第4章 内存 4.1-4.3（教案）-《计算机组装与维修》（电工版第4版）【上好课】

《第4章　4.1 内存概述＋4.2 内存的分类＋4.3 内存的性能指标》教案 课题 第4章　4.1 内存概述＋4.2 内存的分类＋4.3 内存的性能指标 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 ________ 教材分析 本节选自《计算机组装与维修》（电工版第4版）第4章 4.1 内存概述、4.2 内存的分类、4.3 内存的性能指标，对应教材印刷页 090—094；课后任务题源为教材习题4（印刷 105）。4.1 的知识目标是理解内存在系统中的作用、掌握内存容量单位的使用，能力目标是理解 CPU 核心、一级缓存、二级缓存、三级缓存之间进行数据交换的机制。 （1）结构与定位：4.1 立“通道和桥梁”的定义并给出位／字节两把尺子；4.2 按可否改写与是否易失把内存分成 ROM 与 RAM 两大族，再逐层展开 EPROM／EEPROM／闪存与 SRAM／DRAM；4.3 收口到容量、位宽、频率、带宽四项指标与带宽公式。三节合起来回答“内存是什么、有哪几类、怎么衡量好坏”。 （2）主线（教材原文）：内存是 CPU 与外存之间进行数据交换的通道和桥梁，其数据吞吐量（带宽）会在很大程度上影响 CPU 性能的发挥；由此引出“先认内存、再分家族、最后算带宽”的学习次序。 （3）素材说明：本节范围内共有 4 张教材插图——图4·1 内存在系统中的作用（印刷 091）、图4·2 威刚万紫千红 8GB DDR5 4800 内存条（印刷 091）、图4·3 EPROM 芯片和 EPROM 擦除器（印刷 092）、图4·4 金士顿 FURY Renegade 16GB（2×8GB）DDR4 5333 内存条（印刷 094）；本节无教材表格。 学情分析 （1）知识储备：学生已在第1—3章学过计算机硬件系统的组成、CPU 的性能指标与主板的接口，认识内存插槽并听过 DDR5 等名词；但“内存条就是内存”的日常经验很牢固，对 ROM／RAM、SRAM／DRAM 的分工与“位宽、带宽”这类量纲概念缺乏认识。 （2）能力与困难：能背出名词，但容易在四处出错——一是把 1024 进制与十进制 1000 进制混用；二是把 SRAM 与 DRAM 的用途记反；三是分不清存储周期与有效数据传输频率；四是计算带宽时漏掉“÷8”或把单位写成 Mb/s。教学对策：两把尺子（1B＝8b、1024 进制）、一条擦除方式线（紫外线→高电场→区块）、一张 SRAM／DRAM 对比表、两次当堂算例。 教学目标 【知识目标】说出内存的定义与作用（CPU 与外存之间进行数据交换的通道和桥梁，带宽影响 CPU 性能的发挥）；说出位与字节的关系及 KB／MB／GB／TB 的换算；说出 ROM 的特点与用途；说出 EPROM／EEPROM／闪存的擦除方式与特征；说出 RAM 的特点及 SRAM／DRAM 的分工与用途；说出容量、位宽、频率、带宽四项指标的含义与典型取值；写出内存带宽的计算公式。 【能力目标】能用“名称—特点—用途”三要素说清一类存储器；能独立完成容量单位换算；能按“有效数据传输频率×位宽÷8”计算内存带宽并核对单位；能用 CPU-Z 读出自己所用计算机的内存容量与通道数。 【素养目标】建立“存在即合理——各有特点、不可替代”的认识（教师设计，教材事实归纳）：各类存储器因特点不同而在系统中各有位置；同理，个人理想要符合现实、“量身定做”，务实可行才能有价值地存在、不可替代地存在。 教学重难点 【教学重点】内存的定义与作用；位与字节及容量单位换算；ROM 与 RAM 的区别；EPROM／EEPROM／闪存的擦除方式；SRAM 与 DRAM 的特点与用途；容量、位宽、频率、带宽四项指标与带宽计算。 【教学难点】一是 1024 进制与十进制 1000 进制的区分；二是 SRAM 与 DRAM 的用途容易记反（缓存与主内存）；三是存储周期（ns）与有效数据传输频率（MHz）两层含义容易混淆；四是带宽计算中“÷8”与单位换算容易漏写。 教学方法 读图法、对比辨析法（ROM 与 RAM、SRAM 与 DRAM、存储周期与有效数据传输频率）、计算演示法、任务驱动法、小组合作法。以“替装机店解释两条同容量内存条为何价格不同”为主线任务。 