计算机基础课程计划

2023-12-01 1326阅读

作为一名辛勤的教育工作者，编制教案是不可避免的，它有助于教学活动顺利有效地开展。这是学生学习计算机的第一门课程。通过提问等方式，了解学生以往对计算机的认识和学习情况，让学生明白为什么要学习计算机基础知识，介绍本课程的内容和学习安排，鼓励学生积极开始新课程的学习。以 10 为基数的计数系统称为基数系统。电子计算机是一种能够高速、准确地自动处理信息、具有内部存储功能、其运行过程由程序控制的现代电子设备。

计算机基础教案（10篇普通文章）

作为一名辛勤的教育工作者，编制教案是不可避免的，它有助于教学活动顺利有效地开展。我们应该怎样写教案呢？以下是小编整理的三本计算机基础教案。欢迎您阅读它们。我希望你会喜欢它们。

计算机基础课程计划 1

1、组织教学

点名、清点人数，稳定课堂秩序

2.复习旧课

这是学生学习计算机的第一门课程。通过提问等方式，了解学生以往对计算机的认识和学习情况，让学生明白为什么要学习计算机基础知识，介绍本课程的内容和学习安排，鼓励学生积极开始新课程的学习。的态度和新的面貌。

3. 教授新课程

(一)计算机的发展历史

1、第一台计算机：“ENIAC”1946年诞生于宾夕法尼亚大学

2、计算机的发展阶段

第一代计算机：电子管计算机时代

第二代计算机：晶体管计算机时代

第三代计算机：集成电路计算机时代

第四代计算机：大规模、超大规模集成电路计算机时代（可以简单介绍一下我国计算机的发展情况）

3.计算机的特点：运算速度快、计算精度高、存储能力强

具有记忆和逻辑判断能力以及自动执行程序的能力

(二)计算机的典型应用

1．科学计算

2.数据处理

3.过程控制

4. 计算机辅助功能（CAI、CAD、CAM）

5.计算机网络

6．人工智能

4、巩固新课：

计算机的发展历史；计算机的特点计算机的应用

5.布置作业

课后练习

计算机基础课程计划 2

1、组织教学

点名、清点人数，稳定课堂秩序

2.复习旧课

计算机的发展；计算机的应用

3. 教授新课程

(一)计算机系统结构(五大部分组成)

1.计算器：计算机中执行算术和逻辑运算的组件

2、控制器：用于控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各种指令。

3.存储器：用于存储各种程序和数据信息

4．输入设备：用于将外界的数据和命令输入到计算机的存储器中，供计算机处理

5、输出设备：用于将计算机处理后的结果信息转换成处理器可以识别和使用的数字、文本等信息。

(二)计算机工作原理

冯诺依曼原理

（三）微型计算机主要性能指标

1.字长：计算机的计算单元一次可以处理的二进制数据的位数2.速度

3.存储系统容量

存储容量以字节为单位。一个字节由8个二进制位组成。位（字节）

1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 问：1MB 可以存储多少个汉字？ 4．可靠性5. 可维护性6.性价比

(四)计算机软硬件系统

1.计算机硬件系统

(1)中央处理器(CPU)

包括运算器和控制器两大部件，是计算机的核心部件。

(2) 内存

1) 内存

RAM：随机存取存储器 ROM：仅内存

2）外部存储器：磁盘、光盘、磁带等。

(3)输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔等。

(4)输出设备

显示器：阴极射线管显示器 (CRT) 液晶显示器 (LCD) 打印机

(5)总线：指系统组件之间传输信息的公共通道2.计算机软件系统 (1)系统软件 (2)应用软件

(5)计算机基本配置及常用外部设备

4、巩固新课：

1.计算机的五个主要组成部分

2.计算机的工作原理

3.计算机软硬件系统

计算机基础课程计划 3

1、组织教学

清点人数，稳定课堂秩序

2.复习旧课

1.计算机的五个主要组成部分

2、计算机系统

3. 教授新课程

(1)进位计数系统的基本概念

1. 进位计数系统（计数系统）

将数值符号按顺序排列成数字，并按照一定的低位向高位进位方式计数，来表示数值的方法。

2.十进制

十进制是最常用的计数系统，规则是“每十年加一”。

基数：每个数字可以使用的符号数量称为基数。以 10 为基数的计数系统称为基数系统。位权：每一位用1表示的确定值称为位权。在十进制中，数字 1 在个位表示 1 (100)，在十位表示 10 (101)，在百位表示 100 (102)。十进制数代表：

