现在计算机不能解决哪些问题？

点击联系发帖人 时间：2022-07-22 05:21
计算机解决问题的5个步骤
  • 应用层：通过不同的应用层协议为不同的网络应用提供服务。
  • 表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义。
  • 会话层：负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。
  • 传输层：为两台主机进程之间的通信提供服务，建立端到端的连接。
  • 网络层：选择合适的路由和 IP 选址，确保数据按时成功传送。
  • 链路层：将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。
  • 物理层：实现计算机节点之间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。

应用层、传输层、网络层常见协议

  • HTTP：超文本传输协议，是一个简单的请求-响应协议，它通常运行在 TCP 之上。
  • SMTP：提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP 是建立在 FTP 上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。

哪些应用层协议使用了TCP，哪些使用了UDP？

上面列举的常用应用层协议中，只有 DNS 使用的是 UDP。因为用DNS域名解析时间更短~

  1. Host：请求的web服务器域名地址。
  2. Accept-Encoding：代表客户端能支持的内容压缩编码类型。
  3. Accept-Language：代表客户端用来展示返回信息的优先语言
  4. cookie：HTTP请求发送时，会把保存在该请求域名下的所有 cookie 值一起发送给web服务器。
  1. 响应状态：例如 HTTP/ 就是我们的反向代理服务器，反向代理服务器会帮我们把请求转发到真实的服务器那里去。Nginx 就是性能非常好的反向代理服务器，用来做负载均衡。

    从浏览器输入url后都经历了什么

    ① DNS解析：当用户输入一个网址并按下回车键的时候，浏览器获得一个域名，而在实际通信过程中，我们需要的是一个 IP 地址，因此我们需要先把域名转换成相应 IP 地址。

    ② TCP连接：浏览器通过 DNS 获取到 Web 服务器真正的地址后，便向 Web 服务器发起 TCP 连接请求，通过三次握手建立好连接后，浏览器便可以将 HTTP 请求数据发送给服务器了。

    ③ 发送HTTP请求：浏览器向 Web 服务器发起一个 HTTP 请求，HTTP 协议是建立在 TCP 协议之上的应用层协议，其本质是在建立好的 TCP 连接中，按照 HTTP 协议标准发送一个索要网页的请求。这一过程中，会涉及到负载均衡等操作。

    ④ 处理请求并返回：服务器获取到客户端的 HTTP 请求后，会根据 HTTP 请求中的内容来决定如何获取相应的文件，并将文件发送给服务器。

    ⑤ 浏览器渲染：浏览器根据响应开始显示页面，首先解析 HTML 文件构建 DOM 树，然后解析 CSS 文件渲染树，等到渲染树构建完成后，浏览器开始布局渲染树并将它绘制到屏幕上。

    ⑥ 断开连接：客户端和服务器通过四次挥手终止 TCP 连接。

    为什么有了TCP还需要UDP？各自适用场景？

    因为UDP有简单、传输快的优势，在越来越多场景下取代了TCP，如实时游戏。现代网速的提升使得UDP的丢包率降低，如果使用应用层重传，还能够确保传输的可靠性。

    如果采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续的包缓存起来，接收重传的包后再继续发送，延时会越来越大。

    • TCP适用场景：适用于要求可靠运输的应用，例如：文件传输、邮件传输。
    • UPD适用场景：适用于实时应用，例如：直播、即时通信、域名转换。

    UDP实现可靠传输的设计思路？

    在应用层模仿传输层TCP的可靠性传输。

    1. 添加seq/ack机制，确保数据发送到对端
    2. 添加发送和接收缓冲区。

UPD首部字段和长度？

16位源端口、16位目标端口、16位UDP长度、16位UDP校验和（一共 8 个字节）。

深入理解 TCP 协议：从原理到实战

一句话描述TCP协议：TCP是一个可靠的、面向连接的、基于字节流的、全双工的协议。

  • 面向连接的协议要求正式发送数据之前需要通过握手建立一个逻辑连接，结束通信时也是通过有序的四次挥手来断开连接

  • IP是一种无连接、不可靠的协议，TCP想要在IP基础上构建可靠的传输层协议，必须有一个复杂的机制来保障。主要有：

    • 数据分块：应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块。
    • 校验和：每个TCP包的首部中都有两字节用来表示校验和，防止在传输过程中有损坏。如果收到一个校验和有差错的报文，TCP不会发送任何确定直接丢弃它，等待发送端重传。
    • 包的序列号：解决了接收数据的乱序、重复问题。
    • 超时重传：当 TCP 发出一个报文段后，它启动一个定时器；如果超过某个时间还没有收到确认，将重发这个报文段。
    • ARQ协议： 也是为了实现可靠传输的，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后再发下一个分组。
    • 流量控制：TCP 连接的双方都有一个固定大小的缓冲空间，发送方发送的数据量不能超过接收端缓冲区的大小。当接收方来不及处理发送方的数据，会提示发送方降低发送的速率，防止产生丢包。
    • 拥塞控制：当网络某个节点发生拥塞时，减少数据的发送。

TCP是一种字节流（byte-stream）协议，流的含义是没有固定的报文边界。

假设你调用2次write函数往socket里一次写500字节、800字节。write函数只是把字节拷贝到内核缓冲区，最终会以多少条报文发送出去是不确定的。

在TCP中发送端和接收端可以是客户端/服务端，也可以是服务端/客户端，通信的双方在任意时刻既可接收数据也可以是发送数据。

TCP头部是支撑 TCP 复杂功能的基石。完整的TCP头部如下图所示：

TCP报文头部里没有源 ip 和目标 ip 地址，只有源端口号和目标端口号。因为那是 IP 层协议的事，TCP 层只有源端口和目标端口。

源IP、源端口、目标IP、目标端口构成了 TCP 连接的四元组。一个四元组可以唯一标识一个连接。

TCP 是面向字节流的协议，通过 TCP 传输的每个字节都分配了序列号，序列号指的是本报文段 第一个字节的序列号。

序列号加上报文的长度，就可以确定传输的是哪一段数据。

因为网络层（IP层）不保证包的顺序，TCP 协议利用序列号来解决网络包乱序、重复的问题，以保证数据表以正确的顺序组装传递给上层应用。

初始序列号（Initial Sequence Number, ISN）：在建立连接之初，通信双方都会各自选择一个序列号，称之为初始序列号。在建立连接时，通信双方通过SYN报文交换彼此的ISN。

