计算机硬件系统的组成教案公开课

计算机硬件系统的组成教案公开课1CATALOGUE目录课程介绍与目标计算机硬件系统概述中央处理器（CPU）详解存储设备与技术探讨输入输出设备介绍与操作演示计算机硬件系统组装实践总结回顾与拓展延伸201课程介绍与目标3

课程背景与意义信息技术的发展计算机硬件作为信息技术的基础，其重要性日益凸显。社会需求与人才培养社会对计算机硬件人才的需求不断增长，培养相关人才具有重要意义。课程定位与作用本课程是计算机专业的核心课程之一，旨在培养学生掌握计算机硬件系统的基本组成、工作原理和设计方法。4掌握计算机硬件系统的基本组成和各部分的功能，了解硬件技术的发展趋势。知识目标能力目标素质目标能够分析和解决计算机硬件方面的常见问题，具备一定的硬件设计和开发能力。培养学生的创新意识和实践能力，提高学生的综合素质。030201教学目标与要求5123本课程共分为理论讲授、实验操作和课程设计三个部分，其中理论讲授占总课时的60%，实验操作占30%，课程设计占10%。课程安排每周一次，每次2小时，共16周。上课时间学校计算机实验室。上课地点课程安排与时间602计算机硬件系统概述7硬件定义及作用计算机硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。定义简言之，硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘等。作用8硬件组成部分控制器：控制器和运算器共同组成了中央处理器（CPU）。控制器可以看作计算机的大脑和指挥中心，它通过整合分析相关的数据和信息，可以让计算机的各个组成部分有序地完成指令。存储器：顾名思义，存储器就是计算机的记忆系统，是计算机系统中的记事本。而和记事本不同的是，存储器不仅可以保存信息，还能接受计算机系统内不同的信息并对保存的信息进行读取。存储器由主存和辅存组成，主存就是通常所说的内存，分为RAM和ROM两个部分。辅存即外存，但是计算机在处理外存的信息时，必须首先经过内外存之间的信息交换才能够进行。输入设备：输入设备和输出设备都是进行人机互动的关键设备。鼠标、键盘等输入设备的出现，给计算机带来了天翻地覆的变化。现有的鼠标和键盘，都是依靠电阻的不同来向计算机输入信息的，使得人们的各种信息和指令可以更加及时、准确地输入到计算机内。输出设备：输出设备也是计算机人机互动的关键设备，它的特点是可以将计算机的信息以画面的形式展现出来，具有很好的直观性。常见的输出设备有显示器、打印机、语音和视频输出装置等。9硬件发展历程第一代：电子管数字机（1946—1958年）。硬件方面，逻辑元件采用的是真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。第二代：晶体管数字机（1958—1964年）。硬件方面的操作系统、高级语言及其编译程序应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高。第三代：集成电路数字机（1964—1970年）。硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。第四代：大规模集成电路机（1970年至今）。硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。1003中央处理器（CPU）详解11负责协调计算机各部分工作，控制数据在各部件之间的传输。控制器执行算术运算和逻辑运算，处理各种数据。运算器暂时存储数据和指令，提高CPU的运算速度。寄存器CPU结构与功能12高性能、广泛应用，如酷睿i3/i5/i7/i9等。Intel系列性价比高，多线程性能出色，如锐龙3/5/7等。AMD系列低功耗、适用于移动设备，如手机、平板电脑等。ARM系列常见CPU类型及特点13选购建议根据自己的需求和预算选择合适的CPU类型和性能指标。功耗CPU的功率消耗，通常以W为单位，功耗越低越节能。缓存CPU内置的临时存储器，缓存越大性能越好。主频CPU的时钟频率，通常以GHz为单位，主频越高性能越好。核心数CPU的物理核心数量，核心数越多处理任务的能力越强。CPU性能指标及选购建议1404存储设备与技术探讨15内存储器原理内存储器采用半导体技术，通过集成电路实现数据的存储和访问。其工作原理包括数据的写入、读取和擦除等过程。内存储器概述内存储器是计算机中直接与CPU交换数据的存储设备，具有高速、临时存储的特点。内存储器应用内存储器在计算机中扮演着重要角色，用于暂存CPU运算过程中的数据和程序，提高计算机的运行速度。