2.1 计算机系统的基本组成（教案）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

《计算机原理》(电工版第五版) 教案 课 题 计算机系统的基本组成 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 内容为《计算机系统的组成》核心章节，系统阐述计算机硬件组成（运算控制部件、存储器、输入 / 输出设备）、微型计算机总线结构（AB/DB/CB 功能）及单片机哈佛结构（程序与数据分离存储、指令流水线）的底层逻辑。教材采用 “通用计算机→微型计算机→单片机” 递进结构，通过图示与术语解析强化抽象概念可视化，结合实例说明硬件协同机制。作为计算机系统知识的基础章节，本节为后续学习操作系统、硬件接口设计及嵌入式开发奠定基础，培养学生 “硬件组成→连接规则→工作原理” 的系统思维，是构建计算机硬件知识体系的核心内容。 学情分析 学生已具备计算机基本操作经验，但对硬件组成的协同工作原理认知较浅，易混淆总线功能、ROM 与 RAM 的存储特性。部分学生对单片机哈佛结构与冯・诺依曼结构的差异理解模糊，对 “指令流水线”等抽象机制存在认知障碍。学习难点集中在总线的信息传递逻辑及硬件协同流程。需结合实物拆解与图示，强化 “硬件组件→连接方式→工作流程” 的具象化认知，突破抽象概念的理解瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 了解计算机硬件的基本组成部分及其功能 技能目标： 1. 掌握微型计算机的总线结构及各总线的作用 2. 熟悉单片机的哈佛结构特点及指令流水线结构 情感目标： 强化职业道德认知，在职业规划中坚守行业伦理，主动承担社会责任与公民义务。 学习重难点 重点： 1. 计算机硬件各组成部分的功能 2. 微型计算机三总线结构的特点和作用 3. 单片机哈佛结构的特点及指令流水线结构的优势 难点： 1. 微型计算机三总线结构的工作原理 2. 单片机哈佛结构与冯・诺依曼结构的区别 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找相应网站资料，课堂演示使用。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、计算机视频 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 【课程导入】 计算机已经成为我们生活中不可或缺的工具，那么它是由哪些部分组成的呢？不同类型的计算机在结构上又有什么特点呢？让我们一起揭开计算机系统组成的神秘面纱。 【新知识传授】 · 计算机的硬件组成 计算机通过执行存储在存储器中的程序工作，通常由运算控制部件、存储器部件、输入设备和输出设备 4 部分组成。 (1) 输入设备 输入设备能将人们编好的解题程序和原始数据转换成计算机能识别的二进制数码，存到存储器中。 常用的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏等，磁盘驱动器在读取程序和数据时也作为输入设备。 (2) 运算控制器 运算控制器由运算器和控制器组成，是计算机的核心部件。运算器用于算术运算和逻辑操作，控制器指挥各部件协调工作。现在运算器和控制器通常集成在 CPU 内。 (3) 存储器 存储器分为内存储器和外存储器。内存储器速度快、容量有限，采用半导体存储器；外存储器容量大、速度慢，如磁盘、光盘等。外存储器可作为输入 / 输出设备。 (4) 输出设备 输出设备用于输出计算机的中间结果、最终结果、原始程序和实时信息。常见的输出设备有显示器、打印机等，外存储器存储数据时也可看作输出设备。 2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 3.展示本讲学习目标。 1. 接收并查看本节课堂任务书。 2. 了解学习目标，带着目标进行学习。 3. 观察生活中常见的计算机信息形式，思考其背后的技术支撑。 4. 针对教师给出的问题，初步发表个人见解。 5. 目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。 1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。 2.通过任务实施，调动学生积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 微型计算机的组成 微处理单元 MPU 通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）与 ROM 存储器、RAM 存储器及 I/O 接口相连。 (1) 地址总线 地址总线传送 MPU 的地址码，用于指明存储单元或外设的地址。地址总线条数由所选 MPU 型号决定。 (2) 数据总线 数据总线传送数据和指令码，常和微处理单元字长相等，是双向的。8 位机中通常有 8 条数据总线。 (3) 控制总线 控制总线传送各类控制信号，条数因机器而异。控制信号包括 MPU 发出的命令和存储器或外设的状态信息。 (4) 存储器 ROM 存储器只能读不能写，用于存放固定程序和常数；RAM 存储器既能读又能写，用于存放原始数据等，但信息易失。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 阅读探究：阅读课本相关内容，探究计算机技术的产生背景。 2. 概念理解：理解计算机、计算机技术和计算机系统的定义，并尝试用自己的话复述。 3. 要点记录：记录计算机技术强调的要点，加深理解。 1. 了解学生现有知识储备。 2. 巩固练习。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 单片机的组成 单片机是 “将计算机核心部件集成到一块芯片上的微型计算机”（如 CPU、内存、I/O 接口集成在一起），体积小、功耗低，广泛用于家电、智能设备（如遥控器、传感器节点）。 单片机体系结构有冯・诺依曼结构和哈佛结构。哈佛结构(Harvard architecture)是一种将程序指令和数据分开存储的计算机结构。将程序指令和数据分开存储的目的是减轻程序运行时的访存瓶颈。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 应用列举 2. 影响分析 3. 创新思考 1. 引导学生主动思考，发散思维，参与课堂。 2. 培养学生发现问题，解决问题的能力。 3. 了解相关知识。 4. 辩论形式让学生参与并归纳总结。 活动四： 巩固练习 素质提升 【随堂检测】 1　 计算机硬件由哪几部分组成？ 2　 微型计算机的三总线分别是什么？ 3　 简述 ROM 和 RAM 存储器的区别。 4　 单片机哈佛结构的优点有哪些？ 5　 地址总线的作用是什么？ 6　 数据总线为什么是双向的？ 【分组讨论】 讨论计算机硬件各组成部分的重要性，以及它们之间是如何协同工作的。同时，探讨不同结构的计算机（如微型计算机、单片机）在实际应用中的优势和局限性。 1. 答案交流 2. 话题讨论 3. 效率分析 4. 挑战探讨 5. 总结汇报 知识检测与巩固 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 复习本节课内容，预习下节课内容。 板书设计 1. 计算机的硬件组成 2. 微型计算机的组成 3. 单片机的组成 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 $