2.1 计算机硬件 课件 2022—2023学年高中信息技术浙教版（2019）必修2（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 2.1 计算机硬件 课件 2022—2023学年高中信息技术浙教版（2019）必修2（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版（2019） | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2022-12-05 20:37:01 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
计算机硬件
计算机硬件
计算机硬件是信息系统中最主要的组成部分，主要负责对信息的加工、处理和存储。
计算机的发展经历电子管、晶体管、集成电路和大规模超大规模四个阶段。
电子管
（1946-1959）
5千-4万（次/秒）
晶体管
（1960-1963）
几十万-百万（次/秒）
集成电路
（1964-1970）
百万-几百万（次/秒）
(超）大规模集成电路
（1971-至今）
几百万-几亿（次/秒）
计算机发展的四个阶段
未来计算机向巨型化、微型化、网络化、智能化发展
计算机发展的四个阶段
计算机硬件组成
计算机硬件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
中央处理器（CPU）
内存
外存
鼠标、键盘、扫描仪和各种传感器等
显示器、打印机等
计算机外观
主机
显示器
键盘
鼠标
主板
主板是承载大多数电子器件的一块电路板，负责信息和数据的交换
内存条插槽
显卡
CPU
PCI
风扇
输入、输出接口
运算器：负责算术运算和逻辑运算
控制器：发布控制其他部件工作的各项指令
“大脑”
——衡量计算机性能的重要指标
中央处理器——CPU
①主频。CPU1秒钟能完成多少次指令。时钟频率(主频)是衡量性能好坏的重要指标之一，单位Hz。
②字长。CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数。目前主要有32位或64位。
③高速缓存。为了减少CPU等待时间，提高计算机效率，引入高速缓冲存储器（Cache)。用来存放CPU频繁使用、访问的程序和数据。
④多核。单个大规模集成电路中集成了多个CPU，多个CPU同时执行指令
⑤FPU：(Float Point Unit，浮点运算单元)FPU是专用于浮点运算的处理器
在大多数现在的通用计算机架构中，一个或多个浮点运算器会被集成在CPU中
中央处理器——CPU性能指标
内存分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
断电后，RAM中信息会消失，ROM中仍然保留。
性能指标：内存所能达到的最高工作频率（单位：MHz（兆赫兹））
内存所能存储的最大数据量（单位：兆字节（MB）千兆字节（GB））
存储器按用途分为主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和高速缓冲存储器（Cache）
存储器
常见的辅助存储器有硬盘和闪存盘（U盘）。
信息在断电后不会消失，容量很大，在TB级。其重要指标是存储容量,硬盘转速（读写速度和等待时间），传输速率（数据交换）。
固态硬盘(SDD)有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点
辅助存储器
输入设备 是将程序和数据以机器能识别和接受的信息形式输入计算机。
例如：鼠标、键盘、摄像头、扫描仪、话筒、触摸屏
输出设备 是将计算机的运算和处理结果以能为人们或其他机器所接受的形式输出。
例如：打印机、音箱、显示器、绘图仪
输入输出设备
主板后接口
音频接口
USB接口
网卡(LAN)接口
显示器接口
HDMI接口
认一认
指出各接口的名称
现代计算机大多采用“存储程序式”体系结构
一步一步取出指令，按指令要求从存储器中取出数据进行运算和操作，是图灵机的工程实现。
计算机工作原理
存储器
运算器
控制器
输入设备
输出入设备
取数
存数
运算状态
控制命令
控制命令
取指令
控制命令
控制命令
控制流
数据/指令流
CPU 微处理器公司
英特尔（Intel）是美国一家主要以研制CPU处理器的公司，是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商，它成立于1968年，具有50年产品创新和市场领导的历史。酷睿（Core）奔腾（PenTIum）赛扬（Celeron）
美国AMD半导体公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器
羿龙(Phenom) 速龙（Athlon） 闪龙（Sempron）
小、中强度游戏用户首选Intel
AMD多核，价格更低，多图像处理、视频渲染、文件转码是多核的强项
计算机性能评测
云计算是一种计算模式，云存储是以数据存储管理为核心的云计算系统，基于互联网汇聚大量计算资源和存储资源，供用户随时随地使用
“云”实质上就是一个网络，狭义上讲，云计算就是一种提供资源的网络，使用者可以随时获取“云”上的资源，按需求量使用，并且可以看成是无限扩展的，只要按使用量付费就可以
从广义上说，云计算是与信息技术、软件、互联网相关的一种服务，这种计算资源共享池叫做“云”，云计算把许多计算资源集合起来，通过软件实现自动化管理
云计算和云存储
计算机性能主要由CPU、存储器等部件性能决定。
CPU性能由主频、字长、核心数量、高速缓存等决定
存储器性能由容量、速度等决定
计算机性能评测
硬件的哪些参数影响计算机性能？
超级计算机
Fugaka(日本)
442010 TFlop/s
（万亿次计算/s）
Summit(美国)
148600 TFlop/s
Sierra(美国)
94640 TFlop/s
太湖之光
93015 TFlop/s
超级计算机
