项目一 兼容机的组装——初识计算机的硬件系统（教案）-《计算机应用基础》同步教学（电子工业版）

项目一 兼容机的组装——初识计算机的硬件系统 一、目标与任务 本次教学 项目 项目一 兼容机的组装——初识计算机的硬件系统 学时 授课班级 授课日期 授课地点 主讲教师 教学 目标 能力 目标 （1）能自主选择计算机的硬件配置。 （2）能自己动手进行兼容机的组装 知识 目标 （1）掌握计算机的硬件系统结构。 （2）了解各种硬件设备的安装方法与功能 素质 目标 （1）通过项目小组的活动，培养学生的团队协作、友爱互助精神。 （2）培养学生具有积极进取、勇于创新的思想和意识。 （3）逐步培养学生具有勤于动手、善于思考、乐于实践的学习习惯。 （4）培养学生的社会实践能力，提高学生的综合素质 任务分解 任务一 配置计算机 任务二 组装兼容机 教学 方法 讲授法、点拨法、演示法、练习法 教学 媒体 教材、课件、教案、多媒体、投影仪 任务一 配置计算机 任务描述 新学期、新气象，相信各位同学一定也希望购买一台新计算机，让新学期增加更多的学习乐趣。然而对于经济并不独立的学生来说，如何才能配置一台既适合自己需求又超值的计算机呢？这就需要同学们到科技市场对计算机的各种硬件设备进行调查。多写几份计算机配置单，相信一定能找到适合你的配置。下面给出一种价位在 5000 元左右，性价比较高的计算机配置表 教学 过程 教学内容 教学活动 教学时间 （分钟） 教师 活动 学生 活动 任务实施 （1）观察并填写计算机的外观组成。 （2）认识机箱并填表。同学们分成几个小组，每组打开一台计算机的机箱，认识机箱内的各个部件，并填写“计算机的部件名称与功能”表。 （3）查看 CPU 和内存参数，并填写“计算机的硬件参数表”。 （4）查看你的计算机中安装了哪些软件，并填写“安装的软件表”。 （5）通过网络、计算机公司等渠道了解目前计算机市场的行情，然后登录“模拟装机平台”，根据实际需要，选择自己喜欢的配置，并填写“我的计算机配置单” 演示、操作、个别指导 练习、识记 能力拓展 （1）将常用外存储器的容量和特点填入表“外存储器的容量和特点”，并与同学讨论多种外存储器同时并存的必要性。 （2）小明想把计算机中的 MP3 歌曲复制到一个 16GB 的 U 盘中，一首 MP3 歌曲的文件大小约为 4MB，请帮小明算一算，他的 U 盘大约能存储多少首 MP3 歌曲？ （3）利用双休日做一个市场调查，了解各种价位品牌计算机的配置情况。 （4）请你为开办打字复印社的小李了解一下各种设备的配置及价格，并模拟配置一台适合小李的计算机，将结果填写在表“小李的计算机配置单” 个别指导 练习 相关知识讲授 初步了解四代计算机的发展。 1．计算机的硬件系统 硬件系统是构成计算机的物理装置，是指在计算机中看得见、摸得着的有形实体。 1945 年，为改进ENIAC，在计算机的发展史上做出杰出贡献的著名应用数学家冯·诺依曼（Von Neumann）与其他专家提出了一个全新存储程序的通用电子计算机方案。这个方案规定了新机器由 5 个部分组成：运算器、逻辑控制器、存储器、输入设备和输出设备，并描述了这 5 个部分的职能和相互关系。 概括起来，冯·诺依曼结构的 3 条重要设计思想如下。 （1）计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部分组成，每个部分都有一定的功能。 （2）以二进制的形式表示数据和指令。二进制是计算机的基本语言。 （3）程序预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序指令，并加以执行。 硬件是计算机运行的物质基础，计算机的性能如运算速度、存储容量、可靠性等，很大程度上取决于硬件的配置。 1）主机 主机包括主板、中央处理器（CPU）、内存条、硬盘、光驱、显卡、声卡、电源等部件，还有连接总线及各种接口。 