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第 3 章 計算機組織

第 3 章 計算機組織. 3-1 中央處理器 3-2 主記憶體 3-3 執行程式 3-4 匯流排及介面 3-5 輸出入周邊設備 3-6 儲存裝置. 電腦基礎元件. 真空管 電晶體 積體電路 超大型積體電路. 三大電腦展. 德國漢諾威電腦展（ CeBIT ；每年三月舉行）. 三大電腦展. 台北國際電腦展（ COMPUTEX TAIPEI ；每年六月舉行）. 三大電腦展. 美國拉斯維加斯秋季電腦展（ COMDEX FALL ；每年秋季舉行）

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第 3 章 計算機組織

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  1. 第3章 計算機組織 3-1 中央處理器 3-2 主記憶體 3-3 執行程式 3-4 匯流排及介面 3-5 輸出入周邊設備 3-6 儲存裝置

  2. 電腦基礎元件 • 真空管 電晶體 積體電路 超大型積體電路

  3. 三大電腦展 • 德國漢諾威電腦展（CeBIT；每年三月舉行）

  4. 三大電腦展 • 台北國際電腦展（COMPUTEX TAIPEI；每年六月舉行）

  5. 三大電腦展 • 美國拉斯維加斯秋季電腦展（COMDEX FALL；每年秋季舉行） • COMDEX was a computer expo held in the Las Vegas Valley, each November from 1979 to 2003. • COMDEX VIRTUAL

  6. 各類型電腦 • 桌上型電腦 (Desktop) • 筆記型電腦 (Laptop; Notebook) • 平板電腦 (Tablet PC)

  7. 3C整合 • Computer（電腦） • Communication（通訊） • Consumer electronics（消費性電子產品）

  8. Review: 1-2 計算機的通用架構 • 「馮紐曼模式」（von Neumann Model） • 最主要的精神在於「儲存程式」（stored program）的概念

  9. 3-1 中央處理器

  10. Intel Pentium 4

  11. 邏輯運算

  12. 微處理器發展簡史(I)

  13. 微處理器發展簡史(II)

  14. 3-2 主記憶體

  15. 位址和值

  16. 主記憶體類別 • RAM（Random Access Memory；隨機存取記憶體） • SRAM（Static RAM；靜態隨機存取記憶體） • DRAM（Dynamic RAM；動態隨機存取記憶體） • ROM（Read-Only Memory；唯讀記憶體） • PROM（Programmable ROM；可程式的唯讀記憶體） • Invented by 周文俊in 1956 • EPROM（Erasable Programmable ROM；可用強紫外線擦拭及可程式的唯讀記憶體） • EEPROM（Electronically Erasable Programmable ROM；可電子擦拭及可程式的唯讀記憶體）

  17. 3-3 執行程式

  18. 生產線技術(pipelining)

  19. 3-4 匯流排及介面 • 系統匯流排 • 負責CPU與記憶體間的資料傳送 • 擴充匯流排 • 保留一些連接給使用者彈性使用

  20. ISA、PCI、AGP及PCI Express • 在80年代，最當紅的高速匯流排是ISA（Industry Standard Architecture），它的傳輸速率每秒只有8.33MB • 90年代，PCI（Peripheral Component Interconnect）的每秒133Mb • 繪圖卡等須高速運作的多採用AGP，它每秒可傳輸2.1Gb • 現在走紅的是PCI Express，它也稱為3GIO。PCI Express的傳輸速率為每秒2.5Gb~8Gb。(PCI-E 16X 8Gb)

  21. USB • USB（Universal Serial Bus；通用序列匯流排） • 是USB Implementers Forum 所開發的連線規格 • 針對電腦的外接週邊設備（鍵盤、滑鼠、遊戲控制器、攝影機、儲存裝置、掃描器和其他周邊）所設計，讓使用者安裝特定裝置時，能夠省去開啟電腦機箱及重開機的麻煩，隨插即用 • 為一般使用者提供了操作簡便、擴充性和快速等優點 • USB 2.0傳輸速度最高每秒可達480Mb； • USB 3.0每秒傳輸速度達4.8 Gb

  22. IEEE 1394 • IEEE 1394 • 一種高速序列匯流排的公定標準。Apple將此種匯流排命名為 FireWire，Sony稱它為 i.Link • 提供隨插即用的功能，提供個人電腦相容性的延伸介面，它具有保證頻寬的傳輸模式，適用於消費性電子聲訊/視訊產品、儲存週邊及可攜式裝置 • IEEE 1394的資料傳輸速度是每秒400Mb，新的IEEE 1394b規格，傳輸速度高達每秒3.2Gb • 數位錄影機常用 • USB目前在PC較佔上風

