計算機概論Computer Concepts

CK6126 康秩群. 計算機概論 Computer Concepts - Hardware. Hardware 硬體 五大基本單元 • 輸入單元(Input Unit, IU)：讀取外界之命令、資料及訊號。 • 輸出單元(Output Unit, OU)：將資料輸出。 • 記憶單元(Memory Unit, MU)：儲存資料與程式、指令，並提供 ALU 運算的資料。 • 控制單元(Control Unit, CU)：指揮整部電腦、指令解碼、協調各單元運作與資料傳送。 • 算術邏輯單元(Arithmetic/Logic Unit, ALU)：處理算術與邏輯運算。 練習題： 1.算術/邏輯單元(ALU)負責執行所有的運算，而主記憶體與 ALU 之間的資料傳輸，由誰負責監督執 行？(A)監督程式 (B)輸入輸出單元 (C)控制單元 (D)主記憶體。. 【93 軟設】. 2.下列對於電腦硬體五大單元的敘述何者有誤？ (A)輸入單元：待處理的資料須經由此單元進入電腦 (B)輸出單元：處理完成之資訊由此單元送出 (C)算術/邏輯運算單元：所有的算術運算均在此單元完成 (D)記憶單元：僅儲存輸入之待處理資料 【89 資管推甄】. (E)控制單元：所有電腦的動作由此單元負責安排及指揮。 答案：1.(C) 2.(D). CPU 中央處理器 中央處理器(Central Processing Unit, CPU)或稱微處理器(Microprocessor)，主要由控制單元 (CU)與算術邏輯單元(ALU)組成，另包括暫存器(Register)和快取記憶體(Cache)等記憶單元。 CPU 執行指令的固定程序如下： • 擷取(fetching)：從記憶單元擷取指令。 • 解碼(decoding)：將指令解碼，並把需要運算的資料送至 ALU。 • 執行(ececuting)：執行已解碼的指令。 • 儲存(storing)：將執行結果存入記憶體或暫存器內。. 前兩個合稱擷取週期(Fetch cycle)，由控制單元負責；後兩個合稱執行週期(Execute cycle)， 由 ALU 負責。整個程序稱為機器週期(Machine Cycle)或指令週期(Instruction Cycle)。 系統時鐘會以固定的時間間隔送出脈波訊號，為機器週期定時，稱為時脈。一般來說 CPU 的時脈頻率越高，處理速度越快（非絕對） ，目前的產品大多以 GHz 為單位，表示一秒內有 X 十億個時脈週期。但當時脈高到某個程度，會引出高耗能及散熱問題，故現在 CPU 研發多 往多核心方向發展，意即將多個處理核心封裝在同一個 IC 中。 內頻(主頻) = 外頻 x 倍頻 除了時脈頻率外，還有以下 CPU 處理速度的表示法： • CPI(Clock cycle Per Instruction)：每執行一個指令平均需要的時脈週期數，另 IPC 為其倒數。 • MIPS(Million Instruction Per Second)：百萬指令/秒，等於時脈頻率除以 CPI 除以 100,000。 • MFLOPS(Million Float Instruction Per Second)：百萬次浮點數運算/秒，多用於衡量大型電腦。 97 建中資訊科校內培訓講義-計算機概論-3.

