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1 1 2 ( ) Windows 7 Windows G (WiMAX 2 LTE-Advanced) Windows Live Mail Internet Explorer HTML 2

2 1 (ipad2 EeePad...) All-In-One PC 2 HDMI USB 3.0 Express Card DDR3 3 5 PDA (Android ios Windows Phone Symbian OS BlackBerry OS WebOS Palm...) 7 (IEEE 802. ZigBee UWB) (IEEE 802./a/b/g/n/p ) (WiMAX WiMAX 2) (Wireless WAN) (2G) (3G) 3G (3.5G 3.75G 4G) 8 Google Docs Web 1.0 Web 2.0 Web 2.0 Web 2.0 Plurk/ Twitter Facebook/ YouTube/Flickr Windows Live Mail 書 COMPUTERS 7-3 計算機概論關於本 Web 1.0 Web 2.0 / CC 3

3 第二章電腦硬體 2-1 電腦的基本單位 2-2 數字系統 2-3 數值表示法 2-4 文字表示法 2-5 數字系統轉換 2-6 電腦的基本組成 2-7 處理單元 2-8 記憶單元 2-9 輸入單元 2- 輸出單元

4 電腦的基本單位 數位訊號 (digital signal) (a) 類比訊號 (analog signal) 2.1(b) 位元 (bit binary digit) 0 1 On Off Yes No 二進位系統 (binary system) (a) (b) 圖 2.1 (a) 類比訊號 (b) 數位訊號 02-2

5 電腦的基本組成 輸入單元 (input unit) 處理單元 (processing unit) 中央處理器 (CPU central processing unit) 記憶單元 (memory unit) 記憶體 (memory) 儲存裝置 (storage device) 主要儲存媒體 (primary storage) 次要儲存媒 體 (secondary storage) 輔助儲存媒體 (auxiliary storage) 輸出單元 (output unit) 硬體 (hardware) 軟體 (software) 圖 2.4 電腦的基本組成 02-

6 喇叭 螢幕 主機 COMPUTERS 7-17 計算機概論電腦硬體鍵盤 滑鼠 圖 2.5 個人電腦 ( 圖片來源 : 宏碁電腦 ) 02-17

7 2-7 處理單元 01 處理單元 (processing unit) 指的是中央處 理器 (CPU central processing unit) 電 02 腦的算術運算與邏輯運算都是由它來執 行 CPU位於一個盒狀 塑膠或金屬材 03 質的機殼 (case) 內 又稱為主機 除了 CPU 主記憶體 硬碟 光碟等記憶單 04 元 以及顯示卡 網路卡 音效卡等重 3 要的電子元件亦位於主機內 而諸如鍵 05 盤 滑鼠 螢幕 印表機 喇叭等輸入/ 1 輸出單元則位於主機外 透過纜線或紅 06 外線 無線電等無線介面與主機連接 主機板 2 統稱為週邊 (peripheral) 刷電路板 (PCB printed circuit board) 了CPU插槽 主記憶體插槽 介面卡擴 充槽 (PCI PCI Express ) 週邊裝置 插槽 (序列埠 平行埠 PS/2 USB IEEE 94 IDE SATA ) 晶片組 CMOS 時脈產生器等元件 晶片組 (chipset) 的功能是控制主機板上 1 PS/2滑鼠插槽 (綠色) 面的元件與電路 協調各個介面 內含 2 PS/2鍵盤插槽 (紫色) 快取介面控制卡 電源管理系統 匯 流排介面控制器 CPU介面控制器 主 記憶體介面控制器等裝置 晶片組通常 分為北橋晶片和南橋晶片 前者負責 處理CPU與主記憶體及CPU與匯流排之 間的訊號 速度較快 後者負責處理 至於CMOS (complementary metal-oxide semiconductor 互補金氧半導體) 則是儲 存系統參數的晶片 這些參數包括硬碟 型態 軟碟規格 系統日期時間等 這就是主機板 (motherboard) 上面搭載 與輸入/輸出相關的動作 速度較慢 7 若將主機拆開 會看到一片如圖2.6的印 3 內建顯示晶片插槽 用來連接螢幕 4 同軸輸出接頭 用來連接同軸傳輸線 以提供 數位音效給AC-3解碼器或內含AC-3解碼器的 外接喇叭 5 光纖輸出接頭 用來連接光纖傳輸線 以提供 數位音效給AC-3解碼器或內含AC-3解碼器的 外接喇叭 6 IEEE 1934埠 用來連接數位攝影機 行動硬 碟等週邊

