重庆正大软件职业技术学院.docx
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重庆正大软件职业技术学院.docx
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重庆正大软件职业技术学院
重庆工程学院
教 案
课程名称:
计算机组装与维护项目实训
课程代码:
任课教师:
授课班级:
______
授课时间:
201-201学年第学期
重庆工程学院教案
周课次
第1周第1次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
课程介绍
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
通过一些实例,介绍本课程,让学生对组装维护课程感兴趣,为以后上课打下基础
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
通过实例来说明本课程的重要性,激发学生兴趣
教学难点
通过实例来说明本课程的重要性,激发学生兴趣
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
教学过程:
1.课程定位
2.学习方法
3.成绩构成
4.考试形式
90分钟
教学小结:
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第1周第2次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
了解计算机的发展及应用
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
了解计算机的发展及应用
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
通过教学让学生知道计算机发展及应用
教学难点
通过教学让学生知道计算机发展及应用
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
教学过程:
1.计算机起源与发展
计算机(Computer)俗称电脑,他是一种能高速自动地进行算术运算和逻辑运算,具有内、外部存储能力,由程序控制操作的电子设备。
阶段
第一代
第二代
第三代
第四代
时间段
1946~1957
1958~1964
1965~1970
1971~至今
逻辑部件
电子管
晶体管
中小规模集成电路
大规模、超大规模集成电路
存储器
内存:
磁芯
外存:
纸带、卡片、磁带、磁鼓
内存:
晶体管双稳态电路
外存:
开始使用磁盘
内存为性能更好的半导体存储器,外存为卡片、大容量卡片
内存广泛采用半导体集成电路,外存储器除了大容量的软硬盘外,还引入了光盘
运算速度
每秒几千次
每秒几十万次
每秒几十万到几百万次
每秒几千万次甚至上百亿次
软件
尚没使用系统软件,程序设计语言为机器语言和汇编语言
开始提出操作系统概念,程序设计语言出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL60等高级语言
操作系统形成并普及,高级语言种类更多
操作系统不断完善发展,数据库进一步发展,软件行业已成为一种新兴的现代化工业,各种应用软件层出不穷
用途
科学计算
科学计算、数据处理
科学计算、数据处理、工业控制
应用遍及社会生中的各个领域
2计算机特点
特点主要表现在:
运算速度快、存储能力强、计算机精度高、可靠性强、具有逻辑判断能力、运行自动化、通用性强、信息处理的有力工具。
3.计算机分类
计算机主要可分为:
巨型计算机(超级计算机)、大中型计算机、小型计算机(工作站)、微型计算机、服务器等。
4.计算机的应用
计算机应用几乎渗透到人类生产和生活的各个领域,按计算机的应用范围归纳为:
科学计算、信息处理、过程控制、计算机辅助工程、多媒体应用、网络应用、智能模拟。
5.计算机的新技术
从现今的技术角度来说,计算机将得到快速发展并具有重要影响的新技术有嵌入式计算机、云计算和中间件技术等。
6.计算机未来发展方向及趋势
计算机的发展方向是向巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化方向发展。
知识拓展:
嵌入式计算机
云计算
中间件
80分钟
教学小结:
计算机的发展及应用
10
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第2周第1次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
掌握计算机系统结构及工作原理
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
掌握计算机系统结构及工作原理
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