TCP使用确认号ACK 来告知对方下一个期望接收的序列号，小于此确认号的所有字节都已经收到。

关于ACK的几个注意点：

  1. 不是所有的包都需要确认
  2. 不是收到了数据包就要立马确认，可以延迟一会再确认
  3. ACK包本身不需要被确认，否则就会无限循环了
  4. 确认号永远是表示小于此确认号的字节都已经收到

TCP有很多种标记，有些用来发起连接同步初始序列号，有些用来确认数据包，还有些用来结束连接。

TCP定义了一个8位的字段用来表示Flags，大部分只用到了后6个，如下图所示

    • SYN（synchronized）：用于发起连接数据表同步双方的初始序列号
  • RST（Reset）：这个标记用来强制断开连接
  • FIN（Finish）：通知对方我发完了所有数据，准备断开连接，后面就不会发数据包给你了。
  • PSH（Push）：告知对方这些数据包收到以后应该马上交给上层应用，不能缓存下来。

这也太小了，因此TCP协议引入了【TCP窗口缩放】选项作为窗口缩放的比例因子，比例因子的范围是0~14，其中最小值0表示不缩放。比例因子可以将窗口扩大到原来的2的n次方。

例如：窗口大小缩放前为1050，缩放因子为7，则真正的窗口大小为^=134400。

常用的选项有以下几个：

  1. MSS：TCP允许的从对方接收的最大报文段
  2. SACK：选择确定选项
  • IP数据包长度在超过链路的MTU时，发送之前需要分片。而TCP层为了IP层不用分片主动将包分割为MSS大小。

三次握手的最重要的是交换彼此的 ISN（初始序列号）。

SYN 报文不携带数据，但是却占用一个序号，下一次发送时数据序列号要加一。

除了交换彼此的 ISN，三次握手的另一个作用是交换一些辅助信息，比如 MSS、窗口大小、窗口缩放因子、是否支持选择确认等。

在握手之前，主动打开连接的客户端结束 CLOSE 阶段，被动打开的服务器也结束 CLOSE 阶段，并进入 LISTEN 阶段。随后进入三次握手阶段：

① 首先客户端向服务器发送一个 SYN 包，并等待服务器确认。随后客户端进入 SYN-SENT 阶段。

  • 标识位为 SYN，表示请求建立连接；

② 服务器接收到客户端发来的 SYN 包后，并返回一段 TCP 报文，结束 Listen 状态，进入 SYN-RECV 阶段。

  • 标识位为 SYN 和 Ack，表示确认客户端的报文 Seq 序号有效，并同意创建新连接；
  • 确认号为 Ack = x + 1，表示收到客户端的序号 Seq，并将其加 1 作为自己确认号 Ack 的值；

③ 客户端收到 SYN+ACK 包后，确认了自己能正常发送数据，从而进入到 ESTABLISHED 阶段，并返回最后一段报文。

  • 标识位为 ACK，表示确认收到服务端同意连接的信号；
  • 序号为 Seq = x + 1，表示收到服务端的确认号 Ack，并将其值作为自己的序号值；
  • 确认号为 Ack = y + 1，表示收到服务端的序号 Seq，并将其加 1 作为自己的确认号 Ack 的值。

当服务器收到客户端的最后一段报文后，确认自己能正常发送信息到客户端，从而进入到 ESTABLISHED 阶段，自此完成三次握手。

为什么第 2 次握手传回 ACK，还要传回 SYN？

ACK 是为了告诉客户端发来的数据已经接收到了。

而传回 SYN 是为了告诉客户端，服务端收到的消息确实是客户端发送的消息。

为什么需要三次握手，两次不行吗？那能不能四次握手？

三次握手的主要目的是确认自己和对方的发送和接收都是正常的，从而保证了双方能够进行可靠通信。若采用两次握手，当第二次握手后就建立连接的话，此时客户端知道服务器能够正常接收到自己发送的数据，而服务器并不知道客户端是否能够收到自己发送的数据。

可以四次握手。但是可以合并，这样可以提高连接的速度与效率。

① 客户端调用 close 方法，主动关闭，发送一个 FIN 报文给服务端。随后客户端进入 FIN-WAIT-1 状态，即【半关闭】阶段，并且停止向服务端发送通信数据。

  • 标记位为 FIN，表示请求释放连接；

② 服务端收到请求断开连接的 FIN 报文后，服务端进入 CLOSE_WAIT 状态，并返回一段 TCP 报文。

  • 标记位为 ACK，表示接收到客户端释放连接的请求；
  • 确认号为 Ack = u + 1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号值加 1 作为报文确认号 Ack 的值。

客户端收到服务器发送的 TCP 报文后，确认服务器已经收到了释放连接的请求了，随后客户端进入 FIN-WAIT-2 状态。

③ 服务端在发出 Ack 确认报文后，服务器端会将遗留的待传数据发给客户端，待传输完成后便也做好了关闭连接的准备了，随后进入 LAST-ACK 阶段，停止发送数据。并再次向客户端发送一段 TCP 报文。

  • 标记位为 FIN 和 ACK，表示服务器已经准备好释放连接；
  • 确认号仍然为 Ack = u + 1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号值加 1 作为报文确认号 Ack 的值。