8 17 18 計算機概論 電腦硬體 COMPUTERS 圖2.6 主機板 7 內建立體音效插孔 軟碟機插槽 用來連接軟碟 8 RJ-45插槽 用來連接乙太網路線 南橋晶片 9 USB 埠 用來連接印表機 隨身碟 數位相 機 滑鼠 鍵盤等週邊 北橋晶片 PCI Express 匯流排 用來連接顯示卡等介 面卡 17 主記憶體插槽 用來安插主記憶體 18 CPU插槽 用來安插CPU PCI匯流排 用來連接音效卡 網路卡 數據 卡等介面卡 SATA插槽 用來連接硬碟 IDE插槽 用來連接硬碟 光碟等儲存裝置 02-19

9 中央處理器 (CPU) 中央處理器 (CPU central processing unit) (microprocessor) (processor) 算術邏輯單元 (ALU arithmetic/logic unit) ALU 控制單元 (CU control unit) CU ALU CPU 暫存器 (register) CPU 2.7 CPU CPU 匯流排 (bus) 主記憶體 (main memory) I B M P C C P U Intel Pentium Intel Pentium II AMD K6 Intel Celeron Intel Pentium!!! AMD Athlon AMD Duron Intel Pentium 4 AMD Athlon XP AMD Sempron 64 Intel Itanium Intel Core 2 AMD Phenom AMD Athlon 64 CPU ( 2.8) CPU CPU 字組大小 (word size) PC 32 CPU 32 ( Windows 9x/Me/XP/2003 Windows 7 32-bit) 64 CPU 64 ( Windows XP Professional x64 Edition Windows 7 64-bit) CPU 時脈 (clock) 系統時鐘 時脈週期 (clock cycle) CPU 圖 2.7 CPU 的結構 02-20

10 (a) (b) 圖 2.8 (a) Intel Core 2 CPU (b) AMD Phenom CPU ( 圖片來源 :Intel 公司 AMD 公司 ) MHz GHz CPU MIPS (million instructions per second) MHz ( ) GHz ( ) ( 6 ) PC ( 9 ) MFLOPS (million floating operations per CPU second) CPU Celeron 600MHz PowerPC G5 400MHz TPS (transactions per second) 外頻 CPU CPU MHz MHz CPU 內頻 CPU 倍頻 CPU 3.2GHz 800MHz 3.2GHz 800MHz = 4 COMPUTERS 7-21 計算機概論電腦硬體02-21

11 連接埠與介面卡 2.9 USB 2. 連接埠 (port) 插槽 (slot) 介面卡 (interface) 控制卡 (controller) PCI RJ-45 PC99 PC99 Microsoft Intel 1998 PC PC PS/2 PS/ 光碟機 退出按鈕 : 按下此鈕可以退出或收回光碟片的托盤 3 耳機或喇叭插孔 4 麥克風插孔 USB 連接埠 : 用來連接諸如數位相機 隨身碟等 USB 週邊 硬碟指示燈 : 電腦正在讀寫硬碟的資料時, 此燈會閃爍或持續亮起 7 8 電源按鈕 : 按下此鈕可以啟動或關閉電腦 電源指示燈 : 電腦開機時會亮起 圖 2.9 主機的正面 02-22

12 1 主電源插座 連接電源線 1 2 電壓調整鈕 切換1V/5V和220V/230V電壓 2 3 散熱風扇 移除主機內部的高溫 4 PS/2鍵盤插槽 (紫色) 連接PS/2介面的鍵盤 3 5 PS/2滑鼠插槽 (綠色) 連接PS/2介面的滑鼠 6 內建顯示晶片插槽 連接螢幕 4 7 平行埠 ( 粉紅色 ) 連接諸如印表機 數位相機等 較高速的週邊 6 8 序列埠 ( 深綠色 ) 連接諸如滑鼠 數據機等較低 速的週邊 8 9 USB埠 連接USB介面的週邊 內建音效晶片插槽 中央聲道與重低音喇叭插孔 (橘色) 後置環繞喇叭插孔 (黑色) 側邊環繞喇叭插孔 (灰色) 音源輸入插孔 (淺藍色 連接錄音機 音響等音效 輸出裝置) 音效輸出插孔 (草綠色 連接耳機 喇叭等音效接 收裝置) 麥克風插孔 (粉紅色) 7 9 如有安插其它介面卡 則會在此處出現相關插槽 圖2. 主機的背面 不同的主機板可能會內建不同的連接埠 常見的如下 計算機概論 電腦硬體 COMPUTERS 內建網路晶片插槽 連接網路線 硬碟 光碟與軟碟控制介面 諸如IDE (ATA) SATA等控制介面可以用來連接硬 碟 光碟與軟碟 PS/2埠 PS/2埠有紫色和綠色兩個 分別用來連接PS/2鍵盤及PS/2滑鼠 序列埠 (serial port COM1/COM2) 序列埠一次可以傳送一個位元 由於傳輸速率較 慢 目前已經很少使用 平行埠 (parallel port LPT) 平行埠一次可以傳送多個位元 由於傳輸速率較慢 目 前已經很少使用 內建音效晶片插孔 當主機板內建音效晶片時 就會有這些插孔 USB (universal serial bus) 這個介面可以串接7個週邊 支援隨插即用與熱抽換 也 就是作業系統可以偵測到使用者在開機狀態下所抽換的週邊 無須重新啟動電腦 USB 1.0/1.1的傳輸速率為1.5M/Mbps USB 2.0的傳輸速率提昇至480Mbps 而USB 3.0的傳輸速率更大幅提昇至4.8Gbps以上 02-23

