結(jié)合P38圖1.42進(jìn)行講授結(jié)合P39圖1.43進(jìn)行講授結(jié)合P41圖1.44進(jìn)行講授提問(wèn)：讓學(xué)生說(shuō)出自己常用的軟件，然后歸類。小結(jié)作業(yè)四、非馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)非馮諾依曼結(jié)構(gòu)：是由數(shù)據(jù)而不是由指令來(lái)驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行。1.4 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成一、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2、微機(jī)硬件的基本組成從外觀看，一臺(tái)微機(jī)由主機(jī)（包括內(nèi)存）和外部設(shè)備（包括外存）組成。在主機(jī)箱內(nèi)有主板（包括CPU和內(nèi)存、總線擴(kuò)展槽）、外存、輸入輸出接口電路等，二、CPU系統(tǒng)1. CPU的組成 中央處理器CPU（核心）：它執(zhí)行對(duì)信息的處理與控制，是整個(gè)微型機(jī)的核心，它是一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片。決定微機(jī)的檔次。 2、CPU的類型 主流產(chǎn)品Intel公司的Pentium(奔騰）系列和AMD公司的Athlon(速龍）系列P4 CPU:奔騰、賽揚(yáng)、至強(qiáng)、迅馳 3、CPU的技術(shù)性能 字長(zhǎng)：CPU一次所能處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)；CPU字長(zhǎng)有8bit，16bit，32bit，64bit等，目前流行的微機(jī)主要采用32bit。工作頻率：即CPU每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)，常用主頻表示，CPU主頻通常以MH（兆赫）和GH（千兆赫）為單位，MH 指每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。目前流行的CPU的主頻均已達(dá)GH 數(shù)量級(jí)高速緩存（cache)（128KB2MB)4. CPU技術(shù)的新發(fā)展 多核CPU技術(shù) 64位CPU 低功耗CPU 嵌入式CPU二、 主板1、主板功能：主板是計(jì)算機(jī)中重要的部件。主要功能是傳輸電子信號(hào)。計(jì)算機(jī)的性能、功能、兼容性都取決于主板設(shè)計(jì)。目前主板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為控制中心結(jié)構(gòu)。主流產(chǎn)品是ATX主板。北橋芯片決定主板性能高低南橋芯片決定主板功能多少BIOS芯片決定主板兼容性好壞2、 CPU插座目前CPU均采用Socket插座，Socket插座根據(jù)CPU引腳的多少進(jìn)行編號(hào)3、 芯片組生產(chǎn)芯片組的廠商有Intel、AMD、VIA、SIS等少數(shù)企業(yè)。 4 、存儲(chǔ)器系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)，其容量的大小、存取數(shù)據(jù)速度的快慢將直接影響到微機(jī)系統(tǒng)的性能。1. 內(nèi)存2. 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器3. 軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器4. 光盤(pán)和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器5. 優(yōu)盤(pán)6. 移動(dòng)硬盤(pán)5、總線與接口1. 總線2. I/O接口6 、輸入輸出設(shè)備1. 鍵盤(pán)2. 鼠標(biāo)3. 掃描儀4. 顯示器5. 打印機(jī)15、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成一、 系統(tǒng)軟件1. 操作系統(tǒng)2. 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)3. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)4. 程序設(shè)計(jì)軟件5. 語(yǔ)言處理程序二、 應(yīng)用軟件1. 辦公自動(dòng)化2. 多媒體應(yīng)用軟件3. 輔助設(shè)計(jì)軟件4. 企業(yè)應(yīng)用軟件5. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件6. 安全防護(hù)軟件7. 系統(tǒng)工具軟件8. 娛樂(lè)休閑軟件1.6 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示與存儲(chǔ)1、數(shù)值數(shù)據(jù)的表達(dá)2、字符數(shù)據(jù)的表示1、 計(jì)算機(jī)基本原理和結(jié)構(gòu)2、 計(jì)算機(jī)軟硬件的組成第1章課后習(xí)題7