(2024年)计算机的组成教案

计算机的组成教案12024/3/26CATALOGUE目录计算机基本概念与分类计算机硬件系统组成计算机软件系统组成数据表示、运算和存储原理操作系统在计算机系统中作用网络通信与互联网技术应用22024/3/2601计算机基本概念与分类32024/3/260102计算机定义及发展历程计算机的发展历程经历了机械计算机、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和超大规模集成电路计算机等五个阶段。计算机是一种基于微处理器的智能电子计算机器，具有高速运算、存储和处理数据的能力。42024/3/26计算机分类及应用领域根据计算机的运算速度、字长、存储容量等指标，计算机可分为巨型机、大型机、小型机、微型机和单片机等几类。计算机的应用领域广泛，包括科学计算、数据处理、自动控制、计算机辅助设计、人工智能等。52024/3/26信息技术的发展促进了社会信息化进程，推动了社会生产力的发展，提高了人们的生活质量。同时，信息技术也带来了一些负面影响，如信息安全问题、网络犯罪问题等，需要引起人们的重视和关注。信息技术已经渗透到当今社会的各个领域，改变着人们的生活方式、工作方式和思维方式。信息技术对当今社会影响62024/3/2602计算机硬件系统组成72024/3/2603常见CPU品牌与型号Intel、AMD等01CPU的功能与组成控制器、运算器、寄存器组等02CPU的性能指标主频、外频、倍频、缓存等中央处理器（CPU）82024/3/26内存储器RAM、ROM、Cache等外存储器硬盘、U盘、光盘等存储器的层次结构Cache-主存-辅存存储器类型与层次结构92024/3/26输入设备键盘、鼠标、扫描仪等输出设备显示器、打印机、音响等输入输出设备简介102024/3/26总线的性能指标带宽、传输速率、传输方式等常见总线标准与接口技术USB、PCI、SATA等总线的概念与分类数据总线、地址总线、控制总线等总线与接口技术112024/3/2603计算机软件系统组成122024/3/26系统软件是计算机的基本软件，负责管理计算机的硬件和应用程序，提供基本的服务和功能，如操作系统、设备驱动程序、数据库管理系统等。根据功能的不同，系统软件可分为操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。系统软件功能及分类系统软件分类系统软件功能132024/3/26应用软件特点应用软件是为满足用户特定需求而设计的软件，具有针对性强、操作简便、功能丰富等特点。常见的应用软件有办公软件、图像处理软件、音视频编辑软件等。实例分析以办公软件为例，它可以帮助用户进行文字处理、表格制作、幻灯片演示等工作，提高工作效率和质量。同时，办公软件还支持多种文件格式和操作系统，具有良好的兼容性和可扩展性。应用软件特点与实例分析142024/3/26编程语言是用于编写计算机程序的语言，可分为低级语言和高级语言。低级语言如汇编语言，与计算机硬件密切相关；高级语言如C、Java等，更接近人类自然语言，易于学习和使用。编程语言程序设计方法是指编写计算机程序的方法和技巧，包括结构化程序设计、面向对象程序设计等。结构化程序设计注重程序的结构和流程控制，而面向对象程序设计则强调将现实世界的事物抽象为对象，通过对象之间的交互实现程序功能。程序设计方法编程语言与程序设计方法152024/3/2604数据表示、运算和存储原理162024/3/26原码表示法反码表示法补码表示法移码表示法数值型数据表示方法01020304用最高位表示符号位，其余位表示数值本身。正数的反码与其原码相同，负数的反码是对其原码逐位取反（符号位除外）。正数的补码与其原码相同，负数的补码是在其反码的末位加1。在补码的基础上，符号位取反得到移码。172024/3/26

