计算机应用基础教案设计.docx
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计算机应用基础教案设计
MINBEIVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGE
教案
2017
~
2018
学年第
1
学期
课程名称:
计算机应用基础
授课教师:
计算机教学团队
课程所属系(部):
信息与工程系
课程名称:
计算机应用基础
授课班级:
2017级室设计2班
课程类型:
纯理论课()/(理论+实践)课(√)/纯实践课()
课程属性:
公共课(√)/专业基础课()/专业课()
课程性质:
必修课(√)/专业选修课()/公共选修课()
总学时:
64学时
学分:
4学分
使用教材:
董正雄编,《大学计算机应用基础学习指导》,大学,2011年6月
考核方式:
考试(以证代考)
参考书目:
1.黄佐权、王宇川,《计算机应用基础教程》,2011年7月;
2.宋晏,勇,国兴,《计算机应用基础》,电子工业,2013年08月;
3.瑞新,计算机应用基础(Windows7+Office2010),机械工业,2016年05月;
标题:
第一章信息社会与计算机
1.1信息科学与信息社会
1.2计算机与计算机系统
1.3PC微机系统的组装与选购
教学目的与要求:
1.了解信息、信息技术及主要特性,信息学科、计算科学的发展和研究领域;了解计算机的发展、特点及应用。
2.掌握微机系统的基本组成,微机的CPU(中央处理器)、主板、存、总线及其组成。
3.激发学生学习本门课程的兴趣。
授课时数:
2学时
教学重难点:
1.教学重点:
掌握微机系统的基本组成,微机的CPU(中央处理器)、主板、存、总线及其组成。
2.教学难点:
掌握微机系统的基本组成,微机的CPU(中央处理器)、主板、存、总线及其组成。
教学方法与手段:
讲授法演示法任务驱动法
教学容及过程:
第一课时
新课导入:
在信息爆炸的时代,计算机已经与我们的生活息息相关,无论任何一种职业都离不开计算机的使用,那么计算机是如何传达信息,辅助我们学习、生活和工作的呢?
下面进入我们今天的学习。
新授:
1.1信息科学与信息社会
1.1.1信息及其主要特性
⏹知识点
Ø了解信息的概念
Ø了解信息经济的概念
Ø了解信息社会的概念
Ø了解信息的四个主要特性
⏹知识点
Ø了解信息学科的三位理论奠基者
Ø了解图灵奖
1.信息的概念
⏹信息一词来源于拉丁文“Information”,它在全球围广泛的使用。
⏹就一般意义而言,信息可以理解为消息、情报、见闻、通知、报告、知识、事实、赋予某种意义的数据等等。
⏹从广义上讲,信息是人类一切生存活动和自然存在所传达的信号和消息,是人类社会所创造的全部知识的总和。
⏹随着时间的推移,时代将不断地赋予信息以新的含义。
⏹现代信息的概念已经和半导体技术、微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、多媒体技术等含义密切地联系在一起。
⏹计算机技术和通信技术能帮助人类更好地存储信息、处理信息和传输信息。
⏹从计算机科学的角度研究,信息可包含两个基本含义:
⏹一是经过计算机技术处理的资料和数据(文字、声音、影像、图形等);
⏹二是经过科学收集、存储、分类、检测等处理后的信息产品的集合。
⏹尽管学术界迄今尚无一致的关于信息的定义,然而对信息在现代社会中的重要地位和作用的认识却是一致的。
可归纳为如下几点:
Ø信息是用数据作为载体来描述和表示的客观现象;
Ø信息可以用数值、文字、声音、图形、影像等多种形式表示;
Ø信息是对数据加工处理提炼的结果,是对人类有用的知识;
Ø信息是具有含义的符号或消息,数据是计算机信息的载体。
⏹数据应该是原始的、广义的、可鉴别的抽象符号,可以用来描述事物的属性、状态、程度、方式等。
