第二單元 信息系統(tǒng)的硬件和軟件 知識要點

高一信息技術(shù)知識要點必修二第二單元相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)：1.理解計算機、移動終端在信息系統(tǒng)中的作用，描述計算機和移動終端的基本工作原理。2.通過分析常見的信息系統(tǒng)，理解軟件在信息系統(tǒng)中的作用，借助軟件工具與平臺開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解計算機、移動終端在信息系統(tǒng)中的作用；2.描述計算機、移動終端的基本工作原理；3.理解軟件在信息系統(tǒng)中的作用；4.理解軟件與硬件的關(guān)系；5.了解軟件的開發(fā)過程，并能使用軟件開發(fā)工具與平臺設(shè)計開發(fā)簡單的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。知識要點：一、硬件：㈠計算機：計算機由硬件和軟件兩部分組成。硬件是指組成計算機的電子和機械部件，軟件是指存儲在計算機中的程序與數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的文檔資料。程序包括固化在只讀存儲器中的指令、操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用程序等。計算機在指令（程序）的控制下接受輸入（數(shù)據(jù)）、處理數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)并實現(xiàn)輸出（信息）。服務(wù)器是專門給網(wǎng)絡(luò)中其他計算機或設(shè)備提供一種或多種服務(wù)的高性能計算機。服務(wù)器提供的服務(wù)包括存儲數(shù)據(jù)，以及對網(wǎng)絡(luò)上硬件、軟件或其他資源的控制訪問。1.計算機硬件：計算機的硬件從外觀上看，包括主機和外圍設(shè)備（如顯示器、鍵盤等），實際分為運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分，其中運算器和控制器合稱中央處理器（CPU）。⑴中央處理器：中央處理器是采用大規(guī)模集成電路工藝制成的芯片。由運算器和控制器組成。運算器是計算機對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件。控制器負(fù)責(zé)從存儲器中取出指令，并對指令進行譯碼；根據(jù)指令的要求，按時間的先后順序向其他部件發(fā)出控制信號，保證各部件協(xié)調(diào)一致地工作。中央處理器是整個計算機運作的核心部件。計算機處理速度很大程度上取決于中央處理器的性能。中央處理器的主要性能指標(biāo)有以下幾個：①核心數(shù)：指中央處理器含有內(nèi)核的數(shù)量。一般來說，同等條件下，核心數(shù)越大，CPU性能越好。②時鐘頻率：指中央處理器運算時的工作頻率。時鐘頻率越高，中央處理器的運算速度越快。③字長：指中央處理器同時處理的二進制數(shù)位。字長越大表示中央處理器在一定周期內(nèi)處理的數(shù)據(jù)越多。④緩存容量：中央處理器的運算速度高于內(nèi)存存取速度，高速緩存則用于緩解中央處理器與內(nèi)存之間的速度差異。通常高速緩存的容量比內(nèi)存小很多，但是讀取速度卻比內(nèi)存快得多。緩存容量越大，中央處理器性能越好。⑵存儲器：存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)的部件。按數(shù)據(jù)保存方式分類，存儲器可以分為只讀存儲器（ROM）和隨機訪問存儲器（RAM）。只讀存儲器是永久性存儲，隨機訪問存儲器斷電后數(shù)據(jù)清空。計算機中的存儲器主要有寄存器、高速緩存、主存儲器（內(nèi)存）、輔助存儲器（外存）等。①主存儲器安裝在計算機內(nèi)部，通常被制成具有多個內(nèi)存芯片的內(nèi)存條。②輔助存儲器用來儲存需要長久保存的大量數(shù)據(jù)和程序，通常由存儲設(shè)備和存儲介質(zhì)兩部分組成。目前常用的輔助存儲器有磁介質(zhì)存儲器（典型代表是機械硬盤）、光存儲設(shè)備（最常見的是光盤驅(qū)動器）和固態(tài)存儲器（主要有優(yōu)盤、存儲卡和固態(tài)硬盤）。③高速緩存是一種存取速度比內(nèi)存更快的存儲器。④寄存器是中央處理器內(nèi)部存放數(shù)據(jù)的小型存儲區(qū)域，主要用于存放參與運算的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果等。