第一单元 任务2-2 存储器的分类（教案）-《计算机软件与硬件基础》（高等教育出版社）同步精品课堂

《计算机软件与硬件基础》教案 课 题 《第一单元 任务2-2 存储器的分类》 课 型 讲授 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《计算机软件与硬件基础》，是浙江省中职计算机高考的指定教材。本节为第一单元“计算机概述”的任务2“计算机系统”中的第二小节，主要内容为多层次存储系统的作用和概念、内存储器发作用和组成、外存储器的作用和组成等。再讲解内存储器部分的知识时，可以结合探究步骤4里的“Cache的作用”，帮助学生形成连贯的知识体系。 学情分析 本课的授课对象是中职计算机专业的学生，在学习本课之前，学生已经学习了计算机系统的组成以及中央处理器等知识，认识和了解了计算机的基本组成部分，为本课的学习做了知识铺垫。通过本节的学习，学生能够对存储器的作用和组成等知识有深入的了解，为后续的学习打好学习基础。 学习目标 了解多层次存储系统；理解内存储器和外存储器的作用；掌握内存储器和外存储器的组成。 学习重难点 重点：内存储器和外存储器的作用 难点：内存储器和外存储器的组成 教学方法 讲授法、任务驱动法 课前准备 教学课件、思维导图、相关图片和视频资料 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 超市进了一批货物，工作人员将部分货物整理到售货架上，那么剩下的货物应该放置在何处？（仓库上的货架上） 当售货架上的货物卖完时，工作人员需要将仓库中的货物运到货架上，请问仓库里的货物应如何放置，能更方便工作人员找到货物？（分门别类，按序放置） 联系生活实际，思考并回答教师提问 用学生所熟悉的生活的例子，帮助学生理解存储器的作用。 活动二： 调动思维 探究新知 子任务一：多层次存储系统 1、存储器的作用 存储器是计算机用来存放程序和数据的记忆部件，是计算机各种信息存放和交流的中心。存储器的基本功能是在控制器的控制下按照指定地址存入和取出信息。 2、多层次存储系统的意义 用户对存储器的愿景：①存储容量大 ②存取速度快 ③价格低 现实情况：由于技术原因，存储容量大和存取速度快是矛盾的。此外，存取速度快的存储器价格也会偏高。因此，目前的存储器无法同时满足三个方面。 因此，为了解决存取速度、存储容量和存储器价格的矛盾，出现了多层次存储系统。利用局部性原理，将高频访问数据放在高速且昂贵的存储（如高速缓冲存储器），低频数据放在低速但廉价的存储（如硬盘），实现性能与成本的平衡。 思考用户对存储器的需求有哪些方面。 理解为什么我们需要多层次存储系统。 听教师讲解，记录相关笔记 从实际情况出发，解释多层次存储系统出现的原因，帮助学生理解多层次存储系统的组成、作用。 活动三： 调动思维 探究新知 子任务二：内存储器 1、内存的作用 内存储器一般采用半导体存储器件，作用是在计算机工作中存储正在运行的程序和程序所需要的数据。 2、内存的主要性能指标：①容量（指RAM的容量，内存容量的大小直接影响程序的运行速度） ②速度（访问时间，目前存储器的一次访问时间为几纳秒） 3、内存的组成 ①随机存储器（RAM） RAM的内容：其内容可以根据需要随时按地址读出或写入，读出后存储单元内容不变，写入后的存储单元中是新写入的内容。RAM用于存储运行中的程序和数据，断电后RAM中的内容全部丢失。 RAM的分类：SRAM和DRAM ②高速缓冲存储器(Cache) 出现Cache的原因：CPU工作的速度比RAM读写速度快，CPU读写RAM时需要花费时间等待RAM进行读写，造成CPU工作速度下降。人们为了提高CPU读写程序和数据的速度，在RAM和CPU之间增加了高速缓存部件。使用高速缓存的目的是提高CPU读写程序和数据的速度，进而提高计算机整体的工作速度。 Cache中的内容：是随机存储器(RAM)中部分存储单元内容的副本。 