⏹数据符号单独表示时没有任何含义,只有放入特定场合进行解释和加工才有意义并升华为信息。
⏹数据是信息的载体,信息是数据的涵。
2.信息经济的概念
⏹信息经济也称作知识经济,它是在充分知识化的社会中以信息智力资源的占有、投入和配置与知识产品的生产、分配(传播)和消费(使用)为最重要因素的经济。
3.信息社会的概念
⏹信息社会是以信息活动为社会发展的基本活动,以信息技术为技术基础,以信息经济为主导经济,以信息产业为主导产业,以信息文化改变着人类教育、生活和工作方式以及价值观念的新型社会形态。
4.信息的四个主要特性
v信息具有不灭性
v信息具有可采集和可存储性
v信息具有可传递和可共享性
v信息具有可加工处理性
1.1.2信息学科的几位理论奠基者与图灵奖
1.信息论的创始人——香农
⏹史劳德·埃尔伍德·香农(ClaudeElwoodShannon,1916-2001)美国数学家,信息论的创始人。
1940年获麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位,1941年进入贝尔实验室数学部工作。
2.计算机科学的奠基人—图灵
⏹
艾伦·图灵(A.M.Turing,1912—1954)是英国数学家,计算机科学的创始人。
1936年因发表的论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》而获得史密斯奖。
该文提出了一种描述计算过程的数学模型,即著名的理论计算机抽象模型,可以把推理化作一些简单的机械动作,后来人们把这个模型称之为图灵机。
⏹图灵机分为确定型与非确定型两大类,每类中有单带、多带等许多变种(其计算能力是等价的)。
一台标准的确定型单带图灵机,由一条双向可无限长地被分为一个个小方格的磁带、一个有限状态控制器和一个读写磁头构成。
⏹图灵论题认为,所有能称为可计算的函数恰恰就是用图灵机可计算的函数。
3.存储程序式计算机之父—冯·诺依曼
⏹冯·诺依曼(JohnvonNeuman,1903—1957)是匈牙利的美籍数学家,存储程序式计算机的创始人。
1946年提出了更加完善的计算机设计报告《电子计算机逻辑设计初探》,并开始研制存储程序式的计算机EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticCalclator)该机在宾夕法尼亚大学的莫尔学院研制成功。
⏹冯·诺依曼提出并实现了的计算机工作模式可以简单地归结为:
存储程序,顺序控制。
⏹冯·诺依曼计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成的存储程序式计算机结构。
⏹冯·诺依曼计算机它导致了现代意义上的计算机的产生和发展,成为后来人们设计计算机的主要依据。
4.图灵奖
⏹ACM(美国计算机协会,成立于1947年9月15日)在1966年纪念计算机诞生20周年时,决定设立计算机科学界的第一个奖项并命名为图灵奖,以纪念这位计算机科学之父。
⏹图灵奖每年评选并颁奖一次,奖金额度为25000美元,由计算机界的一些大企业提供。
图灵奖被誉为计算机科学界的诺贝尔奖,专门奖励那些在计算机科学研究中做出创造性贡献、推动了计算机科学与技术发展的杰出科学家,偏重于在计算机科学理论和软件方面做出杰出贡献的科学家。
1.1.3信息科学及其发展
⏹知识点
Ø了解信息科学的发展
Ø了解信息科学研究的主要容
信息科学的发展
⏹第一个阶段是经典信息论(又称之狭义信息论);
⏹第二个阶段是一般信息论;
⏹第三个阶段就是广义信息论。
信息科学研究的主要容
⏹信息科学研究的主要容有:
阐明信息的基本概念和本质(哲学信息论);探讨信息的度量和变换(基本信息论);研究信息的提取方法(识别信息论);澄清信息的传递规律(通信理论);探明信息的处理机制(智能理论);探究信息的再生理论(决策理论);阐明信息的调节原则(控制理论);完善信息的组织理论(系统理论)。
