21计算机的组成与分类计算机的发展与作用计算机组成原理
第2章2.1 计算机的组成与分类
计算机的发展与作用
计算机组成原理
计算机：又称电脑，是一种能够接收信息，并按照存储在其内部的程序（程序表达了某种规则）对输入信息进行处理，并产生输出结果的高度自动化的数字电子设备。是一种通用的信息处理工具
计算机的特性：速度快；存储容量大；通用性好1946 年研制成功第1 台数字电子计算机ENIAC（电子数字积分机与计算机）：计算机的分代(按使用的元器件) 第1 代：电子管＋磁鼓第2 代：晶体管＋磁芯第3 代：中、小规模集成电路第 4 代：大、超大规模集成电路
计算机应用模式的演变20 世纪50 年代～7 年代：大型计算机的“集中计算模式”20 世纪80 年代：个人计算机的“分散计算模式”
20 世纪9 年代后：“网络计算模式”计算机的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。计算机的硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。从逻辑（功能）上讲，计算机硬件包括中央处理器（CPU）、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们之间通过总线相互连接。输入设备：用来向计算机输入信息的设备，如：键盘、鼠标、扫描仪和麦克风等输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示中央处理器(运算控制器) 处理器(processor)：对各种信息进行处理（例如计算、排序、分类、检索）的部件，能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作，由数字电路组成，结构复杂微处理器：将处理器的所有组成部分制作在仅为几个平方厘米的半导体集成电路芯片上中央处理器(CPU)：计算机中通常有多个不同的处理器，用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU 多数个人计算机只有 1 个CPU，但有一些计算机包含有2 个、4 个、8 个甚至成百上千个CPU 存储器：储存以二进位形式表示的程序和数据的部件，包括：内存储器：存取速度快，容量相对小，直接与CPU 连接，用来临时存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据外存储器：存取速度较慢，容量相对很大，能长期存放计算机系统中几乎所有的信息，外存中的数据必须先传送到内存，才能被CPU 使用输出设备：完成输出功能的设备，如:显示器、打印机和扬声器等(多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等) 总线(bus)：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O 设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路分类：CPU 总线（或前端总线）：用于连接CPU 和内存的总线I/O 总线：连接内存和I/O 设备（包括外存）的总线计算机的分类按内部逻辑结构分类：8 位/16 位/32 位/64 位按性能和价格分类：巨型计算机(supercomputer)
大型计算机(mainframe) 小型计算机(minicomputer) 个人计算机(personal computer) 个人计算机可以分成：台式PC(deskbook) 笔记本(notebook,Laptop) 工作站(workstation) 超级便携机UMPC(Ultra-Mobile PC) 微处理器和嵌入式计算机微处理器(μP)：使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件。微处理器是各类计算机的核心组成部分，中央处理器几乎都采用微处理组成嵌入式计算机：把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为单片计算机或嵌入式计算机
2.2 CPU 的逻辑结构与工作原理
CPU 的结构迄今为止，计算机都是按照冯诺依曼提出的“存储程序控制”的原理工作，即：问题的解算步骤（程序）连同它所处理的数据都用二进位表示，并预先存放在存储器中；程
序运行时，CPU 从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。CPU 的主要任务：执行指令，按指令的要求完成对数据的运算和处理CPU 的结构：CPU 主要由运算器、控制器和寄存器组 3 个部分组成寄存器（GPR）：存储速度快，用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间（或最后）结果运算器(ALU)：用来对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻辑部件(ALU) 参与ALU 运算的数据——预先从内存传送到寄存器无需继续运算的结果——从寄存器保存到内存控制器：CPU 的指挥中心指令计数器——存放CPU 正在执行的指令的地址，CPU 每执行一条指令后它就自动加1 指令寄存器——保存正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU 的内部状态指令与指令系统程序：能完成某个任务的一连串指令。指令：用二进位表示，它用来规定CPU 执行什么操作。指令是构成程序的基本单位。
指令由两个部分组成：操作码——指出计算机应执行何种操作操作数地址——指令所处理的数据或数据所在的位置
指令在计算机中的执行过程：取指令：CPU 的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里执行指令：执行单元从存储器取操作数，完成指令所规定的运算或操作保存结果：执行单元保存运行结果到寄存器或主存储器，指令计数器自动加 1 形成下一条指令的地址
指令系统：CPU 可执行的全部指令称为该CPU 的指令系统每一种CPU 都有自己独特的一组指令。同一公司同一系列的CPU 具有向下（前）兼容性：即所有新处理器均保留老处理器的全部指令，同时还扩充功能更强的新指令。这样，A 计算机（使用新型号CPU）的程序不能在B 计算机（使用老型号CPU）上运行，B 计算机的程序却能在 A 计算机上运行不同公司的不同CPU 产品其指令系统不同，它们未必互相兼容：计算机A （使用Intel 公司CPU）的程序不能在B 计算机（使用IBM 公司的Power PC 微处理器）上直接运行，B 计算机的程序也不能在A 计算机上直接运行
奔腾 4 系列的产品发展过程为：8088（8086）→80286 →80386→80486 →Pentium→Pentium PRO→Pentium II →Pentium III →Pentium 4 →奔腾D→奔腾至尊→酷睿→酷睿2
常见的技术术语：超标量（superscalar）结构：包含多个ALU，均可同时工作流水线结构SSE/SSE2/SSE3 指令：其特点是1 条指令可处理128 位的数据，因此一条指令中可包含若干个整数或浮点数，从而大大提高了计算速度，有利于完成3D 图形、语音识别、图像处理等多媒体应用超线程(Hyper-Threading, HT)技术：把硬件模拟成两个处理器芯片，从OS 来看就像有两个CPU 一样，可同时执行2 个线程。由于不是2 个真正的CPU，它们需要共享ALU、cache 等资源，当两个线程同时需要使用某个资源时，一个线程必须暂停运行，直到该资源空闲后才能继续执行，因此超线程的性能达不到2 个物理CPU 的性能，当运行单线程应用软件时，超线程技术甚至会降低系统性能。双核处理器：1 个芯片中有两个功能相同的处理器(内核)，在操作系统看来，系统中有2 个CPU
CPU 的性能指标
计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，它由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU 是主要因素。CPU 性能高低的主要指标是CPU 的速度，有 2 种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目，单位有：百万条定点指令/秒MIPS、百万条浮点指令/秒MFLOPS、万亿条浮点指令/秒TFLOPS 使用常用软件（办公软件、数字媒体处理软件和3D 游戏等）的运行速度来衡量CPU 的性能
影响CPU 性能的主要因素：CPU 的字长（位数）：CPU 中整数寄存器和定点运算器的宽度，目前PC 使用的CPU 大多是32 位处理器，新一代的PC 机将使用64 位处理器
主频（CPU 时钟频率）：一般主频越高，执行一条指令所需时间越少，CPU 的处理速度越快CPU 总线（前端总线）的速度：CPU 总线速度决定了CPU 与内存间数据传输速度的快慢，总线速度越快，CPU 的性能发挥得越充分高速缓存（cache）的容量与结构：cache 有利于CPU 访问内存的次数，通常cache 容量越大、级数越多，其效用就越显著CPU 的指令系统：指令的类型、数目和功能会影响程序的执行速度CPU 的逻辑结构：CPU 包含的定点运算器和浮点运算器数目、是否具有数字信号处理功能、有无指令预测和数据预测功能、流水线的结构和级数都对指令的速度有影响