课前准备 教师准备：机房或教室、课件、DDR4 与 DDR5 内存条各一条（含芯片、金手指、防呆缺口）、EPROM 芯片实物或高清图、图4·1—图4·4 裁切图、带宽计算板演挂图。学生准备：预习印刷页 090—094；复习第2章 CPU 性能指标与主板的内存插槽；记下自己机器的内存容量与通道数。 教学媒体 课件、投影设备、DDR4／DDR5 内存条实物、EPROM 芯片实物或高清图、图4·1—图4·4 裁切图、带宽计算挂图、可联网机房（用于 CPU-Z 检测）。 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： 4.1 内存概述 · 内存是什么、怎么量 【情境导入】装机店里两条都是 8GB 的内存条，一条 200 元、一条 400 元。请学生先猜：差在哪里？先不公布答案。 讲清定义（教材原文）：内存（Memory）也称内存储器或主存储器，主要用于存取计算机的程序和数据，是 CPU 与外存之间进行数据交换的通道和桥梁。 讲清带宽的意义：内存的数据吞吐量（带宽）会在很大程度上影响 CPU 性能的发挥；结合图4·1 的“CPU—内存—硬盘”指出内存处在什么之间。 讲清 1．位（bit）：数据以二进制代码形式存在，只有 0 和 1 两个数码，一个 0 或一个 1 称为 1 位，习惯用小写字母 b 表示。 讲清 2．字节（Byte）：8 位二进制数称为一个字节，用大写字母 B 表示，1B＝8b；字节是计算机系统中最小的存储单位。 讲清容量单位换算：1KB＝1024B，1MB＝1024KB，1GB＝1024MB，1TB＝1024GB；用图4·2 上的“8GB”标注做一次换算。 观察情境，写下自己判断两条内存条价格差异的依据，课末再回看是否成立。 在图4·1 上标出 CPU、内存、硬盘的位置，用一句话说明内存处在什么之间。 说出 1 位与 1 字节的区别，并在笔记本上写出 1B＝8b。 完成 8GB 换算成 MB、KB 的两步计算，与同桌核对结果。 用“同容量不同价”制造认知冲突，把注意力从“只看容量”引开，并为活动三留一个回扣点。 把定义落到图上，让“通道和桥梁”变成可以指认的位置，而不是一句要背的话。 位与字节是最小单位，先立“尺子”再谈容量，避免后面把 b 与 B 混用。 1024 进制是本节第一个易错点，当堂换算一次比课后纠错更有效。 活动二： 4.2 内存的分类 · ROM 家族与 RAM 分家 讲清分类总览：人们通常认为内存就是内存条（图4·2 威刚万紫千红 8GB DDR5 4800 内存条），事实上内存在计算机系统中还以其他形式扮演着重要角色；内存分为 ROM 与 RAM 两大类。 讲清 4.2.1 只读存储器（ROM）：一旦存储资料就无法再将其改变或删除，资料不会因为电源关闭而消失；ROM 用于存放基本输入／输出系统，也就是常说的 BIOS。 讲清 1．EPROM：可重复擦除和写入数据；正面陶瓷封装上有一个玻璃窗口，紫外线通过该窗口照射内部芯片即可擦除数据，完成擦除要用 EPROM 擦除器（图4·3）。 讲清 2．EEPROM 与 3．闪存：EEPROM 又称电可擦写 ROM，擦除方式是使用高电场；闪存是长寿命的非易失性存储器，删除以固定区块为单位（一般 256KB、20MB），是 EEPROM 的变种，能在字节水平上删除和重写，更新速度更快，常用来保存设置信息如 BIOS。 讲清 4.2.2 随机存取存储器（RAM）：易挥发性，可高速存取，读／写时间相等，断电时丢失存储内容，主要用于存储短时间使用的程序；按内部结构分为 SRAM 与 DRAM。 讲清 1．SRAM：电源不撤除信息就不消失、不需要刷新电路，读取信息不破坏原信息、可多次读取；最大优点是读／写速度快，但结构复杂、成本高、功耗大，用在 CPU 的内置一级缓存、二级缓存、三级缓存上。 讲清 2．DRAM：利用场效应管的栅极与衬底间的分布电容保存信息，以电容端电压高低表示“1”和“0”；信息随电容器漏电逐渐丢失（一般 2ms 左右），必须在丢失前刷新，故采用 DRAM 的计算机必须配置动态刷新电路；优点是结构简单、集成度较高、成本低，缺点是效率低、读／写速度慢；在系统中被用作主内存。 用对比表收束 SRAM 与 DRAM（是否刷新／速度／成本／用途），并讲清思政园地：所谓“存在即合理”，内存的分类是因为各自有各自的特点和不可替代的作用（教师设计）。 