1.1.4信息技术与计算科学
⏹知识点
Ø了解人类社会经历的四次信息技术革命
Ø了解信息技术的核心技术
Ø了解现代信息技术的主要技术
信息技术的概念
⏹信息技术是人类开发和利用信息的方法和手段,既包括信息的产生、收集、存储、表示、检测和处理方面的技术,也包括信息的变换、传递、提取、显示、识别、控制和利用等方面的技术。
⏹信息技术包括:
计算机技术、软件开发技术、通信网络技术、微电子技术、信息处理技术和多媒体技术等容,核心技术是计算机技术、微电子技术和现代通信技术。
四次信息技术革命
⏹人类社会经历的四次信息技术革命:
Ø第一次是创造了语言和文字;
Ø第二次是造纸术和印刷术的出现;
Ø第三次是电报、、电视及其它通信技术的发明和应用;
Ø第四次是计算机技术和现代通信技术在信息领域中的应用。
现代信息技术
⏹现代信息技术包括如下四类技术:
Ø电子信息技术:
如电子感测技术、电子通信技术、计算机技术和电子控制技术等;
Ø量子信息技术:
如量子计算机技术等;
Ø激光信息技术:
如激光遥感、光导纤维通信、激光全息存储、激光控制技术和激光计算机等;
Ø生物信息技术:
如生物开关器件、生物存储器件、生物逻辑器件和生物计算机等等。
计算科学的概念
⏹在“计算作为一门学科(ComputingasaDiscipline)”的报告中给出的计算学科定义为:
计算学科是对描述和变换信息的算法过程,包括对其理论、分析、设计、效率、实现和应用等进行的系统研究。
Ø计算学科的根本问题仍然是“能行性”问题,即什么能被有效地自动进行。
1.1.5信息产业与人才培养
⏹知识点
Ø理解信息产业的涵
Ø理解信息产业的特点
Ø理解信息人才的合理结构。
信息产业的涵
⏹关于信息产业的定义,目前还没有一个为世界各国公认的统一定义。
在我国信息产业部2000年编写的《信息技术与信息产业》一书中,把信息产业定义为“社会经济活动中从事信息技术、设备、产品的生产以及提供信息服务的产业部门的统称,是一个包括信息采集、生产、检测、转换、存储、传递、处理、分配、应用等门类众多的产业群”。
信息产业的特点
⏹信息产业具有如下几个特点:
Ø信息产业是战略性先导产业。
Ø科技创新含量高。
Ø信息产业是知识、智力和技术密集型产业,要求从业人员具有较高的知识、文化、技术、技能水平和良好的团队协作精神。
Ø高投入、高风险、高回报。
Ø高渗透性和高带动性。
信息人才的合理结构
信息技术人才的合理结构应该是金字塔状。
底层蓝领阶层与中高层人才之比约
为4:
1。
1.2计算机与计算机系统
Ø计算机的诞生与发展
Ø计算机的分类与特点
Ø计算机系统的组成
Ø计算机系统的应用
1.2.1计算机的诞生与发展
⏹知识点
Ø了解第一台计算机诞生
Ø了解计算机发展的四代变化
第一台电子计算机的诞生
⏹世界上第一台电子计算机ENIAC,是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家莫奇利(JohnW.Mauehly)博士和埃克特(J.PresperEckert)博士领导的研究小组设计制造的,于1946年2月正式通过验收并投入运行。
它还不具备现代计算机的主要原理特征——存储程序和程序控制的原理特征。
⏹世界上第一台按存储程序功能设计的计算机是由曾担任ENIAC小组顾问的著名美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(Von·Neumann)博士领导设计的叫EDVAC(译作“埃德瓦克”)的计算机,从1946年开始设计,于1950年研制成功。
与ENIAC相比,它的主要改进有两点:
采用了二进制;使用汞延迟线作存储器。
指令和程序可存入计算机部,提高了运行效率。
⏹世界上第一台投入运行的存储程序式的电子计算机EDSAC(译作“埃德沙克”)是由英国剑桥大学的维尔克斯(M.V.Wilkes)教授在接受了冯·诺依曼的存储程序计算机思想后于1947年开始领导设计的,并于1949年5月制成并投入运行,比EDVAC早一年多。
