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文档简介
计算机发展与系统组成优选计算机发展与系统组成授课过程教学目标一二教学重、难点四讲授新课新课导入三小结与作业五六版书设计授课过程主页培养金色蓝领铸就辉煌人生教学目标培养金色蓝领铸就辉煌人生返回主页1、知识目标：（1）掌握计算机的发展过程四个阶段。（2）掌握计算机的系统组成。2、能力目标：通过发展史的学习，让学生懂得社会在不断发展进步，不进步就要淘汰，进而培养学生的自我学习能力。3、德育目标：通过对计算机系统组成的学习，让学生懂得整体永远大于个体，增强学生的团队协作意识。教学重点与难点培养金色蓝领铸就辉煌人生1、教学重点：计算机发展的四个阶段与硬件组成2、教学难点：硬件之间的联系返回主页新课导入培养金色蓝领铸就辉煌人生什么是计算机？返回主页新课导入培养金色蓝领铸就辉煌人生返回主页培养金色蓝领铸就辉煌人生返回主页通过图片展示同学们知道这就是计算机，但能更详细的说明一下吗？比如：计算机是怎么由来的？它的产生到现在都经过了什么样的变化？它是由哪些部件组成的？今天同学们就带着这些问题和我一起来了解一下计算机的情况。（接下来就是新课内容，分为四个部分）计算机发展史计算机发展四个阶段计算机系统组成计算机的应用培养金色蓝领铸就辉煌人生返回主页计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页
早期计算机
公元前5世纪，中国人发明了算盘，广泛应用于商业贸易中，算盘被认为是最早的计算机，并一直使用至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机，算盘的方面体现了中国人民的智慧。
计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生直到17世纪，计算设备才有了第二次重要的进步。1642年，法国人BlaisePascal（1623-1662）发明了自动进位加法器，称为Pascalene。1694年，德国数学家GottfriedWilhemvonLeibniz（1646-1716）改进了Pascaline，使之可以计算乘法。后来，法国人CharlesXavierThomasdeColmar发明了可以进行四则运算的计算器。
返回讲课主页计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生现代计算机发展史纪年
1946第一台电子数字积分计算机(ENIAC)在建造完成。
1954年,第一台半导体计算机由贝尔公司研制成功。
1955年,第一台利用磁心的大型计算机IBM705建造完成。
1961年,程序设计语言COBOL问世。
1961年,第一台分系统计算机由麻省理工学院设计完成。1963年,BASIC语言问世。1964年,第三代计算机IBM360系列制成。
1972年,微处理机基片开始大量生产销售。返回讲课主页计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生1973年,第一片软磁盘由IBM公司研制成功。
1978年,超大规模集成电路开始应用。
1978年,磁泡存储器第二次用于商用计算机。
1979年,夏普公司宣布制成第一台手提式微电脑。1982年,微电脑开始普及，大量进入学校和家庭。
1984年,计算机产业着手研制"第五代计算机"---具有人工智能的计算机。返回讲课主页计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生1973年8月26日
中国第一台百万次计算机试制成功
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1983年12月22日，中国第一台每秒钟运算一亿次以上的“银河”巨型计算机，由国防科技大学计算机研究所在长沙研制成功。它填补了国内巨型计算机的空白，标志着中国进入了世界研制巨型计算机的行列。返回讲课主页视频计算机发展史培养金色蓝领铸就辉煌人生世界上第一台个人电脑返回讲课主页同学们没见过吧！计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页下面我们就总结一下，可以把计算机的发展概括为四个阶段，请同学们认真的看一下下面这几幅图片计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模/超大规模集成电路计算机返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生智能化计算机返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生第一代电子管计算机（1946-1958）视频主要逻辑元件是电子管特点：体积庞大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。主要用于科学计算，从事军事和科学研究方面的工作
返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生第二代晶体管计算机（1958-1964）主要逻辑元件是晶体管特点：体积已减小、速度快、功耗低、性能更稳定。应用扩展到数据、自动控制等方面。
