第3章 主板 3.3（下）（教案）-《计算机组装与维修》（电工版第4版）【上好课】

课题

第3章　主板　3.3（下）内存·存储与固件

课  型

新授课

课  时

2课时

授课班级

计算机应用及相关专业

授课时间

90mins

授课教师

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教材分析

本节选自《计算机组装与维修》（电工版第4版）第3章 主板 的 3.3 主板的技术指标（后半），含 5 双通道技术、6 M.2 接口、7 BIOS 与 CMOS、8 UEFI、9 系统架构实例五个小节，对应教材印刷页 069—074（物理页 83—88）；课后任务题源为教材习题3（印刷 089／物理 101）第 7、8、9 题。

（1）地位和作用：3.3（上）解决“接口能跑多快”，本课解决“带宽不够时怎么办”与“主板靠什么管起来”：**双通道靠两条同等规格内存把带宽翻倍**（128bit）；**M.2 绕过 SATA 的 600MB/s 上限**，用 PCI-E 直连做到 4→8→16GB/s；**BIOS 固化在 ROM**、**CMOS 靠纽扣电池存设置**、**UEFI 取代传统 BIOS**；9 用 Z690 与 X570 两张框架图把指标**串成“CPU↔外设—南桥—外设”的数据传输链**。

（2）前后衔接与呈现方式：上承 3.3（上）的芯片组、SATA／USB／PCI-E 规范，下接 3.4 主流主板芯片组与 3.5 主板的选购。以**图3·10** 讲 M.2 规格命名，以**图3·11—图3·14** 四张框架图讲系统架构；图内英文术语密集、OCR 质量有限，**讲解一律以教材正文写明的通道数与版本为准**。

（3）内容要点：双通道**依赖 CPU 内部的内存控制器**，位宽 128bit；酷睿 X 系列 4 通道、Threadripper 最多 8 通道。M.2 由 Intel 为超极本定做以取代 mSATA，**Socket 2（B key—NGFF）**支持 SATA／PCI-E×2（读 700、写 550MB/s），**Socket 3（M key—NVMe）**支持 PCI-E×4（4→8→16GB/s）；2280＝22×80mm。BIOS 固化在 ROM，含四类程序；设置结果存到 **CMOS**（随机存储器＋纽扣电池）；**UEFI** 用**初始化模块＋DXE** 枚举加载驱动，驱动可放在 UEFI 专用分区。

学情分析

（1）知识储备：学生已学过 SATA 的 600MB/s 上限与 PCI-E 的 ×1／×4／×8／×16 通道用途，对内存有初步印象；但“带宽—通道—瓶颈”三者的因果关系还没打通，多数学生只能背出“双通道更快”。

（2）能力水平：能按行列读对照表、能记住单个数值；但把“频率×位宽÷8”真正算一遍、或把框架图上的通道数对上正文条款时容易卡住，对 BIOS／CMOS／UEFI 三者的分工常混为一谈。

（3）兴趣态度：对“加一条内存为什么快一截”“固态硬盘为什么比机械硬盘快这么多”“开机时按 DELETE 进去的是什么”兴趣很高；但容易只记结论，不追问“为什么能翻倍”。

（4）学习困难与对策：双通道“带宽翻倍”易与“容量翻倍”混淆；Socket 2 与 3 的键位—协议—速度易串位；BIOS 与 CMOS 分工易颠倒；UEFI 易被当成“BIOS 改名”；Z690 与 X570 的通道数易互串。对策＝“一条算式算到底＋两张键位对照卡＋一张固件分工表＋两张框架图逐项勾选”。

教学目标

【知识目标】说出多核时代内存瓶颈的由来与 QPI 带宽（25.6GB/s）；说出带宽算法并算出 DDR4-3200＝25.6GB/s、DDR5-4800＝38.4GB/s；说出双通道的原理（依赖 CPU 内的内存控制器、两条同等规格带宽翻倍、位宽 128bit）与控制器已进 CPU（酷睿 X 4 通道、Threadripper 最多 8 通道）；说出 M.2 的定位、两种类型与规格命名（2280＝22×80mm）；说出 BIOS 的四类程序、CMOS 的作用与供电、UEFI 的含义与工作机制；说出 Z690 与 X570 的关键通道数与上限。

【能力目标】能用“频率×位宽÷8”独立算出给定内存的带宽并判断它能满足几个核心；能对照图3·10 说出 M.2 固态硬盘的规格含义；能读懂图3·11—图3·14 四张框架图并把正文条款逐项在图上找到；能按“用途＋预算”说出该选什么档位的芯片组与存储方案。

【素养目标】由“单条内存只能喂饱 1～2 个核心”“SATA 的 600MB/s 上限”两个瓶颈，建立**“按需求选芯片组是系统性能均衡的关键”**这一认识（**教师设计**，教材事实归纳）：传输链上任何一环偏弱都会成为瓶颈，**“少绕路、走直连”是主板技术演进的主线**；读框架图要抓**通道数、版本与上限**三个数。

教学重难点

【教学重点】内存带宽的算法与两组数值；双通道技术的原理与效果；内存控制器已集成到 CPU；M.2 的两种类型、键位、协议与速度及规格命名；BIOS 的定义与四类程序；CMOS 的作用与纽扣电池供电；UEFI 的含义与工作机制；Z690 与 X570 的关键通道数、DMI 规格、SATA 与 USB 上限。

【教学难点】一是双通道“带宽翻倍”与“容量翻倍”的区别；二是 Socket 2／Socket 3 的键位—协议—速度对应；三是 BIOS 与 CMOS 的分工（一个存程序、一个存设置）；四是 UEFI 不是改名而是换了加载与驱动机制；五是两张框架图的通道数不互串；六是从“记数值”上升到“按需求选芯片组”。

教学方法

算式推演法（把带宽算一遍）、识图法（对照框架图逐项勾选）、对比辨析法（双通道与容量、Socket 2 与 Socket 3、BIOS 与 CMOS、UEFI 与 BIOS）、任务驱动法、小组合作法、归纳总结法。

以“给一台办公机与一台游戏机各配一块主板”为主线任务，按“算带宽→看存储→认固件→读框架图→做选配”推进，每步落到“算一个数、指一处图、下一个判断”。

课前准备

教师准备：可联网机房或教室、课件、主板实物或高清主板图（含 M.2 插槽与 CMOS 电池）、内存条两条、M.2 固态硬盘实物或图片、教材插图 3·10—3·14 裁切图、带宽计算练习单、Z690 与 X570 框架图勾选单、能进入 UEFI 设置的机器一台。

学生准备：预习教材印刷页 069—074；复习 3.3（上）的 SATA 与 PCI-E 规范；记下自己所用计算机的内存型号与容量、是否装了两条内存，准备课堂对照。

教学媒体

课件、投影设备、可联网机房、主板与内存条实物、M.2 固态硬盘实物或图片、教材插图 3·10／3·11／3·12／3·13／3·14、带宽计算练习单与框架图勾选单、可进入 UEFI 的机器。

教学过程

教学环节

教师活动设计

学生活动设计

设计意图