  23. 3-5 輸出入周邊設備

  24. 鍵盤 • 輔助我們將訊息輸入電腦的重要輸入設備，它的字符位置和打字機類似，它與主機板連接的界面規格主要為PS2及USB

  25. 滑鼠 • 輔助我們將訊息輸入電腦的重要輸入設備，它與主機板連接的界面規格主要為PS2、USB、無線連接 • 種類非常的多：二鍵、三鍵、二鍵加小滾輪（可方便瀏覽超過顯示範圍的頁面）、軌跡球式的滑鼠 、光學滑鼠

  26. 掃描器 • 掃描的文件以數位影像格式儲存 • 儲存的檔案格式有TIFF、BMP、GIF與PCX等格式 • 掃描器的解析度以掃描時每英吋的取樣點數（dpi；dot per inch）表示

  27. 螢幕 • 又稱顯示器（monitor），是電腦最主要的輸出設備 • 傳統的螢幕為陰極射線映像管顯示器（CRT；Cathode Ray Tube），既粗大又笨重，已快速地被既輕且薄的液晶螢幕（LCD；Liquid Crystal Display）所取代

  28. 印表機 • 重要的輸出週邊設備，它的解析度以印出時每英吋的列印點數（dpi；dot per inch）表示

  29. 3-6 儲存裝置 • 硬碟 • 磁帶 • 軟式磁碟片 • Zip • MO • 光碟片 • 記憶卡 • 隨身碟 • 可攜式硬碟

  30. 硬碟 • 硬碟（Hard Disk）是電腦儲存資料最重要的地方，它的內部有圓形碟片及讀寫頭 • 程式及資料平時通常放在硬碟，執行時才從硬碟載入主記憶體，因此它是極為重要的儲存設備，平時最好就做備份

  31. Traditional Hard Disk Drive (left) and Solid-State Drive (right) Source: Wikipedia

  32. 磁帶、軟式磁碟片、Zip及MO • 磁帶通常用來做備份，主要是因為磁帶通常比硬碟的容量要大許多。現在的磁帶備份的資料動輒以TB（Tera Byte；兆位元組）計 • 備份的另一種選擇是使用RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）磁碟陣列 • 軟式磁碟片曾是九十年代最主要的可攜式儲存媒介 • Zip（IOMEGA於1995年推出）及MO（Magnet Optical Disk；SONY於1988年推出）是九十年代頗受歡迎的大量資料之可攜式儲存媒介

  33. 光碟片 • 新力（Sony）和飛利浦（Philips）在八十年代初期推出了CD-ROM • CD光碟片的儲存容量 為650MB • DVD（Digital Versatile Disk）單面單層可儲存4.7GB，最高可儲存雙面雙層，達17GB之多 • CD系列（CD-ROM、CR-R、CR-RW或VCD）的存取速度時，單倍速為每秒150KB • DVD系列（DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW或DVD-Video）的存取速度時，單倍速為每秒約1350KB • HD DVD; Blu-ray Disc

  34. 記憶卡 • 數位相機、PDA、…等都利用這種輕薄的記憶裝置儲存資料，它的種類繁多 • CF（Compact Flash） • SM（Smart Media） • SD（Secure Digital） • MMC（Multi Media Card） • MS（Memory Stick） • xD • micro SD

  35. 微型硬碟(MD) • 縮小版的硬碟 • 一般家用電腦使用的是3.5吋硬碟，筆記型通常用比較小的2.5吋硬碟，而MD小到連1吋都不到 • 容量通常較記憶卡高一個等級

  36. 多合一的讀卡機 • 可同時讀取多種不同的記憶卡

  37. 隨身碟 • 隨身碟（Flash Disk）又稱大拇哥，意即和大拇指大小差不多 • 透過USB埠可以連到電腦上，進行存取動作，相當方便 • 容量以GB計 • 造型花樣百出

  38. 複合式隨身碟兼具收錄音及MP3等功能

  39. 可攜式硬碟 • USB 外接硬碟，它是一種體積小且重量輕的攜帶式儲存裝置 • 大約只有手掌般的大小，而且具有USB連接線即插即用的功能，可輕易地與個人電腦相連接，安裝極為便捷 • 雖然較隨身碟大一些，但容量達數百GB，甚至TB，是須攜帶大量資料人士的最愛

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