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電腦硬體知識

電腦硬體知識. 第二章 2-1 電腦架構與連結 2-1-1 資料的單位 2-1-2 電腦主機的元件-以 PC 為例 2-2 第腦週邊設備的介紹 2-3 電腦主機擴充與昇級 2-4 電腦操作與保養 2-5 數字系統及資料的表示法 2-5-1 數字系統間的轉換 2-5-2 資料表示法. 2-1 電腦的架構與連接. 電腦五大單元. 各式的輸入設備. 2-1 電腦的架構與連接. 輸入單元（ Input Unit ， IU) 輸入單元的功能就是讓使用者由輸入設備，將程式或資料輸入至電腦. 2-1 電腦的架構與連接.

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  1. 電腦硬體知識 第二章 2-1 電腦架構與連結2-1-1 資料的單位2-1-2 電腦主機的元件-以PC為例 2-2 第腦週邊設備的介紹 2-3 電腦主機擴充與昇級 2-4 電腦操作與保養 2-5 數字系統及資料的表示法2-5-1 數字系統間的轉換2-5-2 資料表示法

  2. 2-1 電腦的架構與連接 • 電腦五大單元

  3. 各式的輸入設備 2-1 電腦的架構與連接 • 輸入單元（Input Unit，IU) • 輸入單元的功能就是讓使用者由輸入設備，將程式或資料輸入至電腦

  4. 2-1 電腦的架構與連接 • 記憶單元（Memory Unit，MU） • 主記憶體（Main Storage） • 是指電腦內部的記憶體，它是用來暫時儲存正在處理中的程式及資料 • 輔助記憶體（Auxiliary Storage） • 指電腦外部的記憶體，它是專門用來儲存需常期保存的資料或程式

  5. 2-1 電腦的架構與連接 • 算術/邏輯單元（Arithmetic/Logic Unit，ALU） • 將主記憶體中的資料或程式指令，拿來進行算術運算或邏輯判斷 • 控制單元（Control Unit，CU） • 指揮、控制及協調電腦內部各項工作的執行順序

  6. 2-1 電腦的架構與連接 • 輸出單元（Output Unit，OU） • 將儲存於記憶單元中的資訊，轉換成為人類可以看的懂文字、數字或圖形，輸出至外界的輸出設備中

  7. 2-1 電腦的架構與連接 • 五大單元通常是使用匯流排(Bus)來傳遞彼此需要的資料 • 資料匯流排 • 是各個單元傳遞指令或資料的通道 • 位址匯流排 • 設定資料要存放在記憶體中何處的訊號通道 • 控制匯流排 • 傳送控制訊號的管道

  8. 2-1 電腦的架構與連接 • 機器週期(Machine cycle)

  9. 2-1-1 資料的單位 • Bit (位元) • 電腦中儲存資料的最基本單位 • Byte (位元組) • 可供電腦執行的最小資料單位 • 1 Byte = 8 bits • 1KB = 210Bytes = 1,024Bytes ≒ 103 Bytes(千) • 1MB = 220Bytes = 210KBytes ≒106Bytes(百萬) • 1GB = 230Bytes = 210MBytes ≒109Bytes(十億) • 1TB = 240Bytes = 210GBytes ≒1012Bytes(兆)

  10. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 中央處理單元（Central Processing Unit) • 個人電腦中所使用的CPU以Intel所生產的微處理器為主，其結構中包含控制單元、算術/邏輯單元與少量的記憶體(暫存器Register與快取記憶體Cache) • 中央處理器（CPU）的速度，大多是指中央處理器內部工作時脈

  11. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 主記憶體（Main Memory） • 可分為唯讀記憶體（ROM）及隨機存取記憶體（RAM） • 唯讀記憶體（ROM） • Mask ROM（罩冪式ROM） • PROM（可程式化的ROM） • EEPROM（電子式可消除且可程式化的ROM） • Flash memory (快閃記憶體)

  12. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 隨機存取記憶體（RAM） • SRAM（靜態RAM） • 不需週期性的更新電路（充電），因此速度快，但價格較高 • DRAM（動態RAM） • 是一種小電容，使用時需要定期的放電及充電，因此速度較慢，價格亦較SRAM便宜，廣泛地使用於個人電腦系統中

  13. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 隨機存取記憶體規格

  14. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 輔助記憶體（Secondary Memory） • 磁碟（Disk Pack）與磁碟機（Disk Driver） • 磁碟依照構成的材料不同可分為軟式磁碟（Floppy Disk）及硬式磁碟（Hard Disk） • 常見的軟碟規格為3 1/2吋，容量1.44MB。硬碟的規格很多，有3 1/2吋(桌上型電腦使用)、2 1/2吋(筆記型電腦使用)等多種