例如：1234可扩展为：1X103+2X102+3X101+4X100

254.87可扩展为：2X102+5X101+4X100+8X10-1+7X10-2

3.二进制

以2为基数的计数系统称为二进制基数：2位权重：2n

(2)数制之间的转换

1.二进制技术的优点：运算规则简单简化，适合逻辑运算，易于转换

2.各种基础后缀

B：二进制 D：十进制 H：十六进制 O：八进制 3.将二进制数转换为对应的十进制数

1101B=1X23+1X22+0X21+1X20=8+4+1=13D1011.01B=1X23+1X21+1X20+1X2-2=8+2+1+0.25=11.25D 4.将十进制转换为对应的二进制示例：转换11D 转二进制

11/2=5 余数 1 最低位 5/2=2 余数 1 2/2=1 余数 0

1/2=0余数1最高位11D=1011B

整数部分采用“除2取余”法，即将整数部分反复除以2，直到商为0，然后将余数按顺序排列，第一个在低位，最后一个一个处于高位的人。

示例：求二进制数 0.625

0.625X2=1.25四舍五入为1，最高位0.25X2=0.5四舍五入为0

0.5X2=1.0 四舍五入为1，小数点最低位为0，转换结束

先取整数，排列在高位，则0.625D=0.101B 例：将58.5D转为二进制数 ①先求整数部分：“除以2取余” 58/2=29余数0最低位 29/2=14 余数 1 14 /2=7 大于 0 7/2=3 大于 1 3/2=1 大于 1

计算机基础课程计划 4

(一)目的要求

了解计算机的历史和基本的计算机设置

(二)教材分析

重点：计算机的历史、分类和系统组成

难点：计算机系统组成

(三)教学过程

1、电子计算机的概念：

电子计算机是一种能够高速、准确地自动处理信息、具有内部存储功能、其运行过程由程序控制的现代电子设备。小学计算机教案（一）．

2.电子计算机的出现（问题）

显示器、主机、键盘、鼠标、

3.计算机发展简史

1946年，世界上第一台电子计算机诞生。它由美国宾夕法尼亚大学研制成功，被称为“Eniac”。

4、电子计算机的发展阶段

A、第一代电子计算机的主要电子元件是电子管，其体积庞大、耗电量大、运算速度低、价格昂贵，仅用于军事研究和科学计算。

B、第二代电子计算机的主要电子元件是晶体管，其尺寸越来越小，成本降低，应用范围逐渐扩大。

C、第三代电子计算机的主要部件采用中小型集成电路。数量、用量、价格迅速减少或降低，开始应用于社会各个领域。

D、第四代电子计算机的主要部件采用大规模集成电路，进一步缩小了体积，提高了性能，在普通家庭中普及。

5. 计算机应用

A. 科学计算如：天气预报、海湾战争期间伊拉克导弹监测

B、数据处理，如：高考考生录取及统计、铁路、飞机票预订系统、银行系统业务管理

C.过程检测与控制

D.计算机辅助设计与辅助教学。例如：使用CAI演示化学反应

E. 人工智能，例如：代替人类在危险环境中工作

F. 计算机通信，例如：在互联网上发送电子邮件。 G、多媒体应用，例如：计算机具有电视、游戏机、传真机、电话、VCD等综合功能。

计算机基础课程计划 5

本章任务：

1.了解如何启动和关闭Windows系统

2、学习Windows系统的基本操作；

3.了解如何在Windows系统中打开引用的程序；

4、学习Windows系统中资源的管理。

话题：

第一次接触windows

班级：

一堂课

目的：

1. 掌握电源开关；

2.桌面介绍；

3.掌握鼠标的使用

教学流程：

1.Windows系统简介

目前，计算机中使用最广泛的操作系统是微软公司的Windows操作系统。

该系统易于使用和导航，只需将鼠标指针指向图标并双击即可打开程序文件。

2. 电源开关

启动计算机时，请注意： 1、先打开外接设备的电源开关，如显示器、打印机等。 2、然后打开计算机主机的电源开关。系统将启动硬盘上的操作系统Windows95/98。如果系统已设置密码或已连接到网络，则会出现登录框，要求输入用户名和密码。 3. 输入用户名和密码后， 4. 按Enter 键或单击“确定”，进入Windows95/98 窗口。你看到的是Windows95/98的桌面，有一些常用的系统图标可以操作。启动过程完成！