通过实例来说明计算机系统结构及工作原理
教学难点
通过实例来说明计算机系统结构及工作原理
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
教学过程:
一台完整计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成
1.计算机硬件系统
计算机硬件是构成计算机系统的物理实体或物理装置。
按照冯·诺依曼计算机体系结构,计算机硬件包括输入、运算器、控制器、存储器、输出五个部分,其工作原理如图所示。
2.计算机软件系统
2.1计算机软件
所谓计算机软件,就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序、数据以及相关的文档。
2.2计算机程序设计语言
程序设计语言按照其发展过程可分为机器语言、汇编语言、高级语言(面向过程)和第四代语言(即4GL非过程化、面向对象)。
目前常见高级语言有:
面向对象典型代表C++、JAVA.、Basic、VF;面向过程典型代表C语言
第四代程序设计语言:
简称4GL,是面向问题的,非过程化的程序设计语言。
汇编语言或高级语言编写的程序成为源程序。
目标程序:
是指源程序经过翻译加工后得到的机器语言程序,可由计算机直接执行。
将源程序翻译成目标程序,其翻译过程有两种方式:
一是解释方式,二是编译方式。
一个完整的计算机系统,是硬件和软件的有机结合。
硬件是计算机系统的躯体,软件则是其灵魂。
没有配备软件的计算机称为“裸机”。
80分钟
教学小结:
计算机系统结构及工作原理
10
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第2周第2次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
了解CPU及发展史
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
通过一些实例,介绍本课程,让学生对组装维护课程感兴趣,为以后上课打下基础
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
通过实例来让学生了解CPU及发展史
教学难点
通过实例来让学生了解CPU及发展史
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
教学过程:
[引入新课]:
CPU(CentralProcessingUnit)中文名称为中央处理器或中央处理单元,它是计算机系统的核心部件。
CPU的性能高低直接影响着整台微机的性能,它负责微机系统中数值运算、逻辑判断、控制分析等核心工作。
如果电脑中没有了CPU,就像人没有了大脑一样。
计算机的一切工作都在此完成,人们常以它来判定计算机的档次。
一、CPU的发展
Inter公司的CPU
1、4004教学过程:
[引入新课]:
CPU(CentralProcessingUnit)中文名称为中央处理器或中央处理单元,它是计算机系统的核心部件。
CPU的性能高低直接影响着整台微机的性能,它负责微机系统中数值运算、逻辑判断、控制分析等核心工作。
如果电脑中没有了CPU,就像人没有了大脑一样。
计算机的一切工作都在此完成,人们常以它来判定计算机的档次。
1971年11月,英特尔公司推出世界上第一个微处理器——英特尔4004芯片。
这是一个具有4比特总线配置、108千赫的芯片,做在一个3毫米×4毫米的掩模上,有2250个晶体管,每秒运算量高达6万次,售价为200美元的芯片,在电脑业掀起了滔天巨浪。
此后,Intel更是一发而不可收,1985年推出386处理器系列,1988年486问世,1993年推出功能更为强大的Pentium芯片,此后,Intel以10倍速的速度奔腾向前,使计算机奔向世界各地。
Intel4004催生了个人电脑,成为大型机与小型机的终结者,成就了COMPAQ与DELL,促进了信息产业的繁荣与发展。
Intel4004的横空出世引发计算机业第二次工业革命。
2、8080
1972年Intel公司推出8位8008,所图3-4所示。
但速度慢,功能不足。
1974年推出8080,时钟2MHz控制64KB内存。
3、8086
1978年Intel公司推出,16位8086(又称为80186)最大控制内存为10时钟4077MHz,使用了X88指令集。
所图3-5所示
4、80286:
1982年推出,集成125万个晶体管,时钟6MHz-25MHz,具有16位的数据和地址总线的Intel80286。
5、80386
1985年推出,具有32位的数据和地址总线,采用2微米,最大控制内存为4096K,主频16M-40MHz的Intel80386。
可分为80386SX和80386DX。
80386SX为准32位即内部为32位外部为16位,80386DX为真32位即内、外总线全为32位。
6、80486
