電腦概論

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惟瓜尔佳
7 years ago
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1 電腦的過去與未來 1

2 Computer 的命名電子計算機電腦 Computer 的特性計算速度非常快會記憶容量非常大會判斷 2

3 為何現在沒有電腦系只有資訊資訊與資料的分別資料 computer 資訊資工系 ( 硬體 ) 資科系 ( 軟體解決問題的方法 algorithm) 資管系 ( 管理資訊第五章 ) 如何分辨 3

4 為什麼叫電腦? 4

5 為什麼叫電腦? 電腦是一種可以接受資料命令, 並加以分析過濾以迅速處理資料, 然後輸出對應結果的電子化設備, 由於其作用與人腦類似, 所以稱為電腦一部電腦包含硬體 (Hardware) 及軟體 (Software) 兩大部分, 兩者互相搭配, 才能有效運作, 完成我們要求的工作其中所謂硬體, 是指組成電腦的各項機械電子設備 ; 軟體則是用以控制電腦動作的指令程式回原點 5

6 電腦的特色處理資料速度快電腦可以在極短的時間內處理大量資料, 例如在一秒鐘內執行百萬個加法運算, 遠遠超過人類的計算能力電腦快速處理資料的能力, 可以幫助我們處理複雜的運算, 或在數量龐大的資料中找到有用的資料, 以迅速完成工作回原點 6

7 電腦常用的時間單位由於電腦處理資料的速度非常快, 若使用日常生活中的小時分, 甚至秒來描述時間, 都很不方便, 因此通常會使用更小的單位以下為電腦領域中, 較常用的時間單位 : 毫秒 (Millisecond, ms): 千分之一秒 ; 1 ms = 10-3 s 微秒 (Microsecond, μs ): 百萬分之一秒 ; 1μs = 10-6 s 奈秒 (Nanosecond, ns): 十億分之一秒 ; 1 ns = 10-9 s 回原點 7

8 電腦的儲存單位電腦的儲存單位 1 Kilo Byte (KB) = 2 10 Bytes = 1024 Bytes 1 Mega Byte (MB) = 2 20 Bytes = 1024 KB 1 Giga Byte (GB) = 2 30 Bytes = 1024 MB 1 Tera Byte (TB) = 2 40 Bytes = 1024 GB 1 Peta Byte (PB) = 2 50 Bytes = 1024 TB 1 Exa Byte (EB) = 2 60 Bytes = 1024 PB 回原點 8

9 電腦的歷史從第一台電腦問世至今, 不過是幾十年的時間, 但其對人類的影響, 卻足以媲美前兩次的工業革命在本節中, 我們要介紹電腦的發展歷史 : 硬體的歷史軟體的發展 9

10 電腦的歷史 10

11 第一代 - 真空管電腦 (1946 ~ 1954) 1946 年, 人類第一部電腦問世, 稱為 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), 是由美國賓州大學的 John W. Mauchly 與 J. Presper Eckert 以真空管 (Vacuum Tube) 為主要元件製造而成總共使用了約 18,000 個真空管及 15,000 個繼電器, 長 15 公尺, 寬 9 公尺, 重 30 噸, 一秒鐘內大約能完成 5,000 次加法運算 11

12 第一代 - 真空管電腦 (1946 ~ 1954) 雖然真空管的壽命短不易散熱易故障又佔空間, 但 ENIAC 的發明不僅為日後的電腦發展奠下基礎, 也宣告了資訊化時代的來臨 12

13 第一代 - 真空管電腦 (1946 ~ 1954) ENIAC 出現後, 1951 年第一部商用電腦 UNIVACI 誕生, 為美國人口普查局處理人口統計的資料, 前後共運轉了 12 年而 ENIAC 則運轉了約十年, 於 1955 年 10 月 2 日退休台灣第一部電腦則是 IBM 公司於 1954 年發展完成的 IBM 650 ( 由交通大學於民國 50 年引進 ) 13

