计算机基础教案

第一讲第一讲 计算机基础知识概述计算机基础知识概述 教学目的 了解计算机概念 特点 发展历程 类型和应用领域等基本知识 教学重点 计算机基本概念和分类 教学难点 计算机的概念 教学方法 多媒体教学 教学内容 创设意境 导入新课 3 分钟 设疑法 提问法 导入 一个信封 一个信封 QQQQ 游戏 粉笔 游戏 粉笔 20002000 字的心得体会字的心得体会 电脑是 20 世纪最伟大的发明之一 它的普及和迅速发展对人类传统的生活 方式 工作方式 社会经济结构及教育模式产生了及其深刻的影响 利用计算 机进行信息处理已经成为现代人的素质中必须具备的组成部分 它与阅读 写 作等基本技术一起 已经成为衡量一个人文化水平高低的标志之一 以上可见计算机在日常生活中的用途是非常大的 但是我们对它的使用又 掌握了多少呢 从今天开始 由大家和我共同来学习计算机的基本知识 自我介绍自我介绍 该学科主要内容该学科主要内容 主要介绍计算机应用基础的理论知识 实践的操作经验和普及的实用技术 内容主要包括计算机科学的发展史 计算机系统基础的理论知识和计算机普及 应用的实用领域三大模块 计算机系统指硬件 软件 用户 操作人员或用户 程序等 和环境 运行空间与温度湿度等 的结构组成 计算机普及 指数值 数学 计算 非数值 逻辑分析 判断与比较等 运算和数据处理的诸多实 用领域 分析教材分析教材 学习本门课程的目的学习本门课程的目的 1 普及计算机基础的应用技术 2 为专升本考试大学计算机做准备 1 世界上第一台计算机 1946 年 2 月 诞生于美国宾夕法尼亚大学 它的 名字叫 ENIAC 埃尼阿克 它用了 18000 多个电子管 1500 多个继电器 每小 时消耗电 150 度 每秒运算 5000 多次 占地 167 平方米 重量达 30 多吨 真 是个令人望而生畏的庞然大物 电脑 也称为电子计算机或计算机 2 2 电脑的发展历程 电脑的发展历程 计算机从 20 世纪 40 年代诞生至今 已有 60 多年了 随着数字科技的革新 计算机差不多每 10 年就更新换代一次 第一代第一代 1946 年 1956 年 电子管计算机 几千 几万 次 秒 1946 年 世界上第一台电子数字积分式计算机 埃尼克 ENIAC 在美 国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生 第一代计算机由于采用电子管 因而体积大 耗电多 运算速度较低 故 障率较高而且价格极贵 本阶段 计算机软件尚处于初始发展期 符号语言已 经出现并被使用 主要用于科学计算方面 第二代第二代 1957 年 1964 年 晶体管计算机 几万 几十万 次 秒 1957 年 美国研制成功了全部使用晶体管的计算机 第二代计算机诞生了 第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍 第二代计算机的主要 逻辑部件采用晶体管 输入和输出方面有了很大的改进 价格大幅度下降 在 程序设计方面 研制出了一些通用的算法和语言 操作系统的雏形开始形成 第三代第三代 1965 年 1970 年 集成电路计算机 几十万 几百万 次 秒 60 年代初期 美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路 随后 集成电路的 集成度以每 3 4 年提高一个数量级的速度增长 第三代计算机用集成电路作为逻辑元件 使用范围更广 尤其是一些小型计 算机在程序设计技术方面形成了三个独立的系统 操作系统 编译系统和应用 程序 总称为软件 第四代第四代 1971 年以后 大规模集成电路计算机 千万 万亿 次 秒 第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器 使计算机向着微 型化和巨型化两个方向发展 从第一代到第四代 计算机的体系结构都是相同 的 即都由控制器 