关闭：

1. 找到屏幕左下角的“开始”按钮。

2、鼠标点击，出现菜单，点击“关闭系统”，出现对话框；

3. 确认已选择“关闭计算机”。

4.然后单击“是”，系统将自行关闭。有些电脑在执行此操作时会自动关闭主机，但有些电脑不会关闭，但最终会显示“您可以安全地关闭计算机”。

5、此时可以直接关闭主机电源开关，6然后依次关闭外设。

3.桌面介绍

桌面是进入Windows后屏幕上出现的界面。其常见的图标有：

1“我的电脑”，

2“我的文档”，

3“网上邻居”，

4“回收站”，

5“我的公文包”，

6“互联网浏览器”，

7.《展望快报》。

4.鼠标使用

鼠标（简称鼠标）是一种输入设备。在Windows95/98下，使用鼠标可以方便地进行操作。鼠标上通常有两个或三个按钮。例如，如果您用右手握住三键鼠标：鼠标线朝前，拇指轻按鼠标左侧，无名指和小指轻按鼠标右侧。鼠标，食指放在鼠标左键上。，将中指放在鼠标右键上。中间的按钮不常用。需要时您可以使用食指。

鼠标操作通常包括以下内容：

◆移动：在鼠标垫上滑动鼠标，屏幕上的鼠标指针会随之移动。移动鼠标将鼠标指针移动到屏幕上的指定位置。

◆ 单击左键： 1. 将鼠标指针移动到所需位置， 2. 然后快速按下左键并立即释放。此操作最常用，也简称为单击。

◆ 右键单击： 1. 将鼠标指针移至所需位置， 2. 然后快速按下右键并立即松开。

◆ 双击： 1. 将鼠标指针移至所需位置， 2. 然后快速按左键两次并立即松开。

◆ 拖动： 1. 将鼠标指针移动到对象上， 2. 按住左键， 3. 然后移动鼠标。

计算机基础课程计划 6

教学目标：

知识目标：

掌握计算机的产生和发展，了解其应用领域。

能力目标：

培养学生的计算机学习意识，培养学生讨论、发言的意识和能力。

德育目标：

激发学生学习兴趣，渗透爱国主义教育。

教学重点：

计算机的出现和发展

教学法：

讨论法、讲授法

教学流程：

复习旧课：

自我介绍，建立良好的师生关系。询问学生学习计算机的各种情况。

导入新类：

根据学生所学知识给学生必要的解释（猜测：结果好坏参半）：（如果你擅长计算机基础知识，你应该谦虚；如果你不擅长计算机基础知识，不要灰心。每个人都应该帮助每个人）其他一起前进！）

