高中信息技术必修2 2.1 计算机硬件 课件（共25 张） 浙教版（2019）

第2章 信息系统的支撑技术 浙教版（2019版） 信息技术（高中） 2.1 计算机硬件 学易同步精品课堂 必修2 信息系统与社会 1、计算机硬件组成 2、计算机的工作原理 学习目标 重点：计算机硬件组成 难点：计算机的工作原理。 重难点 课堂导入 信息系统中的硬件是指系统中看得见，摸得着的设备，它包含计算机硬件、可以移动终端，硬件，通讯，网络设备等。超市购物时电子秤，商品条码扫描仪，收银机、5账单打印机等都是超市管理系统中直接面向用户的硬件。 图2.1.1 pos收银机 图2.1.2 超市pos收银系统 2.1.1 计算机硬件组成 从20世纪开始，随着电子技术的发展，计算机也进入了高速发展时期，经历了从电子管、晶体管、集成电路，大规模超大规模集成电路四个阶段。 图2.1.3 电子计算机ENIAC和超级计算机神威 太湖之光 • 拓展链接 量子计算机的概念最初由美国科学家理查德.费曼和保罗.贝尼奥夫提出。他根据量子体系所特有的量子相干叠加进行信息的超平行处理。一个n比特的量子计算机可以同时表示2n个二进制数的叠加。一个量子操作近似相当于对2n台比特经典计算机的同时操作。通过量子算法来利用这种量子平行性实现信息存储和处理能力的大幅提升，对于解决复杂计算问题具有很大的优势，在密码破译、系统优化、模仿仿真以及药品研发等方面具有广阔的前景。 问题与讨论 了解目前超级计算机的发展情况，说说它对社会发展的影响。 计算机硬件主要有运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备五大部件组成。 图2.1.5 主板 中央处理器CPU是计算机最核心的部件，它有运算器和控制器组成。在一块超大规模集成电路上包含了实现控制器和运算器功能所需的全部电路，现在处理芯片中还包含浮点处理部件（FPU）、内部高速缓冲存储器（Cache）和存储管理部件，以加快计算机执行指令的速度。 图2.1.6 中央处理器 图2.1.7 内存条 存储器的功能是存放程序和数据，CPU执行的指令和需要运算的操作数及运算结果都存储在存储器中。存储器按用途可分为主存储器（内存,如图2.1.7）、辅助存储器 （外存）和高速缓冲存储器。内存是计算机硬件的一个而要部件，通常分为只读存储器 （Read-Only Memory,简称ROM ）和随机存取存储器（Random Access Memory,简称 RAM ） 两种，两者之间最大的区别是在关闭电源后,RAM中的信息会丢失，而ROM中的信息仍然会保留。目前内存容量在GB级，大量数据的保存还需要辅助存储器来完成。 图2.1.8普通硬盘、固态硬盘和闪存盘。 常见的辅助存储器有硬盘和闪存盘。硬盘是由金属磁盘制成，在磁盘上通过磁性介质磁化时不同的极性方向表示二进制数据的0和1，断电后磁化后的介质极性方向不会改变。因此断电后仍然能够保留存储在硬盘中的数据，硬盘的容量很大，目前在TB级，而固态硬盘也是一种存储器，采用闪存作为存储介质，具有传统机械硬盘不具备的快速读写、重量轻、能耗低以及体积小等特点。 随着互联网的飞速发展，对数据处理的需求不断扩大。出现了基于互联网的云计算和云存储服务。云计算是一种基于互联网的计算模式，在互联网上汇聚大量计算资源和存储资源。用户可以根据需要配置和使用这些共享资源，并像水、电一样按使用量进行付费。我国已在北京、上海、杭州、深圳和无锡建立了国家级云计算中心。而云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统，使用者可以在任何时间，任何地方通过任何可联网的设备连接到云上，方便地存取数据。 图2.1.9 云计算中心 常用的输入设备有键盘和鼠标，他们的主要功能是将程序和数据以机器能识别和接受的信息形式输入计算机。常用的输出设备有显示器和打印机，他们的主要功能是将计算机处理的结果以人们能接受的信息形式输出，输入输出设备中兼具输入输出功能的主要有声卡、网卡、光盘驱动器等声卡的功能，将声音在数字信号和模拟信号键进行转换，网卡是计算机与网线之间的接口，光盘驱动器是计算机用来读写光盘内容的设备。 问题与讨论 举例说明可以采用哪些方式将文字输入计算机？想象一下未来的输入方式将会是怎样的，你想象的依据是什么？ 2.1 2 计算机的工作原理 20世纪30年代，在研究可计算问题的过程中，原始递归函数Lambda演算和图灵机三种计算机制被相继提出。这三种计算机制在性能上是等效的，其中图灵机可通过简单的方法一步一步机械的完成计算任务，成了现代计算机的计算模型。 图2.1.10图灵机模型 图2.1.11存储程序式体系结构的计算机工作原理 拓展链接 计算机的性能指标 计算机的性能主要由CPU、存储器等部件的性能指标决定。CPU是计算机的核心部件