④ 客户端收到从服务器发来的 TCP 报文，确认了服务器已经做好了释放连接的准备，于是进入 TIME-WAIT 阶段，并向服务器发送一段报文。

  • 标记位为 ACK，表示接收到服务器释放连接的信号；
  • 序号为 Seq = u + 1，将其确认号 Ack 值作为本段序号的值。
  • 确认号为 Ack = w + 1，表示是在收到服务器报文的基础上，将其序号 Seq 的值作为本段报文确认号的值。

发送后客户端在 TIME-WAIT 状态等待 2MSL之后，进入 CLOSED 阶段。服务端收到客户端发出的 TCP 报文后，也进入 CLOSED 阶段。由此完成四次挥手。

为什么FIN和SYN要消耗一个序列号呢？

因为 FIN 和 SYN 信号都是需要 ACK 的，也就是必须回复这个信号，如果它不占用一个字节的话，是判断不出这个 ACK 是回复这个信号 还是回复这个信号之前的数据包的。

例如：如果 FIN 信号不占用一个字节，回复 FIN 的 ACK 包可能被认为是 之前发送的数据包被重新发了一次，第二次挥手无法完成，连接也就无法正常关闭了。

为什么挥手要四次，三次可以吗？

释放 TCP 连接时之所以需要四次挥手，是因为 FIN 释放连接报文和 ACK 确认接收报文是分别在两次挥手中传输的。 当主动方在数据传送结束后发出连接释放的通知，由于 被动方可能还有必要的数据要处理，所以会先返回 ACK 确认收到报文。当被动方也没有数据再发送的时候，才发出连接释放通知。

例如打电话，我说 “我没东西说了”，对方回答 “知道了”，但是对方可能还有没说完的话，我不能要求对方跟着自己的节奏结束电话，于是对方又说了一通，最后对方说 “我说完了”，我回答 “知道了”，这样通话才算结束。

CLOSE-WAIT 状态是服务端第三次挥手，把剩余的待发送的数据发送给客户端后进入的状态。因此，CLOSE-WAIT 状态的意义就是为了 保证服务器在关闭连接之前将待发送的数据发送完成。

  • 首先检查是不是代码的问题，看是否服务端程序忘记关闭连接。如果是，则修改代码。
  • 调整系统参数，一般一个 CLOSE_WAIT 会维持至少 2 个小时的时间，我们可以通过调整参数来缩短这个时间。

TIME-WAIT 发生在第四次挥手，只有 主动断开的那一方才会进入 TIME_WAIT 状态，且会在那个状态持续 2 个 MSL。原因：

  • 若没有该状态，即客户端在收到服务端的 FIN 报文后立即关闭连接，此时服务端的端口并没有关闭，若客户端在相同的端口立即建立新的连接，则有可能收到上一次连接中残留的数据包，从而导致不可预料的异常出现。
  • 除此之外，假设客户端最后发送的 Ack 包传输时丢失了，服务端没有收到确认。由于 TCP 协议的超时重传机制，服务端将重发 FIN 报文，若客户端直接关闭了。收到服务端重新发送的 FIN 包时，客户端就会用 RST 包来响应服务端，这将会使对方认为是有错误发生，然而这只是正常的关闭过程，并没有出现异常情况。
  • 如果服务器在 1MSL 后仍然没有收到客户端的 Ack 确认报文，那么它会向客户端重传 FIN 报文，对客户端而言，从客户端发出 ACK 报文起，重传的 FIN 报文的最晚到达时间是 2MSL。
  • 因此 2MSL 为的是确认服务器能否接收到客户端发出的 ACK 确认报文。

大量TIME_WAIT造成的影响，怎么优化？

导致的问题：在 高并发短连接 的 TCP 服务器上，例如京东、淘宝等，当服务器处理完请求后主动请求关闭连接，这样服务器上会有大量的连接处于 TIME_WAIT 状态，服务器维护每一个连接需要一个 socket，而 socket 的使用是有上限的，如果持续高并发，会导致一些正常的 连接失败。

解决方案：修改配置使 处于 TIME_WAIT 状态下的 socket ，可以能够快速回收和重用。 也可以采用长连接的方式，但是长连接的业务中并发量一般不会太高。

TCP 最大连接数限制

client 在每次发起 TCP 连接请求时，如果自己并不指定端口的话，系统会随机选择一个本地端口，该端口是独占的，不能和其他 TCP 连接共享。本地端口个数最大只有 65536，除了端口 0 不能使用外，其他端口在空闲时都可以正常使用，这样可用端口最多有 65535 个。

在实际环境中，一些 IP 地址和端口具有特殊含义，没有对外开放，还有机器资源等限制，一般通过增加内存、配置参数等方式，单机最大并发 TCP 能超过 10 万。

SYN泛洪攻击是一种 DoS（拒绝服务攻击）。

想象一个场景：客户端大量伪造 IP 发送 SYN 包，服务端回复的 ACK+SYN 去到了一个未知的 IP 地址。会造成服务端大量的连接处于 SYN_RCVD 状态，而服务器的半连接队列大小也是有限制的，如果半连接队列满，也会出现无法处理正常请求的情况。

  • 现在服务器上的tcp_syncookies默认等于1，表示连接队列满时启用。0表示禁用、2表示始终启用。
  • 原理就是：在三次握手的最后阶段才分配连接资源。
  • 永远记住 ACK 是表示这之前的包都已经全部收到

如果发送5000个字节的数据包，因为MSS的限制每次传输1000个字节，分5段传输。

数据包 1 发送的数据正常到达接收端，接收端回复 ACK 1001。如果数据包 2 因为某些原因未能到达服务器，其他包正常到达，这时接收端也不能ack 3 4 5数据包，因为数据包 2 还没收到，接收端只能回复 ACK1001。

快速重传机制与 SACK

快速重传的含义是：当接收端收到一个不按序到达的数据段时，TCP 立刻发送 1 个重复 ACK，当发送端收到 3 个或以上重复 ACK，就意识到之前发的包可能丢了，于是马上进行重传，不用等到重传定时器超时再重传。