14 第一代 - 真空管電腦 (1946 ~ 1954) 14

15 第二代 - 電晶體電腦 (1954 ~ 1964) 1947 年, Bell 實驗室的三位科學家 J. Bardeen W. H. Brattain 及 W. Shockley 發明了電晶體由於電晶體與真空管比起來, 耗電少體積小穩定度又高, 因此逐漸被大量應用在電子學的領域, 且不久後便取代了真空管的地位 15

16 第二代 - 電晶體電腦 (1954 ~ 1964) 而 1954 年, Bell 實驗室使用電晶體製造了世界上第一部電晶體電腦, 讓電腦的發展又往前進了一步此電腦中有 800 個電晶體, 體積及重量都較真空管電腦小, 而加法運算的速度則可達到百萬分之一秒 ( 微秒 ) 16

17 第三代 - 積體電路電腦 (1964 ~ 1971) 1964 年 IBM 公司向全世界宣布, 使用積體電路 (lntegrated Circuit, IC) 研製成功的 IBM 360 系列電腦正式推出, 是第三代電腦的開始 17

18 第三代 - 積體電路電腦 (1964 ~ 1971) 一片積體電路可以取代數個電晶體的功用, 因此第三代電腦的體積變小了許多, 重量也變輕了, 運算速度則較電晶體電腦快了數百倍, 可達到 10-8 秒, 然而價格卻更為便宜, 由此可發現電腦不斷朝更快更小價格更低的方向發展 18

19 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 由於第三代積體電路技術不斷的改良, 延伸出高密度 IC, 稱為超大型積體電路 (Very Large Scale Integrated Circuit, VLSI) 超大型積體電路維持積體電路體積小的優勢, 且由原先只能容納數十個電子元件, 發展為可容納數千至數萬個電子元件 19

20 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 1971 年美國 Intel 公司成功的將電腦中負責處理運算及控制部分的電子元件, 設計到一片 VLSI 晶片上, 發展出微處理器 (Micro Processor), 使電腦的體積大幅縮小, 並因而促成個人電腦 (Personal Computer, PC) 的推出, 每個人都能擁有電腦的時代於是來臨 20

21 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 由於第四代電腦使用微處理器做為電腦的核心, 因此又稱為微處理電腦最早支援一般用途的微處理器是 Intel 公司於 1974 推出的 8080, 此後電腦科技的發展更加迅速 21

22 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 1981 年 IBM 公司推出的第一台個人電腦 (IBM PC) 使用 Intel 8088 微處理器, 1983 年則開始使用 Intel 8088 或 8086 微處理器, 1984 年以後使用 Intel 的個人電腦陸續推出, 1998 年以後的 Pentium II III IV..., 直到今日的 Core i3 i5 i7 系列電腦 22

23 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 23

24 第四代 - 微處理電腦 (1971 ~ 現在 ) 除了 IBM PC 以外, 蘋果電腦 (Macintosh, Mac) 也是採用 VLSI 技術的第四代微處理電腦目前生產微處理器的廠商, 也不僅止於 Intel 公司, 還包括有 AMD VIA ( 威盛 ) 等第五代電腦人工智慧 24

25 積體電路積體電路就是所謂的 IC, 在一片薄薄的晶片中, 可以容納電阻電晶體二極體等電子元件, 並因電路設計的不同, 可以有許多不同的功能積體電路的規格依可容納的電子元件數目分為以下幾類 : 25

26 積體電路 26

27 第五代電腦人工智慧 (Artificial Intelligence, AI) 人工智慧的概念最早由 Alan Turing 提出, 並於 1956 年達特茅斯 (Dartmouth) 研討會中經多位學者討論後定名, 其主要的目的在於讓電腦能夠像人類一樣思考推理及行動目前人工智慧發展最大的問題在於 : 人類如何思考, 若我們無法先了解人類的思考方式, 又如何讓電腦思考雖然人工智慧仍在研究發展的階段, 但已有部分研究的成果被廣泛使用, 例如 : 專家系統 (Expert System, ES 27

