PDF講義 - 正修科技大學

Introduction to Computer Science電 腦 的 組 成硬 體 與 軟 體正 修 科 技 大 學 工 業 工 程 與 管 理 系P.C. Lin

本 進 度 介 紹 電 腦 的 組 成 : 硬 體 和 軟 體 。硬 體 包 括 : 輸 入 部 門 、 記 憶 體 部 門 、 算 術與 邏 輯 部 門 、 控 制 部 門 、 輸 出 部 門 。軟 體 包 括 系 統 軟 體 ( 作 業 系 統 和 程 式 語 言 )軟 體 包 括 : 系 統 軟 體 ( 作 業 系 統 和 程 式 語 言 )和 應 用 軟 體 。

電 腦 硬 體 設 備電 腦 的 硬 體 設 備 依 功 能 可 區 分 為 :• 輸 入 部 門 (Input Unit);• 記 憶 部 門 (Memory Unit);• 算 術 與 邏 輯 部 門 (Arithmetic & Logic Unit,簡 稱 ALU);• 輸 出 部 門 (Output Unit);• 控 制 部 門 (Control Unit, 簡 稱 CU);

硬 體 部 門 關 係 示 意 圖資 料 或 程 式 流 向控 制 信 號 流 向算 術 與 邏 輯 部 門輸 入 部 門記 憶 部 門輸 出 部 門控 制 部 門

輸 入 與 輸 出 部 門• 輸 入 部 門 : 負 責 接 收 外 界 輸 入 的 資 料, 轉 成 電 腦 訊 號 後 存 在 記 憶 部 門 。– 常 見 的 輸 入 設 備 有 鍵 盤 、 滑 鼠 、 搖 捍 、光 筆 、 條 碼 閱 讀 機 、 讀 卡 機 …。。• 輸 出 部 門 : 負 責 顯 示 電 腦 處 理 後的 結 果 給 使 用 者 看 。– 常 見 的 有 螢 幕 、 印 表 機 、 繪 圖 機– 常 見 的 有 螢 幕 、 印 表 機 、 繪 圖 機、 喇 叭 …。

中 央 處 理 器 (CPU)• 習 慣 上 將 算 術 邏 輯 部 門 與 控 制 部 門 合 稱 為中 央 處 理 器 Central Processing Unit ( 縮 寫為 CPU )。 中 央 處 理 器 中 通 常 為 了 效 能 都 配置 有 暫 存 器 ( 記 憶 體 , 位 於 CPU 晶 片 組 裏 , 幫助 處 理 CPU 執 行 運 算 過 程 中 產 生 的 資 料 或是 指 令 ) 。• 目 前 市 面 上 的 CPU 使 用 IC( 積 體 電 路 ) 晶片 為 元 件 。•CPU 是 一 部 電 腦 的 核 心 , 負 責 加 減 乘 除 2 進 位 數 學 運 算 邏 輯 運 算 解 讀指 令 並 控 制 電 腦 運 作 ; 也 可 以 說 是 電 腦 的大 腦 。

CPU 的 速 度• CPU 的 速 度 就 是 指 其 處 理 指 令 的 執 行 頻 率 。要 衡 量 CUP 的 速 度 可 依 其 每 秒 送 出 的 脈 波數 取 得 : 如 果 某 CPU 每 一 秒 鐘 送 出 一 百 萬次 脈 波 , 則 其 速 度 就 稱 之 為 1MHz。• 早 期 Intel 8088 CPU 速 度 約 為 4.7MHz; ; 到 了Intel Pentium 4 時 , 速 度 已 經 到 了 2GHz (2個 10 億 H) Hz) 以 上 了 。•MIPS 是 Million Instructions Per Second 的 縮寫 , 是 指 每 秒 鐘 可 以 完 成 幾 百 萬 個 指 令 。

記 憶 部 門記 憶 部 門 負 責 儲 存 輸 入 或 處 理 中 的 資 料 或 程 式 , 可分 主 記 憶 體 輔 助 記 憶 體 及 快 取 記 憶 體 三 種 :• 主 記 憶 體 (main memory) 又 稱 內 部 (internal) 記 憶體 - 用 來 存 放 CPU 正 在 執 行 的 資 料 與 程 式 , 一般 指 的 是 主 機 板 上 的 RAM。• 輔 助 (secondary) 記 憶 體 又 稱 外 部 (external) 記 憶 體- 用 來 儲 存 所 蒐 集 到 的 資 料 與 程 式 , 在 必 需 的時 候 才 被 讀 入 主 記 憶 體 執 行 , 常 見 的 有 硬 碟 、軟 碟 、 光 碟 … 等 。• 快 取 記 憶 體 (cache memory) - 因 為 CPU 執 行 速 度遠 高 於 對 主 記 憶 體 的 存 取 速 度 , 為 減 少 CPU 透過 I/O 讀 取 磁 碟 機 的 次 數 , 提 昇 磁 碟 I/O 的 效 率而 在 電 腦 系 統 中 特 別 設 計 的 一 塊 記 憶 體 , 通 常放 在 CPU 與 主 記 憶 體 之 間 。

記 憶 體 容 量• bit ( 位 元 ) 是 記 憶 體 容 量 的 單 位 , 每 個 bit 只能 容 納 一 個 訊 號 ,0 或 1。•8 個 bit 組 合 而 成 1 個 byte( 位 元 組 ), 一 個 英 文字 母 或 數 字 在 記 憶 體 中 佔 了 1 個 byte。• 其 他 的 記 憶 體 容 量 單 位 還 有KB (2 10 或 10 3 byte)MB (2 20 或 10 6 byte),1MB=1024KBGB (2 30 或 10 9 byte) ,1GB=1024MB

主 記 憶 體•RAM(Random Access Memory, 隨 機 存 取記 憶 體 ) 所 儲 存 的 資 料 可 以 被 讀 出 , 也 可 以被 寫 入 , 但 一 旦 把 電 源 關 閉 , 則 RAM 上 儲存 的 資 料 使 隨 之 消 失 。 可 分 DRAM( 動 態 隨機 存 取 記 憶 體 ) 、SDRAM((靜 態 隨 機 存 取 記憶 體 ) 。• ROM(Read Only Memory, 唯 讀 記 憶 體 ) 上所 儲 存 的 資 料 可 被 讀 出 , 但 卻 無 法 寫 入 ,電 源 關 閉 後 資 料 也 不 消 失 。 主 要 用 來 存 放韌 體 (Firmware), 例 如 系 統 中 的 BIOS (BasicInput Output System)。

• 軟 碟 機 ;• 硬 碟 機 ;• 光 碟 機 :輔 助 記 憶 體– CD-ROM, 唯 讀 光 碟 機–VCD, 影 音 光 碟 機 (MPEG-1 規 格 )– CD-R, 光 碟 燒 錄 機– CD-RW, 可 抺 式 光 碟 燒 錄 機– DVD ROM, 數 位 影 音 光 碟 機 (MPEG-2)

軟 體• 軟 體 是 指 存 放 在 電 腦 的 儲 存 設 備 內 , 命令 電 腦 執 行 工 作 的 程 式 指 令 , 這 些 程 式 指令 可 以 指 揮 電 腦 的 硬 體 依 據 使 用 者 之 需 要運 作 。• 一 般 而 言 軟 體 可 分 為 :– 系 統 軟 體 : 必 要 配 備• 作 業 系 統 ( 如 XP、OS/2…)• 程 式 語 言 ( 如 VB、C、Java…)– 應 用 軟 體 ( 如 WORD、EXCEL…)選 用 配 備