CK6126 康秩群. CPU 以及各系統元件間透過匯流排(Bus)來溝通，主要包含以下幾種： • 控制匯流排(Control Bus)：負責傳送 CPU 對其他元件之控制訊號。 • 位址匯流排(Address Bus)：傳送位址訊息以存取資料，其位元數決定記憶體可定址大小(2n bytes)。 • 資料匯流排(Data Bus)：在各單元間傳送資料，其位元數決定同時傳輸資料量，CPU 位元數即為此。. 其中前兩種為單工(單向)傳輸，資料匯流排則為半雙工(雙向但不可同時)傳輸。 暫存器(Register)由正反器(Flip-Flop)組成，為存取速度最快的記憶體，存放執行指令所需 訊息，如累加器(Accumulator)(儲存運算結果)、指令暫存器(Instruction Register)(儲存指令)等。 快取記憶體(Cache)之存取速度較主記憶體快，當 CPU 處理數據時會優先至其中尋找，並 可運用一些技術讓所需資料預先載入。使用 SRAM(靜態隨機存取記憶體)。 練習題： 1.CPU 運作的機器週期(Machine Cycle)中，不包含下列哪一個步驟？. 【97 統測-商業語文】. (A)擷取(Fetch) (B)編碼(Encode) (C)解碼(Decode) (D)執行(Execute) 。 2.假設一部時脈速度為 1GHz 的電腦執行 1,000,000 個指令需要 0.002 秒， 請問這部電腦的 CPI 是. (1). ；電腦的速度是. (12). 【95 軟設】. MIPS。. 答案：1.(B) 2.(1)2 (2)500. Motheroard/Mainboard 主機板 • 目前主流規格為 ATX(Advanced Technology Extended)。 • 介面卡：主機板與週邊設備間之媒介，常見有顯示卡、音效卡及網路卡。 • 擴充槽：介面卡在主機上之插槽，常見有： • ISA(Industry Standard Architecture)：早期之規格，資料匯流排 8/16 bits，最高速度 16MB/s。 • EISA(Extended Industry Standard Architecture)：ISA 的高階版本，向下相容，32 bits，33MB/s。 • PCI(Peripheral Component Interconnect)：幾年前的主流，32/64 bits，133MB/s。 • AGP(Accelerated Graphics Port)：僅供顯示卡使用，32 bits，最高 2133MB/s(8x)。 • PCIe(PCI Express)：目前主流規格，每通道 1 bit，有 1x~16x，最高 8GB/s(16x)。. • USB(Universal Serial Bus)：支援熱插拔、隨插即用，除了提供傳輸，也提供電源給設備使 用，目前主流 USB2.0 最高速為 480Mbps(bits/s)，另最新 USB3.0 可達 4.8Gbps。 • BIOS(Basic Input Output System)：基本輸出輸入系統，載入在電腦硬體系統上的最基本的 軟體程式碼，儲存於 ROM 中。負責在電腦電源開啟之後，進行系統自我測試工作(POST)， 並且讀取 CMOS 當中的設定資料(如：硬碟容量，系統時間，開機裝置的優先順序等)。 練習題： 1.下列那一個匯流排的時脈速度最快？(A) ISA (B) EISA (C) PCI (D) AGP 2.下列哪一項不是 BIOS(Basic Input Output System)具備的功能？. 【95 軟設】 【92 統測-衛生】. (A)記錄硬碟型號及大小 (B)設定由硬碟開機 (C)設定顯示器的解析度 (D)設定系統的時間。 答案：1.(D) 2.(C). 97 建中資訊科校內培訓講義-計算機概論-3.

CK6126 康秩群. Memory 記憶體 • 主記憶體（狹義之「記憶體」 ，存取速度較快） • 隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM)：當電源供應中斷，記憶體所儲存的資料 便會消失，具「揮發」性，故頇不斷通電。 「隨機存取」表儲存資料不一定在連續位置。 • 靜態隨機存取記憶體(Static RAM, SRAM)：只要保持通電，就可以保存裡面儲存的 資訊，成本較高，多用於 Cache。 • 動態隨機存取記憶體(Dynamic RAM, DRAM)：一般使用者自行加裝的「RAM」即 屬此類，以電容儲存資料，會漏電，需定期充電(Refresh)，故稱「動態」 。 • SDRAM(Synchronous DRAM)：早期的主流，較傳統 DRAM 快。 •. DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)：幾年前的主流，具有雙倍資料傳輸率之 SDRAM。. •. DDR2 SDM(Double Data Rate Two SDRAM)：目前的主流，DDR 的下一代，即俗稱之 DDR2。. •. DDR3 SDRAM：更新、更快的一代，相較於 DDR2 稍嫌貴。. • 唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM)：只能讀取，不具揮發性，資料可長久保存。