13 IEEE 94 (FireWire) 這個介面可以 的數位訊號 轉換成喇叭所能播放的 換 IEEE 94a-2000 (FireWire 400) 的 類比訊號 或將麥克風或錄音所得到 傳輸速率約400Mbps IEEE 94b-2002 的類比訊號 轉換成CPU所能處理的 (FireWire 800) 的傳輸速率約800Mbps 數位訊號 音效卡通常是安插在主機 而其擴充規格S00與S3200的傳輸速 板上面的PCI匯流排 提供了和內建音 率約1.6Gbps和3.2Gbps 效晶片相同的插孔 Express Card 這個介面用來取代 數據卡 數據卡可以將CPU處理完畢 的數位訊號 轉換成電話網路所能傳 援隨插即用與熱抽換 最大傳輸速率 送的類比電波 或將接收自電話網路 可達3Gbps 不少筆記型電腦會配備 的類比電波 轉換成CPU所能處理的 Express Card插槽 以安插網路卡 數 數位訊號 數據卡通常是安插在主機 據卡 記憶卡 隨身碟 行動硬碟或 板上面的PCI匯流排 提供了用來連接 其它週邊 電話線的插槽 傳輸速率以bps (bits per second) 為單位 HDMI (high definition multimedia interface) HDMI是為了配合使用者欣 網路卡 網路卡可以將電腦內部的資 賞高解析度影像而衍生的數位顯示介 料轉換成傳輸媒介所能傳送的訊號 面 特點是整合影音訊號一起傳輸 或將傳輸媒介收到的訊號轉換成電腦 和傳統的影音訊號分離傳輸不同 所能處理的資料 網路卡通常是安插 2009年5月HDMI工作小組推出最新的 在主機板上面的PCI匯流排 提供了用 1.4版 除了延續1.3版的.2Gbps高頻 來連接雙絞線的RJ-45插槽 要一條接線 就能完成影音錄工作 顯示卡 顯示卡可以將CPU處理完畢 的數位訊號 轉換成螢幕所能顯示的 此外 主機板通常還會內建擴充槽以安 類比訊號 它所提供的D-sub插槽可以 插介面卡 當主機板上面安插其它介面 用來連接螢幕訊號線 常見的如下 (a) CardBus/PC Card (PCMCIA) 介面 支 卡時 主機的背面就會有對應的插槽 音效卡 音效卡可以將CPU處理完畢 串接63個週邊 支援隨插即用與熱抽 寬之外 亦加入錄影功能 使用者只

14 早期顯示卡是安插在主機板上面的PCI 顯示記憶體 (VRAM video RAM) 用來儲 (peripheral component interconnect) 匯流 存顯示晶片所需要的資料 這種記憶體 排或AGP (accelerated graphics port) 匯流 和主記憶體一樣 VRAM的數量愈多 排 但目前已經改用PCI Express匯流 解析度與色彩深度就愈高 其中解析 排 這是Compaq IBM Intel AMD 度 (resolution) 指的是單位距離內所能顯 HP Microsoft等公司聯合制定的序列傳 示的點數 以像素 (pixel) 為單位 例如 輸匯流排 它將繼ISA PCI之後成為第 表示水平方向有24個像素 三代主流的匯流排標準 垂直方向有768個像素 像素愈多 畫 顯示卡最初的功能很單純 就是基本的 盛行 使得顯示卡廠商無不致力於提昇 其處理速度 顯示記憶體 解析度 色 彩深度等規格 色彩深度 (color depth) 指的是每個像素所 能顯示的色彩數 8bit表示最多256 (28) 色 24bit表示最多,777,2 (224) 色 計算機概論 電腦硬體 COMPUTERS 影像輸出 但現在 由於3D動畫遊戲的 面就愈細緻 能夠顯示的資料就愈多 7-25 (b) (c) 圖2. (a) 網路卡 (b) 顯示卡 (c) 電視卡 02-25