打开一台计算机的主机，可以清楚地看到其内部结构。 ·主板。它是整个硬件系统的平台，为 CPU、内存及各种功能卡（显卡、声卡、网卡、视频采集卡等）提供安装插槽。为存储设备、打印机、扫描仪、刻录机、摄像头等外部设备提供接口 ·中央处理器（CPU）。它主要由运算器和控制器组成，又称微处理器（MPU）。CPU 是计算机的核心部件。常见的 CPU 型号有：AMD速龙（Athlon）系列、AMD 锐龙（Ryazan）系列、Intel 赛扬（Celeron）系列、Intel 奔腾（Pentium）系列、Intel 酷睿（Core）系列等 ·存储器。它是计算机用来存储程序和数据的设备，分为内存储器和外存储器两种。内存储器（内存）用于存储程序和数据，又可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。目前，内存的容量有 512MB、1GB、2GB、4GB、8GB 等。外存储器（外存）包含硬盘、移动硬盘、光盘、U 盘等 2）外部设备 输入设备与输出设备合称为外部设备，简称外设。常见的输入设备有键盘、鼠标、话筒、扫描仪、手写板、摄像头等。常见的输出设备有显示器、音箱、打印机等。 2．计算机的软件系统 软件系统是指使用计算机所运行的全部程序的总称。 计算机软件由程序和有关的文档组成。程序由一系列的指令按一定的结构组成。文档是软件开发过程中建立的技术资料。 软件可分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。 1）系统软件 系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是硬件与软件的接口。分为 4 类：操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和服务程序。 （1）操作系统 由指挥与管理计算机系统运行的程序模板和数据结构组成。功能是管理计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供高效、周到的服务。 常见的操作系统有 UNIX/Xenix、MS-DOS、Linux、OS/2 和 Windows 系列的 Windows XP、Windows 7、Windows 8 等。 （2）语言处理程序 语言处理程序使用的语言包括机器语言、汇编语言和高级语言。 （3）数据库管理系统 数据库是将具有相互关联的数据以一定的组织方式存储起来形成相关系列数据的集合。数据库管理系统就是在具体计算机上实现数据库技术的系统软件。 目前已有不少商品化的数据库管理系统软件，如 DBase、Visual FoxPro 等都是在不同的系统中获得广泛应用的数据库管理系统。 （4）服务程序 常用的服务程序有编辑程序、连接装配程序、测试程序、诊断程序、调试程序等。 2）应用软件 应用软件是为了解决计算机各类问题而编写的程序，其分为用户程序与应用软件包。 用户程序是用户为了解决特定的具体问题而开发的软件。如各种票务管理系统、事务管理系统和财务管理系统等。这些都属于用户程序。 应用软件包是为实现某种特殊功能，而精心设计、开发的结构严密的独立系统。常用的软件包有字处理软件、表处理软件、会计电算化软件、绘图软件、运筹学软件包等。如 Microsoft 公司生产的 Office 2003 应用软件包，包含 Word 2003（字处理）、Excel 2003（电子表格）、PowerPoint 2003（幻灯片）等，是实现办公自动化应用软件包。 3．计算机处理信息的过程 按照冯·诺依曼原理构建的计算机工作过程由五个部分组成。在整个工作过程中，计算机离不开内存和控制器，依靠存储程序（资料和工作指令）控制协调工作，使计算机自动执行命令，这就是计算机的简单工作原理 板书； 讲解； 示范；分析；提问（讨论） 领会； 选择性做笔记；练习；回答 任务二 组装兼容机 任务描述 小李开办了一家打字复印社，现计划组装一台打字用的中低档计算机，要求键盘和鼠标经久耐用，显示器为液晶显示器，硬盘容量至少为 500 GB，价位在 4000 元左右。