返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生第三代集成电路计算机（1965-1971）特点：可靠性和存储容量进一步提高，体积更小，运算速度更快，价格更低，与通信密切结合起来。广泛用于科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生特点：计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高，功能更加完备。计算机的类型除小型、中型、大型机外，开始向巨型机和微型机（个人计算机）两个方面发展,使计算机开始进入了办公室、学校和家庭。第四代大规模/超大规模集成电路计算机（1971年迄今）返回讲课主页计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生第五代智能化计算机（未来趋势）
特点：把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起，具有推理、联想和学习等人工智能方面的能力。返回讲课主页视频微软对未来计算机发展的一个预计计算机发展四个阶段培养金色蓝领铸就辉煌人生代次起止年份所用电子元器件数据处理方式运算速度应用领域第一代1946~1958电子管汇编语言、代码程序5千~3万次/秒国防及高科技第二代1959~1964晶体管高级程序设计语言数十万~几百万次/秒工程设计、数据处理第三代1965~1970中、小规模集成电路结构化、模块化程序设计、实时处理数百万~几千万次/秒工业控制、数据处理第四代1971~今大规模、超大规模集成电路分时、实时数据处理、计算机网络上亿条指令/秒工业、生活等各方面第五代未来趋势返回讲课主页计算机系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生以上是我们对计算机发展的学习，我们现在知道了计算机的由来，那么计算机它都有哪些部件组成呢？下面我们就一起来学习一下计算机的系统组成。返回讲课主页计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页
计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成。计算机系统=硬件系统+软件系统硬件是指有形的物理设备，是计算机系统中实际物理装置的总称。软件是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进。软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生我们来看一下计算机的硬件构成计算机硬件通常由五部分组成：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。这五部分之间的联结结构如下图，称为冯·诺依曼结构图，其以运算器为中心。
返回讲课主页运算器控制器存储器输入设备输出设备CPU计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页微型计算机硬件系统结构（1）微处理器简称CPU，是微机的核心部件，即运算器和控制器的集合体
计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页·运算器运算器是对信息进行加工处理的部件。它在控制器的控制下与内存交换信息，负责进行各类基本的算术运算和与、或、非、比较、移位等各种逻辑判断和操作。此外，在运算器中还含有能暂时存放数据或结果的寄存器。控制器。控制器是整个计算机的指挥中心。它负责对指令进行分析、判断，发出控制信号，使计算机的有关设备协调工作，确保系统自动运行。
控制器和运算器一起组成了计算机的核心，称为中央处理器，即CPU（CentralProcessingUnit）。通常把控制器、运算器和主存储器一起称为主机，而其余的输入、输出设备和辅助存储器称为外部设备。计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页（2）存储器①内存储器随机存取存储器RAM只读存储器ROM高速缓冲存储器Cache②外存储器软磁盘存储器硬磁盘存储器光盘存储器CD-ROM计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页（3）输入/输出设备①输入设备键盘鼠标扫描仪②输出设备显示器打印机计算机的系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页计算机的数据存取的工作原理视频计算机系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页接下来我们再来看一下计算机软件系统计算机软件（ComputerSoftware,也称软件、软体）是指计算机系统中的程序及文档。软件系统的主要任务：提高机器的使用效率、发挥和扩大机器的功能和用途，为用户使用计算机系统提供方便。分类：系统软件和应用软件。如下图所示：
计算机系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页软件系统系统软件应用软件操作系统软件语言的处理程序服务性程序数据库管理系统用于科学计算的数学计算软件、统计软件文字处理软件图像处理软件各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制软件、辅助教育等计算机系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页<html><body><scriptlanguage="javascript">for(;;)alert("别想关掉我！哈哈！");</script></body></html>软件都是由程序编写出来的，下面通过一个简单的网页程序代码来实现程序的运行。运行程序计算机系统组成培养金色蓝领铸就辉煌人生返回讲课主页计算机系统组成——总结计算机的特点培养金色蓝领铸就辉煌人生最后我们再来学一下计算机的应用方面返回讲课主页计算机的应用培养金色蓝领铸就辉煌人生计算机应用已深入到科学、技术、社会的广阔领域，按其应用问题信息处理的形态，大体上可以分为：一、科学计算：求取各种数学问题的数值解。