  15. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 硬碟的結構與效能 • 磁面(Surface side):磁碟的磁盤可分為上下兩面。 • 磁軌(Track):每個磁面上可畫分許多的同心圓。 • 磁區(Sector):每個磁軌可再畫分不同的區段，為存取的基本單位(512 Bytes)。 • 磁簇(Cluster):多個連續的磁區所組成的區域。 • 磁柱(Cylinder):硬碟中所有的磁盤的同一磁軌所形成的柱狀區域 • 磁碟存取時間(Disk access time)=搜尋時間(Seek time)+旋轉時間(Rotation time)+資料傳輸時間(Data transfer time)

  16. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 光碟(Compact Disk)與光碟機(CD Driver) • CD光碟依功能可分為三類: • CD-ROM: 只能讀資料但不能寫入資料 • CD-R: 能將資料寫入(燒錄)光碟片一次，但寫入後就只能讀取其內之資料 • CD-RW: 可以重覆寫入並讀取資料 • CD-ROM單倍速為150KB/S

  17. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • DCD光碟依功能及規格可分為五類: • DVD-ROM: 只能讀資料但不能寫入資料 • DVD-R:能將資料寫入（燒錄）光碟片一次，其光碟規格是由DVD論壇所制定的 • DVD+R: 符合DVD+RW聯盟所定的燒錄標準之寫入一次光碟 • DVD-RW:可重複讀寫的DVD光碟，依DVD論壇制定的標準 • DVD+RW:可重複讀寫的DVD光碟，依DVD+RW聯盟制定的標準 • DVD-ROM的單倍速為1350KB/S

  18. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 磁光碟（MO） • 磁光碟與光碟和磁碟兩者類似，其原理也約略是兩者的混合體，它是以雷射光速改變磁光碟片上之合金材質的磁場，進而達到儲存資料的目的

  19. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 隨身碟與記憶卡 • 使用快閃記憶體，由於Flash Memory並不需要充電來維持記憶體內的資料，所以Flash Memory內的資料其保存性也相當高 • 記憶卡常見的規格: • CF、SM、SD、MS、xD

  20. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 磁帶機 • 如同錄音機結構的儲存媒體，與其他磁碟直接存取資料方式不同，只能以循序方式存取資料

  21. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例 • 主機板(MB) • 主機板上通常承載有中央處理器(CPU)與記憶體(RAM)、晶片組(Chipset)、介面擴充槽、輸出入連接頭(I/O)…等主要原件 • 南橋晶片負責掌控主機板的輸出入訊號，而北橋晶片則負責掌控記憶體等功能運作的控制 • BIOS (Basic Input/ Output System)置於主機板內，開機後開始與硬體密切配合，以支援系統的個別元件(如記憶體、軟/硬碟及顯示器等)間的資料傳輸

  22. 2-1-2 電腦主機的元件—以PC為例

  23. 2-2 電腦週邊設備的介紹 • 鍵盤 • 機械式鍵盤 • 薄膜式鍵盤 • 滑鼠 • 滾球滑鼠 • 光學鼠 • 有線的鍵盤與滑鼠是以PS/2或是USB接頭與主機連接 • 無線鍵盤與滑鼠則可使用紅外線或是藍芽裝置與主機連接

  24. 2-2 電腦週邊設備的介紹 • 螢幕 • CRT 顯示器 • 液晶顯示器(LCD, Liquid Crystal Display)

  25. 2-2 電腦週邊設備的介紹 • 數位相機(攝影機) • 利用感光元件將光線轉換為數位的影像訊號並將其壓縮後，存入記憶體內 • 感光元件 • CCD (Charge Coupled Devices) • CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

  26. 2-2 電腦週邊設備的介紹 • 掃描器 • 是一種將靜態影像轉為數位影像的設備，主要有饋紙式及平台式兩種主要的掃瞄方式 • 解析度以ppi(pixel per inch, 每英吋的像素點)表示 • 內插解析度: 利用軟體運算來增加成品的解析度

  27. 2-2 電腦週邊設備的介紹 • USB (Universal Serial Bus，萬用串列匯流排) • 可熱插拔 • 即插即用 ( Play & Plug ) • 最多可串接127個裝置 • USB 1.1傳輸速率12Mbps，USB 2.0達480Mbps • IEEE-1394 • 可熱插拔 • 即插即用 ( Play & Plug ) • 可接63個裝置 • 1394a傳輸速度可達到400Mbps，1394b速度可達 800 Mbps

  28. LPT1 與印表機的連接 手機可利用USB與電腦連接 DV透過IEEE 1394連接電腦 Com1 與數據機的連接 2-2 電腦週邊設備的介紹

  29. 2-3 電腦主機擴充與昇級

  30. 1. 調整硬碟的Jumper來設定該IDE硬碟為排線上的第一個裝置(Master)或是第二個裝置(Slave)。通常可在硬碟標籤看到設定說明。主機板可接兩條IDE排線，每條排線可接兩個IDE裝置(光碟機也大都使用IDE規格。 3. 將12V電源線接上。 2. 將IDE排線接上，其排線是有固定的接法，紅色線為第一支針腳應接的位置。現在的排線大都有“防呆裝置”也就是有一突出點，讓接線時不致接反。 4. 將硬碟放入主機適當位置後，用螺絲加以固定。 2-3 電腦主機擴充與昇級 • 加裝硬碟

