计算机硬件教学大纲Word格式.docx

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第八章多媒体技术

合计

第二部分主要教学内容和基本要求

【基本要求】

一、了解计算机的发展历程。

二、了解计算机的基础知识，理解计算机的工作流程及计算机系统的组成。

三、了解计算机内数据和指令的表示，微型计算机的性能。

【重点与难点】

1.重点：

计算机的基础知识，性能，系统的组成，工作流程。

2.难点：

计算机内数据和指令的表示。

【理论教学概要】

第一节微型计算机的发展历程。

1.1.1计算机的发展历史

自1964年第一台电子计算机问世以来，在短短的几十年里经过了电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路4个阶段。

计算机的体积越来越小，功能越来越强，价格越来越低，应用越来越广泛，目前正朝着第五代（智能化）计算机的方向发展。

1.1.2微型计算机的发展过程

计算机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机5类。

微型计算机的发展阶段是由微处理器的发展决定的，因此本节主要以微处理器的发展、演变过程为线索，以Intel公司的微处理器产品为主线来介绍微型计算机的发展过程。

历经30多年微型计算机已经发展到了第六代。

1.1.3微型计算机的应用和特点

微型计算机应用已经广泛而深入的渗透到人类社会的各个领域，影响和改变着人类的工作、学习和生活方式，推动了社会的发展。

1.1.4微型机的分类

1.1.5一体机和平板电脑

第二节微型计算机的基础知识。

1.2.1冯·

诺依曼计算机的基本结构

他在1964年提出了关于计算机的组成和工作方式的基本摄像。

到目前为止，尽管计算机的制造技术已经发生了极大的变化，但是其基本体系结构没变，这样的计算机我们称之为冯·

诺依曼机。

1.2.2微型计算机的工作流程

每条指令通过4个基本操作来完成：

A.取出指令。

B.分析指令。

C.执行指令。

D.为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令的地址。

1.2.3微型计算机系统的组成

A.硬件系统的组成。

B.软件系统的组成

第三节计算机内数据和指令的表示

1.3.1计算机中的数制

计算机要存储和处理各种数据，包括文本、数字、音乐、图像、视频、动画等。

在计算机中，这一切数据都以0和1的形式表示，称为二进制。

1.3.2计算机中数的表示

计算机中用二进制表示正号（+）和负号（-），以及小数的原理。

1.3.3西文字符和汉字的编码

第四节微型计算机性能

1.4.1微型计算机的主要性能指标

计算机的性能是个综合指标，不单是某个计算机部件性能好，电脑的其他部件不配套也会影响计算机整体的性能指标。

1.4.2CUP性能

1.4.3总线的性能

1.4.4外设的性能

一、了解微处理器的基本知识。

二、理解微处理器的工作模式。

三、掌握微处理器编号识别与性能测试。

微处理器的组成、内部结构、工作模式、指令系统、接口系统。

【理论教学内容】

第一节微型计算机发展概况

2.1.1微处理器的发展历程

2.1.2微处理器的组成

虽然不同型号的CPU的性能不同，无论哪种CPU，其内部结构都是相近的由3大部分组成：

控制器，运算器和寄存器。

2.1.3微处理器的内部结构

8086/8088CPU从功能上划分两个独立的核心部件：

总线接口单元和执行单元。

2.1.4微处理器的工作模式

2.1.5微处理器的指令系统

指令时微处理器执行某种操作的命令，微处理器全部指令的集合称为指令系统。

2.1.6微处理器的接口类型

第二节微处理器技术

2.2.1流水线技术

微处理器的流水线技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。

2.2.2动态执行技术

2.2.3多内核技术

多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的技术引擎（内核），外表看起来好像是一个CPU，但实际上是由多个CPU核心组成的，理论上其性能会变成原来的数倍，但须搭配支持多CPU的操作系统和应用程序才能发挥其性能。