其中 Flash Memory 可利用高電場重複讀寫，應用於 BIOS 儲存及各類電子產品(如隨身碟)上。 • 虛擬記憶體(Virtual Memory)：將輔助記憶體模擬成主記憶體使用，可增加記憶體空間。. • 輔助記憶體（所有能輔助主記憶體儲存資料之設備） • 磁帶(Tape)：還記得錄音帶、錄影帶嗎？古早的東西，只能作循序存取(資料連續存放)。 • 磁碟(Disk)：把資料記錄在磁性的媒體上，採用隨機存取。 •. 磁軌(track)：磁碟上每個同心圓稱為磁軌，最外圈為第 0 軌，依序向內遞增，每圈容量皆相同。. •. 磁區(Sector)：磁碟存取的基本單位，每個磁區為 512Bytes。. •. 磁碟存取時間 = 尋找時間(移動磁頭) + 旋轉時間(旋轉磁碟) + 資料傳輸時間(讀寫資料)。. •. 軟碟(Floppy Disk)：常見有 3.5”及 5.25”兩種，另有 ZIP 及 LS-120 等大容量軟碟。. •. 硬碟(Hard Disk Drive, HDD)：由數片磁碟相疊而成，每片有正反兩面。 •. 磁柱(Cylinder)：由同一硬碟中所有編號相同的磁軌組成(可想像為一個空心圓柱)。. •. 磁碟叢集(Cluster)：以數個磁區為一個叢集來配置磁碟空間，檔案佔磁碟大小為其整數倍。. •. 幾年前硬碟和光碟機使用 IDE 介面(又稱 ATA)，目前主流為 SATA(Serial ATA)，支援熱插拔。. •. IDE 連接埠可連接兩顆硬碟或光碟機，利用 Jumper 將第一個設為 Master，第二個設為 Slave。. •. RAID(磁碟陣列)是將多顆硬碟組合起來，有多種不同分類，可增加資料保護及容錯能力等。. • 光碟(Optical disc)：在圓盤表面塗上一層金屬薄膜，利用雷射光掃描其凹击來讀取資料， 資料儲存為由內向外的螺旋狀。常見光碟片及光碟機種類如下： 類型. 唯讀型. 可寫一次型. 重覆讀寫型. 光碟片容量. 讀寫速度. CD. CD-ROM. CD-R. CD-RW. (CD-Recordable). (CD-ReWritable). 650MB 680MB 700MB. 單倍速 150KB/s. DVD-5(單面單層) 4.7GB DVD-9(單面雙層) 8.5GB DVD-10(雙面單層) 9.4GB DVD-18(雙面雙層) 17GB. 單倍速 1350KB/s. 單層 25GB 雙層 50GB 四層 100GB 八層 200GB 十六層 400GB. 單倍速 4.5MB/s. (Compact Disc). DVD (Digital Vedio Disc). 藍光光碟 BD (Blu-ray Disc). (CD Read Only Memory). DVD-ROM. BD-ROM. DVD+R. DVD+RW. DVD+R DL. DVD+RW DL. DVD-R. DVD-RW. DVD-R DL. DVD-RW DL. BD-R. BD-RE. 97 建中資訊科校內培訓講義-計算機概論-3.

CK6126 康秩群. 練習題： 【96 軟設】. 1.下列所示何者正確？ (A)SRAM 存取速度較快，需定期充電 (B)ROM 為非揮發性記憶體，斷電時依然存在 (C)虛擬記憶體是將快取記憶體模擬成主記憶體 (D)硬碟存取速度較主記憶體快。 2.在單一磁碟上的每一個同心圓稱之為(A)磁區 (B)磁軌 (C)磁柱 (D)磁環. 【95 軟設】. 答案：1.(B) 2.(B). Peripherals 週邊設備 • 輸入設備：鍵盤、滑鼠、麥克風、讀卡機、掃瞄器、數位板、搖桿、WebCam……等。 • 輸出設備：螢幕、顯示卡、印表機、喇叭、繪圖機……等。 • 螢幕及顯示卡之顯示標準： •. VGA(Video Graphics Array)：最大解析度 640*480. •. SVGA(Super Video Graphics Array)：最大解析度 800*600. •. XGA(Extended Graphics Array)：最大解析度 1024*768. •. SXGA(Super Extended Graphics Array)：最大解析度 1280*1024. •. UXGA(Ultra Extended Graphics Array)：最大解析度 1600*1200. • 兼具輸入輸出功能的設備：觸控螢幕、磁碟機、光碟機、數據機、音效卡、網路卡……等。 練習題：. 【96 軟設】. 1.下列何者不是屬於一般電腦的週邊設備？(A)喇叭 (B)網路卡 (C)隨機存取記憶體 (D)磁碟機。 【96 軟設】. 2.以下何者為錯誤？ (A)讀取檔案的效能與 CPU 的時脈(clock)速度沒有太大的關係 (B)當電源關掉時 ROM 的資料會消失掉 (C)最高解析度為 1024×768 的螢幕一般稱為 SVGA 螢幕 (D)CD-ROM 光碟機可以讀寫 CD-ROM 的資料，亦可撥放一般音樂雷射。 答案：1.(C) 2.(E)以上皆錯. 塗鴉鴉區：. 97 建中資訊科校內培訓講義-計算機概論-3.