1989年集成120万,采用1微米制做工艺,内部集成8K的Cache和能进行浮点运算的NPU,并且CPU芯片与主板分开,是32位的地址和数据总线,分为80486SX和80486DX。
486SX的工作频率为16/20/25/33,无NPU,486DX的工作频率为25/33/50,存在NPU。
7、Pentium/586
1993年3月Intel公司推出PentiumCPU为第一代奔腾产品,采用0.8微米的制造工艺,核心为5V的电压,属于64位处理器,其主频为60/66MHz,集成310万晶体,具有2条通道。
随后又相应推出PentiumPRO(高能奔腾)和PentiumMMX(多能奔腾)两款产品。
注:
相同产品有AMD的K5、K6和Cyrix的6X86、6X86MX。
8、PentiumⅡ
1997年5月,第一块PⅡ问世,同时PⅡ有众多的分支和系列产品。
⑴.第一代PⅡ:
运行在66MHz总线上,主频为233、266、300、333四款,生产工艺为0.35微米,内含750万个晶体管,集成了32KB的L1(分为16KB指令缓存和16KB的数据缓存)和256KB的L2,包含57条MMX指令,采用Slot1构架击跨对手。
⑵.第二代PⅡ,1998年生产,采用0.25微米的生产工艺,880万个晶体管。
同时推出高端工作站和服务器的PⅡXeon(至强)处理器,主频为400MHz,外频为100MHz。
9、Celeron(赛扬)
1998年推出低端市场的Celeron处理器,是PⅡ的简化版,早期内部无L2,但在Celeron300A以后加入了L2,并开始采用0.25微米工艺,此后相断推出CeleronⅡ、CeleronⅢ和Celeron4。
10、PⅢ/PⅣ
1999年推出第一款PⅢ采用Slot构架,外频为100/133MHz,0.25微米工艺,主频在450-600MHz之间,支持SSE指令集。
随后推P4,时钟频率为1.4G-1.5G,0.18微米的生产工艺,1.7V电压,外部频率为400MHz。
AMD公司的新款CPU
1.Athlon(K7)
Athlon(阿斯龙)又叫K7,此款产品相对于AMD以前的产品可算是革命性的进步,它不是直接拷贝Intel的架构,而是创造了一种属于自己的PC平台。
2.Duron(毒龙)
Duron处理器的原来代号为Spitfire。
Duron处理器是AMD面向低端市场的产品,采用SocketA(Socket462)架构,如图3–13所示。
Duron处理器与目前Athlon处理器一样,都是采用AMD第7代X86核心架构,使用200MHz系统总线,L1Cache为128KB,L2Cache为64KB,采用与处理器同速的内嵌式方式,使用0.18μm的制造工艺,并加入新一代3Dnow!
指令集。
5分钟
80分钟
教学小结:
通过本次课程学习我们了解了CPU的发展,分类方法、结构及工作原理及主要性能指标,
5分钟
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第3周第1次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
CPU的性能指标
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
了解CPU的性能指标
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
了解CPU的性能指标
教学难点
了解CPU的性能指标
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
一、CPU的技术指标和参数
1、主频
CPU的主频也称为内频,是指CPU内部的工作频率或时钟频率,单位为MHz(兆赫兹)或GHZ(吉赫兹)。
表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。
主频的高低直接影响CPU的运算速度,一般来说,主频越高,一个时钟周期里完成的指令数也越多,当然CPU的速度也就越快了。
CPU的主频通常和其型号标注在一起的,如PentiumⅡ/450指其主频为450MHz,Pentium4/1.70GHZ其主频为1.7GHZ,由于各种CPU的内部结构不尽相同,所以并非时钟频率相同性能就一样。
如PⅡ800和PⅢ800。
2、外频
CPU外部工作频率称为外频,是指CPU与外部设备(内存或主板芯片组)之间的数据交换速度。
外频速度高,CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据,从而使整个系统的速度进一步提高。
3、倍频
是CPU的内部频率与整个系统的频率(外频)之间的倍数。
从486DX2开始,CPU的主频与外频就不一致了,而想让CPU更好的工作就要将整个系统的频率(外频)与CPU的内部频率以一定的倍数工作,即主频=外频×倍频。
实际上,在相同外频的前提下,高倍频的CPU本身意义并不大,常会出现“瓶颈”即CPU等外频送来数据,浪费CPU的计算机能力,早期的倍频一般为5—8倍,而现在P4机多为8—17倍,通过这样的设置CPU的性能能够得到比较充分的发挥。