这里有一个问题，发送 3、4、5 包收到的全部是 ACK=1001，快速重传解决了一个问题: 需要重传。因为除了 2 号包，3、4、5包也可能丢失，那到底是只重传 2 号包还是重传 2,3,4,5 所有包呢？

聪明的网络协议设计者，想到了一个好办法：

  • 收到 3 号包的时候在 ACK 包中告诉发送端。我目前收到的最大连续的包序号是1000（ACK=1001），[1:1001]、[]区间的包我也收到了
  • 收到 4 号包的时候在 ACK 包中告诉发送端。我目前收到的最大连续的包序号是1000（ACK=1001），[1:1001]、[]区间的包我也收到了
  • 收到 5 号包的时候在 ACK 包中告诉发送端。我目前收到的最大连续的包序号是1000（ACK=1001），[1:1001]、[]区间的包我也收到了

这样发送端就清楚知道只用重传 2 号数据包就可以了，数据包3、4、5已经确认无误的被对端收到了。这种方式被称为 SACK（Selective Acknowledgment）

TCP流量控制（滑动窗口）

TCP 会把要发送的数据放入发送缓冲区（Send Buffer)，接收到的数据放入接收缓冲区（Receive Buffer），应用程序会不停的读取接收缓冲区的内容进行处理。

流量控制做的事情就是，如果接受缓冲区已满，发送端应该停止发送数据。

为了控制发送端的速率，接收端会告知客户端自己的接收窗口（rwnd），也就是接受缓冲区中空闲的部分。

TCP在收到数据包回复的 ACK 包里会带上自己接收窗口的大小，发送端会根据这个值调整发送策略。

当对方的 ACK 包中表明自己的接收窗口大小后，发送端会把自己的 [发送窗口] 限制在这个大小以内。

如果处理能力有限，导致接收缓冲区满，接收窗口大小为 0，发送端应该停止发送数据。

从 TCP 角度而言，数据包的状态可以分为四种：

  • 粉色部分#1：表示已发送并且已经收到 确认ACK 的数据包
  • 蓝色部分#2：表示已发送但是还没收到 确认ACK 的数据包。如果在一段时间内没有收到 ACK，发送端需要重传这部分数据包。
  • 绿色部分#3：表示未发送，但接收端有空间可以接收的数据包
  • 黄色部分#4：表示未发送，而且这部分接收端没有空间接收的数据包

发送窗口表示在某个时刻，发送端被允许发送的最大数据包大小，包括还没收到确认ACK的数据包（#2、#3区域）

可用窗口是发送端还能发送的最大数据包大小（#3区域）

如果上图中的可用窗口的46~51发送出去，可用窗口区间减小到 0，这个时候只有收到接收端的 ACK 数据，否则发送端将不能发送数据。

因此，流量控制实际上是对【发送方数据流量】的控制。

流量控制这种机制确实可以防止发送端向接收端过多的发送数据，但是它只关注了发送端和接收端自身的状况，而没有考虑整个网络的通信状况。于是出现了我们今天要讲的拥塞处理。

拥塞处理涉及下面这几个算法：

为了实现上面算法，TCP的每条连接都有两个核心值：

拥塞窗口（cwnd）和接收窗口（rwnd）有什么区别呢？

  • 接收窗口是接收端的限制，是接收端还能接收的数据量大小
  • 拥塞窗口是发送端的限制，是发送端在还未收到对端 ACK 之前还能发送的数据量大小

我们在TCP头部的windows字段讲的是 接收窗口大小。

拥塞窗口初始值等于操作系统的一个变量 initcwnd，最新的 linux 系统 initcwnd 默认值等于 10。

  • 真正的发送窗口大小 = 【接收端窗口大小】 与 【发送端自己的拥塞窗口大小】两者的最小值。

如果接收窗口比拥塞窗口小，表示接收端处理能力不足。如果拥塞窗口小于接收窗口，表示接收端有处理能力，但网络拥塞。

因为发送端能发送多少数据，取决于两个因素：

  1. 对方能接收多少（接收窗口）
  2. 自己为了避免网络拥塞主动减少数据量（拥塞窗口）

发送端和接收端不会交换 拥塞窗口cwnd 这个值，这个值是维护在发送端本地内存中的一个值。

拥塞控制的算法本质是控制拥塞窗口（cwnd）的变化。

拥塞处理算法之：慢启动

拥塞控制是从整个网络的大局观来控制的，如果有足够的带宽，你可以选择用最快的速度传输数据。但是如果是一个缓慢的移动网络，发送数据过多，只是造成更大的网络延迟。

每个 TCP 连接都有一个拥塞窗口的限制，最初这个值很小，随着时间的推移，每次发送的数据量如果在不丢包的情况下，“慢慢”的递增，这种机制被称为【慢启动】

  • 第一步，三次握手以后，双方通过 ACK 告诉对方自己接收窗口（rwnd）大小，准备就绪。
  • 第二步，通信双方各自初始化自己的 [拥塞窗口]（cwnd）大小
  • 第三步，cwnd初始值较小时，每收到一个ACK，cwnd+1；每经过一个 RTT（往返时延），cwnd变为之前的两倍。

慢启动算法的拥塞窗口（cwnd）肯定不能永无止境的指数级增长下去，它的阙值称为【慢启动阙值】。

与慢启动的区别在于：每经过一个 RTT 才将拥塞窗口加 1，不管期间收到多少个 ACK。

拥塞处理算法之：快速重传 和 快速恢复

快恢复算法是和快重传算法配合使用的，该算法主要有以下两个要点：

① 当发送方连续收到三个重复确认，拥塞阙值 ssthresh 值减半

② 由于发送方可能认为网络现在没有拥塞，因此与慢开始不同，把 cwnd 值设置为 ssthresh 减半之后的值，然后执行拥塞避免算法，线性增大 cwnd。

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提问者对于答案的评价：
重装系统之后就能安装了,谢谢了!