教授新课程：

一、计算机的出现和发展

第一台计算机：ENIAC于1946年在美国生产。我们简单介绍一下它的基本情况。

发展：按构成计算机电子产品的部件来划分，已经历了四代。

第一代（1946-1957）电子管

第二代 (1958-19xx) 晶体管

第三代（1965-1971）中小型集成电路

第四代（1972年至今）大规模和超大规模集成电路

2. 计算机的特点

具有速度快、精度高、容量大、逻辑判断能力强、自动化程度高、可靠性高等特点。

3.计算机的应用领域

先让学生讨论5分钟，然后让学生做一个总结（你所学的计算机有什么用？畅所欲言，展现学生的个性）

最后，老师进行总结。注重渗透我国计算机发展的一些内容，激发学生的兴趣，培养爱国主义精神。

反馈与强化：根据你在本节中学到的知识以及你以前的计算机知识，告诉我你对计算机的发展、特点和应用了解多少？请三位学生发言。

课堂小结：本节课我们需要掌握计算机的产生和发展，了解计算机的应用领域，树立学习计算机的兴趣，为以后的学习打下良好的基础。

家庭作业：

1、请收集相关资料，解释计算机应用的具体领域。

2.介绍计算机的发展

计算机基础课程计划 7

教学目标：

知识目标：

了解计算机的组成和工作原理。

能力目标：

培养学生的计算机意识。

德育目标：

培养学生树立全面发展的理念

教学重点：

计算机系统组件

教学难点：

计算机如何工作

教学法：

讲授法、演示法

教学工具：

1个CPU、1个内存条、1个鼠标、1个键盘

教学流程：

复习老课：问：计算机的出现和发展？

引入新课：计算机的应用已经渗透到我们生活的各个领域。为了更好地使用它，本课我们将学习计算机的构成。

教授新课程：

1.计算机的基本结构

计算机要处理和解决人们提出的问题，必须满足两个基本条件：

1、需要电脑硬件{主机输入设备和输出设备}

2、需要计算机软件（系统软件、应用软件）。计算机系统由两部分组成，即硬件系统和软件系统。

2、计算机硬件系统

它由五个基本部件组成：运算单元、控制器、存储器、输入设备和输出设备。展示CPU供学生观察

1 中央处理器（简称CPU）是计算机的核心部件。它由两个主要部分组成：运算单元和控制器。有些人也称其为微处理器。

2 内存是计算机用来存储程序和数据的存储设备。根据功能不同，存储器分为内部存储器和外部存储器。

展示记忆棒、软盘和硬盘，供学生观察和解释。

存储器用于存储当前执行的数据和程序，根据其工作模式分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。前者可以读写，断电后所有信息都会丢失；而后者只能读，不能写，断电后信息不会丢失。外部存储器用于存储计算机暂时不使用或需要长期保存的各种程序、数据和其他信息。例如：软盘、硬盘、磁带、光盘等都属于外部存储。

3 输入设备：键盘和鼠标（最常见），还有图形扫描仪、条码阅读器等也属于输入设备。

4 输出设备：主要是显示器和打印机。让学生了解显示器和打印机的分类。

3、计算机软件系统

1系统软件

它是计算机实现对计算机系统的管理、控制、操作和维护，完成加载、编译应用程序等任务的必备工具。

例如操作系统、编译器、数据库管理程序等都属于系统软件。

2应用软件

它是为解决各种计算机应用中的实际问题而编写的程序。

例如：WORD、WPS、记事本等都是应用软件。

四、计算机工作原理

冯·诺依曼原理（即“存储程序”的思想）：

程序加载到计算机中并启动后，计算机可以根据编写的程序自动逐步检索指令。

按指令要求控制机器各部分的运转。

最后，教师进行总结，注重协调思想教育的渗透，培养学生的集体主义精神。反馈和强化：问题计算机系统由哪些组件组成？

课堂小结：在本课程中，你需要掌握计算机系统的软硬件组成，了解计算机的工作原理，树立学习计算机的兴趣，为以后的学习打下良好的基础。

家庭作业：

1.计算机软件系统由什么组成？

2.计算机硬件系统由哪些部分组成？

计算机基础课程计划 8

教学目标：

知识目标：

了解计算机的配置和性能指标。

能力目标：

培养学生观察、思考、想象的能力，培养学生的动手意识。德育目标：激发学生的学习兴趣，培养学生全面发展的意识。教学重点：计算机配置及性能指标教学难点：了解计算机配置教学方法：讲授法、实物演示法