2.3 PC 机的主机
PC 机通常由机箱、显示器、键盘、鼠标和打印机组成机箱内有主板、硬盘、软驱、光驱、电源和风扇等主板上安装了CPU、内存、总线、I/O 控制器等部件，是PC 机的核心主板、芯片组与BIOS 主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件主板上通常安装有CPU 插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、BIOS、CMOS 存储器、辅助芯片和若干用于连接外部设备的I/O 插口芯片组的作用：是PC 机各组成部分相互连接和通信的枢纽芯片组一般由两块超大规模集成电路芯片组成：北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片：存储控制中心（MCH），用于高速连接CPU、存储器、显卡，并与南桥芯片相连；南桥芯片：I/O 控制中心（ICH），主要与PCI 总线槽、USB 接口、硬盘接口、音频解码器、BIOS 和CMOS 存储器等连接，并借助Super I/O 芯片提供对键盘、鼠标、串行口和并行口的控制。
关于芯片组的一些说明：芯片组与CPU 芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能
BIOS（Basic Input/Output System）即“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序。BIOS 是PC 机软件中最基础的部分，没有它机器无法启动。
BIOS 功能：诊断计算机故障；启动计算机工作；控制基本的输入输出操作( 键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等) BIOS 芯片中包含的程序：加电自检程序程序POST(Power On Self Test)：用于检测计算机硬件故障系统主引导记录的装入程序（Boot）：将主引导程序装入内存，并由引导程序加载操作系统，成功后进入操作系统运行状态CMOS 设置程序：设置系统参数，包括日期、时间、口令、配置参数等常用外部设备的驱动程序（Driver）：实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制CMOS 存储器：是一个容量很小的RAM 存储器，存放与计算机硬件相关的一些参数（配置信息），包括系统的日期、时间、口令，已安装的软盘、硬盘、光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS 程序使用CMOS 芯片是一种易失性存储器，必须使用电池供电，才能使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息PC 机的启动工作过程：接通电源时CPU 首先执行BIOS 中的加电自检程序，CMOS 中的内容来识别硬件的按配置，根据系统的配置信息对各部件进行测试(发现错误则报错，系统将不能继续启动或不能正常工作)和初始化，初始化包括CPU、内存、ROM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备；若用户按下某一热键（Del 或F1、F2、F8）可启动BIOS 中的CMOS 设置程序，允许用户对系统的硬件配置信息进行修改；若用户没有按下某一热键，而且加电自检无致命错误，CPU 自动执行主引导记录装入程序，按照CMOS 中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘），将其第一扇区的内容（主引导记录）读出并装入到内存；控制权交给操作系统引导程序，由引导程序继续将操作系统装入内存；操作系统装入成功后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制
内存储器计算机中的存储器分为内存和外存两大类通常，存取速度较快的存储器成本较高，存取速度较慢的存储器成本较低。为了获得好的性能/价格比，计算机中各种内存储器和外存储器组成一个层状的塔式结构（P52 页），取长补短，协调工作内存储器从应用角度可分为：主存储器（内存条）、cache 存储器和寄存器内存储器由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：随机存储器RAM：关机或断电时，其中的信息随之丢失。根据其保存数据的机理可分为：动态随机存取存储器（DRAM）：电路简单，集成度高，功耗小，成本低，一般用于做主存静态随机存取存储器（SRAM）：电路复杂，集成度低，功耗较大，成本高，一般用于做cache 高速缓冲存储器只读存储器ROM：能够永久或半永久地保存数据的存储器，即使掉电后，存放在ROM 中的数据也不会丢失。按照ROM 中的内容是否能够在线改写，可分为：不可在线改写的ROM：如掩膜ROM、PROM 和EPROM Flash ROM：在低电压下，存储的信息可读不可写；在较高电压下，所存储的信息可以更改和删除，可用于存储BIOS 程序或用在数码相机和优盘中主存储器(RAM)由DRAM 芯片组成，CPU 可直接访问的存储器，是用于存放供CPU 处理的指令和数据主存1 个字节（8 个二进位）为一个存储单元，对每个存储单元进行连续编址，CPU 按地址对存储器进行访问存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB 或GB）存储器存取时间：从CPU 给出存储器地址开始，到存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU 数据写入存储器）所需要的时间（单位：ns，1ns=10 s）PC 机主存储器由1～4 个内存条组成，内存条是把若干片DRAM 芯片焊装在一小条印制电路板上制成，内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用主存中的常见术语：SDRAM：单速率同步DRAM DDR SDRAM：简称DDR，双倍数据速率的同步DRAM，采用双列直插式内存条（DIMM）DDR2 SDRAM：简称DDR2，四倍数据速率的同步DRAM，采用双列直插式内存条（DIMM）DDR3 SDRAM：简称DDR3，八倍数据速率的同步DRAM Cache：是一种小容量高速缓冲存储器，由SRAM 组成，速度几乎与CPU 一样快程序运行时，CPU 使用的一部分数据/指令会预先成批拷贝在cache 中，cache 的内容是主存储器中部分内容的映象；当CPU 需要从内存读(写)数据或指令时，先检查cache 中有没有，若有，就直接从cache 中读取，而不用访问主存储器I/O 总线与I/O 接口I/O 操作的任务：将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域，或将内存储器指定区域的内容送出到输出设备I/O 操作的特点：I/O 操作速度比CPU 慢很多，因此I/O 与CPU 数据处理往往是并行处理；
多个I/O 设备必须同时进行工作配置的I/O 设备数量和品种可经常增减或变换每类I/O 设备都有各自的控制器，它们按照CPU 的I/O 操作命令，独立地控制I/O 操作的全过程
I/O 设备、I/O 接口、I/O 控制器和I/O 总线的关系：I/O 控制器：是控制I/O 设备正常运行的一组电子线路，可制成扩充卡插在主板的插槽中，也可集成在芯片组中I/O 控制器通过I/O 总线与CPU、内存相连I/O 设备通过I/O 接口与I/O 控制器相连I/O 总线：各类I/O 控制器与CPU、内存之间传输数据的一组公用信号线及相关控制电路，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的I/O 控制器扩展卡直接连接。I/O 总线中包括了三种信号：数据信号、地址信号和控制信号I/O 总线的带宽：也称总线的数据传输率，是指单位时间内总线上可传输的最大数据量，是总线的最重要的性能指标。其计算公式：
总线的数据传输速率(MB/s) = 数据线位数/8×总线工作频率（MHz）×每个总线周期的传输次数
目前PC 机使用的I/O 总线：PCI 总线PCI-Express(高速PCI 总线)：采用高速串行
传输，以点对点的方式与主机进行通信。目标是全面取代现行的PCI 和AGP，实现总线接口的统一。
I/O 接口：I/O 设备与I/O 控制器之间的连接器I/O 接口的分类：按数据传输方式：串行接口（一位一位传输）和并行接口（8、16 或32 位一起传输）按数据传输速率：低速口和高速口按连接设备的数量：总线式（可串接多个设备，被多个设备共享）和独占式（只能连接一个设备）按是否符合标准：标准接口和专用接口
USB 接口：通用串行总线式接口（Universal Serial Bus ）USB 特性：高速串行传输，可连接多个设备，一个USB 口用USB 集线器最多可连接127 个设备所有设备共享总线带宽符合即插即用规范（Plug & Play,即PnP），支持热拔插可通过USB 接口由主机向外设提供电源（＋5V，100～500 mA）