4、地址总线宽度
地址总线宽度决定了CPU可以直接寻址的内存空间大小,位数越大,则可以直接寻址空间就越大。
例如,32位地址总线,可直接寻址4GB的内存空间。
地址总线宽度也已由最初的8位发展到现在的64位。
5、数据总线宽度
数据总线宽度是CPU内部可以同时传输的数据位数,即一次性可传输数据的位数。
位数越多,速度当然就越快,则CPU性能就越好。
数据总线宽度已由最初的8位发展到了目前的64位。
6、L1Cache:
即一级缓存,可达128KB,可提高系统性能的20%,现分为数据缓存和指令缓存两部份。
7、L2Cache:
即二级缓存,可达1MB,目的是为了弥补L1Cache容量不足的问题。
8、生产工艺:
早期的CPU大多采用0.5µm的制作工艺,后来随着CPU频率的提高,0.25µm制作工艺被普遍采用。
在1999年底,Intel公司推出了采用0.18µm制作工艺的PentiumⅢ处理器,即Coppermine(铜矿)处理器。
更精细的工艺使得原有的晶体管电路更大限度地缩小了,能耗越来越底,CPU也就更省电。
9、工作电压:
CPU正常工作所需的电压,早期的CPU(286、386、486)由于制作工艺落后,因此工作电压较大,一般为5V(奔腾是3.5V、3V、2.8V等)左右,导致CPU的发热量过大,电子迁移现象缩短了CPU的使用寿命。
现在随着CPU制作工艺的提高,工作电压一般在1.5V—2.0V之间,使CPU发热量问题得到很好的解决。
10、插槽类型:
分为两大类:
一类是针脚式Socket构架,一类为插卡式Slot构架。
Socket为ZIF(零插拔力)插座,常用Socket7、Socket370、Socket423、478。
Slot常用的有Slot1、Slot2、SlotA三种。
11、协处理器:
也称为数字协处理器NPU,主要用于浮点运算,因此286、386、8088等微机CPU的浮点运算性能都相当落后,自从486以后,CPU一般都内置了协处理器,协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算,含有内置协处理器的CPU,可以加快特定类型的数值计算,某些需要进行复杂计算的软件系统,如AutoCAD就需要协处理器支持。
12、动态处理:
动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术,动态处理不是简单执行一串指令,而是通过操作数据来提高处理器的工作效率。
主要包括:
⑴多路分流预测
⑵数据流量分析
⑶猜测执行
主流CPU比较
虽然Duron处理器是Athlon处理器的简化版,和Athlon处理器有很多相似之处,但是它并不像Celeron处理器那样完完全全是其父版处理器PentiumIII的简化版——只缩减了128K二级缓冲内存。
AMD对Duron处理器进行了专门设计,因此它的核心和Athlon处理器不尽相同。
下面的表格记录的是市场上各种很有代表性的处理器的性能参数。
二
60分钟
25分钟
教学小结:
通过本次课程学习我们了解了主板与CPU的高、中、低端品牌,以及如何选购CPU。
5分钟
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第3周第2次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
CPU的选购及选购演练
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
掌握在不同需求下CPU的选购方法
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
掌握在不同需求下CPU的选购方法
教学难点
掌握在不同需求下CPU的选购方法
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
一、CPU选购
Intel平台
1.低端方面
目前Intel平台低端方面的CPU主要是PentiumE系列的产品,如下图所示。
IntelPentiumE系列CPU采用的是LGA775接口,45纳米和65纳米制造工艺,主频从1.8GHz~3.06GHz,前端总线频率有800MHz和1066MHz两种,二级缓存为1MB~3MB。
2.中端方面
目前Intel平台中端方面的CPU主要有Core(酷睿)2E系列、Corei3系列和Corei5系列处理器。
Corei3系列处理器和Corei5系列处理器采用的都是LGA1156接口,早期的Corei5处理器采用的是45纳米制造工艺,后来改用32纳米的。
Corei3系列处理器因为推出的时间较晚,所以采用的全部是32纳米的制造工艺。
Corei3系列处理器的主频从2.93GHz~3.2GHz,二级缓存2×256KB~4×256KB,三级缓存4MB,Corei5系列处理器的主频从2.66GHz~3.6GHz,二级缓存2×256KB~4×256KB,三级缓存4MB~8MB。