教学工具：

CPU、软驱、内存条、主板、显卡、U盘教学流程：

复习旧课：

关于计算机系统组成的问题。介绍新课：今天我们来学习一下微机系统的配置和性能指标，让大家对微机有一个更深入的了解，对我们以后的电脑操作会有更大的帮助。

教授新课程：

计算机内存的工作原理是什么_计算机的内存原理_原理内存计算机工作是什么

展示主机箱，指出主板、电源、磁盘驱动器、相关功能卡等，并描述其相关功能。

1. 主持人

它是微型计算机最重要的组成部分，一般由机箱、主板、电源、磁盘驱动器和相关功能卡组成。

1、中央处理器是微型计算机的心脏，决定了计算机的性能和档次。此外，还将向学生介绍CPU的发展概况以及目前国内CPU的研发情况。

2、记忆问题：学生的记忆有哪些分类和区别？

3、磁盘驱动器是微型计算机的外部存储器。它的作用是读写磁盘上的数据。它分为软驱和硬盘。

4. 光盘驱动器目前计算机系统中使用的光盘驱动器分为三类：只读、一次性写入和可重写。

5、显卡又叫图形加速卡，也叫显示适配器，简称显卡。介绍一下显卡的分类。在介绍上述部件时，必须展示实物并进行对比说明。

2、微电脑周边设备

1、U盘

它是一种新型的移动存储交换产品，可以用来存储任何数据文件，并可以轻松地在计算机之间交换文件。

特点：采用闪存存储介质和USB接口，轻巧精致，使用方便，携带方便，容量大，安全可靠，时尚新潮。

同时赠送U盘供学生进一步了解和观察。

2. 监控

分为液晶显示器、CRT显示器和等离子显示器（按工作原理）

3.有10个键盘和打印机键盘

4, 10

5、107键盘，打印机包括针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

6. 鼠标

目前常见的有机械式和光电式两种。

3、微机系统主要性能指标

1. 字长

它是计算机一次可以处理的二进制位数。

2、存储容量

它是衡量计算机中存储的二进制信息量的重要指标。指存储设备可以容纳的二进制信息的最大字节数。

1B=8位1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB

3、运行速度

一般用每秒可以执行的指令数来表示。

4. 外部设备扩展能力

指微机系统连接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。反馈和强化：（让学生回答。）

1. 主机箱内部有哪些部件？

2.CPU的中文名称是什么？

3、存储器的分类及特点是什么？

4、计算机的性能指标有哪些？

课程总结：

通过这节课，我们可以了解计算机的配置和性能指标，让大家对微型计算机有更好的认识，这对我们以后的计算机操作和学习会有更大的帮助。

家庭作业：

1、存储器的分类及特点是什么？

2、计算机的性能指标有哪些？

计算机基础课程计划 9

学术分析

大多数学生并不知道多媒体到底是什么，但他们对多媒体作品有着浓厚的兴趣。因此，以学生的兴趣作为新课程的切入点是一个不错的选择。多媒体更新的速度令人目不暇接，多媒体设备的种类更是让人眼花缭乱。考虑到学生一般不会去市场了解这些新产品，在课堂上向学生传递新信息也会给学生带来启发。学习的意愿可以一举多得。

教学目标

知识和技能

1、了解多媒体技术及其软件的应用和发展，体验多媒体技术对生活和学习的影响

2.掌握获取文本、图像、音频、视频资料的常用方法

情感态度和价值观

1、培养健康良好的审美意识；

2.通过项目内容引导进行集体主义教育。

主要困难

聚焦：让学生真正体验多媒体给我们带来的精彩世界；掌握图像、音频、视频素材的获取

难点：获取图像、音频、视频资料

教学准备

课前分配合作小组。学生课前从FTP下载学习资源包，新建文件夹，并以学号+姓名命名。

教学环境：计算机网络教室、电子教室、FTP服务器。为学生提供精心制作的助学资源包、制作材料、PPT课件、学习任务表、综合评价表。

教学流程（2课时）

第一课：

（一）场景介绍

【教师活动】播放央视《动物世界》精彩片头。这个经典的视频会吸引学生的注意力并产生浓厚的兴趣。学生们这个

有时候觉得很难做出来，但是希望自己也能做出这么丰富的作品。随后老师播放了一段自制的旅游宣传片，名为《春天的最大好处》，告诉同学们，这并不难。在观看两件多媒体作品时，引导学生注意作品中包含哪些元素？作品吸引我们的原因是什么？这样就会引出什么是多媒体、多媒体的特点等理论内容。同时配合课件展示。

(2)新课程拓展

场景再现：《春天最惠》宣传片播放

[提问]这部作品包含了哪些多媒体素材？

提示引导学生回答：文字、图片、音频、视频，进而引出这四种材料的获取，作为本课的四个主要任务。

1. 任务1：收集文本

【问题1】一般来说，我们如何找到我们想要的文本信息？

〖学生活动〗学生讨论答案（网上找，自己写文章）

老师肯定了学生的回答，

【问题2】如果我们需要自己写所需的文字信息，我们都是通过键盘输入的。那么，如果我不知道如何使用输入法输入文字怎么办？有没有什么设备可以帮助我们解决这个问题呢？（手写笔）