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　　作为一名教师，常常需要准备教案，编写教案有利于我们弄通教材内容，进而选择科学、恰当的教学方法。写教案需要注意哪些格式呢？以下是小编帮大家整理的计算机教案10篇，仅供参考，大家一起来看看吧。

　　小朋友们，通过我们前面的学习，计算机的功能确实非常强大，你一定很想知道计算机是由什么组成的，又是靠什么来进行工作的吧？那我们今天就来学习计算机的组成。

　　从外表上看，一台比较完整的计算机由主机、显示器、键盘、鼠标及音箱、打印机组成。

　　一般的计算机有了主机、显示器、键盘、鼠标就可以进行工作了。

　　请学生分别认识以上设备，并能记住它们的名字。然后教师提问，对学生掌握情况进行检查。

　　2、计算机的硬件系统

　　（1）理解什么是硬件系统

　　计算机由很多部件组成，每个部件完成不同的工作。各个部件协同工作，相互配合，计算机才能完成各种工作，显示出强大的功能。这些组成计算机的各个部件，我们就称为“硬件”。

　　（2）部分计算机硬件及功能列举

　　主机：主机是计算机的“司令部”，人的各种指令输放计算机后，主机负责整理、分析、处理，然后输出。

　　拆开主机箱，让学生认识

　　对硬盘、光盘、优盘、软盘进行比较讲解。

　　了解计算机发展的历史阶段、分类、特点和发展趋势。 通过分组讨论，了解计算机有哪些应用。

　　教学重点：计算机的应用

　　教学难点：计算机的发展历史

　　教学时间：9月18日

　　课前准备：教学过程设计

　　信息的处理主要指什么

　　探索新知一、计算机的发展

　　记笔记二、计算机的分类

　　理解记忆三、计算机的特点

　　记笔记四、计算机的应用

　　提出问题：你见过或知道计算机有哪些应用？说出来与同学们交流

　　分组讨论五、计算机的发展趋势

　　练习巩固计算机的发展

　　计算机的发展经历了四个阶段，说一说第四阶段的特点？

　　回答问题提出问题：同学们，请你展开想象的翅膀，想一想，未来会出现什么样的计算机？

　　课堂总结计算机接收数据后，按照指令进行运算而得到结果，其运算速度极快而且精确。人们常称其为电脑。

　　课题：计算机的组成

　　教学时间： 授课班级：

　　教学目标：1.掌握计算机硬件构成及基本工作原理；2.了解信息的数字化表示

　　教学重点：1.掌握计算机硬件构成及基本工作原理

　　教学难点： 1.掌握计算机硬件构成及基本工作原理

　　教学方法：讲授法、实物展示

　　2．信息技术的含义

　　1．整个的计算机系统分为硬件系统和软件系统两部分。

　　2．计算机硬件系统一般分为五部分，输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器。

　　1）输入设备：使计算机从外部获得信息的设备。

　　常用的输入设备举例：键盘、鼠标、话筒、描扫仪等。

　　2）输出设备，把信息处理的结果以人们能够识别的形式表现出来的设备。

　　常用的输出设备举例：显示器、打印机等。

　　存储器分类：内存和外存。

　　内存分类：只读存储器（ROM）和随机存储器(RAM)。

　　只读存储器（ROM）和随机存储器(RAM)。

　　只读存储器（ROM）：用于永久存放特殊的信息，只能读出，不能存入，计算机断电后，ROM中的信息不丢失。

　　随机存储器（RAM）：其中的信息可读、可写、可修改，计算机运行过程中能够稳定准确地保存信息，但计算机一旦断电，RAM中的信息将丢失。

　　外存储器分类：磁盘和光盘

　　磁盘一般分为：软磁盘和硬磁盘

　　光盘一般分为：只读光盘、一写多写型光盘、可擦型光盘。

　　运算器（Arithmetic unit）是计算机实施算术运算和逻辑判断的主要部件。在控制器的控制下，它能按照计算机程序的要求，进行加、减、乘、除等基本运算和进行判别数的符号、比较数的大小等逻辑运算。

　　控制器(Controller)是指挥、控制计算机运行的中心。它从存储器中取也信息并进行分析，然后根据指令向计算机各个部分发出各种控制信息，使计算机按照要求自动、协调地完成任务。

　　计算机仅有硬件还不能进行信息处理，必须有为计算机编制的各种程序。程序、数据和有关文档资料称为软件。

　　（1）系统软件是为方便使用和管理计算机提供的软件，常用的系统软件有以下几种：

　　操作系统的主要目标是管理计算机资源，便于使用主。常用的有DOS、XENIX、Unix、Linux和Windows等。

　　为管理各种数据所设计软件系统。常用的数据库系统举例：FoxBase、FoxPro、Visual Foxpro和Access等。

　　c.各种程序设计语言的翻译程序

　　程序语言和编译系统的主要目标是研究开发容易编写、表达能力好和便于产生高效的目标程序和程序语言，以及便于使用的编译系统。

　　(2)应用软件是为某一应用目的而编制的软件，经常使用的有以下几种：

　　计算机辅助教学软件

　　计算机辅助设计软件

　　4．信息的数字化表示

　　在计算机内部存储、处理和传输的信息均采用二进制。

　　二进制数只有0和1两个数码，运算起来很简单，其运算规则是逢二进一。

　　各种进制之间的转换关系：

　　1.计算机系统的构成

　　2.计算机硬件的五部分

　　3.计算机软件的分类

　　从二进制到十进制的转换

　　从十进制到二进制的转换

　　从二进制到十六进制的转换

　　从十六进制到二进制的转换

　　本单元是小学信息技术学科知识的基础部分,对学生初步掌握一些计算机的基本知识和技能,进一步激发他们的学习兴趣,增强他们的信息意识,具有十分重要的作用。

　　单元目标：要求学生掌握计算机硬件、软件的基本知识，WIN98操作系统的桌面组成，窗口，文件夹和文件有关操作。教学内容包括：“认识计算机”、“计算机的硬件”、“计算机的软件”、“视窗WINDOWS”、“文件资料的管理”、“文件夹的使用”、“文件的操作”。