2.2.4多媒体和超线程技术

2.2.5RISC技术

第三节微型的处理器

2.3.1Intel微处理器

2.3.2AMD微处理器

第四节微处理器的编号识别与性能测试

2.4.1CPU编号

2.4.2微处理器性能测试

【实践教学内容】

实训一：

认识计算机的CPU。

一、了解存储系统的基本概念。

二、理解内部存储器特点。

三、掌握内存条的主要标准，内存条的选用。

计算机的内存储器点存储管理，高速缓冲存储器的原理和结构。

DOS/Windows环境下的内存管理。

第一节内部存储器的概述

3.1.1存储系统的基本概念。

构成存储气的最小存储单元称为存储元，它是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管。

3.1.2存储系统的性能指标。

3.1.3存储器的体系结构

第二节典型的内部存储器

3.2.1存储器的分类

3.2.2随机存储器

3.2.3只读存储器

第三节微型计算机的存储管理

3.3.1扩展存储器机器管理

3.3.2DOS/Windows环境下的内存管理

A.DOS环境下的内存管理

B.Windows环境下的内存管理

第四节高速缓冲存储器

3.4.1高速缓存存储器的原理和机构

由于动态RAM采用MOS管电容的充放电原理来表示与存储信息，其存取速度相对于CPU的信息处理速度来说较低，这导致两者速度的不匹配，从而限制了高速CPU的性能，高速缓冲存储器就是在这种情况下产生的。

3.4.2Cache与DRAM的一致性

3.4.3Cache的分级体系结构

3.4.4微型计算机中的Cache替换技术

第五节内存的封装形式

3.5.1内存条的主要标准

完整的内存条是将内存芯片焊接在一定规格的印制电路板上所组成的完整的模块，通常形式为条形。

主板上有安装内存条的插槽，常见的内存模块有以下几种封装形式。

3.5.2内存条的选用

第六节实例：

常见内存解析

3.6.1常见内存及其型号

3.6.2内存测试

一、了解外部存储器工作原理

二、理解外部存储器的各种形式

磁盘存储器的工作原理

磁带存储器的原理

第一节磁盘存储器

4.1.1磁盘存储原理

4.1.2软盘驱动器

4.1.3硬盘驱动器

4.1.4提高磁盘速度和存储量的主要技术

第二节光盘

4.2.1光盘的工作原理和性能指标

4.2.2CD-ROM驱动器

4.2.3可写入CD-ROM

4.2.4DVD驱动器

4.2.5可重写DVD-RAM

4.2.6蓝光光盘

第三节磁带

4.3.1磁带存储器概述

磁带存储器也称为顺序存取存储器即磁带上的文件一次存放。

磁带存储器容量很大，但查找速度慢。

4.3.2磁带机的结构

4.3.3磁带机的工作原理

4.3.4磁带的主要应用领域

第四节移动式存储器

4.4.1可移动硬盘

移动硬盘具有容量大，体积小，传输率高，使用方便等特点。

4.4.2闪存

4.4.3盒式磁带备份机

第五节硬盘性能测试

认识各种外部存储器

第五章微型机输入/输出与接口技术

一、了解微型计算机输入/输出系统的基本功能，方法。

计算机接口信息获取。

二、理解中断系统

中断系统

第一节输入/输出系统的基本概念

5.1.1输入/输出系统的基本概念

5.1.2输入/输出系统的基本功能

接口是指两个不同部件或系统之间的交换部分。

5.1.3I/0端口

一个I/O接口包含访问数据的数据端口、输出命令的命令端口和访问控制器执行状态的状态端口。

第二节中断系统

5.2.1中断的概念与工作流程

中断是计算机中一个非常重要的概念，在现代计算机中都采用了中断技术。

在计算机执行程序的过程中，由于出现某个特殊情况，是得CPU暂时中止现行程序，而转去执行处理特殊事件的处理程序，处理完毕后再回到原来程序的中断点继续向下执行，这个过程就是中断。

5.2.2中断的分类

A.内部中断

B.外部中断

5.2.3中断的优先级

5.2.4中断屏蔽盒中断处理程序

5.2.5中断的断点

5.2.68086/8088的中断系统

第三节输入/输出方法

5.3.1中断控制方式

在计算机系统引入中断之前，CPU与外部设备通信时，它必须在向该设备发出指令后进行忙等待，反复轮询该设备是否完成了动作并返回结果，造成了大亮处理器周期被浪费，因此引入中断。