【学生自学】考虑到对于学生群体来说，键盘输入没有问题，手写笔的应用也不多，所以我们提供教程视频或说明文档，留给学生课后自学完成。

2.任务2：收集图片

【问题三】网络上的一些图片是允许下载的，这给我们提供了很大的方便。但是也有一些图片是无法下载的，那么此时想要获取图片该怎么办呢？—— —介绍截屏软件的使用

【教师示范】

要点：使用【Print Screen SyaRq】键截取图像——当前屏幕内容

使用[Alt+Print Screen SyaRq]键捕获图像——当前窗口的屏幕图像

使用HyperSnap截图软件进行截图（提供教程视频）

【问题4】如果你想做一个主题团队活动的作品，你需要活动的照片。这是通过互联网搜索无法满足的。你该怎么办？——数码相机的使用介绍

【老师示范】要点：取景对焦、拍照、输出照片

有些图像需要我们自己绘制。此类软件有很多，其中Windows XP自带的“画图”程序可以用来绘制和编辑图像。让我们开始画一幅画。

【动手练习】使用Windows XP自带的“画图”程序绘制指定的图片。

【探索合作】任务一、二拓展内容

研究问题：如果所需的文本材料存在于书籍、报纸或纸张中，如何创建文本材料？以前没有数码相机，拍的都是老照片。如何将冲出来的照片变成可以在电脑上处理的照片？图片文件？合作内容：小组内学生使用扫描仪和OCR软件共同完成老师的评价和总结...

第二课

3.任务3：收集音频

教师：通过网络获取音频（了解常见的音频文件格式，课件中有体现）

【问题5】有时候我们需要的音频不是合成的音乐，而可能是我们自己的旁白，或者是剪辑过的。

音频，这时候网络无法满足我们的要求，怎么办？

使用Windows内置录音机录制旁白（以教师演示为主，辅以视频辅助学生）

4.任务4：收集视频

教师：通过网络获取视频（了解常见视频文件格式，课件中有体现）

（1）记录正在进行的活动、记录有意义的时刻都离不开相机。了解如何使用数码相机。

提示：现在手机也可以拍视频了

（2）了解windows xp自带的movie maker的使用（老师演示并提供教学视频）

【动手实践】根据老师提供的材料，模仿老师演示和练习的过程，使用Movie Maker制作简单的短片。

【探索与合作】小组用摄像头拍摄视频，然后输出视频。选用的采集软件是Windows Movie Maker，该软件用于简单的视频编辑。

计算机基础课程计划 10

一、教学目标

1、熟悉主键盘上各字母键的位置，了解英文字母键的正确指法。

2.掌握键盘的正确使用方法，学习标准的指法操作

二、重点和难点

掌握基本键位和手指之间的分工。键盘指法。

三、教学内容

1、主键盘分为左右两部分，分别由左右手指操作。十个手指在操作时分工明确，各尽其能。

2.主键盘上的第三行键中有8个键：ASDF键和JKL；键。这8个密钥是“基本键”。

3.在每个F和J键上都有一个凸起的小点，小水平线或圆圈。它的功能是标记基本键的位置，该键称为定位键。

4.关于手指之间的劳动分裂

（1）输入时将手指放在基本钥匙位置上。每个手指都负责其所属的键列。左手的食指负责F和G列。当键入上和下行时，您的手应首先放在参考密钥上。键入一个字母后，返回原始位置，然后键入另一个字母。不要看键盘，只依靠感觉。

（2）左手手指 - Qaz左环手指 - WSX左中指 - EDC左食指 - RFV TGB

正确的小手指p;/右环手指醇。右中指，右夹具手指yhn ujm拇指空间杆

5.运营要求

掌握了打字姿势和手指部门后，我们需要通过练习来巩固我们的熟练程度。在练习之前，我们必须向学生提出一些要求：

（1）坐着直姿势，放松肩膀，将脚平放平。

（2）用指尖键入键时，使用适度的力并使击键快速准确。

（3）严格的指法，记住关键位置，并更频繁地练习。

（4）用眼睛看屏幕或文档，然后练习“触摸打字”。

老师解释和演示

指示学生在键盘上仔细观察并记住。

4.知识摘要

操作键盘时，十个手指有明确的劳动分裂，每个手指都执行自己的职责，而不是超越他人的限制。击键是轻巧，快速准确的。将8个手指保留在参考键上。从这8个位置中，您可以点击其他键，然后在打字后重置它们。

