第2課 計算機的組成

[教學目的與要求]

(1)了解計算機組成各部分的名稱和作用。

(2)知道什么是計算機軟件，了解計算機軟件的作用。

(3)了解計算機處理信息的過程。

[課時安排]

建議1課時。

[教學重點與難點]

(1)計算機是由特定功能的各種設備組合在一起的一個整體。

(2)計算機硬件和軟件的概念。

[教材分析與教法建議]

(1)在講授計算機硬件時建議采用直觀教學法，教師通過展示計算機的各組成部分，讓學生體驗到計算機是由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入設備和輸出設備等組成的一個有機整體。

(2)通過觀看錄像片(介紹計算機基本組成)讓學生體驗感受計算機的基本組成。

(3)教師還可以在計算機教室中實際地拆裝計算機，讓學生感受計算機的基本組成。如果學校條件許可還可以分成若干小組，在教師的指導下(在切斷電源的條件下)，由學生拆裝計算機，親身體驗，了解計算機的各組成部分。

值得提請老師注意的是，學生分小組拆裝計算機后，必須經計算機教師檢查合格，各接插件均符合要求后才可以通電開機。

在說明計算機的基本組成時，可以分兩個方面來說。一個是從外觀上看，計算機由主機箱、鍵盤和顯示器組成；二是從邏輯組成來看，即控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備，在教學過程 中要講述清楚。

(4)講授計算機軟件時，我們可以結合通過計算機處理相關工作的實例，直觀地進行教學。

(5)通過教學讓學生知道，如果計算機僅有硬件，沒有軟件是沒有辦法進行工作的；計算機再怎么聰明，沒有人編寫系統軟件或應用軟件，它也沒有辦法進行處理。

[參考資料]

一、計算機的硬件和軟件

現代的計算機面對用戶的不再是簡單的、由電子線路組成的機器，而是由硬件和軟件兩部分組成的計算機系統。

1.硬件

計算機硬件從外觀上看主要有主機箱、鍵盤和顯示器；從邏輯功能上看，可以分為控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備五個部分，一般地又把運算器和控制器合稱為中央處理器。判斷一臺計算機的性能主要看兩個指標，第一是CPU的型號與主頻，第二是總線類型。

打開計算機主機箱，里面有一塊印刷電路板，這就是計算機的主機板(簡稱主板)，一般地，計算機的重要控件都做在計算機的主板上。主板的類型和品種很多，從類型上來說，它們都是以CPU來分類的，CPU芯片在主板上是可以插拔的。主板上還許多部件，如ROM、RAM、總線槽、插座、電池等。

(1)CPU

CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的英文縮寫，它是計算機的運算控制中心，是計算機中集成度最高、最貴重的一塊芯片。它是由幾千~幾千萬個晶體管組成的超大規模的集成電路芯片。計算機所有數據的加工處理都是在CPU中完成的。CPU還負責發出控制信號，使計算機的各個部件協調一致地工作。

(2)存儲器

①內部存儲器

內部存儲器簡稱為內存，計算機要執行的程序、要處理的信息和數據，都必須先存入內存，才能由CPU取出進行處理。

內存一般可以分為隨機讀寫存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)兩種。

ROM中存儲的數據只能讀出，而用一般的方法不能寫入。它的最大優點是它保存的數據在斷電后不會丟失，因此用來保存計算機經常使用且固定不變的程序和數據。ROM中保存的最重要的程序是基本輸入輸出系統BIOS，這是一個對輸入輸出設備進行管理的程序。

RAM中存儲的數據可以隨時取出來(稱為讀出)，也可以隨時存入新數據(稱為寫入)或對原來的數據進行修改。RAM的缺點是斷電以后所存儲的所有數據都將丟失。

充當內存的集成電路芯片是做在一小條印刷電路板上的，稱為內存條。內存條可以很方便地插在主板上，其容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。在選擇內存條時，要考慮容量稍大一些的，但不要插滿槽口，為今后的升級及內存的擴充留有余地。

