電腦概論

第 1 章 電 腦 的 過 去 與 現 在 本 投 影 片 ( 下 稱 教 用 資 源 ) 僅 授 權 給 採 用 教 用 資 源 相 關 之 旗 標 書 籍 為 教 科 書 之 授 課 老 師 ( 下 稱 老 師 ) 專 用, 老 師 為 教 學 使 用 之 目 的, 得 摘 錄 編 輯 重 製 教 用 資 源 ( 但 使 用 量 不 得 超 過 各 該 教 用 資 源 內 容 之 80%) 以 製 作 為 輔 助 教 學 之 教 學 投 影 片, 並 於 授 課 時 搭 配 旗 標 書 籍 公 開 播 放, 但 不 得 為 網 際 網 路 公 開 傳 輸 之 遠 距 教 學 網 路 教 學 等 之 使 用 ; 除 此 之 外, 老 師 不 得 再 授 權 予 任 何 第 三 人 使 用, 並 不 得 將 依 此 授 權 所 製 作 之 教 學 投 影 片 之 相 關 著 作 物 移 作 他 用 著 作 權 所 有 旗 標 出 版 股 份 有 限 公 司

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

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

1-1-1 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 4

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 5

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 6

電 腦 厲 害 在 哪? 儲 存 容 量 大 電 腦 使 用 各 種 不 同 的 媒 介 來 儲 存 資 料, 可 記 憶 的 資 料 量 非 常 大 一 套 32 巨 冊 的 大 英 百 科 全 書, 只 要 2 張 薄 薄 的 光 碟 片 就 可 容 納, 既 節 省 空 間 又 容 易 攜 帶 7

電 腦 的 儲 存 單 位 電 腦 的 儲 存 設 備 基 本 上 都 以 位 元 組 (Bytes) 作 為 資 料 存 取 的 基 本 單 位, 但 由 於 其 可 儲 存 的 資 料 量 非 常 大, 因 此 一 般 常 見 的 單 位 與 換 算 方 式 如 下 : 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 回 原 點 8

1-1-3 電 腦 能 幫 我 們 做 什 麼? 電 腦 到 底 能 為 我 們 帶 來 什 麼 實 質 上 的 幫 助 呢? 以 下 為 您 分 述 電 腦 三 個 最 重 要 的 功 能 : 處 理 大 量 的 資 料 提 高 工 作 效 率 提 供 有 用 的 資 訊 9

處 理 大 量 的 資 料 處 理 速 度 快 是 電 腦 最 大 的 特 色, 所 以 對 於 需 要 大 量 統 計 運 算 的 工 作, 就 非 得 用 電 腦 來 計 算 不 可, 不 僅 計 算 的 速 度 快 可 處 理 的 資 料 量 大, 最 重 要 的 是 可 以 減 少 人 工 計 算 的 錯 誤 例 如 與 生 活 息 息 相 關 的 氣 象 預 報 每 年 政 府 公 布 的 人 口 統 計 每 天 數 以 萬 計 的 股 票 交 易... 等, 都 是 藉 由 電 腦 來 完 成 的 10

處 理 大 量 的 資 料 氣 象 預 報 是 記 錄 過 去 的 天 氣 並 觀 測 目 前 的 氣 溫 氣 壓, 並 以 雷 達 衛 星 等 設 備 蒐 集 各 觀 測 站 的 氣 象 資 訊, 才 能 準 確 地 預 測 天 氣 政 府 所 做 的 各 項 人 口 普 查 出 生 率 失 業 率 平 均 收 入... 等 等, 必 需 統 計 大 量 的 資 料, 經 過 仔 細 的 計 算 分 析, 才 能 夠 得 到 準 確 又 客 觀 的 數 據 銀 行 證 券 交 易, 以 及 隨 處 可 見 的 ATM, 都 是 透 過 電 腦 才 能 在 短 時 間 內 處 理 各 式 帳 務 買 賣 股 票 基 金, 甚 至 是 跨 國 交 易 也 能 在 彈 指 間 完 成 11

提 高 工 作 效 率 使 用 電 腦 可 以 達 到 自 動 化 的 操 作 或 處 理, 除 了 可 以 大 量 減 少 人 力 需 求 外, 還 可 縮 短 工 時, 讓 整 體 的 工 作 效 率 提 昇 不 少! 以 下 列 舉 2 個 透 過 電 腦 來 取 代 人 工 作 業, 藉 以 提 高 工 作 效 率 的 範 例 : 12

提 高 工 作 效 率 辦 公 室 自 動 化 : 辦 公 室 自 動 化 軟 體 包 括 文 書 編 輯 電 子 試 算 表 桌 上 排 版... 等 軟 體, 提 供 製 作 文 件 資 訊..., 以 提 升 個 人 生 產 力, 再 藉 由 工 作 群 組 的 資 源 分 享, 達 成 共 同 的 目 標 目 前 許 多 跨 國 企 業 擁 有 多 據 點 的 公 司 等, 除 了 透 過 公 司 系 統 連 線 查 詢 更 新 資 訊 外, 亦 會 透 過 網 路 進 行 視 訊 會 議, 節 省 人 員 四 處 奔 波 的 勞 苦 及 往 返 時 間 13

