河北省秦皇岛市抚宁县驻操营学区初中信息技术第一册 第二课 计算机—信息处理工具教案 新人教版.doc

第二课 计算机信息处理工具信息处理需要信息处理工具，当今使用最广泛的信息处理工具是计算机。本课主要介绍了计算机的工作原理、计算机硬件系统、计算机软件系统和计算机应用。通过本课的学习，学生应了解计算机的工作原理，说出微型计算机的主要硬件设备的名称及各自的功能；了解主机内部基本构成，理解硬件设备之间的连接；理解计算机软件及其重要作用。 本课建议1课时。1 从手脑计算工具到计算机器这部分内容介绍了计算工具的发展历程，从手指计数到今天的计算机，要学生还是从历史角度来认识计算工具。学生可以阅读教材中的信息岛“计算机器理论的发展”和“计算机的产生和发展”深入理解计算机器及计算机的发展历程。教师还可以通过更具体的实例来让学生了解和认识。2 计算机的工作原理计算机的工作原理这一部分内容是比较抽象但又非常重要的内容。教材14页信息岛中给出了计算机工作原理图，图中的实线代表“控制信号”的流向，包括原始数据、中间数据、处理结果、程序指令等。虚线代表“数据信号”的流向。接下来教材对组成计算机的五大部件输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备作了详细的介绍。计算机具体的工作流程学生可以参考教材16页的信息岛“计算机工作过程” 了解。 教师为了使学生更容易理解该部分内容，可以先介绍一个人们解决实际问题的例子，再让学生结合例子阅读教材，以小组讨论的形式得出结论。计算机硬件是由各种器件组成，直观地看，计算机硬件是一组设备，它是计算机工作的物质基础。教材在这部分安排了一个活动，即让学生打开计算机主机箱，对照图片，分别找到相应器件。学校有条件的话，甚至还可以让学生将某些部件如内存条、硬盘等拆卸下来观察，而不是传统的教师在前面演示、学生观察这些硬件设备。对于硬件各部分的功能，教师可以给学生提供一些信息，也可以引导学生通过上网搜索了解，而不是教师在课堂一一讲授。该部分只要求学生知道硬件的基本组成和各个部分的主要功能即可，更深的技术原理性知识不需掌握。4计算机软件系统计算机软件系统相对来讲比较抽象，教师可以引导学生观察和操作使用各种系统软件（如windows）和应用软件（如word、wps、“画图”软件等），使学生得到直观感受。计算机软件系统部分只要求学生了解计算机软件系统的组成及其作用，什么是系统软件和应用软件，及其它们的作用即可，同样不需掌握技术原理。5计算机的应用计算机的应用在社会的各行各业、各个领域，学习和生活方式随之改变，信息技术不断推动社会的发展。教师可以通过教材中设计的活动来引导学生去收集相关的资料，去了解计算机应用的行业、领域，并组织学生讨论。6关于实践与探索 “实践与探索”是要求学生列出组装计算机的配置清单，需要学生全面了解计算机的组成器件和各器件的市场价格。学生可以实地到市场去做调研，也可以通过网络查找市场价格，培养学生收集信息的意识和能力。1. 计算机的产生和发展计算机的产生是20世纪最重要的科学技术大事件之一。1946年美国宾夕法尼亚大学经过几年的艰苦努力，研制出世界上第一台电子计算机-埃尼阿克（eniac）。 一、 计算机的发展史根据计算机所采用的物理器件不同，可分为四个阶段。第一代：电子管计算机，开始于1946年，结构上以cpu为中心，使用机器语言，速度慢、存储量小，主要用于数值计算。第二代：晶体管计算机，开始于1958年，结构上以存储器为中心，使用高级语言应用范围扩大到数据处理和工业控制。第三代：中小规模集成电路计算机，开始于1964年，结构上仍以存储器为中心，增加了多种外部设备，软件得到一定发展，计算机处理图像、文字和资料功能加强。第四代：大、超大规模集成电路计算机，开始于1971年，应用更加广泛，出现了微型计算机。计算机硬件发展的同时，软件始终伴随其步伐迅猛发展，就计算机的编程语言而言，也划分为三代。第一代：机器语言。每条指令用二进制编码，效率很低。第二代：汇编语言。用符号编程，和具体机器指令有关，效率不高。第三代：高级语言：如fortran、cobol、basic、pascal等都属于高级语言。 二、我国计算机的发展我国从1956年开始电子计算机科研和教学工作。1983年12月研制成功每秒运行1亿次的“银河”巨型计算机；1992年11月研制成功每秒运行10亿次的“银河”巨型计算机；1997年研制成功每秒运行130亿次的“银河”巨型计算机。三、计算机的发展趋势计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化和网络化方向发展。2. 计算机发展史（早期 1854年1890年 1890年20世纪早期 20世纪中期 20世纪晚期现在）1666年，在英国samuel morland发明了一部可以计算加数及减数的机械计数机。