请你了解一下各种配置价格，为小李组装一台计算机 教学 过程 教学内容 教学活动 教学时间 （分钟） 教师 活动 学生 活动 任务实施 活动一：组装前的准备 1．工具准备 常言道“工欲善其事，必先利其器”，顺手的工具可以大大减少装机带来的麻烦，那么哪些工具是装机之前需要准备的呢？除机器配件以外，还需要准备螺钉刀、尖嘴钳、镊子等工具。 2．材料准备 准备好装机所用的配件：CPU、散热风扇、主板、内存、显卡、硬盘、光驱、机箱电源、键盘鼠标、显示器、各种数据线/电源线等。 活动二：组装过程 1．安装处理器（CPU） 当前市场中英特尔处理器主要有低端的赛扬与奔腾两种。高端的酷睿处理器是英特尔的主流处理器，它采用了最新的架构；低端的赛扬与奔腾和部分酷睿采用 LGA 775 接口。高端的处理器接口变化很快，现在英特尔处理器的主流接口有： LGA 1156、LGA 1366、LGA 1155、LGA 2011。 （1）在安装 CPU 之前要先打开插座，方法是用适当的力向下微压固定 CPU 的压杆，同时用力往外推压杆，使其脱离固定卡扣。 （2）压杆脱离卡扣后，就可以顺利地将压杆拉起。 （3）将固定处理器的盖子与压杆反方向提起。 （4）使 CPU 插座展现出来。 （5）安装处理器。 （6）将 CPU 安放到位以后，盖好扣盖，并反方向微用力扣下处理器的压杆。至此 CPU 便被稳稳地安装到主板上，安装过程结束。 2．安装散热器 （1）将散热器的四角对准主板相应的位置，然后用力压下四角。 （2）固定好散热器后，将散热风扇接到主板的供电接口上。找到主板上安装风扇的接口（主板上的标识字符为 CPU_FAN），将风扇插头插入即可。 注意：目前有四针与三针等不同的风扇接口，在安装时注意一下即可。 3．安装内存条 （1）安装内存时，先用手将内存插槽两端的扣具打开，然后将内存平行放入内存插槽中（内存插槽也使用了防呆式设计，反方向无法插入，大家在安装时可以对应一下内存与插槽上的缺口），用两拇指按住内存两端轻微向下压，听到“啪”的一声响后，即说明内存安装到位。 （2）在相同颜色的内存插槽中插入两条规格相同的内存，可打开双通道功能，提高系统性能。至此，CPU、内存的安装完成。 4．将主板安装到机箱中 目前，大部分主板的板型为 ATX 结构或 MATX 结构。 （1）在安装主板之前，先将机箱提供的主板垫脚螺母安装到机箱主板托架的对应位置（有些机箱购买时就已经安装）。 （2）双手平行托住主板，将主板放入机箱中。 （3）确定机箱安装是否到位，可通过机箱背部的主板挡板来确定。 （4）拧紧每颗螺钉，固定好主板，安装过程结束。 5．安装硬盘 （1）机箱中有固定 3.5 英寸托架的扳手，拉动此扳手即可固定或取下 3.5 英寸硬盘托架。 （2）取出后的 3.5 英寸硬盘托架。 （3）将硬盘装入托架中，并拧紧螺钉。 （4）将托架重新装入机箱，并将固定扳手拉回原位，固定好硬盘托架。 6．安装光驱、电源 对于普通的机箱，只需将机箱 4.25 英寸托架前的面板拆除，并将光驱装入对应的位置，拧紧螺钉即可。但还有一种抽拉式设计的光驱托架，安装如下。 （1）在安装前，先将类似于抽屉设计的托架安装到光驱上。 （2）像推拉抽屉一样，将光驱推入机箱托架中。 （3）光驱安装到位后，需要取下时，用两手按住光驱两边的簧片即可拉出。 （4）将电源放入机箱内，到位后，拧紧螺钉即可。 7．安装显卡 在选择显卡时 PCI-E 是首选产品。 用手轻握显卡两端，垂直对准主板上的显卡插槽，向下轻压到位后，再用螺钉固定，即完成显卡的安装过程。 8．连接各种线缆 （1）安装硬盘电源与数据线接口，这是一块 SATA 硬盘，右边红色的为数据线，黑黄红交叉的是电源线，安装时将其按入即可。