28 人工智慧 (Artificial Intelligence, AI) 請參考節 ) 遊戲理論 (Game Theory) 等其中遊戲理論最著名的例子便是 IBM 於 1997 年 5 月打敗世界棋王的深藍 (Deep Blue) 28

29 第二章認識電腦 29

30 電腦的種類電腦依其功能速度價格等, 大致可區分成以下 5 種微電腦工作站迷你電腦中大型電腦超級電腦 30

31 微電腦 (Micro Computer) 回原點 31

32 工作站 (Work Station) 工作站 (Work Station) 外表看似個人電腦主機, 但功能與價錢超出個人電腦許多, 它的內部構造和設計重點與個人電腦也不盡相同各家廠牌的工作站皆有其特色, 有的著重繪圖功能, 有的則著重大量資料的處理能力, 通常提供工程單位與科技研究單位使用 32

33 迷你電腦 (Mini Computer) 回原點 33

34 中大型電腦 (Main Frame) 中大型電腦 (Main Frame) 可用來處理相當大量的資料, 而且速度也很快一般使用於較具規模的單位或企業, 以處理大量的資訊, 如銀行的金融處理航空公司的訂位等系統 34

35 超級電腦 (Super Computer) 超級電腦 (Super Computer) 主要是使用在高科技研發或軍事應用上, 特色是具有超高速的運算能力如氣象局用它來預測天氣軍事單位用來計算飛彈彈道 ; 研究單位用來做複雜的運算等 35

36 認識個人電腦個人電腦 (Personal Computer) 是目前使用最普遍的電腦, 也由於個人電腦的盛行, 而加快了我們在生活上工作上的資訊化腳步個人電腦依攜帶的方便性, 可區分為桌上型電腦筆記型電腦輕省筆電 ( 小筆電 ) All-in One PC 平板電腦及掌上型電腦... 等其中桌上型電腦及筆記型電腦又分為 PC 及 Mac 兩大主流 36

37 PC 的發展 Apple II 8 位元微電腦 (microcomputer) PC 最早由 IBM 公司所開發生產, 後來因為 IBM 授權給其他電腦廠商來製造, 因此出現了許多所謂的 PC 相容機種, 採用的處理器也從最早的 Intel , 演進到 Pentium Pentium II Pentium III Pentium IV 等系列, 目前以四核心的 Intel Core i3/i5/i7 系列及 AMD Phenom II X4 / Athlon II X4 系列為市場主流 37

38 Mac 蘋果 (Apple) 電腦公司的麥金塔電腦 (Macintosh, 簡稱為 Mac) 則是另一類風行全球的個人電腦它以極具親和力的圖形化操作環境著稱, 因而成為許多繪圖排版設計相關從業人員的最愛 38

39 PC 與 Mac 的分別 PC 和 Mac 在硬體架構上並不相同, 因此它們使用的軟體彼此之間也互不相容例如 PC 有自己的作業系統 ( 最常見的如 Windows 系統 ), 而 Mac 也有自己的作業系統 Mac OS, 除此之外, 所有的應用軟體 ( 例如 :Office Photoshop 等 ) 也都區分 PC 版和 Mac 版 39

40 目前個人常用的電腦種類輕省筆電 ( 小筆電 ) All-in-One PC 平板電腦 40

41 輕省筆電 ( 小筆電 ) 小筆電具有低價輕薄好攜帶的特性, 並擁有特別設計直覺易用的操作介面, 可滿足一般人最常用的上網閱讀文件等基本需求, 因此成功打開市場, 後來各廠牌也陸續投入, 開發出多款商品例如 Acer Aspire ONE 系列 HP Mini 系列 MSI U180 BanQ... 等, 現今輕省筆電市場火熱的程度可見一斑回原點 41