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1.1 计算机体系结构

图1 早期冯诺依曼计算机结构

图2 以内存为中心的计算结构

为了改进早期计算器手动控制计算的方式，冯·诺依曼提出了“存储程序”的概念。指令预先以二进制代码的形式输入到计算机的主存中，然后根据它们在内存中的首地址进行压入。执行程序的第一条指令，然后按照程序指定的顺序执行其他指令，直到程序执行完成。早期冯·诺依曼计算机结构的特点是以运算单元为核心，数据的输入和输出都是由运算单元来传递的。为了提高计算机的效率，现代计算机以内存为核心。

1.2 计算机硬件的基本组成

现代计算机将运算单元和控制器集成到单个芯片上，形成中央处理单元，简称CPU。

• 算术单元是计算机的计算单元，用于算术和逻辑运算。算术单元的核心单元是算术逻辑单元（ALU）。

• 控制器，控制器是计算机的指挥中心，指挥各部件自动、协调地工作。

•存储器分为主存储器和辅助存储器

•主存储器也称为内部存储器，可以由CPU直接访问

•辅助存储器是外部存储器，辅助主存储器存储更多信息。辅助存储器中的信息需要导入到主存储器中才能被CPU访问。

• 输入设备是指以计算机能够理解的方式输入外部信息的设备，如键盘、鼠标等。

• 输出设备是将计算机处理后的信息以人类可接受的形式输出的设备，如显示屏、打印机等。

CPU包括计算器和控制器。控制器通过控制线告诉计算器下一步要执行什么操作。此外，控制器还控制主存储器的读写以及输入输出设备的打开和停止。主存和CPU之间会交换数据。数据包括需要基本操作的数据和指令。这些指令将被放入控制器中解析这些指令的含义并发出相应的控制信号。 I/O设备也会直接与主存交换数据，大致是现代计算机运行的主要步骤。

2.1 中央处理器-CPU

•CPU，即中央处理单元，是计算机的计算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令和处理计算机软件中的数据。 CPU由运算单元、控制器、寄存器、高速缓存以及在它们之间实现数据、控制和状态的总线组成。

CPU的主要功能

•命令控制。完成取指令、解析指令、执行指令的操作，即程序的顺序控制

•操作控制。一条指令的功能往往是由几个操作信号的组合来实现的。 CPU管理并产生从存储器中取出的各指令的操作信号，并将各种操作信号发送给相应的部件，以控制这些部件根据指令进行动作。

•时间控制。对各项操作实行时间控制。时间控制应按时间顺序为每条指令提供适当的控制信号。

•数据处理。对数据执行算术和逻辑运算。

•中断处理。处理计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求

2.2 运算器的组成

•ALU算术逻辑单元：是中央处理器（CPU）的执行单元，是所有CPU的核心部件。它由“与门”和“或门”组成，算术逻辑单元的主要功能是执行两位算术运算，如加、减、乘（不包括整数除法）。基本上，在所有现代 CPU 架构中，二进制都以补码形式表示。

• 通用寄存器组：用于存储操作数，包括源操作数、目的操作数、中间结果以及各种地址信息。

• 临时寄存器：用于临时存储从主存中读取的数据。该数据不能存储在通用寄存器中，否则其原始内容将被破坏。

•累加寄存器：通用寄存器，用于临时存储ALU运算的结果信息，用于实现加法运算。

•程序状态字寄存器（PSW）：保存由算术逻辑运算指令或测试指令的结果建立的各种状态信息，如溢出标志（OP）、符号标志（SF）、零标志（ZF）、进位标志（ PSW中的这些位参与并决定微操作的形成。

•移位器：对运算结果进行移位运算。

•计数器：控制乘法和除法运算的步数。

2.3 控制器组成

• 程序计数器（PC）：用于指出下一条指令在主存中的存储地址。 CPU根据PC的内容从主存中取出指令。由于程序中的指令通常是顺序执行的，因此PC具有自动递增功能。

•指令寄存器（IR）：存储当前需要执行的指令，连接到CPU内部总线。指令包括操作码OP和地址码Ad。

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指令译码器（ID）：通过译码器，可以知道当前正在执行什么指令。输入信号为操作码，输出信号为微操作信号，将指令转换为相应的微操作。