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。一个国家的高性能的超级计算机，直接关系到国际民生、关系到国家的安全。应用领域非常广阔，代码破解和核武器发展等方面都需要高速处理大量复杂计算。
民用：天气预报、石油勘探，药物开发，汽车设计等……
医学：模拟与分析人体血流……
计算机硬件
计算机硬件
计算机硬件是信息系统中最主要的组成部分，主要负责对信息的加工、处理和存储。
计算机的发展经历电子管、晶体管、集成电路和大规模超大规模四个阶段。
电子管
（1946-1959）
5千-4万（次/秒）
晶体管
（1960-1963）
几十万-百万（次/秒）
集成电路
（1964-1970）
百万-几百万（次/秒）
(超）大规模集成电路
（1971-至今）
几百万-几亿（次/秒）
计算机发展的四个阶段
未来计算机向巨型化、微型化、网络化、智能化发展
计算机发展的四个阶段
计算机硬件组成
计算机硬件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
中央处理器（CPU）
内存
外存
鼠标、键盘、扫描仪和各种传感器等
显示器、打印机等
计算机外观
主机
显示器
键盘
鼠标
主板
主板是承载大多数电子器件的一块电路板，负责信息和数据的交换
内存条插槽
显卡
CPU
PCI
风扇
输入、输出接口
运算器：负责算术运算和逻辑运算
控制器：发布控制其他部件工作的各项指令
“大脑”
——衡量计算机性能的重要指标
中央处理器——CPU
①主频。CPU1秒钟能完成多少次指令。时钟频率(主频)是衡量性能好坏的重要指标之一，单位Hz。
②字长。CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数。目前主要有32位或64位。
③高速缓存。为了减少CPU等待时间，提高计算机效率，引入高速缓冲存储器（Cache)。用来存放CPU频繁使用、访问的程序和数据。
④多核。单个大规模集成电路中集成了多个CPU，多个CPU同时执行指令
⑤FPU：(Float Point Unit，浮点运算单元)FPU是专用于浮点运算的处理器
在大多数现在的通用计算机架构中，一个或多个浮点运算器会被集成在CPU中
中央处理器——CPU性能指标
内存分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
断电后，RAM中信息会消失，ROM中仍然保留。
性能指标：内存所能达到的最高工作频率（单位：MHz（兆赫兹））
内存所能存储的最大数据量（单位：兆字节（MB）千兆字节（GB））
存储器按用途分为主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和高速缓冲存储器（Cache）
存储器
常见的辅助存储器有硬盘和闪存盘（U盘）。
信息在断电后不会消失，容量很大，在TB级。其重要指标是存储容量,硬盘转速（读写速度和等待时间），传输速率（数据交换）。
固态硬盘(SDD)有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点
辅助存储器
输入设备 是将程序和数据以机器能识别和接受的信息形式输入计算机。
例如：鼠标、键盘、摄像头、扫描仪、话筒、触摸屏
输出设备 是将计算机的运算和处理结果以能为人们或其他机器所接受的形式输出。
例如：打印机、音箱、显示器、绘图仪
输入输出设备
主板后接口
音频接口
USB接口
网卡(LAN)接口
显示器接口
HDMI接口
认一认
指出各接口的名称
现代计算机大多采用“存储程序式”体系结构
一步一步取出指令，按指令要求从存储器中取出数据进行运算和操作，是图灵机的工程实现。
计算机工作原理
存储器
运算器
控制器
输入设备
输出入设备
取数
存数
运算状态
控制命令
控制命令
取指令
控制命令
控制命令
控制流
数据/指令流
CPU 微处理器公司
英特尔（Intel）是美国一家主要以研制CPU处理器的公司，是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商，它成立于1968年，具有50年产品创新和市场领导的历史。酷睿（Core）奔腾（PenTIum）赛扬（Celeron）
美国AMD半导体公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器
羿龙(Phenom) 速龙（Athlon） 闪龙（Sempron）
小、中强度游戏用户首选Intel
AMD多核，价格更低，多图像处理、视频渲染、文件转码是多核的强项
计算机性能评测
云计算是一种计算模式，云存储是以数据存储管理为核心的云计算系统，基于互联网汇聚大量计算资源和存储资源，供用户随时随地使用
“云”实质上就是一个网络，狭义上讲，云计算就是一种提供资源的网络，使用者可以随时获取“云”上的资源，按需求量使用，并且可以看成是无限扩展的，只要按使用量付费就可以
从广义上说，云计算是与信息技术、软件、互联网相关的一种服务，这种计算资源共享池叫做“云”，云计算把许多计算资源集合起来，通过软件实现自动化管理
云计算和云存储
计算机性能主要由CPU、存储器等部件性能决定。
CPU性能由主频、字长、核心数量、高速缓存等决定
存储器性能由容量、速度等决定
计算机性能评测
硬件的哪些参数影响计算机性能？
超级计算机
Fugaka(日本)
442010 TFlop/s
（万亿次计算/s）
Summit(美国)
148600 TFlop/s
Sierra(美国)
94640 TFlop/s
太湖之光
93015 TFlop/s
超级计算机
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。一个国家的高性能的超级计算机，直接关系到国际民生、关系到国家的安全。应用领域非常广阔，代码破解和核武器发展等方面都需要高速处理大量复杂计算。
民用：天气预报、石油勘探，药物开发，汽车设计等……
医学：模拟与分析人体血流……