　　理论部分，我采用“先学后教“的方法，先高计出层次分明的思考问题，再引导学生认真阅读教材，用 “自己学得的知识”解决实际问题，并提供让学生“各抒己见”的机会。最后，我通过课堂小结使教学内容系统完整化。上机部分，以“建构主义”为理论指导，使用辅助教学软件或来创设情境，以电脑为意义建构工具，通过动手理论、合作探索、交流反馈、总结规范等环节，激发兴趣，增长知识，培养技能。教学中，我还灵活运用任务驱动，讲练结合等方式提高教学效率。

　　采用自我评价、个人评价、教师评价三种方式。评价项目中行为习惯占40%，随堂练习占60%，随堂练习中又分为“你能行”“你完成了会更棒”“我们边玩边学”。最后让学生谈自己的收获。

　　一、教材分析：本课以人物对话形式引出文件操作与文件夹操作一样，可以有新建、复制、移动、删除等操作。本课进一步熟练菜单及按钮操作。文件选定及复制是本课教学重点。本课能进一步使学生掌握计算机基本知识和技能，进一步激发学生学习的兴趣，增强他们的信息意识。

　　二、学情分析：小学生知识形成的特点是：直观感知――理论操作――形成表象――构建新知。学习本课时，其中复制文件，移动文件，文件重命名等操作与第六课中文件夹的相应操作类同，学生已具备了必定的操作能力，但对文件建立及复制还是第一次接触。教学中，我注重给予学生发明性发展的天地，采用“知识迁移”与“任务驱动”结合的教学方法。在“任务驱动”下，以“知识迁移”方式进行，由学生交流、总结操作方法，教师进行归纳，规范操作方法。

　　三、教学目标设计：

　　知识与技能――学会文件基本操作，掌握选定一个和多个文件的方法；掌握删除、复制和移动文件的操作方法；能够理解移动与复制的区别。

　　能力和方法――增强学生利用信息技术自主学习能力，培养学生自主操作能力，合作学习和创新思维能力。

　　情感态度和价值观――培养学生对信息技术的热爱和良好的兴趣。

　　1 正确，流利地朗读课文。

　　2 理解课文内容，初步了解电子计算机与多媒体的关系，感悟计算机技术飞速发展的趋势。

　　3 培养学生阅读科普作品的能力。

　　说明电脑与多媒体的关系。

　　通过阅读，培养学生阅读科普作品的能力。

　　收集有关电子计算机与多媒体的资料。

　　一导入新课，激发读书兴趣

　　有人说“学会英语和电脑，是进入21世纪的通行证”

　　新世纪已经到来了，你了解电子计算机吗？你知道多媒体吗？

　　让我们来学习课文〈〈电子计算机与多媒体〉〉

　　二初读课文，整体感知

　　1.练习把课文读正确，读流利。

　　2.在文中注明，哪些内容是你原来就知道的，哪些内容是通过学习可本知道的。

　　3.把你感兴趣或不懂的'地方提出来。

　　三朗读课文，分析理解

　　1。提示：有些专用词语找出来，先读顺口。

　　1）课文介绍了有关电子计算机的哪些知识？

　　2）什么是多媒体？

　　3）电子计算机与多媒体之间有着这样的关系？

　　2。小组讨论，交流。

　　2）练习说话：电子计算机之所以被称作“电脑”是因为-----

　　3）什么是媒体？什么是多媒体？你能不能举例说明？（填空）

　　4）哪一段集中写电脑和多媒体的关系？

　　指名朗读这一段，边听边思考：电脑和多媒体有什么样的关系呢？

　　（电脑是多媒体信息处理系统的“司令部”）

　　5）学习课文第五自然段。

　　其实现在很多电脑就装备了多媒体系统，我们就称它为多媒体电脑。

　　根据你得了解，能说说多媒体电脑的功能吗？

　　四激情延伸，扩展思维。

　　1。十年，二十年之后的电子计算机会“神”到什么程度？

　　2。将来你想发明这样的计算机。

　　五理清课文脉络，总结写法。

　　1。快速浏览课文，看看课文可以分成几部分？为什么这样分？

　　（给每一部分加上一个合适的小标题）

　　2。电子计算机那么神奇，但作者介绍却浅显易懂，一个重要的原因就是用很多我们熟知的事物来举例说明，这是一种很有用的说明方法，我们应该学习吸收。

　　根据你的想象，写一写十年，二十年后的电子计算机。

　　电子计算机→介绍电脑的诞生和初期用途

　　与 计算机会越来越“神”

　　多 媒 体→展示当今电脑的多媒体用途

　　1.了解多媒体技术及其软件的应用与发展，体验多媒体技术对生活和学习的影响

　　2.掌握常用获取文本、图像、音频、视频素材的方法

　　1.培养健康、良好的审美观；

　　2.通过对项目内容的引导，进行集体主义教育。

　　重点：使学生切实体验到多媒体带给我们的精彩世界；掌握图像、音频、视频素材的获取

　　难点：图像、音频、视频素材的获取

　　课前分配好合作小组。学生在课前到FTP下载学习资源包，新建文件夹，以自己的学号+姓名命名。

　　教学环境：计算机网络教室、电子教室、FTP服务器。制作好的助学资源包，为学生提供的制作素材，PPT课件、学习任务单，综合评价表。

　　【教师活动】播放央视《动物世界》精彩片头，这一经典视频会将学生的注意力集中，并产生浓厚的兴趣。学生此

　　时会有一种制作起来很困难的感觉，但又希望自己也能制作这样一个丰富的作品。接着教师展示一幅自制的作品《最是一年春好处》旅游宣传片，告诉学生其实并不难。在观看两段多媒体作品的时候，引导学生注意观察作品中包含哪些元素？作品之所以吸引我们的原因是什么？以此引出何为多媒体，多媒体的特点等理论性内容。同时配合课件展示。