⑶輸入設(shè)備：輸入設(shè)備是給計算機輸入信息的設(shè)備。它負(fù)責(zé)將輸入的信息（包括數(shù)據(jù)和指令）轉(zhuǎn)換成計算機能識別的二進制數(shù)，送往存儲器保存。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、掃描儀、麥克風(fēng)、攝像頭、虛擬鍵盤、繪圖板、觸摸屏、體感設(shè)備、射頻識別（RFID）等。⑷輸出設(shè)備：輸出設(shè)備是輸出計算機處理結(jié)果，將計算機中存儲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成外界能接受的表現(xiàn)形式的設(shè)備。常見的輸出設(shè)備有顯示器、觸摸屏、打印機、音箱、繪圖儀、投影儀和3D打印機等。2.計算機的設(shè)計思想：日前廣泛使用的計算機遵循馮·諾依曼的設(shè)計思想，包括如下內(nèi)容：⑴采用二進制形式表示指令和數(shù)據(jù)；⑵計算機硬件包括控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件。⑶采用存儲程序和程序控制自動執(zhí)行的工作方式。3.計算機的工作原理：⑴輸入設(shè)備接受外界信息（程序和數(shù)據(jù)），控制器發(fā)出指令將數(shù)據(jù)送入內(nèi)存；⑵控制器向內(nèi)存發(fā)出取指令命令，程序指令逐條送入控制器；⑶控制器對指令進行譯碼，并根據(jù)指令的操作要求，向存儲器和運算器發(fā)出存數(shù)、取數(shù)命令和運算命令；⑷運算器進行計算，并把計算結(jié)果保存在內(nèi)存中；⑸在控制器發(fā)出的取數(shù)和輸出命令的執(zhí)行下，保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)被讀取，通過輸出設(shè)備輸出計算結(jié)果。㈡移動終端：移動終端又稱為移動通信終端，是指可以在移動中使用的計算機設(shè)備，包括智能手機、筆記本電腦、平板電腦、POS機、車載電腦、可穿戴設(shè)備等。移動終端的核心硬件部分組成、工作原理同計算機基本類似。㈢計算機和移動終端在信息系統(tǒng)中的作用：計算機是信息系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。移動終端使得信息系統(tǒng)處理信息不受時空限制，增加了信息系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性和便捷性。二、軟件：計算機軟件是指為運行、管理和維護計算機而編制的各種程序、數(shù)據(jù)和文檔的總稱。計算機軟件是計算機硬件與用戶之間的橋梁。㈠計算機軟件的作用：1.控制與管理計算機硬件資源，提高計算機資源的使用效率，協(xié)調(diào)計算機各組成部分的工作。2.在硬件提供的基本功能基礎(chǔ)上，進一步擴大計算機的功能，提高計算機完成各類應(yīng)用任務(wù)的能力。3.向用戶提供盡可能方便、靈活的計算機操作使用界面。4.為專業(yè)人員提供計算機軟件的開發(fā)工具和環(huán)境，提供對計算機進行調(diào)度、維護和診斷等所需要的工具。5.幫助用戶完成特定應(yīng)用的信息處理任務(wù)。㈡計算機軟件的分類：計算機軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。1.系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件是控制和管理計算機及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運行的相關(guān)程序集合。一般來講，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)（OS）、設(shè)備驅(qū)動程序、語言處理程序等。系統(tǒng)軟件提供了使用計算機的基本功能，但是并不針對某一特定應(yīng)用領(lǐng)域。操作系統(tǒng)是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在計算機“裸機”上最基本的系統(tǒng)軟件。常見的個人計算機操作系統(tǒng)有Windows、Unix、Linux和ChromeOS等；常見的服務(wù)器操作系統(tǒng)有WindowsServer、MacOSXServer、Unix和Linux等。常見的移動操作系統(tǒng)有iOS、Android等。2.應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件是為了某種特定的用途