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計算機概論：探索明日科技

第 2 章硬體基本觀念：

主機內部

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學習目標電腦儲存及處理資訊的方式電腦基本的結構與組織電腦系統內部元件的功能與互動方式不同類型的記憶體與儲存裝置

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電腦可以做什麼

電腦的基本功能接收輸入：電腦從外面的世界接收資訊處理資訊：電腦針對資訊進行算術或邏輯運算產生輸出：與外面的世界溝通資訊儲存資訊：搬移與儲存記憶體中的資訊

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電腦可以做什麼 ( 續 )

電腦的基本元件輸入裝置

鍵盤和指向裝置 ( 滑鼠 )輸出裝置

螢幕印表機喇叭

中央處理單元 (CPU)

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電腦可以做什麼 ( 續 )

電腦的基本元件記憶體與儲存裝置

主要儲存媒體： RAM次要儲存媒體：用來長時間存放資料硬碟可燒錄 CD 和 DVD 光碟片磁帶

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關於位元資訊

最普遍的定義是資訊為有價值的溝通電腦則是將沒有價值的資料 (data) 轉換成有價值的資訊 (information)

資訊有多種格式文字、數字、圖片聲音、電影

在電腦術語中，資料和資訊這兩個術語有時會交替使用

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關於位元

電腦的資訊是數位的 (digital)

位元 (bit ， binary digit 的縮寫 )

資訊的最小單位一個位元可以有兩個值其中一個： 1 或 0

可以代表數字、代碼或指令 位元組 (byte) ：由 8 個位元所組成的集合

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關於位元只要使用兩個符號，就能表示出所有的數字，而且 還可以進行算術運算計算機將數字按鍵轉換成一連串的 0 和 1

這就是二進位數字，每一位數的數字都代表 2 的次方值例如 19 即可表示為 0001 0011

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關於位元用位元當作數字二進位數字系統

所有數字均由 0 和 1 這兩個數字所組成

電腦上的軟體可以將十進位數字自動轉換成二進位數字，反之亦然

使用者完全看不到電腦的二進位數字處理

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關於位元用位元當作代碼ASCII

是最普遍的編碼系統American Standard Code for Information

Interchange 的縮寫Unicode

一種可表示超過 65,000 個字元的編碼系統

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關於位元

用位元當作程式中的指令程式指令也是儲存成位元的集合

程式指令也是以二進位表示法的編碼方式來表示

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關於位元

位元、位元組與其它字組

位元相關術語

– 位元組 (Byte)

– Kilobyte (KB)

– Megabyte (MB)

– Gigabyte (GB)

– Terabyte (TB)

= 8 個位元= 103 =1024 個位元組= 106個位元組= 109個位元組= 1012個位元組

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環保電腦盡量減少在製造及使用電腦的軟硬體時，對環境所造成的衝擊購買環保設備 (Energy Star)使用膝上型電腦利用省電功能離開時就關機該保護的是能源而不是螢幕只列印一次資源回收

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電腦的核心： CPU與記憶體

CPU ：真正的電腦CPU ( 微處理器 )

轉譯並執行程式中的指令執行算術和邏輯運算溝通電腦系統的其它元件

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電腦的核心： CPU與記憶體

與電腦系統的其它元件是透過記憶體間接溝通

是一種複雜的電子電路集合與其它晶片及電子元件一起放在主機板上

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相容性並不是所有軟體都和每個 CPU 相容

例如針對麥金塔電腦所使用的 PowerPC 處理器所撰寫的軟體，就不能在 Intel 處理器上執行

為 Linux 所撰寫的程式不能在 Windows 上執行

即使這兩種作業系統都可以安裝在配備 Intel 微處理器的 PC 上

相同家族的 CPU 在設計上通常具有向下相容 (backward compatible) 的特性

較新之處理器能夠執行舊處理器的所有指令

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速度有些應用軟體需要更快速的機器，才能產生令人滿意的結果

電腦的整體速度是取決於：其微處理器的內部時脈速度

測量單位為 gigahertz (GHz) ，也就是每秒鐘十億個時脈週期

處理器的架構和字組大小高階工作站和伺服器使用 64 位元處理器大部分的 PC 和 Mac 電腦還是使用 32 位元處理器 有些嵌入式電腦和特殊用途電腦還在使用 8 或 16 位元處理

器

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速度

提昇電腦速度的技術： 平行處理伺服器叢集

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電腦的記憶體RAM (隨機存取記憶體 )

用來暫時儲存程式指令與資料具備唯一的地址，因此資訊可存放在任何記憶體位置可快速擷取資訊假如關掉電源，資訊將立刻遺失 (揮發性記憶體 )

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電腦的記憶體ROM (唯讀記憶體 )

資訊會永久儲存在晶片上可用來存放電腦啟動指令和其它永久資料

CMOS ( 互補金屬雙氧半導體 )一種特殊的低耗電 RAM

快閃記憶體用在手機、手持式電腦、 PDA 、數位相機等裝置上

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匯流排、連接埠與週邊裝置主機板上元件的資訊溝通是透過一組線路，叫做系統匯流排或簡稱匯流排

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匯流排、連接埠與週邊裝置

匯流排通常有 32 或 64條線路連接固定架內的儲存裝置連接到主機內部的擴充槽連接到外部的匯流排和連接埠

擴充槽和連接埠方便用來加裝外部裝置 ( 也就是週邊裝置 )

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未來的處理器

極紫外光微影 (EUVL) 這種新的雷射蝕刻技術可大量縮小晶片並提升速度

超導體可加快電腦速度數百倍光學電腦以光波代替電流傳送資訊

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重點摘要 電腦的 4項基本功能：接收輸入、處理資訊、產生輸出、

儲存資訊 硬體元件依據功能可區分成四種：輸入裝置、輸出裝置、

微處理器或稱 CPU 、記憶體與儲存裝置 電腦的記憶體，又稱為主要儲存媒體或 RAM ，是用來存

放 CPU立即要存取的程式與資料 儲存裝置又稱為次要儲存媒體，是用來長時間存放資料，

如硬碟 8 個位元組合成 1 個位元組

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重點摘要 (續 )

電腦內部是用二進位數字系統來表示數字，也就是所有數字均由 0 和 1 所組成

檔案是資訊的組織化集合，儲存成電腦能夠存取的形式CPU又稱為處理器，它可以將輸入轉換成輸出每個處理器都有自己內建的指令集，也就是處理器能夠執行的指令集合

CPU 一次可以處理的位元數目稱為字組大小，通常為 32或 64

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重點摘要 ( 續 )

電腦使用多個處理器，這個功能稱作平行處理，有時也稱作對稱式多重處理或簡稱多重處理

RAM又稱為揮發性記憶體，因為它無法永久存放資訊非揮發性記憶體稱為 ROM ，因為電腦只能從它讀取資訊，但不能寫入資訊

電腦的 CPU 、記憶體晶片是和其它主要元件是嵌在一塊電路板上，這些元件之間的溝通是透過一組叫做系統匯流排或簡稱匯流排的線路