项目一 任务二 了解计算机架构和接口（教案）-《计算机组装与维护》（电子工业出版社第三版）同步精品课堂

《计算机组装与维护》教案 课 题 了解计算机架构和接口 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本书内容由浅入深、循序渐进，从计算机硬件、计算机软件、计算机选配、计算机维护4个方面，通过10个项目详细地讲解计算机组装与维护的知识和技能。 全书以模块作为教学单元，每个单元又包含若干个任务，本节为项目一 任务二 了解计算机架构和接口。 学情分析 在认识计算机的第二节课中，我们将面对一群对计算机充满好奇但理论知识相对薄弱的学生，他们具备基本的计算机操作能力，但对计算机的结构理论感到陌生。因此，学生需要从基础概念入手，逐步了解计算机的架构，同时需能够识别计算机的内外部接口，通过实例教学和互动答疑，激发学习兴趣，帮助他们顺利开启计算机学习之旅。 学习目标 知识目标 1.了解计算机的架构。 2．了解计算机外部接口、内部接口、以及计算机各部件的连接。 能力目标 1.掌握计算机的内部接口及常见连线； 2．熟练掌握计算机的外部接口及各外部设备之间的连接。 学习重难点 教学重点 了解计算机的架构和各种接口 教学难点 了解计算机内外各部件之间的连接 教学方法 讲授法，体验探究法，演示法 课前准备 课件，多媒体教学设备 教学媒体 多媒体教室 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 计算机 想一想？ 计算机各部件之间如何连接？ 通过图片对比，学生思考问题：计算机各部件之间如何连接？ 引出今日教学：计算机 激发学生学习兴趣，唤起学生强烈求知欲。 活动二： 调动思维 探究新知 1.计算机架构 个人计算机从系统架构上分为两种，分别是国际商用机器公司(IBM)集成制定的IBM PC/AT系统标准和苹果公司所开发的麦金塔系统。 我们常见的一般是IBM公司集成制定的PC/AT标准，IBMPC/AT标准由于采用x86开放式架构而获得大部分厂商支持，成为市场上的主流，因此一般所说的计算机意指IBM PC/AT兼容机种。IBM PC/AT架构的最大特点是开放结构，其硬件功能可以通过插到主板扩展插槽的扩展板卡来扩充，通过添加额外的驱动器( 如光驱、硬盘、USB驱动器等)来升级。 （1）分体台式计算机架构 （2）笔记本式计算机架构 从发展趋势来看，计算机系统架构朝着单芯片化和桌面虚拟化方向发展。单芯片化是由于芯片集成化越来越高，模块越来越少，将北桥、南桥、GPU、CPU集成为一个芯片。桌面虚拟化是指数据的存储和处理都在云端。 了解计算机的系统架构。 激发学生强烈求知欲，巩固概念性知识点 活动三： 调动思维 探究新知 2.计算机外部接口 计算机的外部接口主要是指主板上与其他外部设备连接的一些接口。 1）PS/2接口 PS/2接口是早期的键盘和鼠标的接口，是一种6针圆接口，PC99 规定紫色为键盘接口,绿色为鼠标接口。 现在的键盘和鼠标的接口用USB接口。 2)  USB接口 USB (Universal Serial Bus,通用串行总线)是近几年在计算机领域广泛应用的新型接口技术。USB接口具有传输速率较快、支持热插拔及连接多个设备的特点。USB 1.1 标准接口的传输速率为12Mbit/s，但是一个USB设备最多只可以得到6Mbit/s的传输频宽;USB2.0兼容USB1.1,最高传输速率为480Mbit/s;当前USB3.0的最高传输速率可达到5Gbit/s,例如，一个采用USB3.0的闪存驱动器可以在15s内将1GB的数据转移到一个主机上，而USB2.0则需要43s。USB接口应用比较广泛，它已成为计算机和其他电子设备连接的主要接口之一。目前，Type-C接口因可支持正、反两面插，并且传输数据信号强，逐渐成为主流。 3) VGA接口 VGA (Video Graphic Array)是一个15针D型接口,用于连接显示器信号线，通常为蓝色。 4) HDMI HDMI ( High Definition Multimedia Interface, 高清晰度多媒体接口)是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、计算机、游戏机、数位音响和电视机。HDMI可以同时传送音频信号和视频信号，由于采用同一条电缆进行传送，大大简化了系统的安装，与HDMI对应的接头如图1-17所示。 5) DVI DVI是用于连接显示器的数字接口，常用的有DVI-D和DVI-I两种。前者只能接收数字信号，不兼容模拟信号，后者可同时兼容模拟和数字信号。DVI数字接口比标准VGA接口要好，它保证了全部内容采用数字格式传输，并且保证了主机到显示器的传输过程中资料的完整性(无干扰信号引入)，可以得到更清晰的影像。与DVI对应的接头如图1-17所示。 