内存储器原理及应用16硬盘驱动器是计算机中主要的外存储器，具有容量大、价格适中、读写速度较快等特点。它采用磁存储技术，通过磁头在盘片上进行读写操作。硬盘驱动器固态硬盘采用闪存技术，具有读写速度快、抗震能力强、功耗低等特点。但价格相对较高，容量相对较小。固态硬盘光盘驱动器通过激光读写光盘上的数据，具有容量大、价格适中、便携性好等特点。但读写速度较慢，且易受到划痕和污染的影响。光盘驱动器外存储器类型及特点17价格与性价比价格是选购存储设备时需要考虑的重要因素之一。在满足性能需求的前提下，应选择性价比高的产品，以节约成本。存储容量存储容量是衡量存储设备性能的重要指标之一，通常以GB或TB为单位。选购时应根据实际需求选择合适的容量。读写速度读写速度是指存储设备读写数据的速度，通常以MB/s或GB/s为单位。选购时应选择读写速度较快的设备，以提高计算机的整体性能。稳定性与可靠性稳定性与可靠性是评价存储设备性能的重要因素之一。选购时应选择经过稳定测试、品牌信誉好的产品，以确保数据的安全和稳定。存储设备性能指标及选购建议1805输入输出设备介绍与操作演示19通过按键开关的通断来实现字符、数字等信息的输入，是计算机最基本的输入设备之一。键盘利用光电或机械原理，在桌面上移动并点击按键实现光标定位和操作，广泛应用于图形用户界面。鼠标将纸质文档、照片等图像信息转换为计算机可识别的数字信号，常用于文档数字化处理。扫描仪将声音信号转换为电信号，再经过模数转换成为计算机可处理的数字音频数据，用于语音输入和音频录制。麦克风常见输入设备原理及应用20常见输出设备原理及应用显示器通过液晶、LED等显示技术，将计算机内部的数字信号转换为可视的图像信息，是计算机最重要的输出设备之一。打印机将计算机中的数字信息转换为纸质文档，广泛应用于办公、教育等领域。音响将计算机中的数字音频数据转换为声音信号，用于音乐播放、语音输出等场景。投影仪将计算机中的图像信息投射到大屏幕上，适用于会议、教学等需要大画面展示的场合。21分辨率、响应速度、按键寿命等。输入设备分辨率、色彩表现、响应时间、打印速度等。输出设备输入输出设备性能指标及选购建议22选购建议根据实际需求选择适合的输入输出设备类型。注意设备的性能指标，选择性能稳定、品质可靠的产品。输入输出设备性能指标及选购建议230102输入输出设备性能指标及选购建议参考专业评测和用户评价，选择口碑良好的品牌和型号。考虑设备的兼容性和扩展性，以便未来升级和扩展计算机硬件系统。2406计算机硬件系统组装实践25了解计算机硬件组成准备组装工具防静电措施注意事项组装前准备工作和注意事项熟悉主板、CPU、内存、硬盘、显卡、电源等硬件设备的外观和接口。穿戴防静电手环，确保工作环境干燥，避免静电对电子元件造成损害。螺丝刀、镊子、扎带、散热膏等。确保所有硬件设备兼容，遵循正确的组装顺序，避免过度用力或损坏硬件。2603安装主板将主板放入机箱，连接电源线和前面板接口。01安装CPU和散热器将CPU轻轻放入主板插槽，涂抹散热膏，安装散热器并固定。02安装内存根据主板要求插入内存条，注意防呆口和插槽对应。组装步骤详解和演示操作27将硬盘和光驱放入机箱相应位置，并用螺丝固定。安装硬盘和光驱连接主板、硬盘、光驱的电源线和数据线。连接电源线和数据线将显卡插入主板对应插槽，并用螺丝固定。安装显卡连接显示器、键盘、鼠标等外部设备。连接外部设备组装步骤详解和演示操作28检查硬件连接开机测试系统检测运行测试程序组装完成后检查和测试方法01020304检查所有硬件设备的连接是否牢固，电源线、数据线是否插好。按下开机按钮，观察计算机是否正常启动，显示器是否显示正常。进入BIOS或操作系统，检查硬件设备是否被正确识别。运行一些测试程序，如CPU负载测试、内存测试等，检查硬件设备的稳定性和性能。2907总结回顾与拓展延伸30计算机硬件系统基本组成01包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备、存储设备五个基本部分。各组成部分的功能与特点02CPU负责运算和控制，内存用于暂存数据，输入设备用于输入数据和命令，输出设备用于显示和输出数据，存储设备用于长期保存数据。硬件系统性能指标03包括CPU主频、内存容量、硬盘容量、显卡性能等，这些指标决定了计算机的运行速度和处理能力。关键知识点总结回顾31学习成果展示通过完成实验、作业和测试，展示自己对计算机硬件系统组成的掌握程度。学习方法分享分享自己在学习过程中采用的有效方法和技巧，如阅读教材、查找资料、实践操作等。学习困难与解决分析自己在学习过程中遇到的困难和问题，并分享解决这些困难的方法和经验。学生自我评价报告分享32新型处理器技术新型存储技术新型输入输出技术智能化硬件产品拓展延伸