15 記憶單元 記憶單元 (memory unit) 記憶體 記憶體 (memory) RAM ROM RAM (random access memory ) RAM 揮發性 (volatile) RAM RAM DRAM (dynamic RAM ) DRAM 電容 (capacitor) DRAM SRAM (static RAM ) SRAM 正反器 (flipflop) DRAM SRAM DRAM DRAM SRAM ROM (read only memory ) ROM 非揮發性 (nonvolatile) ROM ROM PROM (programmable ROM ) PROM EPROM (erasable PROM ) EPROM EEPROM (electronically EPROM ) EEPROM 快閃記憶體 (flash memory) EEPROM ROM ROM ROM 2. 暫存器 (register) CPU 02-26

16 快取記憶體 (cache memory) CPU ( CPU ) CPU 主記憶體 (main memory) CPU CPU CPU DRAM FPM RAM (fast page mode RAM) EDO RAM (extended data output RAM) Burst EDO RAM SDRAM (synchronize DRAM) VCM (virtual channel memory) DRDRAM (direct rambus DRAM) DDR SDRAM (double data rate SDRAM) DDR SDRAM 200 ~ 400MHz DDR SDRAM DDR2 SDRAM DDR3 SDRAM 400 ~ 800MHz 800 ~ 00MHz ( 2.) COMPUTERS 7-27 計算機概論電腦硬體圖 2. 記憶體的階層 圖 2. 主記憶體 (DDR3 SDRAM 規格 ) 02-27

17 固定狀態儲存裝置固定狀態儲存裝置 (solid state storage device) ( ) ( ) ( ) 隨身碟 USB USB GB LS0/240 ZIP MO MP3 記憶卡 MP3 PDA SmartMedia (SM) CompactFlash (CF) Memory Stick (MS) xd (extremedigital) 固態硬碟 (SSD solid state drive) 09 (a) (b) (c) 圖 2.17 (a) USB 隨身碟 (b) xd 記憶卡 (c) 固態硬碟 ( 圖片來源 :SanDisk 公司 ) 02-32

18 2-9 輸入單元 輸入單元 (input unit) ATM (OCR) (OMR) / Webcam 鍵盤鍵盤 (keyboard) 1 Windows 9x Windows 9x 4KEY 鍵盤 多媒體鍵盤 4KEY 無線鍵盤 PS/2 USB 指向裝置指向裝置 (pointing device) 指標 (pointer) 游標 (cursor) Windows 滑鼠 (mouse) 觸控式螢幕 (touch monitor) ATM COMPUTERS 7-33 計算機概論電腦硬體02-33

19 掃描器掃描器 (scanner) 饋紙式 平台式 手持式 DPI (dots per inch) 600DPI 600 DPI 數位相機數位相機 (digital camera) CompactFlash SmartMedia Memory Stick xd USB IEEE 94 像素 (a) (b) 02-34

20 數位攝影機 傳統的攝影機是以類比方式來捕捉並儲 存連續影像 若要儲存成數位格式 必須透過影像擷取卡 而數位攝影機 (DV digital video camera) 一開始就是以 數位方式來捕捉並儲存連續影像 然後 透過USB IEEE 94等連接埠傳輸到 電腦 以進行儲存 觀賞 編輯或燒錄 成DVD 隨著寬頻上網的普及 有愈來 Webcam和遠方的親友進行視訊對話 (e) 計算機概論 電腦硬體 COMPUTERS 愈多人透過解析度較低 價格較便宜的 7-35 (c) (f) (d) 圖2.18 (a) 鍵盤與滑鼠 (b) 搖桿 (c) 數位相機 (圖片來源 SONY) (d) Webcam (e) 掃描器 (f) 數位攝影機 (圖片來源 Panasonic) 02-35

21 輸出單元 輸出單元 (output unit) ( ATM ) 螢幕 螢幕 (monitor) CPU 軟拷貝 (soft copy) 硬拷貝 (hard copy) 映像管螢幕 (CRT cathode ray tube) CRT CRT 液晶螢幕 (LCD liquid crystal display) LCD (b) (a)