②外部存儲器

內存的容量有限，且價格較貴，關機以后內存中所存儲的數據就消失了，因此計算機還必須有外部存儲器(簡稱外存)來存儲數據。外存的特點是存儲容量大、價格較低，所存儲的數據在計算機關機后也不會丟失。外存有軟盤、硬盤、光盤等。

(3)輸入/輸出設備

輸入設備就是把數據送入計算機的設備，它接受用戶的程序和數據，并轉換成二進制代碼送入計算機的內存中存儲起來，供計算機運行時使用。輸出設備就是把經過計算機處理的數據，以人們能夠識別的形式輸出的設備。輸入/輸出設備就如同人有了眼睛可以看、耳朵可以聽、嘴巴可以講、手可以寫字一樣，輸入/輸出設備是計算機與外界溝通的橋梁。

輸入設備有鍵盤、鼠標器、掃描儀、手寫筆等。鍵盤主要用來輸入各種文字、數據和命令。鼠標器主要用于繪圖以及快速地移動光標進行選擇或輸入。掃描儀用來將圖形或圖像資料輸入到計算機中。

輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等。顯示器，能顯示計算機輸出的文字、圖形或圖像；打印機能把計算機輸出的文字、圖形、圖像等打印到紙上，打印機的種類很多，有針式打印機、噴墨打印機、熱敏打印機、激光打印機等；音箱能輸出經過計算機處理的聲音信息。

2.軟件

計算機所做的一切都是靠運行軟件來完成的。20世紀50年代以前人們普遍認為軟件就是程序，其實這并不完整。70年代有人提出：軟件由程序和開發、利用、維護它的一切文檔組成。1983年美國IEEE組織給軟件下了一個明確的定義：軟件是計算機程序、方法、規則相關的文檔以及在計算機上運行所必需的數據。

計算機軟件大體上可以分為系統軟件和應用軟件兩大類。

(1)系統軟件

系統軟件是一種綜合管理計算機硬件和軟件資源，為用戶提供工作環境和開發工具的大型軟件。系統軟件主要有操作系統和程序設計語言兩類。

操作系統是計算機的大管家，它負責管理和控制計算機各個部件協調一致地工作，是一個最基本、最重要的系統軟件。一臺計算機必須安裝了操作系統才能正常工作。DOS、Windows、Unix、Linux等都是計算機上使用的操作系統軟件。

程序設計語言是用來編制軟件的專門語言。我們使用的各種軟件都是用程序設計語言編寫的。程序設計語言的種類很多，有BASIC、PASCAL、C、FoxBASE、Visual BASIC、Visual FoxPro等。

(2)應用軟件

應用軟件是計算機用戶為了解決某些具體問題而編制的軟件。如圖書館資料檢索軟件、人事管理軟件、工資管理軟件、輔助教學軟件等。還有為各種不同用途編制的專用軟件，如文字處理軟件、電子表格軟件、防病毒軟件等。

二、微處理器的發展歷史

你知道神奇的計算機芯片是用什么材料制成的嗎？Intel公司的創始人摩爾曾有過這樣一段精彩的解釋：我們需要為芯片尋找一種基質，因此我們考察了地球的基質，它主要是沙粒，所以我們使用了沙粒(硅可由海沙濾取而得)。我們需要為芯片上的線路和開頭尋找一種金屬導體，我們考察了地球上的所有金屬，發現鋁是最豐富的，所以我們使用了鋁。下面讓我們循著Intel公司的發展歷程，去探尋中央處理器的發展史。

1971年，Intel公司首先推出了世界上第一個4位微處理器芯片Intel 4004，它集成了2300個晶體管，同年，第一臺使用了4004芯片的微型計算機誕生了。1972年，Intel公司推出了8位微處理器芯片8008，之后的幾年中，8位微型計算機得到了飛速的發展，并打開了一定的市場。其中，最為著名的是蘋果公司的Apple II。1978年，Intel公司推出了16位微處理器芯片8086，主頻為5~8MHz。隨后又有80186、80188、80286等16位芯片出現。這一階段在微型計算機市場大獲成功的是IBM公司的IBM PC。1985年，Intel公司推出32位微處理器80386，指令中增加了頁式存儲管理，加強了圖形處理的能力。同一年，Microsoft(微軟)公司推出了Windows 操作系統，這是微型計算機操作系統的一次革命性的進步。1989年Intel公司研制成功80486芯片。微型計算機市場日趨繁榮，出現了百家爭鳴的局面。