USB 传输速率：1.5Mb/s（1.0 版）、12Mb/s（1.1 版）和60MB/s（2.0 版）IEEE-1394 接口：又称FireWire 接口，主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备，其数据传输速率可达50MB/s～100MB/s。
2.4 常用输入设备
键盘作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息键盘的结构机械式键盘：早期曾使用电容式键盘：击键声音小，无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，手感较好，寿命较长与主机的接口：PS/2 接口；USB 接口；无线接口（红外线或无线电波）
鼠标器（Mouse）作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X 方向和Y 方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机，计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉鼠标器的类型：机电式鼠标、光电式鼠标与主机的接口：RS－232 串行口（D 形9 针）；PS/2（圆形6 针）；USB；无线鼠标
笔输入设备作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入文字、命令和作图类型：电阻式；电容式；电磁感应式与主机的接口类型：串行口；USB 扫描仪作用：将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”(bitmap) 扫描仪的 3 种类型：手持式；平板式；胶片专用和滚筒式平板式扫描仪工作原理：被扫描的文稿正面朝下放置在玻璃上，一束强光从下方打到文稿上并移动，文稿的图像通过一系列透镜反射到达CCD 芯片，并转换为模拟电流；模拟电流信号通过模数转换器(ADC)被转换为数字信号，被送到计算机中,由软件进行处理之后，以文件形式保存在硬盘中扫描仪的性能指标分辨率（dpi）反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，：用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示，如：600×1200dpi，1200×2400dpi 色彩位数（色彩深度）：反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实，如：24bit，32bit，36bit，42bit，48bit 扫描幅面：指容许原稿的最大尺寸，如A4 幅面,A3 幅面，A0 幅面与主机的接口类型：SCSI；USB；1394 接口
数码相机数码相机的作用：获取现实世界中景物的数字图像数码相机原理：光信号聚焦在CCD 或CMOS 成像芯片上转换成电信号，经模数转换(A/D 转换)变成数字图像，经过必要的图像处理和数据压缩后，存储在相机内部的存储器中。数码相机使用的成像芯片：CCD（目前使用居多）CMOS（像素在200 万～300 万以下的普及型相机，价格便宜）常用接口：USB 接口；IEEE-1394 接口数码相机的主要性能指标：CCD 像素数目：决定数字图像能够达到的最高分辨率，例如分辨率最高达1600×
1200 时，共有192000 个像素(200 万像素) 存储介质：SM 卡（Smart Media 卡）；CF 卡（Compact Flash 卡）；Memory Stick (记忆棒)；SD(mini SD)卡存储器容量
2.5 常用输出设备
显示器与显示卡计算机显示器的作用：能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来，是计算机必不可少的图文输出设备。计算机显示器组成：显示器：阴极射线管显示器(CRT)；液晶显示器(LCD) 显示控制器：简称显卡显示器的性能指标显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15 吋，17 吋，19 吋，21 吋屏幕宽度与高度的比例：普通屏——4∶3；宽屏——16∶10,或16∶9 显示分辨率：整屏可显示像素的最大数目，一般用水平像素个数×垂直像素个数表示，如1920×1200,1280×1024 ,1024×768, 800×600, 640×480 画面刷新速率：画面每秒钟更新的次数。刷新速率越高，图像稳定性越好可显示的颜色数目
显卡组成：显示控制电路、绘图处理器、显示存储器（VRAM）和接口电路显卡的性能指标绘图处理器（图形引擎）类型显存容量：128MB～2GB，大多采用DDR2, GDDR3 或GDDR4 存储器组成主机接口：AGP；PCI-E 显示器接口：VGA 接口（D-Sub 接口）：模拟接口DVI 接口：数字接口
HDMI 全高清多媒体接口：以无压缩方式传送1920 x 1200 的数字视频信号和5.1 声道音频信号打印机打印机作用：将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上打印机类型：针式打印机；激光打印机；喷墨打印机针式打印机：击打式打印机优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢应用：银行、证券、邮电、商业等领域用于打印存折和票据等激光打印机：非击打式打印机原理：激光技术与复印技术的结合优点：打印质量高，噪声小缺点：成本较高应用——家庭及办公喷墨打印机：属于非击打式打印机，大多为彩色打印优点——可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保缺点——墨水成本高，消耗快应用——家庭及办公主要性能指标(激光/喷墨) 打印精度(分辨率)：用每英寸多少点（像素）表示，单位：dpi，一般产品为400dpi、600dpi、800dpi，高的甚至达到1000dpi 以上打印速度：每分钟打印多少页纸，单位PPM，通常每分钟3～10 页色彩表现能力（彩色数目）：打印机可打印的不同颜色的总数幅面大小：A3，A4 等与主机的接口：并行口、SCSI 口、USB 接口其他：如打印成本、噪音、功耗等
2.6 外存储器
软盘存储器软盘存储器：是一种采用磁性材料作为存储介质的可读写外部存储器，由软盘、软盘驱动器和软盘控制器组成磁盘的磁道：磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0 磁道磁盘的扇区：每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512 字节，每个扇区都有一个编号磁盘的格式化操作：在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程 3.5 英寸软盘片存储容量的计算：
存储容量= 2 个记录面×80 个磁道×18 扇区×512 字节=1.44MB 2.6.2 硬盘存储器硬盘存储器：是一种采用涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆盘作为存储介质的大容量可读写外部存储器，由磁盘片、硬盘驱动器和硬盘控制器组成。一张硬盘一般由1～5 张盘片（单碟）组成，每个单碟一般由几千个磁道，每个磁道又分成几千个扇区，每个扇区512 字节。所有单碟上相同的磁道的组合成为柱面，因此硬盘上的数据用三个参数定位：柱面号、扇区号和磁头号硬盘存储器的性能指标：容量：以GB 为单位，目前硬盘单碟容量约为40～100GB 平均存取时间：磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为T T=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间数据传输速率：分为内部传输速率和外部传
输速率外部传输速率：主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率：硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快缓存容量：硬盘上的数据读写速度与机械运动有关，完成一次读写操作速度很慢，为此硬盘通过将数据暂存在一个比起速度快得多的缓冲区来提高它与主机交换数据的速度，即硬盘的高速缓存。原则上越大越好，通常为2MB～8MB 与主机的接口：并行A TA（IDE）接口；串行ATA（SATA）接口
目前广泛使用的移动存储器有闪存盘（优盘）和移动硬盘两种优盘：采用Flash 存储器（闪存）芯片，容量256MB～8GB，读写速度比软盘快，具有写保护功能使用USB 接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作) 可以模拟软驱和硬盘启动操作系统移动硬盘存储容量大（30GB～160GB、320GB）采用USB 或IEE1394 接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)