CPU读写程序或数据时先访问高速缓存，若高速缓存中没有所需的信息再访问RAM，读写RAM的同时把所需信息的副本送至高速缓存。 Cache的特点：计算机中增加高速缓存部件不能增加主存容量，断电后高速缓存的内容丢失。Cache虽然也是存储器，但用户不能直接访问；Cache容量不大，只是存放内存中某部分内容的拷贝；为了保证CPU访问时有较高的命中率，Cache中的内容按一定的算法更换。Cache中的内容应该与内存中对应的部分保持一致，如果内存中的内容在调入Cache之后发生变化，Cache中的相应内容也随之改变。 Cache的分类： 类型 特点 一级缓存（L1 Cache） 最接近CPU核心，速度最快，但容量最小。通常每个CPU核心都有自己的L1 Cache。它分为数据缓存和指令缓存，分别用于存储最近访问过的数据和指令。 二级缓存（L2 Cache） 次于L1 Cache，但容量更大，速度稍慢。它可能是每个核心独有，也可能是多个核心共享。二级缓存位于主板上，与处理器相连，用于加快处理器访问主存储器的速度。 三级缓存（L3 Cache） 在多核处理器中常见，所有核心共享，容量更大，但访问速度更慢。三级缓存进一步扩大了缓存的容量，以容纳更多的数据和指令。 ③只读存储器(ROM) 只读存储器（ROM）中的内容只能读出不能写入。只读存储器一般用于存储计算机系统中固定的程序和数据。 类型 特点 普通ROM 其中的信息在芯片制造时由生产厂家写入，内容写入后不能被更改 可编程只读存储器（PROM） 出厂时没有写入信息，允许用户用特定设备将编写好的程序固化在PROM中，内容写入后不能被更改 可擦可编程只读存储器（EPROM） 芯片上有一个透明窗口，可通过紫外线擦除其中的内容，可多次改写 电式可擦编程只读存储器（EEPROM） 可通过加电擦除其内容，可多次改写且操作方便；可用一般计算机重新写入新的内容 闪速存储器 本质上属于EEPROM，闪速存储器改写电压较高，使用安全可靠，速度快，功耗低 思考内存的作用和性能指标 对比SRAM和DRAM在基本结构、读写控制、应用场合等方面的不同之处。 思考出现Cache的原因。 理解CPU访问Cache的顺序。根据文字信息绘制CPU访问Cache的流程图。 掌握Cache的分类，理解不同级别的Cache所起到的不同的缓冲作用。 掌握不同类型的ROM的特点。 使用表格罗列信息，帮助学生梳理知识，理清思路。 将文字信息转换为流程图的形式，帮助学生理解和记忆。 活动四： 调动思维 探究新知 子任务三：外存储器 1、外存的作用 外存储器也称为辅助存储器，作用是存储当前计算机运行中不使用的程序和数据。与主存相比，它的特点是存储容量大，成本低，存取速度慢，可以永久地脱机保存信息。 2、外存的组成 ①常见的外存储器：软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器和优盘和移动硬盘等。 ②主流的移动存储器： ①U盘：只有拇指大小，携带方便，不怕震动，适温范围宽，运转安静没有噪音，兼容性好，速度快，容量大，任何带有USB接口的计算机都可以使用，已成为最常用的移动存储器。 ②移动硬盘：体积小，重量轻，容量大，存储速度快，使用方便，数据存储安全可靠性高。移动硬盘多采用硅氧盘片，比铝、磁更为坚固耐用，有更加平滑的盘面和更高的盘面硬度。 听教师讲解常见的外存储器和主流的移动存储器，记录笔记。 图文结合，拓宽学生知识面。 活动五： 巩固练习 素质提升 思考： 1、 内存储器与外存储器分别存储什么数据 2、 内存储器由哪些部分组成 3、 移动硬盘与U盘相比最大的优点是什么 思考并回答教师提问，回顾本堂课所学知识点 回顾所学，巩固知识点 课堂小结 作业布置 课堂小结：讲解思考题，引导学生回顾本节所学知识。 作业：1、完成课后习题 2、完成思维导图的绘制。 3、查阅资料，对比几种常见的外存储器的特点和应用领域。 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 学科网（北京）股份有限公司 $$