42 All-in-One PC All-in-One PC 是指將螢幕與主機結合的電腦, 也就是將主機的零組件直接做在螢幕內, 因此比傳統的電腦主機更能節省空間為了達到輕薄訴求, All-in-One PC 通常採用筆記型電腦的零組件現在更有配備觸控螢幕的機型, 可以直接用手指在螢幕上觸控, 例如書寫文字瀏覽與旋轉照片玩遊戲等, 形成了一股觸控的風潮回原點 42

43 平板電腦平板電腦 (Tablet PC) 結合了 All-in-One PC 和筆記型電腦的特色, 將螢幕與主機結合, 透過觸控式螢幕即可操作輸入文字, Apple 在 2010 年推出的 ipad, 就引起了一陣不小的風潮不過, ipad 不能算是完全的科技新品, 微軟也曾有類似的產品 -Tablet PC, 但執行速度慢等缺點, 所以沒有受到太多的觀注回原點 43

44 平板電腦回原點 44

45 個人電腦的構成一部完整的電腦系統 (Computer System) 包含硬體 (Hardware) 和軟體 (Software) 兩大部分電腦的硬體本身並不能單獨完成資料處理的工作, 它必須按照軟體的指示, 兩者密切配合, 才能發揮電腦系統的運作機制本節將為您介紹電腦的硬體部分, 至於軟體部分, 則在 2-4 節說明 45

46 個人電腦的外觀 46

47 電腦的五大單元電腦的硬體設備種類繁多, 那它們是如何搭配運作呢? 這就要從電腦的硬體架構輸入控制算術與邏輯記憶輸出等五大單元 Central processing unit( 簡稱 CPU) Arithmetic/logic unit 傳輸 1 個 word Input unit Memory unit output unit Control unit 回原點 47

48 何謂 word Word 是 memory 與 cpu 之間傳遞資料的單位若 1 個 word 是 8 位元 (bit) 則稱電腦為 8 位元電腦若 1 個 word 是 16 位元 (bit) 則稱電腦為 16 位元電腦若 1 個 word 是 32 位元 (bit) 則稱電腦為 32 位元電腦若 1 個 word 是 64 位元 (bit) 則稱電腦為 64 位元電腦目前 pc 電腦為 64 位元電腦 48

49 電腦的五大單元 Input unit Control unit Arithmetic/logic unit CPU Cache memory Input unit ROM RAM Buffer output unit 49

50 電腦的五大單元輸入單元 (Input Unit): 輸入單元是電腦輸入資料的管道當我們輸入資料時, 輸入單元會將這些資料先轉換成電子訊號, 然後才傳送至電腦內部處理鍵盤滑鼠讀卡機光筆條碼閱讀機掃瞄器數位相機等均屬輸入單元的設備控制單元 (Control Unit, CU): 控制單元負責控制協調電腦各單元間的相互運作電腦的所有作業程序與其他單元間互動的協調工作資料的傳遞等, 皆須透過此單元來控制與監督 50

51 電腦的五大單元算術與邏輯單元 (Arithmetic/Logic Unit, ALU): 此單元是電腦執行算術運算邏輯判斷的單元, 可說是電腦的核心當資料由輸入單元送至記憶單元時, 電腦會先透過程式的控制將資料讀入此單元進行運算, 再將運算的結果送回記憶單元我們常說的 CPU (Central Processing Unit, 中央處理器 ), 即是由控制單元和算術與邏輯單元所組成 51

52 電腦的五大單元記憶單元 (Memory Unit): 記憶單元是電腦存放程式與資料的地方它包含主記憶體及輔助記憶體兩種 ; 主記憶體是用來儲存處理中的程式和資料, 輔助記憶體則是用來儲存暫時不用的大量程式和資料 52