使用硬盘注意事项正在对硬盘读写时不能关掉电源保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响防止硬盘受震动，工作时不要移动机器及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测
2.6.3 光盘存储器光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成光盘：存储数据，用于记录数据的是一条由里向外的螺旋形光道，通过盘上压制凹坑的方法来记录信息，凹坑的边缘用来表示“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分表示“0”，信息的读出需要使用激光进行分辨和识别。光盘驱动器：带动盘片旋转，读出（或刻录）光盘上的数据与主机接口：IDE；USB；主要性能指标：数据的传输速率光盘驱动器按信息读写能力可分为：CD 类：CD 只读光驱；CD 刻录机；CD 光盘驱动器的性能指标之一是数据的传输速率，以第一代CD-ROM 驱动器的速率（150KB/s）为单位，X 倍速光驱指X×150KB/s DVD 类：DVD 只读光驱；DVD 刻录机；康宝（DVD 只读/CD 刻录机组合而成）；BD 类：BD 只读光驱；BD 刻录机
光盘片按存储容量与读写特性分：CD 盘片类：只读盘片（CD-ROM）；一次性可写盘片（CD-R）；可擦写盘片（CD-RW）DVD 盘片类：只读盘片（DVD）一次性可写盘片；（DVD-R, DVD+R）可擦写盘片；（DVD-RW, DVD+RW，DVD-RAM）DVD 道间距比CD 盘小一半，且信息凹坑更加密集，利用聚焦更细的红色激光进行信息的读取，因此盘片的存储容量大大提高。BD 盘片类（blue-ray Disk 蓝光盘片）：只读盘片（BD）；一次性可写盘片（BD-R）；可擦写盘片（BD-RE）
DVD 刻录机的规格国际上没有统一，它有三类共五种：DVD-RAM；DVD-R,DVD-RW；DVD+R，DVD+RW。各种DVD 光盘的容量（P78 表2-5）
计算机的基本组成
计算机的基本组成 第1章 计算机的基本组成 1.1 概述 1.1.1 计算机的组成 1(计算机硬件系统组成 从1946年第一台以电子管为基本元件的计算机诞生到今天，计算机经过了几代的更新换代，已经形成了一个庞大的计算机家族。尽管计算机在应用领域、硬件配置和工作速度上有着很大的差别，然而从组成结构上来看，各种计算机的硬件结构基本上还是相同的。 任何一台计算机，其硬件都是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件组成的，其硬件结构框图如图1-1所示。 图1-1 计算机硬件结构框图 在硬件系统中，通常把CPU、内存以及连接主要输入输出设备的接口电路统称为主机，其他部分则称为外部设备。现在，生产厂家已能将主机制单片机原理及应用 2 作在一块印制电路板上，这就是通常所说的主机板，简称主板。
2(指令和指令系统 (1)指令(instruction) 指令是指要计算机完成某个操作所发出的指示或命令，且由计算机直接识别执行。一台计算机可以有许多指令，作用也各不相同，所有指令的集合称为计算机的指令系统。 指令通常包含操作码(operation code)和操作数(operand)两个部分，操作码指明计算机应该执行的某种操作的性质与功能，即指示计算机执行何种操作;操作数指出参加操作的数据或数据所在单元的地址。 用机器指令编写的程序称为机器语言程序。 指令按其功能可分为两种类型:一类是命令计算机的各个部件完成基本的算术逻辑运算、数据存取和数据传送等操作，属于操作类指令;另一类则是用来控制程序本身的执行顺序，实现程序的分支、转移等操作，属于控制转移类指令。 (2)指令系统 指令系统能具体而集中的体现计算机的基本功能。从计算机系统结构的角度看，指令系统是软件和硬件的界面，指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 指令系统的内核是硬件，当一台机器指令系统确定之后，硬件设计师根据指令系统的约束条件构造硬件组织，由硬件支持指令系统使其功能得以实现。而软件设计师在指令系统的基础上建立程序系统，扩充和发挥机器的功能。 对不同种类的机器而言，指令系统的指令数目与种类呈现出比较大的差异。指令系统决定了计算机的能力，也影响着计算机的体系结构。一台计算机的指令种类总是有限的，但在人们的精心设计下，可以编制出各式各样的程序。计算机的能力固然取决于它自身的性能，但更取决于编程人员的聪明才智。 3(计算机软件概述
计算机网络的组成与分类
1.1认识计算机网络 学习目标： 1、了解什么是计算机网络 2、掌握计算机网络的组成与分类 3、掌握网络连接的两种方式及网络传输介质的种类和性能 自主学习1：（阅读课本P2-P5，给下面的问题填写正确的答案） 一、什么是计算机网络 1、计算机网络:计算机网络是多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过传输介质和通信设备连接，使用网络软件相互联系，实现数据通信和资源共享的系统。 2、计算机网络的功能有、、。 二、计算机网络的组成 （1） （2） （3） 三、计算机网络的分类 根据计算机网络的覆盖范围可以分为、、等：（Local Area Network）LAN 是指将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。一般指分布于范围内的网络，其特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。应用最广泛的以太网，它是一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。 ：（Metropolitan Area Network）MAN 的覆盖范围就是城市区域，一般是在方圆范围内，最大不超过。它的规模介于局域网与广域网之间，但在更多的方面较接近于局域网，因此又有一种说法是：城域网实质上是一个大型的局域网，或者说是整个城市的局域网。 ：(Wide Area Network)WAN 连接地理范围较大，一般跨度超过，常常是一个国家或是一个洲。中国公用分组交换网（CHINAPAC）、中国公用数字数据网（CHINADDN），以及中的国家教育和科研网（CERnet）， CHINANET等都属于广域网。Internet就是全球最大的广域网。 跟踪练习1： 1、计算机网络给人们带来了极大的便利，其基本功能是（） A、安全性好 B、运算速度快 C、内存容量大 D、数据传输和资源共享
计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成及工作原理 【学情分析】初中学生对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍有一种神秘感,觉得计算机高深莫测,本节课就是要对电脑软硬件进行深入“解剖”, 并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用电脑。 【教材内容分析】本节内容是山西出版社初中信息技术八年级模块四《计算机的发展》第一节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感性认识为主,增强学生的计算机应用意识,通过大量举例及用眼睛看、用脑想,对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认识。通过学生看计算机组件和运行配合教材下发的多媒体课件进行教学,打破学生对计算机的“神秘感”,觉得计算机并不难学,而且非常实际,认识到计算机只是普通技能,提高学生学习兴趣。 【教学目标】知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。过程与方法:通过实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。情感态度与价值观: 培养学生的科学态度,激发学生的想象能力和探索精神。 【教学重难点分析】教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。教学难点：计算机的基本工作原理。【教学课时】2课时【教学过程】
（一）图片展示，激趣导入师：观察图片并思考：从外观上来看，计算机一般由哪些部分组成？生：讨论、思考、回答［设计意图］通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象，初步的了解。 （二）自主学习，探究新知1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考：①完整的计算机系统由哪两部分组成？②计算机硬件是由哪几部分组成？［师生活动］1.学生自学2.教师辅以图片说明 3.教师巡视检查学生自学情况，叫学生回答问题①② 4.归纳点拨： a.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 b.计算机硬件由主机和外设两部分组成 1.计算机硬件⑴中央处理器（CPU）是计算机的“心脏”，它安装在主机箱内。计算机中的一切工作都通过它来处理。⑵存储器主要用来保存计算机的运行指令及数据资料。它又分为内存储器和外存储器两种。⑶输入设备是计算机用来接受指令和数据等信息的。常用的输入设备有键盘，鼠标器等。⑷输出设备是计算机负责传送处理结果的设备。常用的输出备有显示器，打印机，音箱等。2、计算机软件计算机的软件分为系统软件和应用软件两大类①系统软件：系统软件是一种管理计算机硬件和为应用软件提供运行环境的软件。②应用软件：应用软件是为了完成某种特定任务而编制的软件。［设计意图］通过讲授法结合演示法使学生对计算机的硬件和软件有全面的了解，从而把握住本节课的重难点。 3.计算机系统的组成师：议一议，完整的计算机系统由哪几部分组成？生：观查图示并总结，