存储器 运算器和输入输出设备组成 称为冯 诺依曼体系 结构 第五代第五代 智能计算机的主要特征是具备人工智能 能像人一样思维 并且 运算速度极快 其硬件系统支持高度并行和快速推理 其软件系统能够处理知 识信息 神经网络计算机 也称神经计算机 是智能计算机的重要代表 第六代第六代 生物计算机 半导体硅晶片的电路密集 散热问题难以彻底解决 大大影响了计算机性 能的进一步发挥与突破 研究人员发现 遗传基因 脱氧核糖核酸 DNA 的 双螺旋结构能容纳巨量信息 其存储量相当于半导体芯片的数百万倍 一个蛋 白质分子就是一个存储体 而且阻抗低 能耗少 发热量极小 基于此 利用蛋白质分子制造出基因芯片 研制生物计算机 也称分子计 算机 基因计算机 已成为当今计算机技术的最前沿 生物计算机比硅晶片计 算机在速度 性能上有质的飞跃 被视为极具发展潜力的 第六代计算机 几代计算机的比较 第一代 主要逻辑元件是电子管 特点 体积庞大 运算速度低 成本高 可靠性差 内存容量小 主要用于科学计算 从事军事和科学研究方面的工作 第二代 主要逻辑元件是晶体管 特点 体积小 速度快 功耗低 性能 更稳定 应用扩展到数据处 自动控制等方面 第三代 小规模集成电路 可靠性和存储容量进一步提高 运算速度更快 价格更低 外部设备种类繁多 与通信密切结合起来 广泛用于科学计算 数 据处理 工业控制等领域 第四代 大规模集成电路 3 3 计算机的发展趋势 计算机的发展趋势 随着计算机技术的发展 网络的发展及软件业的发展 使计算机的发展已 经进入了一个崭新的时代 目前 计算机正向巨型化 微型化 网络化和智能 化的方向发展 1 巨型化 高速度 大容量 功能强 2 微型化 3 网络化 4 智能化 4 4 计算机的主要特点 计算机的主要特点 主要特点 运算速度快 精确度高 具有记忆和逻辑判断能力 5 5 计算机的分类 计算机的分类 由于计算机的发展太快 随着时间的推移 分类的界线一直在不停地调整 但从理解计算机的角度来看 计算机可以按用途和规模进行划分 计算机按照规模大小和功能强弱分类 有巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 计算机按照设计的目的和用途分类 可以分为通用计算机和专用计算机两种 我们日常使用的微机就是通用计算机 专门与某些设备配套使用的计算机就是 专用计算机 6 6 计算机的应用领域 计算机的应用领域 自计算机问世以来 计算机技术以惊人的速度飞速发展 并广泛深入到社会的 各个领域 对人类社会的发展产生了深刻和巨大的影响 1 科学计算 2 数据处理 信息处理 3 实时控制 过程控制 4 计算机辅助工程 5 计算机通信 6 人工智能 总之 计算机的应用范围非常广泛 从人造卫星到日常生活 从科学计算到儿 童玩具都有计算机的踪影 人们只有提高计算机方面的知识水平 才能使计算 机充分发挥作用 7 7 概念 概念 计算机 computer 是一种能自动 高速进行大量算术运算和逻辑运算的电 子设备 其特点为 速度快 精度高 存储容量大 通用性强 具有逻辑判断 和自动控制能力 思考题思考题 1 观察并比较第一台计算机图片和笔记本电脑图片 从中看出计算机的发 展 你的感受是什么 从体积 运算能力 操作难易等角度分析比较 2 网上查找资料 我国巨型机情况 运算速度是多少 我国自行研制的巨 型机称为什么系列 第二讲第二讲 计算机系统组成计算机系统组成 教学目的 掌握计算机的基本组成与结构 理解计算机软 硬件基本概念及相互关系 掌握计算机硬件系统 了解计算机主要硬件设备的基本知识 其性能的主要技 术指标 理解指令和程序的概念 掌握计算机软件系统组成和软件分类 教学重点 了解计算机的基本组成 理解计算机的基本工作原理 教学难点 计算机的工作原理 教学方法 多媒体教学 教学内容 一 计算机系统一 计算机系统 完整的计算机系统包括两大部分 即硬件系统和软件系统 硬件是指构成计算机的物理设备 主机部件包括机箱 