5.1认识计算机硬件系统（教案）《计算机基础知识与应用案例教程》(上海交通大学出版社）

课题 认识计算机硬件系统 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识目标： （1）了解计算机系统的组成与工作原理 （2）熟悉计算机硬件系统的组成与主要技术指标 能力目标： 能够正确识别计算机主机的内外部结构 素质目标： 增强集体荣誉感和责任感，树立爱岗敬业、乐于奉献的职业价值观 教学重难点 教学重点：计算机系统的组成与工作原理 教学难点：计算机硬件系统的组成与主要技术指标 教学方法 讲授法、问答法、讨论法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学过程 主要教学内容及步骤 课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学查找资料，了解计算机硬件系统的组成及主要技术指标等相关知识 【学生】完成课前任务 考勤 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 【学生】按照老师要求签到 任务导入 【教师】请学生查阅相关资料，将表格3-1（详见教材）补充完整 【学生】思考、查找资料、补充表格 传授新知 【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解计算机硬件系统的相关知识 1、 计算机系统 1.计算机系统的组成 一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。其中，计算机硬件系统是计算机系统中各种看得见、摸得着的硬件设备的总称；计算机软件系统是运行在计算机硬件系统上的各种程序及其数据的集合。 【教师】多媒体展示计算机系统组成结构图（详见教材），讲解新知 对于计算机系统而言，计算机硬件系统与计算机软件系统相辅相成、缺一不可。未安装任何软件的计算机系统俗称“裸机”，它无法为用户提供任何功能和服务；同样，计算机软件必须安装在计算机硬件系统之上方可运行。 2．计算机系统的工作原理 计算机系统向用户提供的功能几乎都是通过执行程序实现的。因此，要想了解计算机系统的工作原理，就要先了解程序的相关知识。 （1）程序。程序是人们为解决某个问题或达成某个目标而设计的若干有序指令的集合。程序具有目的性、分步性、有限性、有序性和分支性等特性。 （2）指令。指令又称“机器指令”，它用于指挥和控制计算机执行某项操作（如运算、读写等），是计算机运行的最小功能单位。计算机执行程序的过程本质上是计算机逐条执行该程序所包含的指令的过程。 【高手点拨】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解指令组成的相关知识 一条指令通常由操作码和地址码两部分组成。其中，操作码用于指明该指令要完成的操作，如加法、减法、移位等；地址码用于指明操作数在存储器中的存放地址。 【学生】阅读、思考、理解 （3）指令系统。指令系统是指一台计算机所有指令的集合。指令系统反映了计算机的基本功能，CPU型号不同的计算机，指令系统可能不同。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 指令想要完整的执行需要经历哪些步骤？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 一条指令的完整执行通常需要经历获取指令、分析指令和执行指令3步。 （1）获取指令。计算机通过程序计数器获取程序的首条指令在主存储器中的存放地址，根据该地址从主存储器中取出指令并将其送入指令寄存器。随后，程序计数器自动更新，指向下一条指令的存放地址。 （2）分析指令。计算机通过分析指令寄存器中的指令获得操作码，从而确定指令要完成的操作的性质。如果该操作涉及操作数，则根据地址码寻找操作数的地址。 （3）执行指令。计算机根据地址码取出操作数，执行指令规定的操作，有些指令执行后可能还需要写入操作结果。 计算机程序的执行过程，实际上就是周而复始地完成这3步操作的过程，直到遇到程序中止指令才结束整个程序的运行。 【知识库】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解计算机系统原理的相关知识 如今的计算机系统几乎都基于“存储程序”原理设计和制造，该原理是数学家冯·诺依曼在研究EDVAC机时提出的，为了纪念他，人们将所有基于“存储程序”原理设计和制造的计算机统称为“冯·诺依曼机”。 “存储程序”原理：计算机硬件应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据事先存入存储器，然后再启动计算机工作。 “存储程序”原理的提出是计算机发展史上的里程碑，它奠定了现代计算机的基本结构理论基础，对计算机时代的到来起到了重要的推动作用。 【学生】阅读、思考、理解 二、计算机硬件系统的组成 【课堂提问】 【教师】请学生扫描二维码观看视频“计算机硬件系统的组成”（详见教材），随机邀请学生回答以下问题： 计算机硬件系统由哪些部分组成？ 【学生】观看、思考、回答 【教师】总结学生的回答 计算机硬件系统由主机和外部设备组成。其中，主机由CPU和主存储器组成；外部设备简称“外设”，主要由辅存储器、输入设备和输出设备组成。负责将这些硬件设备连接起来的