6)音频接口 音频接口一般有3个: MIC输入接口，用于连接麦克风进行录音或音频聊天，通常为粉红色; Line-out 接口，用于连接耳机和有源音箱(扬声器)进行声音的回放，通常为草绿色;Line-in接口，用于连接外部音源(录音卡座)等进行录音，通常为浅蓝色。图1-18所示为音频接头。 7) RJ45接口(网络接口) RJ45接口是计算机网卡接口，通过双绞线进行网络互联，双绞线由8芯不同颜色的金属丝组成。水晶头(RJ45 接头)一端连接接口，另一端连接交换机或集线器。图1-19所示为RJ45接头。 3.计算机内部接口 计算机主机箱内的光驱、内存、硬盘、电源、主板、CPU和CPU散热器等部件之间的连接,也有着不同的接口和连接线。 1) SATA接口和接头 SATA (Serial ATA)是一种连接存储设备(大多为硬盘、光驱)的串行总线。SATA 以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输速率。SATA1.0的传输速率是1.5Gbits,SATA2.0的传输速率是3.0Gbit/s,SATA3.0则提高到了6Gbits。SATA一般采用 点对点的连接方式，即一头连接 主板的SATA接口，另一头直接连硬盘,没有其他设备可以共享这条数据线。SATA数据接口和SATA数据接头如图1-20所示。 2)电源接口和接头 电源接口有为主板供电的20/24针ATX电源接口和接头，为硬盘、光驱设备供电的4针供电接头和SATA设备供电接头，专为CPU及功率较大的显卡供电的接头。主板供电接口和各类设备电源供电接头如图1-21所示。有些电源接口为了提供更好的兼容性，接口可更换或组合。 3) DMI DMI (Direct Media Interface)是直接媒体接口，是Intel公司开发的用于连接主板南北桥的总线。DMI采用点对点的连接方式，时钟频率为100MHz，由于它基于PCI-E总线，同样采用8bit/10bit 编码，因此具有PCIE总线的优势。因为PCI-E 2.0的应用，DMI升级到DMI 2.0,单通道传输速率达到5GT/s。同时，DMI 2.0也不再用于南北桥芯片的连接，而是用于CPU和芯片组(原南桥芯片组)的连接。DMI升级到DMI3.0，单通道传输速率达到8GT/s，采用128bit/130bit 编码，有效码率高达98.46%。 4) SCSI SCSI是SCSII硬盘采用的接口，它由于性能好、稳定性高，因此在服务器上得到广泛应用。此外,其价格也不菲，所以很少应用在普通计算机上。多数服务器采用了数据吞吐量大、CPU占有率极低的SCSI硬盘。SCSI硬盘必须通过SCSI才能使用，有的服务器主板集成了SCSI,有的安有专用的SCSI接口卡，一块SCSI接口卡可以接7个SCSI设备，这是其他接口所不能比拟的。 4.其他常见接口 1. Mini-USB 接口 Mini-USB接口一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器及移动硬盘等。图1-22所示为Mini-USB接头。 2. Type-A 接口和Type-B接口 Type-A接头一般用于PC端，Type-B 接头一般用于 USB设备端。Type-A 接头和Type-B接头如图1-23所示。 3. IEEE 1394接口 IEEE 1394接口又称火线(Firewire) 接口，是苹果公司开发的串行标准。同USB -样，它也支持外设热插拔，可为外设提供电源，省去了外设自带的电源，能连接多个不同设备，支持同步数据传输。IEEE 1394接头如图1-24所示。 4. eSATA接口 eSATA (external Serial ATA)接口是为面向外接驱动器而制定的扩展规格。例如，拥有eSATA数据线，你就可以轻松地将SATA硬盘与主板的eSATA接口连接，而不用打开机箱更换SATA硬盘。eSATA接头如图1-25所示。 掌握计算机的外部接口，组织学生进行问题速答，回顾和记忆知识点 掌握计算机的内部接口，组织学生进行问题速答，回顾和记忆知识点 掌握计算机的其他常用接口，组织学生进行问题速答，回顾和记忆知识点 定向探索让学生获取思考问题的方式方法，培养学生自主学习的能力，掌握分析问题和解决问题的方式，发展综合思维能力。 活动三： 调动思维 探究新知 1.数字计算机之父 20 世纪30年代中期，科学家冯·诺依曼大胆地提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还提出预先编制计算程序，然后由计算机按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。 冯·诺依曼理论的要点是存储程序、执行程序和数据共享。他的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。从ENIAC到当前最先进的计算机，冯·诺依曼体系结构始终占有重要地位。 2.