ENIAC它使用了18000个电子管,10000个电容,7000个电阻,功率150千瓦,占地170m2,重量约30吨,运算速度为每秒5000次加减运算。
电子计算机的发展
⏹电子计算机的发展阶段划分通常按照计算机中所采用的电子逻辑器件,分成四个阶段。
Ø第一代计算机——电子管计算机(从ENIAC问世至20世纪50年代后期)
Ø第二代计算机——晶体管计算机(20世纪50年代中期至60年代中期)
Ø第三代计算机——中小规模集成电路计算机(20世纪60年代中期至70年代初期)
Ø第四代计算机——大规模超大规模集成电路计算机(20世纪70年代初期至现在)
目前,美、日等国家正在投入大量的人力和物力积极研制新一代计算机,如支持逻辑推理和支持知识库的智能计算机、神经网络计算机、生物计算机等。
微型计算机的发展
⏹以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机。
微处理器的发展从1971年Intel公司用PMOS工艺制成世界上第一代4位微处理器4004算起,迄今已发展了四代产品。
⏹第四代微处理器以1985年Intel公司推出了32位字长的微处理器80386为开始标志,接着,相继推出80486、Penfium(奔腾)、PenfiumPro(高能奔腾)、PendumII、PenfiumIII、Pendum4等。
计算机的发展趋势
⏹巨型化
⏹微小化
⏹网络化
⏹智能化
⏹多媒体化
1.2.2计算机的分类与特点
⏹知识点
Ø了解计算机的分类
Ø理解计算机的的特点
计算机的分类
⏹按运算对象可把电子计算机分为
Ø电子数字计算机
Ø电子模拟计算机
Ø混合式电子计算机
计算机的分类
⏹按计算机的规模和性能来分,可以把计算机分为
Ø巨型机
Ø大型机
Ø中型机
Ø小型机
Ø工作站
Ø微机
计算机的分类
⏹按计算机的用途可以把计算机分为
Ø通用计算机
Ø专用计算机
⏹上述各种类型的计算机原则上都属于冯·诺依曼结构的计算机,统称之为传统计算机。
传统计算机的基本工作方式是顺序执行指令的串行方式,导致了其在并行处理、字符处理和知识处理等方面的低效能。
为了突破冯·诺依曼结构的局限性,二十世纪七、八十年代先后开发出不少有别于传统计算机的非传统计算机。
计算机的特点
⏹运算速度快
⏹计算精度高
⏹存储容量大
⏹判断能力强
⏹工作自动化
计算机的主要技术性能指标
⏹主频
⏹字长
⏹存容量
⏹存取周期
⏹运算速度
第二课时
1.2.3计算机系统的组成
⏹知识点
Ø掌握计算机系统的概念
Ø掌握硬件、硬件系统的概念
Ø理解硬件系统各组成部分之间的联系
Ø掌握软件、软件系统的概念
Ø了解软件的发展、分类
Ø理解软件的基本容
计算机系统的组成
(教学重难点:
通过实物演示、图表演示、讲授,帮助学生更好的掌握)
硬件系统各部分之间的联系
运算器和控制器
⏹运算器
(教学重难点:
结合第一台计算机的案例,帮助学生理解运算器的概念)
运算器是计算机中执行算术运算和逻辑运算的部件,通常称之为计算机的算术逻辑单元(ALU:
ArithmeticLogicUnit)。
运算器是由加法器、寄存器和移位线路组成。
运算速度是运算器的重要性能指标。
⏹控制器
(教学重难点:
引入大脑的理念,把控制器的概念人性化)
控制器是计算机的指挥机关。
它类似于人类的神经中枢——大脑,负责协调计算机各部件有序正常工作。
控制器由指令寄存器、指令计数器、指令译码器和操作控制部件等部分组成。
它的功能是从存储器中取出指令,分析指令的功能(指令译码),产生一系列的控制信号,去控制计算机各部件协调地工作,并控制程序的执行顺序。
中央处理单元(CPU)
把运算器和控制器集成在一个芯片上,这样的集成电路称为CPU(中央处理器)。
主要技术指标:
主频和字长。
⏹存储器
(教学重难点:
结合计算机存放信息和记忆的功能,及计算机处理信息的工作原理,加深理解)
存储器是计算机的记忆装置。
计算机中的各种数据和信息,包括程序、数据、中间结果和最终结果等信息都是存放在存储器中的。
其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。
存储器中所有存储单元的总和称为这个存储器的存储容量,存储容量的单位是KB、MB、GB、TB与PB,如640KB、1MB等,其中1KB=1024字节,1MB=1024KB,1GB=1024MB。
存储器可分为存储器(简称存)、外存储器(简称外存)和缓冲存储器。
Intel公司生产的Pentium4(奔腾)32位微处理器
⏹存储器(存)
存是由中央处理器直接访问的存储器,它存放着现在运行的程序和数据,也可以存储计算的结果或中间结果。
它的存取速度快,对存储介质要求高,成本也高。
存通常由两种半导体存储芯片组成包括:
随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)
只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)。
RAM中的信息可随机地读出或写入,用来存放用户输入的程序和数据,但在断电后,RAM中的信息也随之丢失。
ROM中的信息只能读出而不能写入,断电后,ROM中的原有容保持不变,在计算机重新接通电源后,ROM中的容仍可被读出。
因此,ROM常用来存放一些固定的程序或信息,如自检程序、字库等。
⏹外存储器(外存)
外存储器简称“外存”,又叫“辅助存储器”,是主机的外部设备,用来存储大量的暂时不参加运算或处理的数据和程序。
要使用外存中的数据和程序,必须首先把它调入存,然后再由CPU处理。
外存储器存取速度较慢,对存储介质要求低、造价也低。
硬盘、软盘、优盘和光盘都是外存,在脱机情况下外存可以永久地保存信息。
⏹缓冲存储器(缓存)
缓冲存储器主要用于存储器与运算器之间和存储器与外存储器之间的速度缓冲协调。
三者之间的合理搭配使用,目的也是为了得到一个良好的性能/价格比。
CPU寄存器高速缓存RAM外存及虚拟存储
⏹输入设备
(教学重难点:
结合实例,加强掌握)
输入设备是向计算机输入程序、数据和各种信息的部件。
常用的输入设备有键盘、鼠标器、图形数字化仪、条形码阅读器、数码相机以及各种模/数(A/D)转换器等。
⏹输出设备
(教学重难点:
结合实例,加强掌握)
输出设备是从计算机中输出结果和其它信息的部件。
常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、X-Y记录仪、各种数/模(D/A)转换器等。
从数据输入输出的角度看,磁盘机(硬盘和软盘)和光驱也可以被看作输入/输出设备。
⏹总线
(教学重难点:
结合图表演示与讲授的方法,降低对总线的理解难度)
总线是一组用于传输信息的公共信号线,所有的数据和指令信息都是通过总线传送到相关设备中去的。
总线是计算机信息流通的总干线,通常包括:
地址总线
数据总线
控制总线
Ø地址总线专门用来传送地址信息;地址总线的位数决定了可以直接寻址的存储器地址围,如32位地址总线决定了存储器最大容量为232=4GB;地址总线是单向的。
Ø数据总线用来传送数据信息,这种传送是双向的;数据总线的宽度决定着字长,常见的有早期的8位和16位以及现在的32位和64位;数据总线的宽度越宽,每次交换的数据位数越多,计算机的性能也就越好。
Ø控制总线用来传送各种控制信号,如时钟信号、读或写信号、中断请求信号等等。
微
处
理
器
CPU
存储器
I/O接口
I/O设备
数据总线
地址总线
控制总线
计算机软件系统
⏹在计算机科学与技术的发展中,软件和硬件都是不可或缺的重要方面;软件的发展以硬件为基础,反过来又促进硬件、计算机科学与技术和其它科学与技术的发展。
