任务1认知计算机系统

河北旅游职业学院教案课程 ：计算机组装与维护任课教师 ：张爱华 教学类型 ：讲授课 第 1 课时教学单元任务 1 认知计算机系统学时教学地点2多媒体教室学习目标【知识目标】 了解计算机的发展历史；熟悉计算机系统的组成；熟 悉组成计算机的基本部件；熟悉组成计算机的微机性能指 标。【技能目标】 能够识别组成计算机的基本部件；能够记住计算机各部件的名称。日期班次电商 101电商 102学习情境项目一 计算机硬件系统的选购 子情境任务 1 认知计算机系统教学重点计算机硬件系统教学难点台式计算机各部件方法手段展示法、讨论法、讲授法、自主学习教学环节教学内容时间课程引入任务描述 : 当你看到一台计算机时，你能知道计算机主要部件的名称和作用 吗？这对组装计算机是非常重要的。相关资讯1.计算机发展史1946 年世界上第一台电子计算机“ ENIAC ”诞生于美国，此后发展异常迅速， 根据计算机主要电子器件分为四个时期：第一代计算机 1946-1957 电子管 运算速度较低，耗电量大存储容量小。第二代计算机 1958-1964 晶体管 体积小，耗电量较少，运算速度高，价格下 降。第三代计算机 1965-1971 中小规模集成电路 体积功能进一步减少，可靠性及 速度进一步提高。第四代计算机 1972 年至今 大规模及超大规模集成电路 性能到规模提高，价 格大幅度降低，广泛应用于社会生活的各个领域，走进办公室和家庭。电子计算机分类方法很多， 按功能和规模分为巨、大、中、小和微型机。 按照用途分类：专用机（针对性强、特定服务、专门设计）和通用机（科学计 算、数据处理、过程控制解决各类问题）按照原理分类：数字机（速度快、精度高、自动化、通用性强） 、模拟机（用 模拟量作为运算量，速度快、精度差）和混合机。微型计算机简称 “微型机 ”、“微机 ”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其 为“微电脑 ”。是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理第1 页共6 页器为基础，配以内存储器及输入输出（I0） 接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机。微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 其中存储器又分内存储器、 外存储器； 通常我们把输入设备及输出设备统称为外围 设备；而运算器和控制器又称为中央处理器CPU（Central Processing Unit ） 。2. 中国计算机发展1958 年，中国第一台计算机 -103 型通用数字电子计算机研制成功， 运行速度 每秒 1500 次，标志着我国第一台电子计算机的诞生。1963 年，中国第一台大型晶体管电子计算机-109 机研制成功。1965 年，中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109 乙，之后推出109 丙机，该机为两弹试验中发挥了重要作用。1969 年，北京大学承接研制百万次集成电路数字电子计算机-150 机。1974 年，DJS130、131、132、135、140、152、153 等 13个机型先后研制成 功；运算速度达每秒 100 万次。1983 年，“银河号”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒1 亿次 ，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。1985 年，电子工业部计算机管理局研制成功与IBM PC 机兼容的长城 0520CH微机。1988年，第一台国产 386微机-长城 386推出，中国发现首例计算机病毒。1993 年，中国第一台 10 亿次巨型银河计算机型通过鉴定。1997 年，国防科大研制成功银河 -III 百亿次并行巨型计算机系统，采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由130 多个处理结点组成，峰值性能为每秒130亿次浮点运算，系统综合技术达到 90 年代中期国际先进水平。2001 年，中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU“龙芯”芯片。2002 年，曙光公司推出完全自主知识产权的“龙腾”服务器，龙腾服务器采 用了“龙芯 - 1”CPU，采用了曙光公司和中科院计算所联合研发的服务器专用主板， 采用曙光 LINUX 操作系统， 该服务器是国内第一台完全实现自有产权的产品， 在国 防、安全等部门将发挥重大作用。2003 年，百万亿次数据处理超级服务器曙光4000L 通过国家验收，再一次刷新国产超级服务器的历史纪录，使得国产高性能产业再上新台阶。2009年 10月 29日，每秒钟 1206 万亿次的峰值速度和每秒 563.1 万亿次的 Lin pack 实测性能，使这台名为“天河一号”的计算机位居同日公布的中国超级计算 机前 100 强之首， 也使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计 算机的国家。3. 计算机系统概述计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分（如下图）：硬件系统 是指计算机系统中实际装置的总称。它可以是电子的、电的、磁的、 机械的、光的元件或装置，或由它们组成的计算机部件或整个计算机硬件系统。计 算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器五部分组成。软件系统 是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关的文档资料， 例如操作 系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、数据库管理系统、专用软件包、各种维护第2 页共6 页 使用手册、 程序流程图和说明等。 