1673年, gottfried leibniz 制造了一部踏式(stepped)圆柱形转轮的计数机,叫“stepped reckoner”，这部计算器可以把重复的数字相乘，并自动地加入加数器里。1694年,德国数学家，gottfried leibniz，把巴斯卡的pascalene改良，制造了一部可以计算乘数的机器，它仍然是用齿轮及刻度盘操作。1773年, philipp-matthaus 制造及卖出了少量精确至12位的计算机器。1775年,the third earl of stanhope 发明了一部与leibniz相似的乘法计算器。1786年,j.h.mueller 设计了一部差分机，可惜没有拨款去制造。1801年, joseph-marie jacquard 的织布机是用连接按序的打孔卡控制编织的样式。1854年,george boole 出版 “an investigation of the laws of thought”，是讲述符号及逻辑理由，它后来成为计算机设计的基本概念。1858年,一条电报线第一次跨越大西洋，并且提供了几日的服务。1861年,一条跨越大陆的电报线把大西洋和太平洋沿岸连接起来。1876年,alexander graham bell 发明了电话并取得专利权。1876至1878年,baron kelvin 制造了一部泛音分析机及潮汐预测机。1882年,william s. burroughs 辞去在银行文员的工作，并专注于加数器的发明。1889年,herman hollerith 的电动制表机在比赛中有出色的表现，并被用于 1890 中的人口调查。herman hollerith 采用了jacquard 织布机的概念用来计算，他用咭贮存资料,然后注入机器内编译结果。这机器使本来需要十年时间才能得到的人口调查结果，在短短六星期内做到。1893年,第一部四功能计算器被发明。 1895年,guglielmo marconi 传送广播讯号。 1896年,hollerith 成立制表机器公司(tabulating machine company)。 1901年,打孔键出现，之后的半个世纪只有很少的改变。 1904年,john a.fleming 取得真空二极管的专利权，为无线电通讯建立基础。 1906年,lee de foredt 加了一个第三活门在felming 的二极管，创制了三电极真空管。 1907年,唱片音乐在纽约组成第一间正式的电台。 1908年,英国科学家 campbell swinton 描述了电子扫描方法及预示用阴极射线管制造电视。 1911年,hollerith 的表机公司与其他两间公司合并，组成 computer tabulating recording company (c-t-r)，制表及录制公司。但在1924年，改名为international business machine corporation (ibm)。 1911年,荷兰物理学家 kamerlingh onnes 在 leiden unversity 发现超导电。 1931年,vannever bush 发明了一部可以解决差分程序的计数机，这机器可以解决一些令数学家，科学家头痛的复杂差分程序。 1935年,ibm (international business machine corporation) 引入 ibm 601”，它是一部有算术部件及可在1秒钟内计算乘数的穿孔咭机器。它对科学及商业的计算起很大的作用。总共制造了1500 部。 1937年,alan turing 想出了一个 “通用机器(universal machine)” 的概念，可以执行任何的算法，形成了一个“可计算(computability)”的基本概念。turing 的概念比其他同类型的发明为好，因为他用了符号处理(symbol processing) 的概念。 1939年11月,john vincent atannsoff 与 john berry 制造了一部16位加数器。它是第一部用真空管计算的机器。 1939年,zuse 与 schreyer 开鈶制造了“v2”后来叫z2，这机器沿用 z1的机械贮存器，加上一个用断电器逻辑(relay logic)的新算术部件。但当 zuse完成草稿后，这计划被中断一年。 1939-40年,schreyer 完成了用真空管的10位加数器，以及用氖气灯(霓虹灯)的存贮器。 1940年1月,在 bell labs, samuel williams 及stibitz 完成了一部可以计算复杂数字的机器，叫“复杂数字计数机(complex number calculator)”，后来改称为“断电器计数机型号i (model i relay calculator)” 。它用电话开关部份做逻辑部件：145个断电器，10个横杠开关。