　　情景重现：《最是一年春好处》宣传片播放

　　【问题】在这幅作品中，包含了哪些多媒体素材呢？

　　提示引导学生回答出有：文本、图片、音频和视频，继而引出本节课就以这四种素材的获取作为四个主要的任务。

　　1、任务一：采集文本

　　【问题1】一般来说我们怎么找到自己想要的文本信息呢？

　　〖学生活动〗学生讨论回答（上网找，自己写文章）

　　教师肯定学生的回答，

　　【问题2】如果要我们自己写需要的文字信息，我们都是通过键盘进行输入的。那么，如果我不会使用输入法进行文字的录入，我该怎么办呢？有没有什么设备能帮助我们解决这一问题呢？（手写笔）

　　【学生自学】考虑到对于学生群体而言，键盘输入没有问题，手写笔应用不多，所以提供助学视频或说明文档，留给学生课后自学完成。

　　2、任务二：采集图片

　　【问题3】网络上有些图片是允许下载的，这给我们提供了很大的方便。但也有一些图片无法下载，那么此时若要想获取图片怎么办？――引出抓屏软件的使用

　　要点：用 【Print Screen SyaRq】键截取图像――当前屏幕内容

　　用HyperSnap截图软件截图（提供助学视频）

　　【问题4】若要进行一次主题班队活动的作品，那么就需要活动的照片，这不能从网上搜索得到满足，怎么办？――引出数码相机的使用

　　【教师示范】要点：取景对焦，拍摄照片，照片输出

　　有些图像需要我们亲自动手进行绘制，这样的软件有很多，其中Windows XP自带的“画图”程序就可以用来绘制和编辑图像。我们这就动手来绘制一幅图画。

　　【动手练习】用Windows XP自带的“画图”程序绘制一幅指定的图画。

　　【探究与合作】针对任务一和任务二的拓展内容

　　探究问题：若所需要的文字素材存在于书籍、报刊或纸张中，怎么进行文字的素材？还有以前没有数码相机，都是老照片，怎么把冲好的照片变成能在电脑中处理的图片文件？ 合作内容：利用扫描仪和OCR软件组内同学共同合作完成。

　　3、任务三：采集音频

　　师：通过网络获取音频（了解常见音频文件格式，课件中体现）

　　【问题5】往往有的时候我们需要的音频不是是已经合成的音乐，可能是自己的一段旁白，或者是经过编辑的一段

　　音频，这时候网络就不能满足我们的要求了，怎么办呢？

　　使用Windows自带录音机录制旁白（教师示范为主，配以助学视频）

　　4、任务四：采集视频

　　师：通过网络获取视频（了解常见视频文件格式，课件中体现）

　　（一）：记录正在进行的活动，记录有意义的一刻，都离不开摄像机，学习数码相机的使用

　　（二）：了解windows xp自带的movie maker的使用（教师演示，提供助学视频）

　　【动手练习】根据教师提供的素材，模仿教师演示的过程，练习使用movie maker制作简单的短片。

　　【探究与合作】组内用摄相机拍一段视频录像，然后将其视频输出，选择的采集软件为Windows Movie Maker，利用该软件进行简单的视频编辑。

　　学生甲：媒体指的是能够传递信息的物体。过去，媒体传递信息的功能比较单一。例如电话之能够传递声音，电报只能传递文字信息。当今人们希望有一种具有“十八般武艺”的设备，能够传递多种信息。这样的设备被称之为多媒体。

　　学生乙：作者运用中国的“媒人”的作用来举例说明了什么叫媒体，形象生动，通俗易懂。

　　教师追问：在你的家庭中有哪些多媒体呢？

　　学生丁：可以看电视、听广播、打电话、发传真……还可以上网……现在还有许多的多媒体家庭中还没有，但是我相信在不久的将来一定会有的。 思考题四

　　学生甲：作者通过人体各种器官与大脑的关系的阐述，说明了电脑与多媒体的关系正如人的大脑与各器官的关系一样。

　　学生乙：作者在这里运用了比喻的说明方法。把电脑比成了“司令部”，说明了电脑与多媒体的关系，使我们了解了电脑的重要作用。

　　学生甲：电子计算机发展的速度相当快，差不多每十年就产生一代新的电子计算机。计算机的发展会越来越神。

　　学生乙：具有多功能的电脑的用途非常广泛。作者运用了列举的方法，使我们更加清楚地了解了电脑的重要作用。

　　学生丁：多媒体电脑功能巨大。作者运用了一句谚语概括地说明“秀才不出门，尽知天下事”。这句话告诉我们只要拥有一台多媒体电脑，不用走出家门，就能够了解天下发生的一切事情。

　　5、再次朗读课文，体会文章的内容。

　　1、同学们，通过刚才的学习，我们对计算机发展的进程有了一定的认识与了解。那么，随着科学技术的不断发展，社会的不断进步，计算机能够神到什么程度呢？请你展开大胆的想象，设计出新型的电脑。把自己的设计方案及草图画在纸上。

　　2、朗读课文。汇报交流。

　　电子计算机与多媒体

　　随着科学技术的飞速发展，电脑的功能越来越多了。拥有电脑的家庭也越来越多了，电脑对学生来讲并不陌生。通过认真阅读课文和交流，学生能比较轻松地了解课文中向我们介绍的有关计算机的知识。教师在第二课时用了较充裕的时间安排学生之间互相介绍自己用计算机操作方面的知识演示给大家，并展示了自己使用电脑制作的作品，这样做，激发了学生学习使用计算机的欲望，使计算机真正为我们服务。

