第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展

第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展xxx公司第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度第四節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本工作原理及其發(fā)展一、教學(xué)目標(biāo)：[認(rèn)知領(lǐng)域]1．了解二進(jìn)制的特點(diǎn)。2．了解二進(jìn)制與計(jì)算機(jī)的關(guān)系，理解馮.諾依曼型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)[操作領(lǐng)域]1．了解信息技術(shù)的發(fā)展和特點(diǎn)。2．理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理。[情感領(lǐng)域]了解學(xué)習(xí)信息技術(shù)的方法，提高學(xué)習(xí)、應(yīng)用信息技術(shù)的能力。教學(xué)重點(diǎn)：二進(jìn)制的特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：二進(jìn)制與計(jì)算機(jī)的關(guān)系。二、教學(xué)過程：（一）、導(dǎo)入新課：電腦是怎么工作的？

前面我們認(rèn)識(shí)的電腦其實(shí)只是電腦的硬件部份（英文名叫hardware），完整的電腦系統(tǒng)應(yīng)該是硬件和軟件（英文名叫software）的統(tǒng)一，就像錄像機(jī)和VCD機(jī)，它們本身只是一個(gè)塑料和金屬片堆積起來的部件，如果沒有錄像帶和VCD碟片，以及設(shè)定在機(jī)器內(nèi)的控制程序，錄像機(jī)和VCD機(jī)純粹就是一堆廢塑料和金屬片，一點(diǎn)用處都沒有。同樣，沒有運(yùn)行在硬件基礎(chǔ)之上的各種軟件，電腦也是一堆廢品。因此，在認(rèn)識(shí)了電腦一家人之后，我們花點(diǎn)時(shí)間了解一下電腦軟件的相關(guān)知識(shí)，從而概貌性地掌握電腦工作的基本原理。這對(duì)于后面操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)，會(huì)很有幫助。我們現(xiàn)在就去探究一下：這電腦，到底是如何工作的？（二）、講授新課：電腦原理概述：前面我們已經(jīng)提過，電腦的工作原理跟電視、VCD機(jī)差不多，您給它發(fā)一些指令，它就會(huì)按您的意思執(zhí)行某項(xiàng)功能。不過，您可知道，這些指令并不是直接發(fā)給您要控制的硬件，而是先通過前面提過的輸入設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)，接收您的指令，然后再由中央處理器（CPU）來處理這些指令，最后才由輸出設(shè)備輸出您要的結(jié)果?，F(xiàn)在，讓我們用一道簡(jiǎn)單的計(jì)算題來回想一下人腦的工作方式。題目很簡(jiǎn)單：8+4÷2=？