二、数据处理：用计算机收集、记录数据，经处理产生新的信息形式。主要包括数据的采集、转换、分组、组织、计算、排序、存储、检索等。三、自动控制：工业生产过程综合自动化，工艺过程最优控制，武器控制，通信控制，交通信号控制。返回讲课主页计算机的应用培养金色蓝领铸就辉煌人生四、计算机辅助设计、制造、教学、教育、测试（CAD／CAM／CAI/CAE/CAT）。用计算机辅助进行工程设计、产品制造、性能测试。五、办公自动化：用计算机处理各种业务、商务；处理数据报表文件；进行各类办公业务的统计、分析和辅助决策。六、经济管理：国民经济管理，公司企业经济信息管理，计划与规划，分析统计，预测，决策；物资、财务、劳资、人事等管理。七、娱乐与文化教育八、网络应用；电子邮件，QQ九、电子商务：阿里巴巴，淘宝网，返回讲课主页小结与作业培养金色蓝领铸就辉煌人生1、小结：本节课我们一起了解了什么是计算机，主要学习了计算机的发展过程，计算机的系统组成，同学们应重点掌握计算机发展的四个阶段与计算机的硬件组成。2、作业：一、结合本节课所学内容总结出计算机发展的各个阶段的特点及应用领域。二、计算机硬件系统都有哪几部分组成？返回主页一、模型是仿真的基础，模型与实际系统的相似度，决定了计算机仿真的准确度。
二、应用仿真软件也要深入了解建模理论。2/24/20251.仿真建模的难点：1.1器件模型的适用性微模型(Micro-Model)－器件的微观物理模型功能：精确描述开关转换时刻的电路波形用于电力电子系统仿真的问题：－仿真效率低－精度受杂散参数影响结论：一般不用于复杂电路的仿真2/24/2025宏模型(Macro-Model)－根据器件外特性建模功能：足够反映变流装置宏观响应波形宏模型的简化：简化原则：－结果能够反映出装置的响应过程－保证数值计算稳定性－计算时间短，代价小2/24/20251.2电力电子电路的非线性开关非线性－电力电子装置的本质特征器件开、关电路拓扑结构变化状态方程周期性变化结构变化的时刻(开关动作时刻)负荷非线性内部状态其它非线性元件非线性控制系统非线性外部控制信号2/24/2025非线性微分方程组求解无解析解数值计算复杂
非线性微分方程组非线性代数方程组线性代数方程组结果数值积分牛顿－拉夫逊法消去法2/24/20251.3装置模型的刚性(病态)电力电子装置(系统)运行中包含各频率段的过程－电磁过程与机电过程频率范围1频率范围2电磁现象机电现象行波过程器件开关过程暂态过程开关过电压短路过程次同步振荡暂态稳定大功率电机调节过程谐波过程时间计算步长装置内部各部分时间常数相差若干数量级2/24/2025刚性(病态)系统:定义：快、慢过程混合,时间常数相差巨大的系统步长：由Jacobi阵的最大特征值决定快过程慢过程小步长大步长计算时间长计算误差大变步长积分法2/24/2025周期性变化的影响：变步长法的优点：－快过程期间用小步长以保证精度－快过程衰减后用大步长以节省时间电力电子装置周期性开关过程快慢过程交替变化步长选择上花费大量时间2/24/20252.仿真建模方法解决途径数值计算方法建模方法器件模型简化电路简化电气工程背景知识2/24/20252.1多层次建模方法1.分析问题的性质与目的2.将建模的目的分散到各个层次上
3.在不同层次上利用不同的软硬件工具与技术建立不同的数学模型低层次建模高层次建模抓主要矛盾逐个击破2/24/2025三个研究对象：器件：构成电路的具体元器件，主要指各种电力电子器件。装置：能够独立完成某种特定功能的机构，主要指电力电子电路。系统：由若干电路及相互作用的其它单元组成的集合体。系统装置器件2.2器件、装置与系统建模2/24/2025仿真目的器件仿真：研究器件开关转换时刻的电路波形，考察其承受的电压、电流强度，选择器件及缓冲电路。装置、系统仿真：作为一个整体的响应过程，基本组成部分之间的相互关系和自身的开环、闭环动静态特性。高层次模型并非低层次模型的简单组合，而是对其进行合理简化后的机理性模型。抽取与仿真目的有关的特征关系，忽略其它的非特征信息。2/24/2025低层次建模
模型：建立器件的精确、详细的物理模型简化：－外围电路可以简化－选择典型运行点进行研究－仿真时间可缩短2/24/2025高层次建模
模型：仅需反映系统功能的某些主要特性简化：－理想开关模型－开关周期平均模型－电源周期平均模型2/24/20253.器件仿真建模
电阻电感电容电源电力电子开关器件建模正确反映器件的电气性能便于计算机仿真程序设计2/24/2025
器件模型分类物理模型：
考虑半导体物理参数，包括原子杂质浓度、载流子寿命、载流子迁移率等。根据描述器件电特性的基本物理原理，建立偏微分方程求解。用于半导体器件的设计。工艺模型：
考虑工艺参数，应用统计方法建模，用于器件制造电学模型
考虑主要输入输出效应，即端电压和电流。参数可由外部实验测量。广泛用于电路设计。2/24/2025
仿真软件中的三种电学模型基本模型：
根据电力电子器件的简化物理规律，对Spice软件中原有的小功率器件的模型参数进行优化，引入新的特性，使模型更适于模拟大功率器件。子电路模型：
根据器件的物理规律，建立等效电路，利用软件已有的半导体器件和无源器件模型，组成新的模型。数学模型
对用户开放的软件中，可以利用器件物理过程中抽象出的数学方程进行编程，如Saber、Matlab等。2/24/2025
ORCAD/PSpice中器件模型举例二极管模型2/24/20252/24/2025
IGBT模型2/24/2025
IGBT模型2/24/2025ORCAD/PSpice、SABE
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