在分类表上填出 ROM 与 RAM 的“可否改写／是否易失”两列，并各举一个例子。 说出 ROM 在系统中存放什么，并说明为什么断电后它不会丢失。 对照图4·3 指出 EPROM 的玻璃窗口与擦除器，说出擦除用的是什么。 用一句话比较 EEPROM 与闪存在擦除方式上的差异。 完成 SRAM 与 DRAM 对比表，并说出各自用在系统里的什么位置。 用“各有特点、不可替代”这句话，说出自己对“存在即合理”的理解。 先破“内存就是内存条”的日常认知再分类，避免学生用生活经验替代概念。 ROM 家族按“擦除方式”排成一条线（紫外线→高电场→区块），比死记名称更牢。 图4·3 让“玻璃窗口”可见，把抽象特征变成实物特征，落实有图必有讲解。 SRAM 与 DRAM 用对比表收束，落在“用在哪里”这一应用判断上，攻克用途记反的难点。 素养落点由教材思政园地自然导出，标注为教师设计，避免贴标签。 活动三： 4.3 内存的性能指标 · 容量、位宽、频率、带宽 讲清 1．容量：内存所能存储的数据总量；早期只有 64KB、128KB、256KB、512KB，目前主流为 8GB、16GB 和 32GB，甚至达到了 64GB。 讲清 2．位宽：内存与 CPU 交换数据时一次传输的二进制数的位数；现在 DDR 内存的位宽全部为 64 位，配置双通道内存后位宽将达到 128（2×64）位。 讲清 3．频率的两层含义：一是存储周期（两次独立存取操作之间所需的最短时间，以纳秒 ns 为单位）；二是有效数据传输频率；主流 DDR4 达到 3200MHz、最高可达 5333MHz，DDR5 起步频率 4800MHz、目前最高规格 6400MHz。 讲清 4．带宽：单位时间内内存的最大理论数据吞吐量；公式为内存的带宽＝有效数据传输频率×位宽÷8。 板演两个算例：DDR4-3200＝3200MHz×64bit÷8＝25.6GB/s；DDR5-4800＝4800MHz×64bit÷8＝38.4GB/s，强调单位是 GB/s。 用“容量—位宽—频率—带宽”四问收束，回到导入情境：两条同为 8GB 的内存条，因频率不同而带宽不同，价格自然不同。 写出自己所用计算机的内存容量与通道数（可用 CPU-Z 查看）。 说出 DDR 内存的位宽是多少，配置双通道后又是多少。 区分存储周期与有效数据传输频率，并说出各自的单位。 独立完成 DDR4-3200 与 DDR5-4800 两个带宽算例，同桌互检单位与结果。 用一句话解释“为什么两条同容量内存条的带宽可能不同”。 四项指标按“存多少—一次传多少—传多快—合起来多大”的顺序讲，形成一条计算链。 带宽公式是本节唯一的计算点，当堂板演并当堂练习，避免只背公式不动手。 回到导入情境用频率与带宽解释价格差异，使前后呼应、首尾闭环。 课堂练习 1. 活动一结束后完成单项选择题第 1—5 题，限时完成、同桌交换批改，并说出每题的判断依据。 2. 活动二结束后完成单项选择题第 6—12 题，要求在题旁写出对应的存储器名称与用途。 3. 活动三结束后完成单项选择题第 13—15 题与判断题第 16—25 题，写出判断依据，重点订正带宽算例。 4. 教师针对“1024 与 1000 混淆”“SRAM 与 DRAM 用途记反”“带宽公式漏除 8”三类共性错误集中讲评。 课堂小结 1. 用板书回扣主线：内存是 CPU 与外存之间进行数据交换的通道和桥梁；四项指标按“容量—位宽—频率—带宽”串联。 2. ①定义与作用：内存（Memory）也称内存储器或主存储器，主要用于存取计算机的程序和数据，是 CPU 与外存之间进行数据交换的通道和桥梁；内存的数据吞吐量（带宽）会在很大程度上影响 CPU 性能的发挥。 3. ②存储单位：二进制只有 0 和 1，一个 0 或一个 1 称为 1 位（bit），用小写字母 b 表示；8 位二进制数为一个字节（Byte），用大写字母 B 表示，1B＝8b；字节是计算机系统中最小的存储单位；1KB＝1024B，1MB＝1024KB，1GB＝1024MB，1TB＝1024GB。 4. ③ROM：一旦存储资料就无法再将其改变或删除，资料不会因为电源关闭而消失，用于存放基本输入／输出系统（BIOS）；EPROM 可重复擦写，靠紫外线经玻璃窗口擦除，擦除要用 EPROM 擦除器；EEPROM 用高电场擦除；闪存是 EEPROM 的变种，删除以固定区块为单位，能在字节水平上删除和重写，常用于保存设置信息。 