资源简介

(共38张PPT)
第六单元 第1课
认识计算机
清华版（小学）
通
1
学习目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
教学目标
（1）认识计算机的硬件构成。
（2）了解计算机的软件结构。
（3）了解计算机的发展趋势。
02
新知导入
计算机的普及性与重要性
计算机已成为现代生活和工作中不可或缺的核心工具，其应用覆盖办公、通信、教育等各个领域，深刻改变了人类社会的运作方式。
02
新知导入
计算机系统的复杂性
作为精密的软硬件集成系统，计算机的底层原理涉及多学科专业知识，本节将通过解析其基本组成结构，建立对计算机系统的认知框架。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
冯·诺依曼架构的持久影响
如台式机、笔记本、手机等现代计算机均继承冯·诺依曼1945年提出的"存储程序"核心设计原则，通过运算器、控制器、存储器、输入/输出设备五大部件实现通用计算能力，证明其理论的前瞻性与普适性。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
计算机的外部形态演变
台式计算机采用"主机+显示器+键鼠"的分体式设计，而平板/手机等便携设备通过触控屏实现一体化整合，体现从固定场景到移动场景的交互优化。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
主机内部的核心架构
主板作为硬件载体，通过模块化插槽承载CPU（运算核心）、内存（临时存储）、磁盘（永久存储）三大核心部件，以及显卡、声卡等扩展模块，形成"主板中枢+功能模块"的弹性架构。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
关键部件的功能定位
本节聚焦三大核心部件：
CPU ：执行计算与控制的"大脑"
内存 ：高速暂存数据的"工作台"
磁盘 ：永久保存数据的"仓库"
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
中央处理器（CPU)：计算机的大脑
CPU作为计算机的"大脑"，负责执行所有计算和控制指令，将用户命令（如鼠标点击）转化为底层二进制指令序列（如数据读写、移位运算），通过高速运算实现无缝交互体验。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
指令执行的微观机制
计算机通过执行极简基础指令（如"从内存读取1字节""寄存器数值移位"）组合完成复杂任务，依赖CPU的纳秒级处理速度（现代CPU每秒千亿次运算）消除用户感知延迟。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
现代CPU的技术复杂性
物理结构 ：集成数十亿晶体管（如图），精密电路实现超高频运算
架构创新 ：多核设计（单芯片多核心）提升并行处理能力
制造壁垒 ：需同步突破电路设计（如Intel x86架构）与晶圆工艺（如7nm制程）
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
产业格局与商业现实
CPU制造集中化，全球仅Intel、AMD等少数企业具备量产能力，Intel凭借x86架构主导70%消费级市场，反映技术垄断性与生态依赖性。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
性能与体验的平衡
用户感知的"瞬时响应"背后是CPU对海量简单指令的暴力计算，体现"微观简单+宏观高效"的设计哲学，以及硬件速度对软件体验的决定性影响。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
磁盘和U盘：长期存储设备
计算机需要非易失性存储介质（如硬盘、U盘）来防止断电数据丢失，其核心是通过物理状态（磁化方向/电荷）稳定记录二进制数据（0和1）。
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
磁存储技术的演进
传统形式 ：磁带（早期）→机械硬盘（当前主流，依赖盘片旋转与磁头读写）
原理本质 ：利用磁化方向（南极/北极）表征0/1，需机械运动导致速度受限
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
半导体存储的革新
技术特征 ：U盘等采用半导体电荷状态存储数据，无机械部件，实现高速读写（如USB 3.0传输速率达5Gbps）
对比优势 ：较机械硬盘功耗更低、抗震更强，但单位容量成本更高
03
新知讲解
1
计算机的硬件组成
性能与体验的平衡
用户感知的"瞬时响应"背后是CPU对海量简单指令的暴力计算，体现"微观简单+宏观高效"的设计哲学，以及硬件速度对软件体验的决定性影响。
03
新知讲解
软硬件协同的必要性