计算机系统的组成教案
《计算机软硬件系统》教案 辛丰中学朱瑞金 一、教学目标 1、知识与技能 (1)了解计算机硬件和软件的概念及其关系; (2)了解计算机硬件的各个组成部份及其作用; (3)知道存储器的分类、内存RAM与ROM的区别及其作用。 (4)了解软件的分类,知道常见的软件的类别。 2、过程与方法 (1)通过让学生观察计算机的结构和主要部件,了解计算机结构及各部分的作用; (2)通过学习活动让学生体验计算机软件的分类及其作用,并归纳计算机系统的组成结构图。 3、情感态度与价值观 在学习过程中,激发学生学习计算机基础知识的兴趣和积极探究的精神。二、教学重点与难点 教学重点：计算机系统的组成及结构,各主要部件的作用。 教学难点：计算机系统的组成及结构。 三、教具学具：多媒体课件、教科书 四、教学方法：创设情境法，师生问答法、讲授法 学习方法：自主学习和协作学习 五、教学过程 (一) 创设情境、导入新课 上课前先给学生提出一些关于计算机的用途的问题，例如：同学们通常使用计算机做什么呢？ 然后问学生：“同学们知道这样高性能的机器是由什么组成的吗 一个计算机系统究竟由哪几部分组成？各自有何作用？相互之间有何关系？”这就是我们本节课要研究的内容：计算机系统的组成。” （二）讲授新课 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。 1、计算机硬件系统 计算机硬件是人们看得见、摸得着的实体，它是由一组设备组装而成的，将这些设备作为一个统一体而协调运行，故称之为硬件系统。 计算机硬件主要包括：运算器、控制器、存储器、输入设备和输入设备五个部分。 （1）运算器和控制器 运算器是计算机对数据进行加工处理的部件；控制器是计算机的 指挥中心，用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条 不紊地进行；运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU；CPU 是计算机的核心部件，相当于人的大脑。 （2）存储器
《计算机网络的分类和组成》教学设计与反思
《计算机网络的分类和组成》教学设计与反思 上传: 齐曼琳更新时间：2012-5-28 16:00:40 《计算机网络的分类和组成》教学设计与反思 教材分析 《计算机网络的分类和组成》是电子工业出版社初中信息技术第三册第11课的内容，主要学习的是计算机网络的分类和组成，是第三单元《计算机网络及其应用》中极为重要的一个理论性知识点，在此之前学生已经学习了《什么叫计算机网络》，对计算机网络的含义及其特点有了一定的认识，本课是对上一课计算机网络概念中不同方面的理解，也对后面学习《认识局域网》以及《认识internet》 要作佣， 2、感受网络的广泛应用，激发对网络技术的求知欲，参与网络技术学习的态度。 三、教学重点、难点 教学重点：计算机网络分类及组成的在日常生活中的使用情况。 教学难点：计算机网络的各组成部分之间的关系的理解 四、教法学法 由于本课是属于计算机网络的理论知识，和学生互动的环节相比计算机基础操作知识来讲究显得比较薄弱，因此在教学中主要是采用提问引导法、讲授法和多媒体演示法来让学生理解，然后再根据理解的知识和日
常生活联系起来。学生通过自主探究、小组合作学习连接常见的网络设备，培养学生自学能力和分析总结的能力。 五、学情分析 学生经过多年的电脑上网操作，或多或少地掌握了一些网络技术的使用方法，也知道网络会给他们带来不少的便利。但是，对于什么是计算机网络，计算机网络是如何组成的，计算机网络除了他们所认识的应用外还有什么功能，如何组建一个局域网等问题都是一知半解。 六、教学过程 1、创设情境，新课导入 同学们，还记得上一课学习了什么吗？……，什么是计算机网络呢？…… 不是就和我们平时所说的上网玩游戏、聊qq 是一回事呢？……
计算机硬件组成及各部分的功能
计算机硬件组成及各部分的功能 一、计算机硬件五大功能部分 1.运算器运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit 简称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。 2.控制器控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。 硬件系统的核心是中央处理器（Central Processing Unit，简称 CPU）。它主要由控制器、运算器等组成，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。 3.存储器 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最
后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）两种。 4.输入设备 输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。 5.输出设备 输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。 二、电脑主机包含的硬件及其功能 计算机硬件是指有形的物理设备，它是计算机系统中实际物理装置的总称。 中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入输出设备、总线等五个部分。 中央处理器：用来对数据进行各算术运算和逻辑运算，是计算机的执行单元。
1计算机主机的组成
1.计算机主机的组成 计算机由5部分构成：中央处理器（CPU），输入/输出（I/O）设备，主存储器（内存储器），辅助存储器（外存储器）和总线。 2．TCP.IP协议：（传输控制协议/网际协议）TCP.IP协议采用的是分层结构，各层协议相互配合，形成一个整体，为网络互连和数据传输提供支撑。定义的协议主要集中在网络层，传输层，应用层。 3．IP地址的组成：网络号、主机号构成。分类：A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址 4．电子邮箱地址组成：用户账号@电子邮件域名。 5．数据交换技术：数据经编码后在通信线路上进行传输，按数据传送技术划分，交换网络可分为电路交换网，报文交换网，分组交换网。 6.TCP IP协议簇四层：网络接口层，网络层，传输层，应用层 7．网络安全的核心：数据安全 8．计算机病毒的概念：人为编制的，破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用并能自我复制的一组计算机程序。 9．木马病毒的主要危害；通过伪装自身吸引用户下载执行，向施种木马者提供打开被种者电脑的门户，使施种者可以任意毁坏、窃取被种者的文件，甚至远程操控被种者的电脑。 10．计算机中的三基色：红绿蓝 11．消息转换成信号的步骤：变换、编码、调制。 12．双绞线两根电线相互扭绞的目的：使它们之间的干扰最小。 13．电路交换建立的步骤：1，电路建立2，数据传输3，电路拆除 14．子网掩码的作用；判断两个IP地址是否属于一个子网 15．三种交换技术的比较：电路交换；在数据传输之前必须建立一条完全的通路。在线路拆除（释放）之前，该通路由一对用户完全占用传输效率不高，适合与较轻和间接式负载，使用租用的线路进行通信的情况报文交换：报文从源节点传送到目的节目采用存储—转发的方式，报文需要排队，因此不适合交换式通信，不能满足实时通信的要求。分组交换：和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。是使用最广泛的一种交换技术，适合与交换中等或大量数据的情况 16．电子邮件服务过程中所涉及的协议：SMTP MIME POP3 IMAP 17．.蠕虫病毒：通过网络或系统漏洞进行传播，大部分蠕虫病毒都有向外发送带毒邮件，阻塞网络的特性例如，冲击波（阻塞网络），小邮差（发带毒邮件）等 18.数据签名的作用：保证通信双方的不可抵赖性 19.．数据加密的过程及示意图：
《计算机的组成》教案