5. ④RAM：易挥发性，可高速存取，读／写时间相等，断电时丢失存储内容，主要用于存储短时间使用的程序；按内部结构分为 SRAM 与 DRAM。SRAM 不需刷新电路、读／写速度快，但结构复杂、成本高、功耗大，用在 CPU 的一级、二级、三级缓存上；DRAM 用分布电容保存信息、一般保存 2ms 左右须刷新，结构简单、集成度高、成本低但效率低、读／写速度慢，在系统中被用作主内存。 6. ⑤性能指标：容量是内存所能存储的数据总量（主流 8GB、16GB、32GB）；DDR 内存位宽全部为 64 位，双通道达 128 位；存储周期以纳秒（ns）为单位，主流 DDR4 有效数据传输频率 3200MHz、最高 5333MHz，DDR5 起步 4800MHz、最高 6400MHz；内存的带宽＝有效数据传输频率×位宽÷8。 7. ⑥素养落点（教师设计）：存在即合理——各类内存各有特点、不可替代；理想要符合现实、“量身定做”，务实可行才能有价值地存在。 课后作业 1. 教材习题4 第 1 题：在计算机中，内存的主要作用是什么？要求用“通道和桥梁”作答，并说出它对 CPU 性能的影响。 2. 教材习题4 第 2 题：内存的主要性能指标有哪些？要求逐项写出含义与单位，并写出带宽的计算公式。 3. 教材习题4 第 5／6／7 题：ROM 在计算机硬件系统中的应用是什么？静态随机存取存储器用在计算机硬件系统的哪里？动态随机存取存储器有什么特点、系统中的什么属于动态随机存取存储器？ 4. 教材习题4 第 9 题：运行 CPU-Z，检测所用计算机内存的容量及通道数，并据此说出自己机器的内存位宽是多少。 板书设计 第4章　4.1 内存概述＋4.2 内存的分类＋4.3 内存的性能指标 一、4.1 内存概述 　★定义：内存（Memory）也称内存储器或主存储器，用于存取程序和数据，是 CPU 与外存之间数据交换的通道和桥梁 　★带宽影响 CPU 性能的发挥 　★1．位（bit）：0 或 1 → 1 位，小写 b 　★2．字节（Byte）：8 位＝1 字节，大写 B，1B＝8b；字节是最小存储单位 　★容量：1KB＝1024B　1MB＝1024KB　1GB＝1024MB　1TB＝1024GB 二、4.2 内存的分类 　★ROM：只读、断电不丢 → 存放 BIOS 　　EPROM：紫外线＋玻璃窗口＋擦除器；EEPROM：高电场；闪存：区块删除、EEPROM 变种 　★RAM：易挥发、读／写等时、断电即失 → 存短时程序 　　SRAM：不刷新、速度快、成本高 → CPU 一／二／三级缓存 　　DRAM：分布电容、2ms 左右须刷新 → 主内存 三、4.3 内存的性能指标 　★1．容量：主流 8GB／16GB／32GB，甚至 64GB 　★2．位宽：DDR 全为 64 位；双通道 128（2×64）位 　★3．频率：存储周期（ns）；DDR4 3200MHz（最高 5333MHz）；DDR5 4800MHz（最高 6400MHz） 　★4．带宽＝有效数据传输频率×位宽÷8；DDR4-3200＝25.6GB/s；DDR5-4800＝38.4GB/s 四、素养（教师设计）：存在即合理——各有特点、不可替代；理想量身定做、务实可行 教学评价 知识：能否说出内存的定义与作用；能否说出位与字节的关系及容量单位换算；能否说出 ROM 的特点与用途；能否说出 EPROM／EEPROM／闪存的擦除方式差异；能否说出 RAM 的特点与 SRAM／DRAM 的分工；能否说出容量、位宽、频率、带宽四项指标的含义与取值；能否正确计算内存带宽；同步练习的正确率。 能力与素养：能否用“名称—特点—用途”说清一类存储器；能否按“有效数据传输频率×位宽÷8”独立完成带宽计算并核对单位；能否用 CPU-Z 读出自己机器的容量与通道数；是否建立“各有特点、不可替代”与“理想量身定做”两条认识。 教学反思 课后记录：容量单位换算题的正确率是多少？SRAM 与 DRAM 用途题的正确率是多少？带宽计算题的正确率是多少？判断题中“闪存删除单位”一题的正确率是多少？ 学生是否容易把 1024 进制写成 1000 进制？是否容易把 SRAM 与 DRAM 的用途记反？下次是否安排一次“用 CPU-Z 读出自己机器的内存参数并算一次带宽”的当堂小任务？ 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 $