5.3.2程序控制方式

程序控制方式是指主机与设备之间数据传输通过CPU执行一道软件程序，在程序的控制下完成输入输出操作。

5.3.3I/0通道控制方式

5.3.4直接存储器存取方式

第四节微型机接口技术

5.4.1常用接口标准

5.4.2USB接口标准

5.4.3RS-232-C串行接口标准

5.4.4并行接口的标准

5.4.5A/D和D/A转换接口技术

在微型机控制系统与智能化仪器中，被测物理量，如温度、压力、流量、物位、成分、位移、速度等都是模拟量，而计算机只能接受数字量，所以在上述系统中，必须首先把传感器输出的模拟量转化成数字量，然后再送到计算机中进行数据处理，以便实现控制或进行显示。

能够变模拟量为数字量的器件称为模/数转换器（A/D转换器）。

5.4.6微型机接口信息

5.4.7无限接口技术

5.4.8微型机接口之间的转换

第五节计算机接口信息获取

5.5.1Windows自带工具

5.5.2工具软件

第六章微型机总线

一、了解总线的概念及技术

二、掌握常见局部总线

总线技术

常见局部总线

第一节总线的概述

6.1.1总线的概念

总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线连接，从而形成计算机硬件系统。

6.1.2总线的分类

6.1.3总线的功能

系统总线是用来连接各种插件板，外总线是用来连接外部设备的总线。

6.1.4总线的性能指标

6.1.5微机的总线结构

第二节总线技术

6.2.1总线的数据传送

6.2.2总线控制

6.2.3总线穷及出错处理

第三节常见局部总线

6.3.1PCI总线

6.3.2通用串行总线

通用串行总线是连接外部设备的一个串口总线标准。

6.3.3IEEE1394总线

6.3.4图形加速端口

加速图形端口是Intel公司为了解决计算机处理3D图形能力差的问题而开发的新一代图形总线标准，它是基于PCI总线设计，专门针对3D图形而设计的高性能图形总线。

6.3.5外部设备总线

6.3.6IDE接口与SCSI接口

6.3.7微型机系统中的总线应用

第四节总线信息获取

一、了解个人PC常用的外部设备。

二、掌握各种外部设备的正确使用方法。

外部设备的名称与分类。

各种外部设备的正确使用方法。

第一节键盘

7.1.1键盘的工作原理及接口

当有键被按下时，案件位置就会产生被按下键代码的编码电路，将产生代码送入计算机的接口电路，最后被送入CPU识别，CPU根据代码进行相应处理。

7.1.2常见的键盘

第二节鼠标

7.2.1鼠标的工作原理

7.2.2常见的鼠标

第三节显卡、显示器与光笔

7.3.1显卡

显卡的作用是将计算机系统所需要的显示信息进行交换，并向显示器提供进行扫描信号，即在CPU控制下，将主机送来的显示数据转换为视频和同步信号传送给显示器，最后再由显示器输出各种各样的图形，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