非数值型数据编码方式ASCII编码用7位或8位二进制数表示一个字符，共可表示128或256个字符。Unicode编码采用16位二进制数表示一个字符，可表示65536个字符，支持多种语言字符集。BCD编码用4位二进制数表示一个十进制数，常用于数字系统中。182024/3/26实现加、减、乘、除等基本算术运算，通过加法器、减法器等电路实现。算术运算逻辑运算移位运算实现与、或、非等逻辑运算，通过逻辑门电路实现。将数据按位向左或向右移动，用于实现数据的缩放、旋转等操作。030201运算器工作原理简介192024/3/26存储器访问过程剖析将CPU发出的地址信号翻译成存储器的实际地址。根据CPU的控制信号，将数据写入存储器或从存储器中读出数据。在多体交叉存储器中，选择相应的存储体进行读写操作。对于动态随机存取存储器（DRAM），需要定期进行刷新操作以维持数据保存。地址译码数据读写存储体选择刷新操作202024/3/2605操作系统在计算机系统中作用212024/3/26操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。定义提供用户与计算机硬件系统之间的接口；管理系统资源；提供软件的开发与运行环境。功能根据运行环境的不同，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统等。分类操作系统定义、功能及分类222024/3/26操作系统通过进程管理来协调不同程序之间的并发执行。进程是程序在一个数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程管理操作系统的调度策略包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度（PriorityScheduling）、时间片轮转（RoundRobin）等。这些策略用于决定哪个进程应该获得处理器资源。调度策略进程管理和调度策略232024/3/26文件管理操作系统通过文件管理来组织、存储和保护系统中的数据文件。文件是操作系统进行信息存储的基本单位。目录结构目录结构是操作系统中文件和文件夹的组织方式。常见的目录结构有树形目录结构、星型目录结构和网状目录结构等。树形目录结构是最常用的一种，它以根目录为起点，各级子目录层层展开，构成一棵倒置的树。文件和目录结构设计思路242024/3/26设备管理和I/O操作原理操作系统通过设备管理来管理和控制计算机系统中的各种设备，包括输入设备、输出设备和存储设备等。设备管理的主要任务是提供设备的驱动和控制功能，以及实现设备的分配和回收。设备管理I/O操作是计算机与外部设备之间进行数据传输的过程。操作系统通过I/O管理程序来控制和管理I/O操作，包括I/O请求的接收、I/O设备的分配、I/O数据的传输和I/O操作的完成等。常见的I/O控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA控制方式和通道控制方式等。I/O操作原理252024/3/2606网络通信与互联网技术应用262024/3/26网络通信基本概念01网络通信是指通过传输介质和通信协议，实现不同计算机或设备之间的数据传输和交换的过程。网络通信模型02网络通信通常采用OSI（开放系统互联）七层模型或TCP/IP四层模型来描述，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。数据传输方式03网络通信中数据传输方式包括单工、半双工和全双工三种方式，分别对应不同的数据传输需求和场景。网络通信基本原理介绍272024/3/26ARPANET是互联网的雏形，由美国国防部高级研究计划局（ARPA）于1969年创建，最初用于军事目的。ARPANET的诞生TCP/IP协议族的出现标志着互联网进入了商用阶段，该协议族包括TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）两个核心协议。TCP/IP协议的出现万维网是基于HTTP协议的一种应用，它的出现极大地推动了互联网的发展和普及，使得人们可以更加方便地获取和共享信息。万维网（WWW）的兴起互联网发展历程回顾282024/3/26TCP/IP协议族概述TCP/IP协议族是一组网络通信协议的集合，包括TCP、IP、UDP、ICMP等众多协议，用于实现不同计算机或设备之间的数据传输和交换。TCP/IP协议族分层模型TCP/IP协议族采用四层分层模型，包括应用层、传输层、网络层和链路层，各层之间通过特定的接口进行通信。TCP和UDP协议比较TCP和UDP是TCP/IP协议族中两种主要的传输层协议，TCP提供可靠的、面向连接的数据传输服务，而UDP则提供无连接的、不可靠的数据传输服务。TCP/IP协议族体系结构剖析292024/3/26网络安全问题包括黑客攻击、病毒传播、网络钓鱼、拒绝服务攻击等，这些问题会给个人和企