　　召开《电脑新畅想》博览会。会上展示未来世界的电脑新产品。激发学生的想象力、创造力。举办博览会的过程：

　　1、设计博览会主题及会徽,筹备博览会组委会。

　　2、进行博览会宣传及招标。

　　3、各参展单位布置展台，设计实施宣传方案。

　　4、征集最佳畅想奖、最佳设计奖、最佳宣传奖……

　　5、举办发奖仪式。

　　增强对病毒的防范意识；

　　懂一些必要的知识产权知识，树立法制观念。

　　教学重点与难点：安全用机、防病毒、知识产权常识（重点）；

　　按机房制度用机（实践中的难点）

　　教学形式：进入机房，现场教育

　　2． 阅读与讲解（学生看书，演示相关资料）

　　计算机病毒与防范知识；

　　用机道德规范及机房制度；

　　中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例总则。

　　什么是计算机病毒？计算机病毒有哪些危害？

　　使用计算机应注意哪些问题？

　　不经别人同意就把他制作的软件拷贝给旁人使用，对不对？为什么？

　　4． 小结（投影或板书要点）

　　1,学会本课的生字新词.

　　2,引导学生联系课文内容理解词语.

　　3,理清课文的脉络,整体感知课文的内容.

　　1,导语:同学们,随着科学技术的不断发展,在我们的生活中又走进了一位新朋友.他简直是无所不能,既能给我们的生活增添无穷的乐趣,又能在我们的学习生活中给与莫大的帮助与支持.你们知道这位时代的骄子是什么吗对!就是电子计算机.

　　2,板书课题:电子计算机与多媒体

　　3,同学们对电子计算机有哪些了解呢今天我们共同学习课文《电子计算机与多媒体》,深入了解它们.

　　二,检查学生预习情况.

　　1,反馈生字词的预习情况.

　　具体要求:请一个学生或者小组汇报的形式,谈谈自学生字词的收获.

　　(1)自读课文,找出课文中的生字,说说应该注意什么

　　(2)再次朗读课文,联系课文内容,结合字典中的解释,理解课文中词语的含义.

　　繁衍:逐渐增多或增广.

　　角色:本来比喻生活中某种类型的人物,课文中把电子计算机比作人,说明计算机已经成为人类社会中不可缺少的东西.

　　信息:在日常生活中,它可以理解为"音信,消息";在科学研究中,它指的是用符号传送的内容,而这些内容是接收符号者事先不知道的.

　　传真:通过有线电或无线电装置把照片,图表,书信,文件等的真迹传送到远方的通讯方式.

　　信息高速公路:指电脑与电脑连接起来形成的电脑网络.

　　2,检查学生朗读课文的情况,指名分段朗读,集体纠正读音.

　　3,课前,同学们都阅读查找了有关电子计算机和多媒体的有关资料.哪个同学愿意举例说一说电脑在生活中的用途呢(组织学生交流搜集的有关资料.)

　　三,自学课文,初步了解课文的内容,理清课文的脉络.

　　1,自由读课文.思考:预习中向我们提出了哪些问题你能试着在课文中找出相关的答案吗(预习中给同学们提出了四个问题:什么是多媒体多媒体与计算机有什么关系课文向我们介绍了有关多媒体的哪些知识你对电子计算机越来越"神"是怎样理解的)

　　2,学生分小组讨论,试着解决问题.

　　(1)多媒体指的是能够传递信息的物体.

　　(2)目前,具有多媒体功能的电脑设备已经走入了寻常百姓家.人们可以使用它看电视,听广播,打电话,发传真,看vcd,听cd,唱卡拉ok……还可以在家中上网.

　　3,指导学生分段,归纳段意.

　　思考:默读课文,想想课文中哪几个自然段向我们介绍了"电子计算机与多媒体"的知识呢

　　(课文的2――5自然段向我们介绍了多媒体与计算机的知识.)

　　追问:课文的一,六自然段分别向我们介绍了哪些知识

　　(第一自然段简单地向我们介绍了计算机发展的历史进程以及重要的地位.第六自然段讲的是计算机的技术将会发展的非常迅速,而且会越来越"神")

　　4,再次朗读课文,目的在于让学生进一步理清文章的层次.

　　1,书写本课的生字新词.

　　2,查找有关计算机与多媒体的资料,为下节课的学习做准备.

　　1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。

　　2、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。

　　3、学生了解计算机处理信息的过程。

　　4、通过介绍国产软件，对学生进行爱国主义教育。

　　1、学生了解计算机组成各部分设备的作用。

　　2、学生了解计算机处理信息的过程。

　　教学难点：计算机硬件和软件的概念。

　　教学准备：计算机及相关软件。

　　我们知道计算机又叫信息处理机，因为它处理信息的能力很强。那么，同学们你们知道这样高性能的机器它究竟是由哪些部件组成的呢？

　　通过今天的学习，大家就一定能解决这个问题。

　　二、自主学习，探究新知

　　1、先请同学们自己看书P.4-P.7上半部分，边看书边思考：

　　①计算机是由哪两部分组成？

　　②计算机硬件是由哪几部分组成？

　　③计算机软件有哪几类？它们各有什么用途？

　　教师巡视检查学生自学情况。

　　2、指名学生回答问题①，教师补充说明并注意纠正。

　　学生答后，追问：谁来用自己的话说一说什么计算机的硬件和软件？

　　教师说明：硬件是指看得见、摸得着的部件，像鼠标、显示器、打印机等；软件是用来指挥计算机工作的命令语言，它是看不见、摸不着的，但离开了软件，计算机就不能正常工作。若计算机只有硬件，就好比人有身体，却没有知识和思想，还不能为人们做事，要让它“活”起来，还要让它掌握“知识”、形成“思想”--这就是软件。

　　4、指名学生回答问题②，你有几种分法？怎样分？

　　从外观上看，计算机由主机、显示器、键盘、鼠标器和音箱等部件所组成。

　　从功能上看，计算机的硬件主要包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等。

　　5、指名学生回答问题③。

　　学生答后，教师简介常用的操作系统：DOS、Wind5 O

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