53 電腦的五大單元輸出單元 (Output Unit): 輸出單元是電腦輸出資料的管道資料經過算術運算後, 藉由輸出單元將運算的結果顯示或列印出來螢幕印表機喇叭均屬於輸出單元的設備 53

54 RAM 與 ROM 的區別 RAM(Random Access Memory) 可以隨機讀取與儲存資料需保有電力, 否則資料全失不見 ROM(Read Only Memory) 僅能讀取資料, 若要儲存資料需要燒錄機不需要電可以永久擁有資料 ROM 為韌體 ( 硬體內存有軟體 ) 例如 CD-ROM 回原點 54

55 Buffer 的用處 Buffer 緩衝區緩衝兩個不同速度的設備順暢運行例如 : 輸入設備鍵盤與 CPU 之間速度差很大, 所以鍵盤輸入的資料先存放在記憶體的 Buffer 區,CPU 再從 Buffer 中取出執行回原點 55

56 Cache memory 的用處增進電腦執行的速度緩衝 CPU 與 memory 之間速度的不同回原點 56

57 電腦的主機世界 57

58 電腦的主機世界電源供應器及風扇 : 電腦一定要有電才會動, 電源供應器就是一切動力的來源充足且穩定的供電, 是一部電腦正常工作的基本要件, 而風扇則是散熱用的中央處理器 (CPU): 是電腦的控制中樞, 負責所有資料的運算與邏輯判斷處理器的好壞會直接影響電腦的效能, 是所有組件中最重要的部份 58

59 電腦的主機世界記憶體 : 所有要執行的程式或是資料, 都必須先載入記憶體中, 一般說來, 記憶體愈多, 系統的操作愈順暢 ; 如果記憶體不足則會使系統變得較遲緩主機板 : 負責電腦所有設備之間的控制與資料傳輸, 例如 CPU 記憶體顯示卡螢幕鍵盤滑鼠等, 都必須直接或間接地連接到主機板上, 才能運作 59

60 電腦的主機世界硬碟機 : 存放應用程式或資料的儲存裝置, 其儲存容量較早期的軟碟機還多上數千數萬倍, 是電腦中最主要的儲存裝置軟碟機 : 這是電腦上存在已久的週邊, 不過磁片的容量以現在來看已嚴重不足, 而且保存起來也不方便, 所以現在已經很少看到了光碟機 : 光碟片為安裝軟體與傳遞資料的重要媒介, 一台可讀取光碟片的光碟機已成為電腦不可或缺的配備 60

61 CPU 的功能 CPU (Central Processing Unit, 中央處理器 ) 可說是整部電腦的靈魂, 它負責系統中資料的運算 ( 例如加減乘除 ) 與邏輯判斷 ( 例如大於等於小於 ) 等核心工作電腦若沒有了 CPU, 那麼即便有再多的組件, 都將如同廢鐵垃圾般無法正常運作! CPU 是電腦內部的控制中樞, 除了計算的工作外, 還必須指揮其它組件協調組件間執行的搭配步調, 所以 CPU 的能力往往是用來評斷電腦執行效能的主要指標哦! 61

62 CPU 的種類隨著科技的不斷開發進步, 目前 CPU 大致以 Intel 的 Core 2 Due Core 2 Quad Core 2 Extreme Core i7 與 AMD 的 Phenom II X4 Athlon II X4 為市場上的主流 ;CPU 不只速度一日千里, 其功能也大幅攀升 62

63 CPU 的種類平板電腦也有其所搭載使用的處理器, 例如華碩變形平板搭載的是 NVIDIA Tegra3 四核處理器 ;Apple 的 ipad 則搭載了 Apple A5X 處理器 63

64 CPU 的速度一般 CPU 速度就是指其處理指令的執行頻率, 也稱為工作時脈, 早期的計算單位為 MHz ( 每秒百萬次 ); 如 Celeron 950 Duron 800 就是指其速度分別為 950 MHz 與 800 MHz 目前則發展到 GHz ( 每秒十億次 ) 的速度, 例如 Core 2 Extreme QX9770 的時脈為 3.2GHz CPU 的速度愈高執行效能愈快, 相對地價格也愈貴! 64