⏹软件是用户与计算机硬件之间的接口界面;要使用计算机就必须编制程序,必须有软件;用户主要是通过软件与计算机进行交往。
⏹硬件支持软件,软件支配硬件。
软件的定义
现在,被普遍接受的软件定义是:
计算机软件是在计算机上运行的各种程序、要处理的各类数据以及有关文档的总称。
Ø程序是按照事先设计的功能和性能要求执行的指令序列;
Ø数据是是程序能正常操纵信息的数据结构;
Ø文档是与程序开发维护和使用有关的各种图文资料。
Ø文档是软件的”质”的部分,程序则是文档代码化的表现形式。
⏹相对于计算机硬件而言,软件是计算机的无形部分,但它的作用是很大的。
⏹把不装备任何软件的计算机称为硬件计算机或“裸机”。
计算机软件的分类
⏹按照应用的观点,软件可以分为系统软件、支撑软件和应用软件三大类。
Ø系统软件是在计算机系统中最靠近硬件的一层,其它软件一般都是通过系统软件来发挥作用。
系统软件与具体的应用领域无关,如操作系统等。
操作系统则是负责管理计算机系统中的各种软硬件资源,控制程序和各种操作命令的执行。
Ø支撑软件是支撑软件的开发和维护的软件,它们处于系统软件和应用软件的中间层。
Ø应用软件是为特定应用领域开发的专用软件,它们处于整个计算机系统的最外层。
对于具体的应用领域,应用软件的质量往往成为影响实际应用效果的决定性因素。
计算机软件的基本容
⏹软件的基本容主要有软件语言、软件方法学、软件工程和软件系统等。
Ø软件语言用以书写软件,可分为需求级语言、功能级语言、设计级语言、实现级语言和文档语言。
Ø软件方法学是以软件方法为研究对象的学科,主要研究软件开发过程中的指导原则与方法体系。
Ø软件工程是一门交叉性学科,它是应用计算机科学、数学和管理等科学的原理,以工程化的方法制作软件的工程。
1.2.4计算机系统的应用
Ø随着计算机科学与技术的迅速发展,计算机应用技术的触角已遍及国计民生各个领域的方方面面,大到航空航天宇宙探密,小到日常的学习、工作、生活和娱乐,几乎无所不包。
1.3PC微机系统的组装与选购
Ø
PC微机系统的概念
ØPC微机系统的选购
ØPC微机系统的组装
⏹知识点
Ø理解PC微机系统及硬件逻辑结构
Ø了解选购PC微机系统的基本知识
1.3.1PC微机系统的概念
⏹PC微机系统的硬件逻辑结构是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五部分组成的。
这五大逻辑组成部分的功能与计算机家族中的其它成员一样,所不同的是高度的集成技术使得我们很难在物理上区分出这五大逻辑组成部分来。
⏹我们在物理上所能看到的往往是:
主板、CPU、存条、硬盘、光驱、显示器、机箱、键盘、鼠标等。
⏹微机的可选软件非常多,依照用途的不同配置千差万别,一般共同配置的软件有:
操作系统,各种设备驱动程序,字处理软件、电子表格软件、处理软件等办公自动化套件,查、杀计算机病毒的软件,压缩/解压缩软件,CD/VCD播放软件,Internet相关软件等。
PC微机系统的硬件逻辑结构
总线及总线控制逻辑
中央处理器
(CPU)
运算器
(ALU)
控制器
内存储器
(主存)
(主存)
磁盘驱动器接口
输入/输出接口
输入/输出设备
各种外部
设备
其它外设
接口
……
……
磁盘设备
(外存)
1.3.1PC微机系统的概念
⏹一台典型的多媒体PC微机的硬件配置可能如下(括号为参考产品):
CPU(Intel奔腾45202.8GHz)和CPU风扇
主板(技嘉GA-8I915P-G)
存(金士顿256MBDDR400,2条)
硬盘(希捷酷鱼7200.780G7200转)
显示器(三星793MB)
显卡(技嘉GV-NX660V4DPU)
声卡(创新SBLIVE!
数码版)、音箱
光驱(三星金将军16XDVD白金版)
机箱(多彩DLC-M6610)
软驱、键盘和鼠标
1.3.2P
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