1993年Intel公司公布了新一代的處理器80586，并給它起了個商品名Pentium(奔騰)，簡稱P5，集成度為310萬個器件/片，時鐘頻率為60~133MHz，1995年2月，Intel公司推出了Pentium Pro芯片，簡稱P6，集成度為550萬個器件/片，時鐘頻率為133MHz，1997年1月Intel公司推出了第一片帶MMX技術的多功能奔騰處理器。MMX是Multi-Media Extensions(多媒體擴展)的縮寫，是為加快多媒體操作運算而在CPU內部新增了57條指令。這57條指令是特別為音頻信號、視頻信號以及影像處理而設計的，從而使得本來由聲卡、解壓卡、顯示卡等支持的部分工作，又可以回到高速的CPU中完成。1997年下半年起，各CPU制造商競相將MMX技術納入32位及64位微處理器中。1998年的PentiumII是帶有MMX技術的P6級的微處理器，內含750萬個晶體管，主頻普遍在200MHz以上。1999年2月，Intel公司又推出了PentiumIII，其核心速度在 450MHz以上。PentiumIII是在PentiumII的基礎上新增加了70條能夠增強音頻、視頻和3D圖形效果的SSE(Streaming SIMI Extensions，數據流單指令多數據擴展)指令集。2000年，Intel公司推出了Pentium IV微處理器，主頻達到1GMHz以上。

縱觀計算機的發展歷史，微處理器性能的不斷提高是計算機應用得以迅速發展的真正動力，它比歷史上任何發明都進展得更為迅速。

[參考教案]

[課  題] 第2課  計算機的組成

[教學目的與要求]

(1)了解計算機組成各部分的名稱和作用。

(2)知道什么是計算機軟件，了解計算機軟件的作用。

(3)了解計算機處理信息的過程。

[課時安排]

1課時。

[教學重點與難點]

(1)計算機是由特定功能的各種設備組合在一起的一個整體。

(2)計算機硬件和軟件的概念。

[教學過程 ]

一、導入  

同學們，計算機這個詞對于我們來說已經不再陌生了，它已經滲透到我們生活中的每個環節中去了。那么你們知道哪些有關計算機的名詞呢？(根據學生的回答，教師作出相應的小結)。同學們，你們所說的這些名詞有的是計算機的硬件，有的是計算機的軟件，還有一些則是計算機的應用，今天我們就要學習計算機的組成，計算機是由硬件和軟件兩個部分組成的。通過大家的共同努力，我相信大家都會成為一個計算機小行家。

二、新授(以臺式微機為例)

1.硬件

計算機硬件從外觀上看，計算機由主機、顯示器、鍵盤、鼠標器等部分組成。(結合實物講解)硬件就是我們實實在在能夠看到的計算機部分。

學生看書，結合圖片自學各部分名稱及作用。教師補充，區分輸入、輸出設備。

(1)主機

主機是計算機的心臟和大腦，在里面有很多的部件，分別實現各種連接和處理功能。它能存儲輸入和處理的信息，進行運算，控制其他設備的工作。

打開計算機主機箱，里面有一塊印刷電路板，這就是計算機的主機板(簡稱主板)，一般地，計算機的重要控件都做在計算機的主板上。主板上還許多部件，如ROM、RAM、總線槽、插座、電池等。機箱內還有硬盤、軟驅、光驅、電源和小喇叭等。

其中核心部分是微處理器和內存儲器。微處理器是計算機中集成程度最高的芯片，平時我們所說的“486”、“586”都是指微處理器的檔次和型號。Inter公司是生產微處理器的最著名的廠商，1993年生產出了80586，取名Pentium(奔騰)，1995年推出了Pentium Pro芯片，接著，又推出了Pentium Ⅲ處理器，現在又有了Pentium Ⅳ處理器。內存是暫時存放數據用的，通常有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等各種規格。