65 CPU 的速度 65

66 多核心的 CPU 以往一個處理器只有一個 CPU 核心, 近年由於技術的演進, 市面上已經出現雙核心四核心, 甚至多核心的 CPU 多核心的 CPU 效能比單一核心更高, 例如雙核心的 CPU, 最高效能可達到原來的兩倍在選購的時候, 我們可以從包裝上了解該 CPU 有幾核心, 例如 Intel 處理器若標示 Dual-Core 表示為雙核心, 而 Quad-Core 則是四核心 AMD 處理器還會在型號上直接標示, 例如 Phenom II X4 就是四核心系列回原點 66

67 主機板的功能在主機內部您可以看到一張電路板, 所有的裝置幾乎都插在上面, 那就是主機板 ( 也稱為 Mother Board 或 Main Board) 主機板上除了本身的元件 ( 如晶片組 IC 電容電阻等 ) 外, 還有一些連接 CPU 記憶體介面卡 ( 如 : 顯示卡 ) 鍵盤滑鼠... 等各項組件與週邊裝置的插槽, 所有組件與週邊裝置都必須連接到主機板上, 才能正常發揮它們的功能喔! 67

68 主機板的功能 68

69 記憶體的功能 CPU 在進行運算時, 會不斷的索取與產生新的資料, 但是 CPU 本身並沒有足夠的儲存空間來放置這些資料, 因此必須由記憶體來提供當 CPU 在記憶體中找不到需要的資料時, 便需從輔助記憶體 ( 如 : 硬碟光碟等儲存媒體 ) 中載入到記憶體, 再由記憶體交給 CPU 執行 69

70 記憶體的功能此外, 記憶體是電子式的儲存裝置, 優點是存取速度快體積小, 但缺點則是沒有電源就無法保存資料因此當電源關閉時, 記憶體中的資料也會消失, 下次開機時必須從輔助記憶體 ( 硬碟光碟... 等 ) 重新載入資料 70

71 互動科技的發展與應用應用 1- 體感遊戲機應用 2- 互動式電子書應用 3- 機器人應用 4- 眼控輸入技術 71

72 應用 1- 體感遊戲機 72

73 應用 1- 體感遊戲機 73

74 應用 2- 互動式電子書 74

75 應用 3- 機器人機器人的發展與應用 75

76 應用 3- 機器人 76

77 應用 3- 機器人機器人的推廣與展望 77

78 應用 4- 眼控輸入技術 78

79 應用 4- 眼控輸入技術 79

80 應用 4- 眼控輸入技術 80

81 Google Glass 智慧眼鏡 81

82 Google Glass 智慧眼鏡 82

案號 :LP 京年升 : 16-LP 第一組個人電腦鎮億年 : 16-LP 項次契約金額廠牌型號產地品名共同規格 acer Veriton M2640G 臺灣 ASUS MD330 臺灣 MSI 微星科技捷元 GENUINE ProDesk 400 G3

案號 :LP 京年升 : 16-LP 第一組個人電腦鎮億年 : 16-LP 項次契約金額廠牌型號產地品名共同規格 acer Veriton M2640G 臺灣 ASUS MD330 臺灣 MSI 微星科技捷元 GENUINE ProDesk 400 G3 一般型電腦 Pentium 1 16,400 Lenovo 10GQ 3.5GHz(Windows 作業系統 )( 獨立主機不含螢幕 ) 1. 處理器 :INTEL Pentium 3.5GHz( 含 ) 以 2 16,294 聯強 LEMEL BSMI61H1GAA Lenovo 10GQ 聯強 LEMEL BSMI61H1GAA 一般型電腦 Pentium 3.5GHz(Windows 作業系統