首先，我們得用筆將這道題記錄在紙上，記在大腦中，再經(jīng)過腦神經(jīng)元的思考，結(jié)合我們以前掌握的知識(shí)，決定用四則運(yùn)算規(guī)則和九九乘法口訣來處理，先用心算出4÷2=2這一中間結(jié)果，并記錄于紙上，然后再用心算出8+2=10這一最終結(jié)果，并記錄于紙上。通過做這一簡(jiǎn)單運(yùn)算題，我們發(fā)現(xiàn)規(guī)律：首先通過眼、耳等感覺器官將捕捉的信息輸送到大腦中并存儲(chǔ)起來，然后對(duì)這一信息進(jìn)行加工處理，再由大腦控制人把最終結(jié)果，以某種方式表達(dá)出來。電腦正是模仿人腦進(jìn)行工作的（這也是“電腦”名稱的來源），其部件如輸入設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸出設(shè)備等分別與人腦的各種功能器官對(duì)應(yīng)，以完成信息的輸入、處理、輸出。計(jì)算機(jī)的工作原理圖。(展示動(dòng)畫)半個(gè)世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)已發(fā)展成為一個(gè)龐大的家族，盡管各種類型的性能、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結(jié)構(gòu)卻是相同的。現(xiàn)在我們所使用的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一直沿用了由美籍著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的模型，它由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大功能部件組成。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的信息，例如：文字、圖像、聲音等經(jīng)過編碼處理，都可以變成數(shù)據(jù)。于是，計(jì)算機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體信息的處理，圖像、文字、聲音等信息轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)的示意圖（展示動(dòng)畫）各種各樣的信息，通過輸入設(shè)備，進(jìn)入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器，然后送到運(yùn)算器，運(yùn)算完畢把結(jié)果送到存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，最后通過輸出設(shè)備顯示出來。整個(gè)過程由控制器進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)的整個(gè)工作過程及基本硬件結(jié)構(gòu)：（圖略）計(jì)算機(jī)能夠處理數(shù)值、文字、聲音、圖像等信息，同學(xué)們可能會(huì)問：為什么作為電子設(shè)備的計(jì)算機(jī)能處理那么多復(fù)雜的信息呢？實(shí)際上，當(dāng)把這些信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的形式就能進(jìn)行處理。目前計(jì)算機(jī)中所有的信息都用“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字符號(hào)組合的二進(jìn)制數(shù)來表示。數(shù)值、圖形、文字等各種形式的信息，需要計(jì)算機(jī)加工處理時(shí)，首先必須按一定的法則轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。然而，日常生活中使用的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，它的特征是：（1）有10個(gè)數(shù)字：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（2）運(yùn)算時(shí)逢十進(jìn)一。（3）每個(gè)數(shù)字在不同的數(shù)位上，其值的大小是不同的。數(shù)位：個(gè)十百千萬……數(shù)值：100101102103104……二進(jìn)制數(shù)的特征是：（1）有2個(gè)數(shù)字：0，1。（2）運(yùn)算時(shí)逢二進(jìn)一。（3）每個(gè)數(shù)字在不同數(shù)位上，其值以2的倍數(shù)遞增。即20，21，22，23，24，……在電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后短短的半個(gè)多世紀(jì)里，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展飛速，正迅速滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域之中，并逐步進(jìn)入家庭，成為一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生：1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“ENIAC”（中文譯名為“埃尼亞克”）。這臺(tái)計(jì)算機(jī)約二層樓高，30噸重，占地約170平方米，全機(jī)一共用了18000個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器，耗電約150千瓦，運(yùn)算速度為每秒5000次，只能存儲(chǔ)80個(gè)字節(jié)的信息。計(jì)算機(jī)的發(fā)展，正朝著巨型化、微型化、多媒體、開放系統(tǒng)和智能化這幾個(gè)方向發(fā)發(fā)展。1、巨型化和微型化：巨型機(jī)由于尖端科技的發(fā)展和現(xiàn)代國(guó)防的迫切需要推動(dòng)其發(fā)展，而巨型機(jī)技術(shù)對(duì)本世紀(jì)誰(shuí)能在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上領(lǐng)先有重要作用，它標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)和科技水平。微型化是由于微處理器的發(fā)展，大大加速了計(jì)算機(jī)小型化的進(jìn)程。90年代出現(xiàn)了可隨身攜帶的微機(jī)新品種——便攜機(jī)，便攜機(jī)又可分為膝上型、筆記本型和更小的袖珍型三種。這是計(jì)算機(jī)微型化的結(jié)果。微機(jī)的高速發(fā)展和市場(chǎng)的需求使之成為計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流。2．系統(tǒng)開放化：什么是開放系統(tǒng)呢？開放系統(tǒng)就是符合標(biāo)準(zhǔn)化、具有可移植性、互操作性和可擴(kuò)展性的系統(tǒng)。近年來幾乎全部計(jì)算機(jī)廠家（從硬件到軟件）都異口同聲地宣布它們向用戶提供的是開放系統(tǒng)，開放和統(tǒng)一已是大勢(shì)所趨。3、多媒體化：多媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大趨勢(shì)，它是將文字、聲音、圖形、靜止圖像、活動(dòng)圖象與計(jì)算集成在一起的技術(shù)。它與先進(jìn)的通信技術(shù)結(jié)合，將從根本上改變現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)的信息傳播方式。4．智能化：所謂智能是指用計(jì)算機(jī)模擬人類認(rèn)識(shí)、理解客觀事物，并用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來解決問題的能力。智能模擬與一般信息加工不同，是通過視覺、聽覺、觸覺接收了各種信息后，由計(jì)算機(jī)作出決策并確定它的輸出。如“幾何定理自動(dòng)證明”、“深藍(lán)”與世界冠軍對(duì)弈。能自立行走的機(jī)器人等。5．網(wǎng)絡(luò)化：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同、具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過通信設(shè)備和線路連接起來，用網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)一般建立在一個(gè)單位、部門或企業(yè)內(nèi)，廣域網(wǎng)的地理范圍通常超過幾十千米，可以上千或上萬千米，覆蓋面積是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家、乃至整個(gè)地球。近年來國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet（因特網(wǎng)）的興起，標(biāo)志著全球網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代正在來臨。目前，正在研究的智能計(jì)算機(jī)是一種具有類似人的思維能力，能“說”、“看”、“聽”、“想”、“做”；能替代人的一些體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)。不久的將來，還會(huì)出現(xiàn)速度更快、功能更強(qiáng)、更接近于人腦的光子計(jì)算機(jī)和生物計(jì)算機(jī)?？偠灾?，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展正朝著巨型化、微型化的方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)的傳輸和應(yīng)用正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，并越來越廣泛地應(yīng)用于我們的工作、生活、學(xué)習(xí)中，對(duì)社會(huì)和生活起到不可估量的影響。（三）課