3.高端方面
目前Intel平台高端的CPU主要是Corei7系列处理器,如下图所示。
Corei7系列CPU主要采用LGA1156接口和LGA1366接口两种,早期的Corei7处理器采用的是45纳米制造工艺,后来全部改用32纳米,主频从2.66~3.46GHz,二级缓存为4×256KB~6×256KB,三级缓存8MB~12MB。
AMD平台
1.低端方面
目前AMD平台低端方面的CPU主要是AthlonIIX2系列的产品,如下图所示。
AthlonIIX2系列CPU采用的是SocketAM3(938)接口,45纳米制造工艺,主频从2.7~3.1GHz,二级缓存为2×512KB~2×1MB。
2.中端方面
目前AMD平台中端方面的CPU主要是AthlonIIX4系列处理器和PhenomIIX3系列处理器,如图1所示。
AthlonIIX4系列CPU和PhenomIIX3系列CPU目前都采用了SocketAM3(938)接口,45纳米制造工艺,其中AthlonIIX4系列CPU主频从2.3~3.0GHz,二级缓存4×512KB,前端总线频率2000MHz。
PhenomIIX3系列CPU主频从2.5~2.8GHz,二级缓存为3×512KB,三级缓存6MB,前端总线频率1800~2000MHz。
3.高端方面
目前AMD平台高端方面的CPU主要是PhenomIIX4系列处理器。
PhenomIIX4处理器目前主要采用SocketAM3(938)接口,45纳米制造工艺,主频从2.6~3.6GHz,二级缓存为4×512KB,三级缓存为2MB~6MB,前端总线频率2000MHz。
二、选购实例
教师给出不通的配置要求,学生现场选择CPU
50分钟
35分钟
教学小结:
不同的人群,不同的价格和不同的需求,对CPU的要求是不同的,需要大家仔细分析
5分钟
作业布置:
教学后记
重庆工程学院教案
周课次
第4周第1次课
学时
2学时
教学地点
计算机组装实验室
教学任务
名称
掌握内存主要参数及选购
教学目标
【含知识、技能、素养目标】
掌握内存主要参数及选购技巧
教学条件
计算机组装实验室
教学重点
掌握内存主要参数
教学难点
掌握内存主要参数
主要教学环节、方法及内容设计
时间(分)
教学过程:
[引入新课]:
计算机的存储器由两大部份组成内存和外存,外存主要有硬盘、光盘等。
内存的主要作用是用来临时存放数据,再与CPU协调工作,从而提高整机性能。
内存作为个人计算机硬件的必要组成部分之一,其地位越来越重要,内存的容量与性能已成为衡量计算机整体性能的一个决定性因素。
[讲授新课]:
内存的分类
内存(Memory)也称内部存储器或主存,按照内存的工作原理主要分为两类。
一、RAM(RandomAccessMemory)
随机存取存储器,用来暂时存放程序和数据,其特点是存储的数据在掉电后会丢失。
系统运行时,首先将指令和数据从外部存储器(外存)中调入内存,CPU再从内存中读取指令和数据进行运算,并将运算结果存入内存中。
它又分为两种。
1、动态随机存取存储器(DRAM,DynamicRAM)
DRAM主要应用在计算机中的主存储器中,如内存条由此构成
特点:
集成度高,结构简单,功耗低,生产成本低。
2、静态随机存取存储器(SRAM,StaticRAM)
SRAM主要应用在计算机中的高速小容量存储器,如CACHE则是由此构成
特点:
结构相对复杂,造价高,速度快。
二、ROM(ReadOnlyMemory)
只读存储器,特点:
只能从中读取信息而不能任意写入信息。
一般用于保存不可更改的数据,如BIOS。
可分为以下三种:
⑴.EPROM:
可擦可编程只读存储器,芯片上有一个透明窗口。
⑵.EEPROM:
电可擦可编程只读存储器。
⑶.闪速存储器FlashMemory:
可以将BIOS存储在其中,当需要时可以利用软件来自动升级和修改BIOS,较为方便。
内存的物理结构
内存也叫主存,是PC系统存放数据与指令的半导体存储器单元,也叫主存储器(MainMemory),通常分为只读存储器(ROM-ReadOnlyMemory)、随机存储器(RAM-RedAccessMemory)和高速缓存存储器(Cache)。
我们平常所指的内存条其实就是RAM,其主要的作用是存放各种输入、输出数据和中间计算结果,以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用。
内存经过了EDO、SDRAM的发展,现在已经进入DDR的时代。
下面就以主流的DDR内存来介绍内存的物理结构。
1、PCB板
内存条的PCB板多数都是绿色的。
如今的电路板设计都很精密,所以都采用了多层设计,例如4层或6层等,所以PCB板实际上是分层的,其内部也有金属的布线。
理论上6层PCB板比4层PCB板的电气性能要好,性能也较稳定,所以名牌内存多采用6层PCB板制造
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