软件作为“指挥者”，将硬件的基础指令组合成复杂功能，实现用户需求，二者缺一不可。
2
软件结构
03
新知讲解
操作系统的核心作用
Windows、iOS等操作系统统一管理硬件资源，提供标准化接口，简化用户操作。
2
软件结构
03
新知讲解
应用软件的多样化功能
Office、微信、百度地图等应用软件针对特定场景开发，满足文档、社交、导航等日常需求。
2
软件结构
03
新知讲解
计算机系统的层级架构
从底层硬件到操作系统，再到上层应用软件，逐层封装复杂性，形成高效易用的技术生态。
2
软件结构
03
新知讲解
现代计算机
软件体系虽成熟高效，但操作不当可能引发从系统卡顿到数据泄露等多级风险，凸显规范使用的重要性。
2
软件结构
03
新知讲解
2
软件结构
计算机应遵循以下原则：
1.使用正版软件，拒绝盗版软件；
2.不轻易访问不了解的网站，特别是被安全防护软件认定有风险的网站；
3.在没有确认绝对安全之前，不下载任何可执行程序
和安装包；
4..不在网上轻易透露任何个人信息。
03
新知讲解
爱
思
考
1.计算能力的巨大飞跃
从早期庞大的大型机到如今便携的智能手机，计算设备在性能大幅提升的同时体积显著缩小，未来这一趋势将持续发展。
2.人机交互的革命性进步
未来计算机可能通过脑机接口等技术实现与大脑的直接交互，使指令输入更加自然高效，彻底改变人机互动方式。
3.新型计算技术的突破性发展
光子计算、量子计算、生物计算等前沿技术正在突破传统电子计算的局限，有望带来更快的运算速度和更低的能源消耗。
03
新知讲解
爱
思
考
1.计算机技术未来将有哪些重要发展方向？
（1）性能持续提升 ——计算能力更强、体积更小，远超早期大型计算机水平。
（2）交互方式革新 ——通过脑机接口实现人脑直接控制，操作更自然高
（3）新型计算突破 ——光子、量子、生物计算机等技术有望实现超高速、低能耗计算。
03
新知讲解
知
识
库
1.硬件适配性 ：计算机的核心电路只有通电（1）和断电（0）两种状态，二进制完美匹配这一物理特性。
2.运算可靠性 ：仅需区分0和1两种状态，大幅降低电路复杂度，减少信号干扰和误判风险。
3.逻辑简洁性 ：二进制与计算机的逻辑门（如与、或、非）直接对应，便于高效实现算术和逻辑运算。
04
课堂练习
一、填空题。
1.计算机的核心电路只有通电（1）和断电（0）两种状态因此采用 进制。
2. 是计算机的“大脑”，负责执行所有计算和控制指令。
3.未来计算机可能通过 技术实现人脑直接控制。
4.操作系统如Windows和iOS的主要功能是统一管理 资源。
5.为了防止数据丢失，计算机需要 存储设备（如硬盘、U盘）。
二
CPU
脑机接口
硬件
非易失性
04
课堂练习
二、判断题。
1.现代智能手机的计算能力不如1980年代的大型计算机。（ ）
2.计算机的五大硬件组成部分包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。（ ）
3.操作系统的主要功能是管理硬件资源并为上层软件提供接口。（ ）
4.量子计算机是一种已经普及的计算机类型。（ ）
5.使用盗版软件不会对计算机造成任何风险。（ ）
×
√
×
√
×
04
课堂练习
三、选择题。
1.现代计算机的核心架构基于谁提出的设计原则？（ ）
A. 图灵 B. 冯·诺依曼 C. 爱迪生 D. 乔布斯
2.以下哪项不属于计算机的五大硬件组成部分？ （ ）
A. 运算器 B. 控制器 C. 显示器 D. 存储器
3.CPU的主要功能是？ （ ）
A. 存储数据 B. 执行计算和控制指令 C. 显示图像 D. 连接网络
4.U盘和机械硬盘的主要区别是？ （ ）
A. U盘采用磁存储，硬盘采用半导体存储 B. U盘无机械部件，硬盘依赖盘片旋转
C. U盘容量更大，硬盘速度更快 D. U盘不能存储数据，硬盘可以
B
B
B
C
05
拓展延伸
1.冯·诺依曼架构的演变
从最初的"存储程序"五大部件设计，发展到如今支持多核并行计算、高速缓存优化的现代计算机体系。
05
拓展延伸
2.CPU的制造工艺
通过纳米级晶体管（如7nm制程）实现更小、更快、更省电的芯片，推动计算性能持续提升。
05
拓展延伸
3.二进制与计算机语言
计算机用0和1的开关状态表示信息，所有复杂操作最终都转化为二进制指令执行。
06
课堂总结
1
计算机的硬件组成
2
计算机的大脑
3
完成课堂练习
4
进行相关知识拓展
1
2
4
5
认识计算机
4
软件结构
3
07
板书设计
认识计算机
1、计算机的硬件组成
2、计算机的大脑
3、软件结构
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、计算机是怎么工作的？
08
课后作业
计算机是怎么工作的？
（1）计算机的"大脑"设计
计算机像积木一样由五个主要部分组成（如计算器、记忆盒等），这个设计70多年都没变，现在的手机、平板也用它。
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