第2章 第1节 认识CPU和CPU风扇（教案）-《计算机组装与维护》（高教版第二版）同步精品课堂

《2.1 认识CPU和CPU风扇》教案 课 题 《2.1 认识CPU和CPU风扇》 课 型 新授课 课 时 2 授课班级 计算机专业学生 授课时间 授课教师 教材分析 本课程采用的教材是高等教育出版社出版的《计算机组装与维护》，是“十二五”职业教育国家规划教材，依据教育部《中等职业学校计算机应用专业教学标准》编写。本章是第二章节任务1的内容，主要内容为计算机核心部件CPU及其风扇的基础知识，通过本章节的学习，帮助学生认识CPU和CPU风扇、学习CPU及其风扇的主要技术指标。 学情分析 本章节的授课对象是中等职业计算机专业学生，他们对计算机相关知识有一定兴趣，有参加对口高考的期望，但是学生基础能力较差，理解能力一般。通过本小节的学习，可以帮助学生了解计算机核心部件的基础知识。 学习目标 (1) 认识CPU及其风扇 (2) 学习CPU的技术参数 (3) 学习CPU的关键参数 学习重难点 重点：CPU的主要技术指标 难点：主频、外频、倍频三者之间的关系 教学方法 讲授法、问答法、讨论法 课前准备 教学课件 教学媒体 PPT 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 提出问题： 计算机机箱内部主板上的各部件中，哪个是大脑？ 概述：中央处理器（CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心，负责执行计算机程序中的指令并处理数据，它相当于计算机的大脑，所有程序运行时，它们的指令都需要通过CPU来执行。所以CPU的性能基本代表了计算机的性能，了解CPU的各种技术参数，对于配置、组装计算机非常重要。 思考老师提出的问题，根据自己在课前查阅的资料进行讨论，回答。 通过问题导入的方法，引导学生主动思考 活动二： 调动思维 探究新知 知识点1：认识CPU的外观 CPU指的是中央处理器，是一块超大规模的集成电路芯片，主要包括运算器和控制器。CPU是计算机的核心，负责数据运算和系统控制，它对计算机的重要性相当于人的大脑对人的重要性。CPU的一面是触片，与主板电路接触，中心是CPU的核心，另一面是封装外壳，上面标注了厂商、型号、主频等信息。 知识点2：认识市场上的CPU （1）Intel公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成立于1968年，具有44年产品创新和市场领导的历史，1971年，Intel推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界，它拥有将近80%的市场占有率。 （2）AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业提供各种创新的微处理器（CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片等)、闪存和低功率处理器解决方案， AMD是目前业内唯一一个可以提供高性能CPU、高性能独立显卡GPU、主板芯片组三大组件的半导体公司。它他成立于1969年，其生产的CPU市场占有率勉强超过20%。 知识点3：认识CPU的性能参数 （1） 字长 字长反映了CPU一次能处理多少个二进制位。目前市场上常见的CPU字长为32位或64位。一般64位的CPU指令集内有“EM64T”字样。64位CPU一次能处理64位二进制位，即8个字节的数据，与32位CPU相比较而言，处理的数据多了一倍，因此，64位处理器可以彻底打破32位CPU处理器内存寻址4GB的空间限制。可见，理论上来说CPU的字长越大越好。 注意：1GHz=1000MHz=1000000KHz。 （2）主频、倍频和外频 主频：又称为“时钟频率”，单位是兆赫兹（MHZ）或者千兆赫兹（GHZ），用来表示CPU运算、处理数据的速度。理论上来说，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。 外频：外频是CPU工作的基准频率，也称为总线频率。CPU的外频须和主板总线频率一致。 倍频，全称是倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，即主频 = 外频 x 倍频。 （3）核心类型及数量 核心（Die）：又称为内核，是CPU最重要的组成部分，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU所有的计算、接受、存储命令、处理数据都由核心执行。 CPU制造商为了便于CPU设计、生产、销售的管理， 会给各种CPU核心与之相对应的代号，即CPU核心类型。一般来说，新类型与较旧类型的核心相比较会具有更高的性能，现在主流CPU至少都是双核心的，有些达到了四核、六核、高端的已经可达到八核了，而同一个CPU中核心数量越多，CPU的性能就越好。 Intel的CPU核心代号有：Core系列、Pentium系列、Celeron系列、Xeon系列等。 AMD的CPU核心代号有：Rezen系列、Athlon系列、Threadripper系列、EPYC系列。 （4）CPU缓存（Cache Memory） CPU缓存（Cache）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多，但是交换速度却比内存要快得多。 CPU在调用内存数据时，采用特殊的算法，将使用频率较高的数据，临时存储在CPU缓存中，需要时，CPU就可以直接从缓存中调用，从而加快读取速度。 （5）封装形式（Packaging） 封装，是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。运用封装技术，可使CPU芯片固化在陶瓷或塑料的基体中，防止因空气中的杂质降低内部电路的电气性能。通过封闭技术，还使CPU芯片上的接点用导线连接到基体外壳的引脚上，这些引脚与印刷电路板上的导线或其他器件建立连接。 现在流行的是LGA封装技术，它的革命性变化是，将针状引脚改为触点状引脚，为如触点数为775\1155的Intel CPU。 （6）接口类型 CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、针脚式、触点式等。目前用户中的CPU的接口还有相当部分是都是针脚式接口，对应到主板上为针孔式插槽类型。这样的接口形式快要被淘汰，而改用更容易安装的触点式接口。Intel封装为LGA 775/1155/1366的CPU，其接口均为触点式。 （7）前端总线（FSB）频率 前端总线是将CPU连接到北桥芯片的总线。是CPU与外界交换数据的主要通道，通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据，因此前端总线的数据传输能力越强，对计算机整体性能就越强。 CPU的前端总线频率要和内存的频率相等，并且小于或等于主板的最大FSB，计算机才能达到最佳效果。 （8）CPU的制作工艺 CPU的“制作工艺”是指在生产CPU过程中，要加工各种电路和电子元件，制造导线再连接各个元器件的一个过程，通常其生产的精度以微米（1微米等于千分之一毫米）来表示，未来有向纳米（1纳米等于千分之一微米）发展的趋势，精度越高，生产工艺越先进 目前CPU的芯片制造精度已达到65纳米以下，Intel公司的四核心、六核心的CPU制作工艺已达到32纳米，晶体管数目已经超过了7亿只 。 （9）CPU的工作电压 CPU的工作电压（Supply Voltage），即CPU正常工作所需的电压。目前主流CPU的工作电压呈明显下降趋势。较低的工作电压带来许多优点：如采用低电压的CPU的芯片总功耗降低了；功耗降低，致使发热量减少；同时降低电压是CPU主频提高的重要因素之一。 CPU的工作电压分为两个方面，CPU的核心电压与I/O电压。核心电压即驱动CPU核心芯片的电压，I/O电压则指驱动I/O电路的电压。通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。 （10）扩展指令集 CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令集的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。 通过教师的讲解和演示，帮助学生了解并认识市场上常见的CPU厂商及产品系列；理解CPU的性能参数。 介绍CPU厂商及CPU的性能参数 活动三： 调动思维 探究新知 知识点4：认识CPU风扇的关键参数 一般来说，在购买了盒装CPU后，会附带有原装的CPU风扇。但如果用户垢面散装CPU就必须自己选购CPU风扇。CPU风扇的关键参数如下： （1）接口类型：接口类型指的是CPU风扇所适用的主板CPU接口类型。 （2）散热方式：风冷散热是最简单、最直接、最经济的方式，除此之外，还有水冷、半导体制冷、氟制冷、氮制冷等多种方法。目前市面上销售的大多数是风冷式的散热风扇。 （3）散热片材质：CPU风扇散热片使用的材料一般以铜和铝为主，铜的导热性能好但价格高，铝的导热性能相对弱一些，但成本较低。 （4）风扇功率：风扇功率越大，转速越高，风扇的风力也就越强，散热的效果就越好。风扇转速的单位用RPM来表示，最好选择转速为3500~5200rpm的风扇。 （5）风扇轴承：高档风扇采用磁浮轴承，工作寿命长（>10万小时），噪声低。一般用户选用滚珠轴承或油封轴承。 结合教材和教师的讲解认识并理解无线CPU风扇的关键参数 讲解CPU风扇的关键参数 活动四： 巩固练习 素质提升 讨论： 1、利用计算机搜索“CPU和CPU风扇的性能参数”相关知识，并对查询到的信息进行讨论。 2、安装并运行CPU测试软件CPU-Z，填写本机CPU检测信息表。 3、分组讨论，说一说CPU－Z运行后显示的信息有哪些？ 通过小组讨论巩固所学知识，加深对知识点的理解 巩固所学知识 课堂小结 作业布置 小结： 1、 总结CPU的性能参数。 2、 总结CPU风扇的技术参数。作业：完成课后练习。 板书设计 教学反思 CPU和CPU风扇 认识市场上常见的CPU CPU技术参数 CPU风扇关键参数 认识CPU及其风扇 认识CPU风扇外观 接口类型、散热方式、散热片材质、风扇功率和轴承 字长、主频、外频、倍频 核心类型和数量、扩展指令集 CPU缓存、封装形式、接口类型 前端总线频率、制作工艺和工作电压 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 $$