•微操作信号发生器：产生控制整个计算机系统所需的信号。输入信号是指令译码器的输出结果，根据翻译后的微操作执行具体的微操作。微操作信号发生器将根据指令译码器、定时系统和标志位以及PSW寄存器的内容来执行微操作。

•定时系统：用于产生各种定时信号。

• 内存地址寄存器（MAR）：用于存储要访问的主内存单元的地址。一端连接CPU内部总线，另一端连接地址总线。

• 存储器数据寄存器(MDR)：用于存储写入主存储器或从主存储器读取的信息。一端连接CPU内部总线，另一端连接数据总线。

一般运算单元和控制器集成在同一块芯片上，称为中央处理单元（CPU）。 CPU和主存储器共同构成主机。 CPU和存储器通过一组总线连接，总线有三组信号线：地址、控制和数据。 MAR中的地址信息直接发送到地址线，用于指向主存存储单元进行读/写操作；控制线上有一根读/写信号线，指示数据是从CPU写入主存还是从主存读取。输出到CPU，根据是读操作还是写操作，控制是直接将MDR中的数据发送到数据线还是将数据线上的数据接收到MDR中。

3.1 存储系统层层次结构

计算机存储系统按层次结构可分为主存、Cache和辅助存储器。

Cache：存储正在执行的程序段和数据；容量小、价格高、速度快；集成到CPU中

主存：存储运行时使用的程序和数据；容量较小，成本较高，速度较快；需要由 RAM 和 ROM 组成

辅助存储器：存储暂时不用的数据、程序或永久保存的信息；辅助存储器中的内容不能与CPU交换信息，只有将辅助存储器中的内容传输到主存储器时才能被CPU访问。

主要思想：上层是下层的缓存，解决了速度、容量和成本之间的矛盾。

Cache-主存（解决CPU和主存速度不匹配的问题）：全部由硬件自动完成

主存-辅存（解决存储系统容量问题）：通过软/硬件技术将部分主存和辅存组合成虚拟内存。它的更新是由硬件和操作系统控制的。

3.2 存储系统-内存分类

•按存储介质分类：

半导体存储器（如主存储器、Cache）、磁表面存储器（如磁盘、磁带、机械硬盘等）、光存储器（如光盘）

•按接入方式分类：

随机存取存储器（RAM）（任意存取单元的内容都可以随机存取，存取时间与物理位置无关）、顺序存取存储器（SAM）（如磁带）、直接存取存储器（DAM）（如：磁盘）（它直接选择信息所在的区域（区域内随机存取、顺序查找））、关联存储器（CAM）（如：快速表）（它根据内容检索物理信息）

•按信息的可读性和可写性分类：

读/写存储器（如：内存、硬盘等）（可读写）、只读存储器（ROM）（如：电影中使用的CD）（只能随机读取信息，不能写入，存取方式为随机存储器Pick)

•按信息保存性分类：

易失性存储器（内存、Cache）、非易失性存储器（磁盘、光盘）

•根据读取信息后原始信息是否被破坏分类：

破坏性读出（如DRAM芯片）、非破坏性读出（如SRAM芯片、磁盘、光盘）

3.3 主存-基本组成

主存储器由存储器组、MAR和MDR组成。现代计算机的主存储器由半导体集成电路组成。驱动器、解码器和读写电路都制作在存储芯片中，而MAR和MDR则制作在CPU芯片中。内存芯片和CPU芯片可以通过总线连接。

当要从主存中读取某个信息字时，CPU首先将该字地址发送到MAR，然后通过地址总线发送到主存，然后发出读命令。主存收到读命令后，获知需要读出该地址单元的内容，然后完成读操作，将该单元的内容读到数据总线上。至于MDR将信息发送到哪里，是由CPU决定的。当CPU想要将一个信息字存入主存时，CPU首先将该字所在的主存单元的地址通过MAR发送到地址总线，并将信息字发送到MDR，然后发出写操作主存接收到写命令后，将数据线上的信息写入对应地址线所指向的主存单元。

4.1 输入输出系统（I/O系统）

“I/O”的意思是“输入/输出”（输入/输出）。 I/O设备是可以向计算机输入数据或接收计算机输出的数据的外部设备。

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