接口全部采用防呆式设计，即反方向无法插入。 （2）将 SATA 数据线的一端插入光驱 SATA接口，另一端插入主板的 SATA 接口即可。 （3）安装主板上的 SATA 数据线。 （4）连接主板供电电源接口。 （5）CPU 供电接口部分采用 8PIN 的加强供电接口设计。 （6）主板上的 SATA 硬盘、USB 及机箱开关、重启、硬盘工作指示灯接口，其安装方法可以参见主板说明书。 （7）对机箱内的各种线缆进行简单的整理，以提供良好的散热空间 演示、操作、个别指导 练习、识记 相关知识讲授 1．计算机的特点 1）自动运行程序 计算机能在程序控制下自动连续地高速运算。 2）运算速度快 计算机能以极快的速度进行计算。 3）运算精度高 电子计算机具有以往计算机无法比拟的计算精度，目前已达到小数点后上亿位的精度。 4）具有记忆和逻辑判断能力 计算机的存储系统由内存和外存组成，具有存储和“记忆”大量信息的能力，现代计算机的内存容量已达到上百兆比特甚至几千兆比特，而外存也有惊人的容量。 5）可靠性高 计算机应用在管理中也具有很高的可靠性，而人却很容易因疲劳而出错。 还具有体积小、重量轻、耗电少、维护方便、可靠性高、易操作、功能强、使用灵活、价格便宜等特点。 2．计算机的应用领域 1）科学计算 科学计算（数值计算）是指用计算机完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题。计算机作为一种计算工具，科学计算是其最早的应用领域，也是计算机最重要的应用之一。 2）数据处理 数据处理（信息处理）是指信息的收集、分类、整理、加工、存储等一系列活动的总称。所谓信息，是指可被人类感受的声音、图像、文字、符号、语言等。 目前在计算机应用中，数据处理所占的比重最大。它的应用领域十分广泛，如人口统计、办公自动化、企业管理、邮政业务、机票订购、情报检索、图书管理、医疗诊断等。 3）计算机辅助技术 （1）计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是指使用计算机的计算、逻辑判断等功能，帮助人们进行产品和工程设计。 （2）计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）是指利用计算机通过各种数值控制生产设备，完成产品的加工、装配、检测、包装等生产过程的技术。 （3）计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）是指将教学内容、教学方法和学生的学习情况等存储在计算机中，帮助学生轻松地学习所需要的知识。 还有其他的辅助功能，如计算机辅助出版、计算机辅助管理、辅助绘制和辅助排版等。 4）过程控制 过程控制（实时控制）是指用计算机及时采集数据，并按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或采用 自动调节。 5）人工智能 人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指用计算机模拟人类的智能活动，如判断、理解、学习、图像识别、问题求解等。 6）计算机网络 把计算机的超级处理能力与通信技术结合起来就形成了计算机网络。 3．电子计算机的分类 1）按处理的对象分类 电子计算机按处理的对象分可分为电子模拟计算机、电子数字计算机和混合计算机。 ·电子模拟计算机所处理的电信号在时间上是连续的（模拟量），采用的是模拟技术。 ·电子数字计算机所处理的电信号在时间上是离散的（数字量），采用的是数字技术。 ·混合计算机是将数字技术和模拟技术相结合的计算机。 2）按性能规模分类 按性能规模可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和工作站。 ·巨型机的特点是运算速度快、存储容量大，主要用于核武器、空间技术、大范围天气预报、石油勘探等领域。 ·大型机的特点表现在通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广等，主要应用于公司、银行、政府部门、社会管理机构和制造厂家等。 ·中型机是介于大型机和小型机之间的一种机型。 ·小型机规模小，结构简单，设计周期短，便于及时采用先进工艺。 ·微型机又称个人计算机（Personal Computer，PC），它是日常生活中使用最多、最普遍的计算机，具有价格低廉、性能强、体积小、功耗低等特点。 ·工作站是一种高档微机系统。它具有较高的运算速度，以及大、小型机的多任务、多用户功能。 3）按功能和用途分类 按功能和用途可分为通用计算机和专用计算机。 ·通用计算机具有功能强、兼容性强、应用面广、操作方便等优点，人们通常使用的计算机都是通用计算机。 ·专用计算机一般功能单一，且操作复杂，用于完成特定的工作任务。 4．组装计算机的基本步骤 （1）机箱的安装，主要是对机箱进行拆封，并且将电源安装在机箱里。 （2）主板的安装，将主板安装在机箱主板上。 （3）CPU 的安装，在主板处理器插座上插入安装所需的 CPU，并安装上散热风扇。 （4）内存条的安装，将内存条插入主板内存插槽中。 （5）显卡的安装，根据显卡总线选择合适的插槽。 （6）声卡的安装，现在市场主流声卡多为 PCI 插槽的声卡。 （7）驱动器的安装，主要针对硬盘、光驱和软驱进行安装。 （8）机箱与主板间的连线，即各种指示灯、电源开关线。PC 喇叭的连接，以及硬盘、光驱和软驱电 源线和数据线的连接。 （9）盖上机箱盖（理论上在安装完主机后，就可以盖上机箱盖了，但为了此后出问题的检查，最好先不加盖，等系统安装完毕后再盖）。 （10）输入设备的安装，连接键盘和鼠标，使它们与主机一体化。 （11）输出设备的安装，即显示器的安装，将显示器的数据线插入显卡。 （12）再重新检查各个接线，准备进行测试。 （13）给机器通电，若显示器能够正常显示，表明初装已经成功，进入 BIOS 可以进行系统初始设置。 至此，一般硬件的安装已基本完成，但要让计算机运行起来，还需要进行下面的安装步骤。 （14）分区硬盘和格式化硬盘。 （15）安装操作系统，如 Windows 7 系统。 （16）安装驱动程序，如显卡、声卡的驱动程序等。 （17）启动计算机，进行 72 小时的运行检测，如果硬件有问题，在检测过程中就会被发现。 5．芯片技术 1）芯片概述 芯片是半导体元件产品的统称。它是集成电路的载体，由晶圆分割而成。 芯片可以划分为功能芯片和存储芯片，计算机的 CPU 就是一种功能芯片，计算机闪存即 Flash 这类芯片就是存储芯片。 芯片行业的技术门槛很高，是集技术、人才、资金于一体的行业，开发周期长，更新速度快，风险又极高。 2）芯片制造流程与中国芯片技术现状 从产业链的角度来看，芯片的核心产业链主要有设计、（晶圆）制造和封测三个环节。 （1）硅 把硅进行氯化之后再蒸馏，可以得到纯度很高的硅，将硅切成片就是工业生产需要的硅片。硅的评判指标是纯度，太阳能级高纯硅要求为 99.9999%，芯片用的电子级高纯硅要求为 99.999999999%。 （2）晶圆 切片后的硅片是圆的，因此就叫“晶圆”。 （3）设计与制造 芯片设计属于“烧钱、烧时间”的核心技术。芯片设计公司有三类：设计和制造都做、只做设计、只做制造。 （4）核心设备 光刻机。 （5）封测 芯片做好后，需要从晶圆上切下来，连接导线，然后装上外壳，最后经过测试，这就叫封测。封测是芯片产业的末端。 6．展望 至 2030 年，我国集成电路产业链主要环节要达到国际先进水平，一批企业应进入国际第一梯队，产业实现跨越式发展 板书； 讲解； 示范；分析；提问（讨论） 领会； 选择性做笔记；练习；回答 作业布置 完成课后的“思考与练习” 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$