计算机的组成部分及功能 1）运算器 运算器又称算术逻辑单元(rihneical 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,还包括能进行“逻辑判断”的处理能力，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。 2）存储器 存储器(Memory)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。这些器件又称为记忆元件。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”“1”的二进制数来表示数据。 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(计算机上为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。 3） 控制器 控制器(Control Unit)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，保证计算机能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他部分发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。通常把控制器与运算器合称为中央处理器(Central Processing Unit, CPU)。 4） 输入设备 用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备称为输入设备。输入设备把各种形式的信息,如数字、文字、图像等转换为数字形式的编码，即计算机能够识别的“1” “0”表示的二进制代码(电信号)，并把它们输入计算机内存储起来。键盘是必备的输入设备。常用的输入设备还有鼠标、图形输入板、视频摄像机等。 5） 输出设备 从计算机输出各类数据的设备称为输出设备。输出设备把计算机加工处理的结果(仍然是数字形式的编码)变换为人或其他设备所能接收和识别的信息形式，如文字、数字、图形、声音和电压等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。通常把输入设备和输出设备合称为I/O设备。 认真学习，了解冯·诺依曼理论，掌握计算机的组成部分及功能。 通过问题讨论的方式，加深学生对知识的认知 活动四： 巩固练习 素质提升 试一试 将计算机的外部连接线拆卸后，重新连接。 小组根据问题，结合所学只是，将计算机的外部连接线拆卸后，重新连接。 通过小组讨论，加深对本节课的学习认知 课堂小结 作业布置 1 个人计算机常用的系统架构是 系统。 答案： IBM PC/AT 解析： 个人计算机从系统架构上分为两种，分别是国际商用机器公司(IBM)集成制定的IBM PC/AT系统标准和苹果公司所开发的麦金塔系统。常用的是IBM PC/AT系统标准。 2 数字计算机之父是 。 答案： 冯·诺依曼 解析： 20 世纪30年代中期，科学家冯·诺依曼大胆地提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还提出预先编制计算程序，然后由计算机按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。从ENIAC到当前最先进的计算机，冯·诺依曼体系结构始终占有重要地位。 3 （ ）的中文名称为通用串行总线。 A. SATA B. USB C. PS/2 D. HDMI 答案： B 解析： 当今计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。 4 计算机的（ ）主要是指主板上与其他外部设备连接的一些接口。 A. 内部接口 B. 外部接口 C. 设备接口 D. 主板接口 答案： B 解析：计算机的外部接口主要是指主板上与其他外部设备连接的一些接口。 5 冯·诺依曼结构计算机的显著特点是（ ） A. 存储程序 B. 串行执行 C. 数据共享 D. 强制保存 答案：ABC 解析： 冯·诺依曼理论的要点是存储程序、执行程序和数据共享。他的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。 6 SATA接口是计算机网卡接口。（ ） 答案： 错误 解析：RJ45接口是计算机网卡接口。 7 SATA (Serial ATA)是一种连接存储设备的并行总线。（ ） 答案： 错误 解析： SATA (Serial ATA)是一种连接存储设备(大多为硬盘、光驱)的串行总线。 8 DMI采用点对点的连接方式。（ ） 答案： 正确 解析：DMI (Direct Media Interface)是直接媒体接口，是Intel公司开发的用于连接主板南北桥的总线。DMI采用点对点的连接方式。 板书设计 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$