提 高 工 作 效 率 家 庭 自 動 化 : 包 括 保 全 系 統 智 慧 型 家 電... 等 以 智 慧 型 家 電 為 例, 目 前 已 開 發 出 可 上 網 管 理 食 物 顯 示 食 譜 訂 購 食 材... 等 功 能 的 智 慧 型 冰 箱, 讓 冰 箱 不 但 具 備 冷 藏 食 物 的 基 本 功 能, 還 能 充 當 管 家 呢! 14

提 供 有 用 的 資 訊 在 資 訊 氾 濫 的 社 會 中, 電 腦 可 以 幫 我 們 從 一 堆 雜 亂 的 資 料 中 過 濾 出 符 合 條 件 的 資 訊, 以 便 我 們 再 利 用 這 些 資 訊 例 如 : 圖 書 館 的 全 文 檢 索 系 統, 讓 我 們 可 以 依 據 關 鍵 字 找 出 想 要 參 考 的 文 章 公 司 行 號 利 用 電 腦 建 立 的 資 料 庫, 可 以 根 據 設 定 的 條 件, 迅 速 而 精 確 地 查 出 所 有 符 合 條 件 的 交 易 紀 錄 商 品 或 客 戶 資 料 利 用 電 腦 連 上 網 際 網 路, 全 世 界 圖 文 並 茂 聲 光 俱 佳 的 多 媒 體 資 訊 都 可 任 您 瀏 覽 15

1-5 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 16

電 腦 的 歷 史 17

1-5-1 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 18

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 19

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 ) 20

第 一 代 - 真 空 管 電 腦 (1946 ~ 1954) 21

1-5-2 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 22

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 ) 23

1-5-3 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 24

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 25

1-5-4 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 26

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 27

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 28

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 80286 80386 80486 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 29

第 四 代 - 微 處 理 電 腦 (1971 ~ 現 在 ) 30

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 31

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 : 32

積 體 電 路 33

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 34

人 工 智 慧 (Artificial Intelligence, AI) 請 參 考 5-4-3 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) 35

人 工 智 慧 (Artificial Intelligence, AI) 除 此 之 外, 人 工 智 慧 應 用 的 領 域 還 包 括 類 神 經 網 路 (Neural Network) 機 器 學 習 (Machine Learning) 模 糊 邏 輯 (Fuzzy Logic) 影 像 辨 識 (Pattern Recognition) 自 然 語 言 辨 識 (Natural Language Understanding) 等 等 36

人 工 智 慧 (Artificial Intelligence, AI) 回 原 點 37

第 2 章 認 識 電 腦 本 投 影 片 ( 下 稱 教 用 資 源 ) 僅 授 權 給 採 用 教 用 資 源 相 關 之 旗 標 書 籍 為 教 科 書 之 授 課 老 師 ( 下 稱 老 師 ) 專 用, 老 師 為 教 學 使 用 之 目 的, 得 摘 錄 編 輯 重 製 教 用 資 源 ( 但 使 用 量 不 得 超 過 各 該 教 用 資 源 內 容 之 80%) 以 製 作 為 輔 助 教 學 之 教 學 投 影 片, 並 於 授 課 時 搭 配 旗 標 書 籍 公 開 播 放, 但 不 得 為 網 際 網 路 公 開 傳 輸 之 遠 距 教 學 網 路 教 學 等 之 使 用 ; 除 此 之 外, 老 師 不 得 再 授 權 予 任 何 第 三 人 使 用, 並 不 得 將 依 此 授 權 所 製 作 之 教 學 投 影 片 之 相 關 著 作 物 移 作 他 用 著 作 權 所 有 旗 標 出 版 股 份 有 限 公 司

2-1 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 39

微 電 腦 (Micro Computer) 回 原 點 40

2-1-2 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 41

迷 你 電 腦 (Mini Computer) 回 原 點 42

2-1-4 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 43

2-1-5 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 44

2-2 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 45

2-2-1 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 8088 286 386 486, 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 46

2-2-2 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 47

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 48

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 49

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 50

2-2-4 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 51

2-2-5 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 52

平 板 電 腦 回 原 點 53

2-3 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 54

個 人 電 腦 的 外 觀 55

2-3-2 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 56

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 57

電 腦 的 五 大 單 元 Input unit Control unit Arithmetic/logic unit CPU Cache memory Input unit ROM RAM Buffer output unit 58

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 59

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 60

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 61

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 62

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 63

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 64

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 65

電 腦 的 主 機 世 界 66

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 67

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 68

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 69

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! 70

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 71

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 72

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! 73

CPU 的 速 度 74

CPU 的 速 度 現 在 Intel 為 了 破 除 頻 率 等 於 效 能 的 迷 思, 與 方 便 消 費 者 辨 別, 改 用 全 新 的 命 名 方 式 來 標 示 處 理 器, 依 據 處 理 器 系 列 + 型 號 來 決 定, 在 同 一 個 處 理 器 系 列 中, 數 字 愈 大 代 表 效 能 愈 強, 例 如 Q9400 > Q8200 > Q6600 75

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 76

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! 77

主 機 板 的 功 能 78

主 機 板 的 種 類 主 機 板 的 規 格 是 大 致 根 據 CPU 的 插 槽 來 劃 分, 例 如 目 前 Intel 的 CPU 需 搭 配 Socket 1155 / 1366 主 機 板 ; 而 AMD 最 新 的 CPU 則 需 搭 配 Socket AM3 / AM3+ 主 機 板 79

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 80

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 81