(2)輸入設備

鍵盤主要用來輸入文字和命令，是一種輸入設備。其實輸入設備還有很多，我們常用的還有鼠標器、話筒、掃描儀、手寫筆等。

(3)輸出設備

顯示器可以把計算機處理的數據給我們看，它是一種輸出設備。輸出設備還有打印機、音箱等。打印機通常有針打、噴打、激打之分。

一個計算機系統，通常由輸入設備、主機、輸出設備三部分組成。主機是計算機的核心，輸入/輸出設備中除了顯示器、鍵盤必不可少外，其他的可根據需要配備，當然，多一樣設備，多一種功能。以上都是能夠看到的部分，我們把它們叫做硬件。

2.軟件

計算機光有硬件還不行，它等于是一具尸體，沒有生命力，要是想讓計算機完成我們想做的工作，使它“活”起來，必須給它安裝一些無形的東西，這些就是軟件。比如，要用計算機畫畫，我們必須給計算機安裝畫畫軟件。在課堂上演示安裝Windows的畫圖程序。

計算機其實由軟件和硬件構成，硬件是可以看到的，是物質基礎，軟件則是它的思想靈魂。

計算機軟件大體上可以分為系統軟件和應用軟件兩大類。

(1)系統軟件

系統軟件是一種綜合管理計算機硬件和軟件資源，為用戶提供工作環境和開發工具的大型軟件。系統軟件主要有操作系統和程序設計語言兩類。

操作系統是計算機的大管家，它負責管理和控制計算機各個部件協調一致地工作，是一個最基本、最重要的系統軟件。一臺計算機必須安裝了操作系統才能正常工作。DOS、Windows、Unix、Linux等都是計算機上使用的操作系統軟件。現在我們最常用的是美國微軟公司的Windows系列操作系統。我國也有了自己的操作的系統—紅旗Linux，現在正在推廣運用當中。

(2)應用軟件

應用軟件是計算機用戶為了解決某些具體問題而編制的軟件。有了應用軟件，才能在計算機上畫圖、寫文章，制作多媒體報告、玩游戲等，如WPS、Word、PowerPoint等都是應用軟件。

三、計算機信息處理過程

計算機的硬件組成有點像人的大腦、眼睛、耳朵及筆、紙等，計算機處理信息的過程也類似于人腦處理信息的過程。

比如我們要把書上的一段文字在Word中用拼音輸入法輸入到計算機中，我們首先應該用眼睛看這段文字，眼睛把看到的字傳給大腦，大腦要對這個字進行處理，看看認識不認識這個字，如果認識，大腦就可以產生這個字的拼音編碼(不認識可以利用字典查出這個字的讀音)，然后大腦指揮手利用鍵盤輸入這個字。這樣繼續下去一段文字就會輸入進去了。人在這一連串的動作中眼睛相當于輸入設備；大腦相當于主機進行各種處理工作；手就相當于輸出設備，把大腦的處理表現出來(利用鍵盤輸入字)。

計算機的工作過程也像人一樣，在輸入字的這個過程中，首先通過輸入設備鍵盤把這個字的編碼信息輸入主機，由主機對信息進行加工處理，再把加工處理后的信息通過輸出設備輸出(在屏幕出打印這個字)。

由此可見，計算機的工作過程可以用“輸入、處理、輸出”6個字來概括。

四、小結

今天你知道了哪些計算機知識？

五、練習

(1)填空

①內存儲器一般可以分為        和        兩類。

②奔騰Ⅰ、奔騰Ⅱ、奔騰Ⅲ、奔騰Ⅳ是指計算機        的型號。

③常見的外存儲器有       、       和       等幾種。

(2)你能說出計算機硬件由哪些設備組成嗎？

(3)想一想：如果你要在計算機中玩下象棋的游戲，該怎么辦？

(教案設計：南京市拉薩路小學  徐惟樂)