软件系统由系统软件、 支撑软件和应用软件组成， 其任务是保证保证计算机硬件功能得以充分发挥。计算机系统中硬件是物质基础， 软件是灵魂， 两者有机结合才赋予计算机强大 的生命力。4. 计算机硬件系统组成1946 年冯诺依曼提出了“程序存储”的计算机组成和工作方式基本设想。 到现在为止， 尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化， 但是就其体系结构而言， 仍然是根据他的设计思想制造的，这样的计算机称为冯 诺依曼结构计算机。冯诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点：计算机应包括运算器、存 储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。计算机内部应采用二进制来表示 指令和数据。 每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。 其中操作码表示运算性 质，地址码指出操作数在存储器中的地址。将编好的程序送人内存储器中，然后 启动计算机工作，计算机勿需操作人员干预，能自动逐条取出指令和执行指令。第3 页共6 页控制器： 是计算机的指挥中心，负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时各 部件需要的操作命令。它由指令寄存器、指令译码器、程序计数器、操作控制器等 组成，是发布命令的“决策机构” ，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。运算器又称算术逻辑单元（ Arithmetic Logic Unit 简称 ALU ）：是计算机对数 据进行加工处理的部件，主要任务是执行各种算术运算（加、减、乘、除等）和逻 辑运算（与、或、非、异或、比较等） 。由控制器、运算器等组成中央处理器（简称CPU）是硬件系统的核心，并采用大规模集成电路工艺制成的芯片，又称微处理器芯片，是计算机中集成度最高、 最贵重的一块芯片。存储器： 是计算机的记忆设备，主要功能是存放程序和数据，程序是计算机操 作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器是由存储体、地址译码器、读写控制 电路、 地址总线和数据总线组成。 能由中央处理器直接随机存取指令和数据的存储 器称为主存储器， 磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器 （或辅助存储器） 。 由主存储器、外部存储器和相应的软件，组成计算机的存储系统。输入设备 的任务是把用户要求计算机处理的数据、字符、文字、图形和程序等 各种形式的信息转换为计算机所能接受的编码形式存入到计算机内。输出设备 的任务是把计算机的处理结果以用户需要的形式 （ 如屏幕显示、文字 打印、图形图表、语言音响等）输出。输入输出接口是外部设备与中央处理器之间 的缓冲装置，负责电气性能的匹配和信息格式的转换。5.计算机的软件系统计算机的软件系统包括系统软件（、支撑软件）和应用软件等部分，是计算机 的灵魂。系统软件 是控制和协调计算机及外设， 支持应用软件的系统。 其主要功能是负 责对整个计算机系统资源的管理、调度、监视和服务。其中操作系统是系统软件的核心， 它负责对计算机系统内各种软、 硬资源的管 理、控制和监视。支撑软件 是支撑各种软件的开发 维护的软件，又称为软件开发环境，它包括 环境数据库、各种接口软件和工具组，如MS的 .net 环境。应用软件 是指为了解决各类实际问题而开发的各种应用程序。 如办公软件、 联 网软件、多媒体软件等。第4 页共6 页6.微型计算机性能指标计算机的性能是由系统结构、指令系统、外设配置等多方面因素决定的。不同 用途的计算机，侧重点也不同。衡量计算机性能的主要指标有以下几个方面：字长：参与计算的数据的二进制位数称基本字长。字长标志着运算精度，位数 越多，精度越高，但价格也越高，如 8位、16 位、 32位及 64位等。运算速度： 是衡量计算机性能的一项重要指标， 用每秒执行的指令的条数来表 示。一般表示为 MIPS，即：每秒百万条指令。现在多用 CPU的主频来表示。内存容量： 是反映计算机内存存储二进制代码的能力， 通常指存储器中存储单 元的个数。以字节（ Byte ）为单位，还有 KB， MB和 GB。其关系为： 1GB=2 10（1024） MB=2 20KB=2 30B存储周期： 是指进行一次读或写操作作用的时间。通常用微秒表示，是反映主 存的速度性能的。输入/ 输出数据的传送率： 是指主机与外设间交换数据的速度， 以字符 / 秒表示。 通用寄存器的数量：可靠性： 用计算机连续无故障运行的最长时间衡量。兼容性： 多指程序的移殖性。性能价格比： 简称性价比，是一项综合指标，性价比越大，表明计算机的性能 越好，价格越低。外设配置： 计算机从结构上允许配置的基本外设和扩充外设的种类和数量。 软件配置：操作系统及应用软件等。任务实施任务实施 : 认识计算机主要部件1.认识台式计算机各部件一台完整的计算机应用包括主机、显示器、鼠标、键盘及音箱等部件。 主机是计算机的重要组成部分，主要包括电源、主板、CPU、存储器、电源线、数据线、机箱等，还包括硬盘驱动器、光盘驱动器等外设。显示器是计算机的常用输出设备，功能是将结果显示在显示器上。 鼠标和键盘是计算机的输入设备，输入程序、数据及命令。2.认识主机各主要部件主板：是用来安装 CPU、内存、显卡、声卡等部件的，还包括各种接口。 CPU：是整个计算机运算和控制和核心部件。内存：是计算机的数据存储中心。 硬盘：是计算机的外存储器。光盘驱动器：是计算机的外存储器。 电源：是计算机的动力之源。显卡：是进行数、模信号转换的设备。 声卡：是进行声音处理的设备。机箱：是用于封装主机的设备。第5 页共6 页3.认识笔记本计算机各部件操作练习1. 从外观上认识计算机的各组成部件。2. 从外部观察计算机的各主要部件的连接方法。3. 打开一台计算机，了解主机箱的结构和各组成部件。4. 观察台式机箱内部各部件的连接。5. 比较笔记本计算机和台式计算机的内部结构。参考资料第6 页共6 页