7.3.2CRT显示器与液晶显示器

7.3.3光笔

第四节打印机

7.4.1打印机的分类

7.4.2打印机的基本知识

7.4.3安装网络打印机

第五节网卡

7.5.1网卡的工作原理

7.5.2网卡的分类

7.5.3网卡的安装与配置

第六节扫描仪

7.6.1扫描仪原理

7.6.2扫描仪性能指标

7.6.3三维扫描仪

第七节语音系统

7.7.1声卡

7.7.2音箱

7.7.3麦克风设备

7.7.4语音识别

语音识别，也被称为自动语音识别，通俗地说就是让计算机听懂用户的语言，是让计算机通过识别和理解把语音信号转换为相应的文本或命令的高技术。

语音识别时一门交叉学科，它说涉及的领域包括：

信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等。

第八节其他输入/输出设备

7.8.1手写板与字符自动识别

7.8.2视频设备与人脸识别系统

7.8.3全球定位系统

7.8.4指纹识别系统

7.8.5数码相机

第九节接口信息及性能测试程序

7.9.1获取接口信息

7.9.2性能测试程序

一、了解多媒体技术的定义，多媒体数据压缩和编码技术。

二、掌握多媒体技术中的各种软件的使用。

四、实践教学要求：

熟练掌握图形、声音、数字视频等各种多媒体技术相关软件。

掌握多媒体技术中的各种软件的使用。

第一节多媒体技术概述

8.1.1多媒体及相关名词的定义

A.媒体的定义

感觉媒体

表示媒体

表现媒体

存储媒体

传输媒体

B.多媒体的定义

8.1.2多媒体计算机

8.1.3多媒体数据压缩和编码技术

8.1.4多媒体系统的数据和文件格式

第二节音频技术

8.2.1数字音频的基本概念

8.2.2音频数据采样与处理

8.2.3语音识别技术

8.2.4音频处理硬件和软件

第三节数字视频技术

8.3.1视频的基本概念

8.3.2视频采集卡

8.3.3视频数据的采集与处理

8.3.4流媒体

8.3.5视频处理软件

第四节虚拟现实技术

8.4.1虚拟现实的基本特征

8.4.2虚拟现实常用的外接设备

8.4.3虚拟现实技术的分类

8.4.4典型的虚拟现实处理软件

第五节实例：

视频采集卡的安装及使用

第三部分教学策略与方法建议

计算机硬件技术基础计算机应用技术的一门重要基础课程，其主要任务是使学生了解计算机各种部件的分类、性能、选购方法，理解各主要部件工作原理、硬件结构、软件安装、相互联系和作用。

由于计算机硬件安装强调的是动手能力，按时以往传统的教学模式，只能是纸上谈兵。

例如教师在讲述CPU相关知识时往往要把CPU结构、功能、原理做为重点来讲，而这些知识对职业学生以后的就业几乎没有任何作用，而对CPU的种类、厂家、性能、与其它部件的搭配等，这些对职业学生将来就业有用的，则介绍得不多。

学生对这些理论并不是很感兴趣，也很难记住这些知识，而等到他们就业时，这些理论已经过时了。

为此，我们应该在计算机应用专业进行大胆探索，引入一种以实际需求为教学目的的改革教学模式，培养适应社会需求的学生。

本课程的用以下的教学方法：

1．充分运用计算机技术辅助教学。

我们可以用3DSMAX强大的建模功能，建立出计算机中的“CPU”、硬盘、显卡、主板等核心硬件，并且每一个硬件完全对比真实实物建模，内部构造也要建模完成，这样就可以节省大量资金和使用空间。

学生放假也可以把这个“虚拟的硬件实验室”带回家，只要有一台计算机，就可以在家中做练习，巩固对知识的掌握。

还可以拥有一个计算机硬件设备实验室，便于教师随身携带，去不同场合教学使用。

2．充分运用项目教学法。

在教学中，以社会的实际需求为标准，主要采用项目教学来构建教学模式。

从学习者的角度说，项目教学是一种学习方法，特别适用于学习操作类的知识和技能，尤其适用于学习计算机应用方面的知识和技能。

所谓项目教学法，就是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动，在这是指采取小组讨论、协作学习的方式，以实际的任务来驱动学生的学习。

总之，通过计算机辅助教学、运用项目教学、建立虚拟实验室、全面考核这四方面的处理，我想计算机应用教学无论从质上还是从量上，将会有一个飞跃。

我们能将计算机组装与维修这门课程的教学提上一个台阶，也能让学生在这些教学改革中学到有用的知识．锻炼他们的实践动手能力！

第四部分课程考核与评价

本课程属于考查课，成绩为百分制。

最后成绩包括以下两个部分内容：

1.笔试，占总分70%，考试题由选择题，填空题，判断题，名词解释，简答题等组成。

2.平时成绩，占总分30%，包括作业和考勤。

【教材】

耿增民孙思云，《计算机硬件技术基础》（第2版），人民邮电出版社，2012年1月

【参考资料】

1.胡颖辉，《计算机组装与维修》，吉林大学出版社，2010年1月

2.王茂凌，《计算机组装为维护》（第2版），清华大学出版社，2009年6月

3.史嘉权，《计算机硬件基础教程》，清华大学出版社，2004年1月