数字用“plus 3bcd”代表。在同年9月，电传打字 etype 安装在一个数学会议里，由new hampshire 连接去纽约。 1940年, zuse 终于完成z2，它比运作得更好，但不是太可靠。 1941年夏季，atanasoff及berry完成了一部专为解决联立线性方程系统(system of simultaneous linear equations) 的计算器，后来叫做“abc (atanasoff-berry computer)”，它有60个50位的存贮器，以电容器(capacitories)的形式安装在2个旋转的鼓上，时钟速度是60hz。 1941年2月,zuse 完成“v3”(后来叫z3)，是第一部操作中可编写程序的计数机。它亦是用浮点操作，有7个位的指数，14位的尾数，以及一个正负号。存贮器可以贮存64个字，所以需要1400个断电器。它有多于1200个的算术及控制部件，而程序编写，输入，输出的与 z1 相同。 1943年1月 howard h. aiken完成“ascc mark i”(自动按序控制计算器 mark i ，automatic sequence - controlled calculator mark i)，亦称“haward mark i” 。这部机器有51尺长，重5顿，由 750,000部份合并而成。它有72个累加器，每一个有自己的算术部件，及23位数的寄存器。1943年12月, tommy flowers与他的队伍，完成第一部“colossus”，它有2400个真空管用作逻辑部件，5 个纸带圈读取器(reader)，每个可以每秒工作5000字符。 1943年,由 john brainered领导，eniac开始研究。而 john mauchly 及j. presper eckert负责这计划的执行。 1946第一台电子数字积分计算器(eniac)在美国建造完成。 1947年,美国计算器协会(acm)成立。1947年,英国完成了第一个存储真空管。1948贝尔电话公司研制成半导体。1949年,英国建造完成“延迟存储电子自动计算器”(edsac)1950年,“自动化”一词第一次用于汽车工业。1951年,美国麻省理工学院制成磁心1952年,第一台“储存程序计算器”诞生。1952年,第一台大型计算机系统ibm701宣布建造完成。1952年,第一台符号语言翻译机发明成功。1954年,第一台半导体计算机由贝尔电话公司研制成功。1954年,第一台通用数据处理机ibm650诞生。1955年,第一台利用磁心的大型计算机ibm705建造完成。1956年,ibm公司推出科学704计算机。1957年,程序设计语言fortran问世。1959年,第一台小型科学计算器ibm620研制成功。1960年,数据处理系统ibm1401研制成功。1961年,程序设计语言cobol问世。1961年,第一台分系统计算机由麻省理工学院设计完成。1963年,basic语言问世。1964年,第三代计算机ibm360系列制成。1965年,美国数字设备公司推出第一台小型机pdp-8。1969年,ibm公司研制成功90列卡片机和系统-3计算机系统。1970年,ibm系统1370计算机系列制成。1971年,伊利诺大学设计完成伊利阿克iv巨型计算机。1971年,第一台微处理机4004由英特尔公司研制成功。1972年,微处理机基片开始大量生产销售。1973年,第一片软磁盘由ibm公司研制成功。1975年,atari-8800微电脑问世。1977年,柯莫道尔公司宣称全组合微电脑pet-2001研制成功。1977年,trs-80微电脑诞生。1977年,苹果-ii型微电脑诞生。1978年,超大规模集成电路开始应用。1978年,磁泡存储器第二次用于商用计算机。1979年,夏普公司宣布制成第一台手提式微电脑。1982年,微电脑开始普及，大量进入学校和家庭。1984年,日本计算机产业着手研制“第五代计算机”具有人工智能的计算机。3. 为什么计算机采用二进制由于人的双手有十个手指，人类发明了十进位制记数法。然而，十进位制和电子计算机却没有天然的联系，所以在计算机的理论和应用中难以畅通无阻。究竟为什么十进位制和计算机没有天然的联系？和计算机联系最自然的记数方法又是什么呢?这要从计算机的工作原理说起。计算机的运行要靠电流，对于一个电路节点而言，电流通过的状态只有两个：通电和断电。计算机信息存储常用硬磁盘和软磁盘，对于磁盘上的每一个记录点而言，也只有两个状态：磁化和未磁化。近年来用光盘记录信息的做法也越来越普遍，光盘上海一个信息点的物理状态有两个：凹和凸，分别起着聚光和散光的作用。由此可见，计算机所使用的各种介质所能表现的都是两种状态，如果要记录十进位制的一位数，至少要有四个记录点（可有十六个信息状态），但此时又有六个信息状态闲置，这势必造成资源和资金的大量浪费。因此，十进位制不适合于