《计算机的组成》教案 教学目的和要求 1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。 2、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。 3、学生了解计算机处理信息的过程。 4、通过介绍国产软件，对学生进行爱国主义教育。 教学重点：1、学生了解计算机组成各部分设备的作用。 2、学生了解计算机处理信息的过程。 教学难点：计算机硬件和软件的概念。 教学准备：计算机及相关软件。 教学过程 一、质疑导入 我们知道计算机又叫信息处理机，因为它处理信息的能力很强。那么，同学们你们知道这样高性能的机器它究竟是由哪些部件组成的呢？ 通过今天的学习，大家就一定能解决这个问题。 二、自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P9，边看书边思考： ①计算机是由哪两部分组成？ ②计算机硬件是由哪几部分组成？ ③计算机软件有哪几类？它们各有什么用途？ 教师巡视检查学生自学情况。 2、指名学生回答问题①，教师补充说明并注意纠正。 学生答后，追问：谁来用自己的话说一说什么计算机的硬件和软件？ 教师说明：硬件是指看得见、摸得着的部件，像鼠标、显示器、打印机等；软件是用来指挥计算机工作的命令语言，它是看不见、摸不着的，但离开了软件，计算机就不能正常工作。若计算机只有硬件，就好比人有身体，却没有知识和思想，还不能为人们做事，要让它“活”起来，还要让它掌握“知识”、形成“思想”这就是软件。 4、指名学生回答问题②，你有几种分法？怎样分？ 从外观上看，计算机由主机、显示器、键盘、鼠标器和音箱等部件所组成。 从功能上看，计算机的硬件主要包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等。 5、指名学生回答问题③。 学生答后，教师简介常用的操作系统：DOS、Windows系列、Linux等的特点；向学生介绍一些常用的应用软件以及他们的作用。 6、学们现在我们最常用的软件大都是外国人开发的， 7、像操作系统Windows、办 公软件Office、图形处理软件PhotoShop等等，他们把这些软件的价格卖得很高，但由于中国人还没有开发出同等优秀的软件，还是只能高价买进。但是有志气的中国人已经不甘落后，也开发出了一些优秀的国产软件，如WPS、KV3000、超级解霸等，但数量还很少，还有很多优秀的软件等待着同学们学好知识去开发。 三、学生模仿硬件作“自我介绍” 通过刚才的学习我们已经知道计算机的硬件是由中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等四大部分组成的，它们协调工作，各显神通。它们究竟有何神通，你认为谁最重要呢？ 请同学们再次阅读“一、计算机的硬件”这部分内容。然后同学们，你就是中央处理器、存储器、输入设备、输出设备这四部分中的一个，这样同学们就分成了四组，你要向其他同学说明自己的作用以及重要性，让其他同学觉得计算机少了你还真不行。至于角色的分配，等同学们读书后自己选择。
计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成及工作原理 1.3.1 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。
1.3.2 计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采 用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关 于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的 基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机 能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同 的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表 示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送 入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。 控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运 算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通 过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和 逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、 “非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻 辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译 码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计 算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制 器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作 用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工 作。 通常将运算器和控制器统称为中央处理器，即CPU （Central Processing Unit ）,它是 整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出 等工作。 集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的CPU 的基本技术。它的发展 使计算机的速度和能力有了极大的改进。在1965年，芯片巨人英特尔公司的创始人戈 登 · 摩尔，给出了著名的摩尔定律：芯片上的晶体管数量每隔18~24个月就会翻一番。让 所有人感到惊奇的是，这个定律非常精确的预测了芯片的30年发展。1958年第一代集成电 路仅仅包含两个晶体管，而1997年，奔腾II 处理器则包含了750万个晶体管，2000年的 程序 数据 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理
计算机网络的组成与分类教学设计教案
第一节：计算机网络的组成与分类 学习目的： 1、了解计算机网络的组成与分类 2、知道日常家庭组网所需的网络设备 3、结合校园网，小结什么是计算机网络 学习重点： 1、计算机网络的组成 学习难点： 1、了解计算机网络的组成、分类。 学习内容：一、什么是计算机网络 生活中我们接触到各种“网络”，如电话网络、电视网络等等。我们通过因特网浏览网页、收发电子邮件、到BBS论坛参加讨论，通过网络共享文件，实现文件传送，通过网上商店进行购物等。那么什么是计算机网络、计算机网络由什么组成呢计算机网络分为哪几类呢 计算机网络: 计算机网络是多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过传输介质和通信设备连接，使用网络软件相互联系，实现数据通信和资源共享的系统。 二、计算机网络的组成 （1）两台或两台以上独立的计算机； （2）传输介质与通信设备； （3）网络软件。 实现资源共享与数据通信，这是计算机网络的基本功能。 三、计算机网络的分类
根据计算机网络的覆盖范围可以分为局域网、城域网、广域网等 局域网：（Local Area Network）LAN 是指将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网一般指分布于几公里范围内的网络，局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。目前我国常见的局域网类型包括：以太网（Ethernet）、异步传输模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网——一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。 城域网：（Metropolitan Area Network）MAN 的覆盖范围就是城市区域，一般是在方圆10km--60km 范围内，最大不超过100km。它的规模介于局域网与广域网之间，但在更多的方面较接近于局域网，因此又有一种说法是：城域网实质上是一个大型的局域网，或者说是整个城市的局域网。 广域网：(Wide Area Network)WAN 连接地理范围较大，一般跨度超过100km，常常是一个国家或是一个洲。中国公用分组交换网（CHINAPAC）、中国公用数字数据网（CHINADDN），以及中的国家教育和科研网（CERnet）， CHINANET等都属于广域网。Internet就是全球最大的广域网。
台式电脑主机的硬件组成部分简介