主板 CPU 内存条 声卡 显示卡 网卡等 软件是指系统中的程序以及开发 使用和维护程序所需的所有文档的集合 计算机体系结构 冯计算机体系结构 冯 诺依曼计算机结构 诺依曼计算机结构 1 用二进制数的形式表示数据和指令 2 程序和数据一样存放在存储器中 3 计算机硬件系统由运算器 控制器 存储器 输入输出设备五大部分组 成 观看系统结构图观看系统结构图 一 计算机硬件系统 一 计算机硬件系统 计算机硬件的组成有五个部分 即控制器 运算器 存储器 输入设备和 输出设备 1 中央处理器 中央处理器 CPUCPU 中央处理器简称 CPU 它是计算机的核心 中央处理器包括了控制器和运算器 两个部分 运算器运算器 负责数据的算术运算和逻辑运算 它的核心部件是算术逻辑 单元 ALU Arithmetic Logic Unit 是算术和逻辑运算的功能部件 控制器控制器 负责对程序规定的控制信息进行分析 控制并协调输人 输 出等操作 是计算机的神经中枢和指挥中心 它根据程序指令的要求 向其它 各部件发出控制信息 控制其它各部件协调一致地工作 衡量计算机性能的主要指标为运算速度 即计算机每秒钟执行的指令数 影响运算速度的主要因素为 CPU 的主频 字长 2 存储器存储器 是计算机实现记忆和存储的部件 负责存储程序和数据 用 来存放信息 计算机的存储器可以分为内存储器和外存储器 内存储器又可分为只读存储器 ROM 和随机存储器 RAM ROMROM 和 和 RAMRAM 的异同 的异同 在计算机中直接与 CPU 交换信息的存储器称为内存储器 简称内存 外存储器 或辅助存储器 外存储器又称辅助存储器 简称辅存 外存存储容量大 价格低 但存储 速度较慢 一般用来存放大量暂时不用的程序 数据等 需要时可成批地和内 存进行信息交换 主要包括软盘 硬盘 光盘 U 盘 3 3 输入 输入 输出设备输出设备 负责把用户的程序和数据输人到计算机中 1 常见的输入设备 键盘 鼠标是微机中最常见 使用最多的的输入设备 2 常见的输出设备 负责从计算机中取出程序执行结果或其他信息 供用户查看 显示器是实现人机对话的重要工具 是不可缺少的输出设备 打印机是将计算机处理结果打印在纸张上的输出设 4 4 主板 主板 其作用为负责各个部件之间的信息传输 电脑重要的部件 CPU 内存 芯 片组和功能卡等 都安插在主板的插座和插口上 通过主板上的接口连接键盘 鼠标 显示器 音箱 打印机等外部设备 5 5 总线 总线 所谓总线 Bus 指的是连接微机系统中各部件的一簇公共信号线 这些 信号线构成了微机各部件之间相互传送信息的公用通道 总线通常由地址总线 数据总线和控制总线三部分组成 二 计算机软件系统 二 计算机软件系统 软件的概念 软件是相对于硬件而言的 软件由程序 数据 文档这三部分组成 软件包括系统软件和应用软件两大部分 1 操作系统是计算机软件系统中的核心软件 是一种对计算机的所有软件 和硬件资源进行控制和管理的系统软件 2 应用软件 是为计算机在特定领域中的应用而开发的专用软件 二 计算机工作过程二 计算机工作过程 运行时 计算机从存储器中取出指令 送到控制器中进行分析 识别 控 制器根据指令的含义发出相应的命令 控制存储器和运算器的操作 当运算器 任务完成后 就可以根据指令序列将结果通过输出设备输出 另外 操作人员 还可以通过控制台启动或停止机器的运行 或对程序的执行进行某种干预 三 计算机工作原理三 计算机工作原理 计算机基本工作原理 冯 诺依曼原理 其基本思想是存储程序与程序控制 存储程序是指把解决问题的程序和需要加工处理的原始数据存入存储器中 这 是计算机能够自动 连续工作的先决条件 程序控制指计算机自动地逐条取出 指令和数据进行分析 处理和执行 四 计算机技术指标四 计算机技术指标 1 字长 2 主频 3 存储容量 4 运算速度 5 存取周期 思考题 1 计算机系统包括哪些部分 2 什么是计算机硬件 什么是计算机软件 3 什么是指令