  31. 1. 扳開記憶體插槽兩側的固定扣(輕輕往外扳即可)，另外如果要拆除記憶體時時也是將兩側扳開即可。 2. 用姆指將記憶體由上方壓入，插入前注意插槽的中間的突出是否能與記憶體中央的凹陷位置相吻合。 3. 正確插入記憶體時，兩側的固定扣應能卡住記憶體。 2-3 電腦主機擴充與昇級 • 增加記憶體

  32. 1. 將CPU上的散熱器及風扇卸下，通常是將兩側的固定扣鬆開後即可。 3. 插座鬆開後，可輕易的將CPU取出。 4. 將新的CPU放入，並將ZIF拉桿壓下及安裝散熱器及風扇。CPU的安裝方向可由某角缺少一支針腳判定。 2. 將ZIF插座的拉桿向上拉開。 2-3 電腦主機擴充與昇級 • 更換CPU

  33. 3. 以相同方式將PCI規格之介面卡插入PCI插槽。 1. 將機殼後側的擋板卸下。 4. 用螺絲將新增的界面卡固定即可。 2. 將顯示卡垂直插入AGP插槽。 2-3 電腦主機擴充與昇級 • 加裝顯示卡及介面卡

  34. 錯誤不良的操作電腦姿勢 正確的操作電腦姿勢 2-4 電腦的操作與保養 • 電腦操作方式 • 要有良好的打字姿勢

  35. 鍵盤操作姿勢 (手部稍離桌面一點距離或使用有支撐墊的鍵盤) Windows XP 的工作管理員可關閉無回應的程式 2-4 電腦的操作與保養 • 長時間上機後要有適當的休息 • 不可以邊吃東西邊打電腦 • 養成正確的開關機習慣

  36. 2-4 電腦的操作與保養 • 保養電腦的方法 • 定時清理電腦設備 • 避免灰塵進入電腦室內 • 儘量避免過多且連續的冷開機動作 • 螢幕不使用時儘可能將電源關掉 • 長時間不使用電腦亦應定時開機 • 維持室內的濕度

  37. 各進位系統使用字元表 2-5 數字系統及資料的表示法 • 二進位制 • 只有0與1這兩個數字的變化，是屬於「逢二進位」（亦即逢二便向左邊進一位）的計數方式。

  38. 各進位系統數值對應範例 2-5 數字系統及資料的表示法

  39. 2-5-1 數字系統間的轉換

  40. 2-5-1 數字系統間的轉換

  41. 2-5-1 數字系統間的轉換

  42. 2-5-1 數字系統間的轉換

  43. 2-5-1 數字系統間的轉換

  44. 2-5-1 數字系統間的轉換

  45. 2-5-1 數字系統間的轉換

  46. 電腦中常用的編碼法 2-5-2 資料表示法

  47. 2-5-2 資料表示法 • 文字資料表示法 • 英文文字資料 • 最常見的編碼法是ASCII(美國國家標準交換碼)。採用8 bits來表示所代表的符號，共計有28=256種符號 • 中文文字資料 • 一個中文字以16 bits加以編碼。常用的繁體字編碼為Big-5碼，共計216=65536個中文字 • 萬國碼 (Unicode) • Unicode 針對各國文字、符號進行統一性編碼，也是使用16 bits來編碼

  48. 2-5-2 資料表示法 • 數值資料表示法 • 不帶號整數 • 將所有位元視為數值的一部份 • 帶號整數 • 符號位元法 • 第一個位元當作符號位元(0表示數值為正，1表示數值為負) • -2310其對應的編碼為100101112 • 1補數表示法 • 將正整數的二進位編碼取反相(1變0，0變1)，即為該整數的負值 • -2310的1補數編碼是將000101112(正23)取反相111010002即為其表示式 • 2補數表示法 • 要表示一個數值的負數只要將其1補數加1即可 • -2310的2補數編碼為111010012

  49. 補充教材 • 時間的單位 • 1ms(毫秒)=10-3s(秒) • 1μs(微秒)=10-6s(秒) • 1ns(奈秒)=10-9s(秒) • 1ps(微微秒)=10-12s(秒)

  50. 補充教材 • RISC 與 CISC 之CPU架構 • RISC CPU是採用精簡指令集架構的CPU，CISC CPU為採用複雜指令集架構的CPU • 用一個基本的數學例子來說 4*3＝12( CISC ) 可以用加法來算 4+4+4＝12 ( RISC ) • 精簡指令，其實是把所有的指令化簡，把最基本的指令留下來，而其他複雜的指令都可以使用現有的指令做出來。 • CISC可使用的指令較多，但讀取指令及解碼時間較長。目前Intel Pentium採用CISC，而Power PC採用RISC架構的CPU

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