台式电脑主机的硬件组成部分简介 计算机硬件系统中用于放置主板及其他主要部件的容 器（Mainframe）。通常包括CPU、内存、硬盘、光驱、电源、以及其他输入输出控制器和接口，如USB 控制器、显卡、网卡、声卡等等。位于主机箱内的通常称为内设，而位于主机箱之外的通常称为外设（如显示器、键盘、鼠标、外接硬盘、外接光驱等）。通常，主机自身（装上软件后）已 经是一台能够独立运行的计算机系统，服务器等有专门用途的计算机通常只有主机，没有其他外设。 主机组成部分 1．机箱（必备) 机箱作为电脑配件中的一部分，就是主机的外壳，它起的主要作用是放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护作用，此外，电脑机箱具有电磁辐射的屏蔽的重要作用，现在的高配机箱具有防辐射、防尘、加强散热、静音等多中功能。但由于机箱不像CPU、显卡、主板等配件能迅速提高整机性能，所以在DIY中一直不被列为重点考虑对象。但是机箱也并不是好无作用，一些用户买了杂牌机箱后，因为主板和机箱形成回路，导致短路，使系统变得很不稳定。
2．电源（主机供电系统，没有电源计算机将无法工作） 计算机属于弱电产品，也就是说部件的工作电压比较低，一般在正负12伏以内，并且是直流电。而普通的市电为220伏（有些国家为110伏）交流电，不能直接在计算机部件上使用。因此计算机和很多家电一样需要一个电源部分，负责将普通市电转换为计算机可以使用的电压，一般安装在机箱内部。计算机的核心部件工作电压非常低，并且由于计算机工作频率非常高，因此对电源的要求比较高。目前计算机的电源为开关电路，将普通交流电转为直流电，再通过斩波控制电压，将不同的电压分别输出给主板、硬盘、光驱等计算机部件。 3．主板（承载和连接主机各个配件的主体） 又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)；它安装在机箱内，是计算机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。 主板 4．CPU（中央处理器，计算机的大脑，负责数据运算，是
计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？
计算机的组成部分及功能
计算机的组成部分及功能 由运算器，控制器，存储器，输入装置和输出装置五大部件组成计算机，每一部件分别按要求执行特定的基本功能。 ⑴运算器或称算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit） 运算器的主要功能是对数据进行各种运算。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外，还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力，即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。 ⑵存储器（Memory unit） 存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备，它用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。由于记忆元件只有两种稳定状态，因此在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。 存储器是由成千上万个“存储单元”构成的，每个存储单元存放一定位数（微机上为8位）的二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址。“存储单元”是基本的存储单位，不同的存储单元是用不同的地址来区分的，就好像居民区的一条街道上的住户是用不同的门牌号码来区分一样。 计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据，即在计算机程序中，每当需要访问数据时，要向存储器送去一个地址指出数据的位置，同时发出一个“存放”命令（伴以待存放的数据），或者发出一个“取出”命令。这种按地址存储方式的特点是，只要知道了数据的地址就能直接存取。但也有缺点，即一个数据往往要占用多个存储单元，必须连续存取有关的存储单元才是一个完整的数据。 计算机在计算之前，程序和数据通过输入设备送入存储器，计算机开始工作之后，存储器还要为其它部件提供信息，也要保存中间结果和最终结果。因此，存储器的存数和取数的速度是计算机系统的一个非常重要的性能指标。 ⑶控制器（Control Unit） 控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。 控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机其它部分发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。因此，计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要部件。 通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Central Processing Unit-CPU）。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器，即CPU芯片。它是计算机的核心部件。它的性能，主要是工作速度和计算精度，对机器的整体性能有全面的影响。
计算机系统主要由哪两部分组成
1.计算机系统主要由哪两部分组成？硬件结构主要有哪几大部 分？ 答：计算机系统主要由硬件、软件两 大部分组成，硬件结构从概念上来说 主要由中央处理器（运算器、控制 器）、存贮器、输入设备、输出设备 等几大部分组成。 2.PLC、DCS的中文全称和英文全 称分别是什么？ 答：PLC中文全称：可编程序逻辑控 制器，英文全称：ProgrammablepLogicalpController 。DCS中文全称：分散控制系统，英 文全称： DistributedpControlpSystem。 3.一体化PLC和模块化PLC各有什 么特点？ 答：一体化PLC通常为小型PLC，其 I/O点数规模小，I/O、PS、CPU等都 集中在一起，适合于单机自动化任务
或简单的控制对象。模块化PLC通常为中、大规模PLC，其I/O点数在几 百点、几千点甚至上万点，所有I/O 以及PS、CPU、CP等等功能单元均做成独立的模块形式，根据需要以总线形式连接组合在一起，构成一个完整的系统，以实现复杂的自动控制任务。 4.PLC由哪几个部分组成？ 答：PLC的基本组成部分有：电源模块、CPU模块、I/O模块、编程器、 编程软件工具包等，根据不同类型的系统，一般还会有安装机架（底板）、通讯模板、智能模板、接口模板等 5.一般而言,PLC的I/O点数要冗 余10%。 6.PLC设计规范中,RS232通讯的 距离是为15m。 7.PLC的RS485专用通讯模块的通 讯距离500m。 8.PLC采用典型的计算机结构，由
中央处理器、存储器、输入输出接口 电路和其它一些电路组成。 9.PLC的输入信号模式中，交流输 入的电压大多采用AC110V或 AC220V，直流输入额定电压为 DC24～48V。 10.PLC中CPU的主要作用是什么？ 答：CPU是PLC的主要部分，是系统的控制中枢，它接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、 存储器、I/O以及警戒定时器的状态， 并诊断用户程序的语法错误。 11.PLC在循环扫描周期内，将所需 要输入输出信息存到预先准备 好的一定区域，这个区域称为 I/O镜像区。 12.控制系统的各类模块中，PS、 CPU、CP、AI、AO、DI、DO、IM分别 指的是哪些类型的模块？ 答：PS－电源模块，CPU－中央处理 器模块，CP－通讯处理器模块，AI －模拟量输入模块，AO－模拟量输出
计算机系统的基本组成
计算机系统的组成 一、教学课题：计算机系统的组成 二、教学课时：1课时 三、教学目标：1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。 2、学生了解计算机处理信息的过程。 3、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。 四、教学重点：1、学生掌握计算机组成各部分设备的作用。 2、学生了解常用软件的作用 3、学生了解计算机处理信息的过程。 五、教学难点：计算机硬件和软件的概念。 六、教学环境：多媒体教室、投影仪 七、教学资源：计算机及相关软件Powerpoint。 八、教学过程 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如图1所示。硬件（HardWare）是指计算机的各种看得见，摸得着的实实在在的物理设备的总称，包括组成计算机的电子的，机械的，磁的或光的元器件或装置，是计算机系统的物质基础；软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序，数据及有关资料的总称。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。没有硬件对软件的物质支持，软件的功能则无法发挥。所以硬件和软件相互结合构成了一个完整的计算机系统，只有硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。 图1：微型计算机系统组成框 图
计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料。所谓程序实际上是用户用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指令的集合。用户要让计算机做的工作可能是很复杂的，因而指挥计算机工作的程序也可能是庞大而复杂的，有时还可能要对程序进行修改与完善。因此，为了便于阅读和修改，必须对程序作必要的说明或整理出有关的资料。这些说明或资料（称之为文档）在计算机执行过程中可能是不需要的，但对于用户阅读、修改、维护、交流这些程序却是必不可少的。因此，也有人简单地用一个公式来说明包括其基本内容：软件=程序+文档。 计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。虽然计算机的制造技术从计算机出现到今天已经发生了极大的变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件构成。图1-5列出了一个计算机系统的基本硬件结构。图中，实线代表数据流，虚线代表指令流，计算机各部件之间的联系就是通过这两股信息流动来实现的。原始数据和程序通过输入设备送入存储器，在运算处理过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，运算的结果存入存储器，必要时再经输出设备输出，如图1-5。指令也以数据形式存于存储器中，运算时指令由存储器送入控制器，由控制器控制各部件的工作。 图1.5 各主要设备之间的关系 由此可见，输入设备负责把用户的信息（包括程序和数据）输入到计算机中；输出设备负责将计算机中的信息（包括程序和数据）传送到外部媒介，供用户查看或保存；存储器负责存储数据和程序，并根据控制命令提供这些数据和程序，它包括内存（储器）和外存（储器）；运算器负责对数据进行算术运算和逻辑运算（即对数据进行加工处理）；控制器负责对程序所规定的指令进行分析，控制并协调输入、输出操作或对内存的访问。下面分别对其各部分进行介绍。 1 .中央处理器 中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）,它是计算机系统的核心，中央处理器包括运算器和控制器两个部件。
第一部分计算机系统组成及说明
第一部分：计算机系统组成及说明 一、计算机系统组成 一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。（一）硬件（hardware） 硬件是指计算机的物理设备，包括主机及其外部设备。具体地说，硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。 ①存储器。存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的记忆部件。 ②运算器。运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。 ③控制器。控制器是计算机的“神经中枢”。它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。 ④输入/输出设备（简称I/O设备）。计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机所能识别的形式（二进制）存放到内存中。输出设备的主要功能是把计算机处理的结果转变为人们能接受的形式，如数字、字母、符号或图形。 （二）软件（software） 软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成特定任务所需的应用软件（三）硬件和软件的关系
硬件是计算机的基础，软件对硬件起辅助支持作用，二者相辅相成，缺一不可，只有有了软件的支持，硬件才能充分发挥自己的作用。 二、计算机工作原理 （一）冯·诺依曼设计思想 计算机问世５０年来，虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大的差别，但基本体系结构没有变，都属于冯·诺依曼计算机。 冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点： ①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。 ②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的位置。 ③将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。 冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。
计算机的组成教学设计
计算机的组成教学设计 Teaching design of computer composition
计算机的组成教学设计 前言：小泰温馨提醒，信息技术是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。本教案根据信息技术课程标准的要求和针对教学对象是初中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划。便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 教学目的和要求 1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。 2、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。 3、学生了解计算机处理信息的过程。 4、通过介绍国产软件，对学生进行爱国主义教育。 教学重点：1、学生了解计算机组成各部分设备的作用。 2、学生了解计算机处理信息的过程。 教学难点：计算机硬件和软件的概念。 教学准备：计算机及相关软件。 教学过程 一、质疑导入 我们知道计算机又叫信息处理机，因为它处理信息的能力很强。那么，同学们你们知道这样高性能的机器它究竟是由哪些部件组成的呢？ 通过今天的学习，大家就一定能解决这个问题。 二、自主学习，探究新知
1、先请同学们自己看书P.4-P.7上半部分，边看书边思考： ①计算机是由哪两部分组成？ ②计算机硬件是由哪几部分组成？ ③计算机软件有哪几类？它们各有什么用途？ 教师巡视检查学生自学情况。 2、指名学生回答问题 ①，教师补充说明并注意纠正。 学生答后，追问：谁来用自己的话说一说什么计算机的硬件和软件？ 教师说明：硬件是指看得见、摸得着的部件，像鼠标、显示器、打印机等；软件是用来指挥计算机工作的命令语言，它是看不见、摸不着的，但离开了软件，计算机就不能正常工作。若计算机只有硬件，就好比人有身体，却没有知识和思想，还不能为人们做事，要让它“活”起来，还要让它掌握“知识”、形成“思想”--这就是软件。 4、指名学生回答问题 ②，你有几种分法？怎样分？ 从外观上看，计算机由主机、显示器、键盘、鼠标器和音箱等部件所组成。 从功能上看，计算机的硬件主要包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等。 5、指名学生回答问题
1.1计算机网络的组成与分类1
1.1认识计算机网络 班级：姓名： 学习目标： 1、了解什么是计算机网络 2、掌握计算机网络的组成与分类 3、掌握网络连接的两种方式及网络传输介质的种类和性能 自主学习1：（阅读课本P2-P5，给下面的问题填写正确的答案） 一、什么是计算机网络 1、计算机网络:计算机网络是多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过传输介质和通信设备连接，使用网络软件相互联系，实现数据通信和资源共享的系统。 2、计算机网络的功能有、、。 二、计算机网络的组成 （1） （2） （3） 三、计算机网络的分类 根据计算机网络的覆盖范围可以分为、、等：（Local Area Network）LAN 是指将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。一般指分布于范围内的网络，其特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。应用最广泛的以太网，它是一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。 ：（Metropolitan Area Network）MAN 的覆盖范围就是城市区域，一般是在方圆范围内，最大不超过。它的规模介于局域网与广域网之间，但在更多的方面较接近于局域网，因此又有一种说法是：城域网实质上是一个大型的局域网，或者说是整个城市的局域网。 ：(Wide Area Network)WAN 连接地理范围较大，一般跨度超过，常常是一个国家或是一个洲。中国公用分组交换网（CHINAPAC）、中国公用数字数据网（CHINADDN），以及中的国家教育和科研网（CERnet）， CHINANET等都属于广域网。Internet就是全球最大的广域网。 跟踪练习1：