Transcript 計概單元二電腦硬體知識

計算機概論總複習
單元2 電腦硬體知識
李美慧 老師 整理
單元2 電腦硬體知識





第4章
第5章
第6章
第7章
第8章
電腦硬體的架構
CPU
記憶單元
週邊設備
主機板與介面規格
2
第4章 電腦硬體的架構
4-1 電腦的五大單元

電腦五大單元的功能
3
第4章 電腦硬體的架構
4-2 匯流排

匯流排（bus)依傳遞內容可分為：
種類
傳輸方向
資料匯流排
Data bus
雙向
位址匯流排
Address bus
單向
控制匯流排
Control bus
單向
說明


各單元間傳送資料的管道
資料匯流排一次所能傳輸的資料量稱為匯
流排寬度

CPU向外傳送位址訊號的管道
N位元的位址匯流排有N條位址線，CPU可
定址的最大空間為2Nbytes

CPU向外傳送控制訊號的管道

4
第5章 CPU
5-1 CPU的簡介(一)


CPU又稱為微處理器(microprocessor)
包含以下幾個元件




控制單元(CU)
算術/邏輯單元(ALU)
快取記憶體(cache memory)
暫存器(register)
5
第5章 CPU
5-1 CPU的簡介(二)

暫存器的種類
暫存器名稱
用途說明
累加器 (accumulator )
存放運算的結果
位址暫存器( address register )
存放指令或資料在主記憶體中的位址
一般用途暫存器(generalpurpose register)
暫存一般運算資料及位址資料
指令暫存器( instruction
register )
暫存正在執行中的指令
程式計數器( program counter ) 存放下一個要執行的指令位址
旗標暫存器 (flag register )
存放CPU執行指令後的各種狀態
6
第5章 CPU
5-2 CPU的規格(一)
製
造
廠
商
7
第5章 CPU
5-2 CPU的規格(二)






名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
速率：單位為GHz，如3GHz表示石英震盪器每秒會產生
30億次的震盪
快取記憶體：市售的CPU通常都內建有512KB～12MB的
快取記憶體
若以廚房來比喻CPU，多核心就像是一個廚房裡有多位廚
師，可同時烹煮多道菜，速度自然比只有1位廚師（單核
心）來得快
市售個人電腦多半以多核心為主；而伺服器專用機種則多
半配有多個CPU
如果電腦安裝有多顆CPU，且每顆CPU皆為多核心，那麼
運算效能就會更佳
8
第5章 CPU
5-3 CPU的運作

動手計算
假設CPU的執行速度為5MIPS，執行一億個指令共需多少時間？
9
第5章 CPU
5-4 影響CPU執行效能的因素
1.
2.
3.
4.
5.
6.
工作頻率
核心數
快取記憶體的容量
CPU的字組(word)長度
前端匯流排的速度
指令集的採用


CISC(複雜指令集)
RISC(精簡指令集)
10
第6章 記憶單元
6-1 主記憶體(一)

認識記憶體
11
第6章 記憶單元
6-1 主記憶體(二)

RAM(隨機存取記憶體)


DRAM：須持續充電更新，儲存於其內的資料
才不會消失。個人電腦的「記憶體」規格通常
指的就是DRAM的規格
SRAM：不需持續充電更新，即可保存儲存於
其內的資料。製作成本較高、存取速度較快，
常被用來作為快取記憶體
12
第6章 記憶單元
6-1 主記憶體(三)


唯讀記憶體：只能讀不能寫，常用來存放
永久性的程式或資料，如BIOS
快閃記憶體（flash memory）改善了
ROM無法寫入資料的限制，常應用於以下
產品：




智慧IC卡
PDA
隨身碟
記憶卡
13
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(一)

輔助記憶體的種類
名稱
存取資料
的方式
說明
磁帶
循序
材質類似錄音帶
磁碟
隨機
分為軟式磁碟機(FDD)及硬式磁碟
機(HDD)
光碟
隨機
分為CD、DVD、藍光(BD)
隨身碟/
記憶卡
隨機
快閃記憶體(flash memory)材料，
可重複讀寫
14
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(二)

軟式磁碟機



軟式磁碟機用以讀取3.5吋，容量為
1.44MB的磁碟片
軟碟容量的計算公式：磁面數×磁軌
數×磁區數×磁區的大小
有片3.5吋磁碟片，已知該磁碟片具
有兩個磁面、每面有80個磁軌、每
個磁軌有18磁區、每個磁區為
512bytes。請問此磁碟片的容量有
多大？
15
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(三)





硬式磁碟機(HDD)
硬碟的構造
磁柱：由磁盤中相同半徑的所有磁軌組成，若磁
盤有N個磁軌，即有N個磁柱
磁碟是利用讀寫頭來讀寫磁盤上的資料
容量大小比較：磁區<磁叢<磁軌<磁柱
磁盤
分為上下兩磁面
磁軌
由外向內依序編號(如0~80)的同心圓軌道
磁區
磁軌再細分為許多個磁區，是硬碟儲存資料
的最小單位，每一磁區為512bytes
磁叢
由多個連續的磁區組成，是作業系統存取硬
碟資料的單位；不同的作業系統定義存取的
磁叢大小會有所不同
16
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(四)

硬碟的規格





硬碟容量=讀寫頭數×磁軌數×磁區數×磁區的
大小(512bytes)
轉速：硬碟內部馬達旋轉的速度，單位為
RPM(每分鐘旋轉圈數)
常用介面：IDE、SATA、SCSI
外接式硬碟使用的介面為USB
不同介面的傳輸速度比較：
SCSI>SATA>IDE>USB2.0
17
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(五)


磁碟存取時間：指磁碟機讀取或寫入資料的時間，通常
以毫秒（ms,即10-3秒)為單位
磁碟存取時間=搜尋時間+旋轉時間+傳輸時間




搜尋時間：將讀寫頭移到要存取資料位置(磁軌)所需的時
間
旋轉時間：將資料磁區旋轉到讀寫頭所在位置的時間
傳輸時間：讀寫頭將磁區資料讀出並傳送至主記憶體，或
主記憶體將資料送至讀寫頭，並寫入資料磁區所花用的時
間
硬碟轉速為10,000RPM，請問該硬碟旋轉一圈所
需時間為幾秒？
18
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(六)

固態硬碟



固態硬碟（Solid-State Drive, SSD)與傳統
硬碟（HDD)不同，沒有馬達、讀寫頭等機械
構造，而是以快閃記憶體（Flash Memory)
來作為儲存元件。
固態硬碟具有耗電量低、重量輕、無噪音、耐
震力高等優點。
目前常應用於筆記型電腦、輕省筆電等產品。
19
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(七)

光碟機



光碟機是利用雷射光掃瞄光碟片，藉由反射的
光線變化來判讀資料。
CD、DVD光碟機 →使用紅色雷射光
藍光（Blu-ray Disc,BD)光碟機→使用藍色
雷射光
20
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(八)

光碟片的碟片規格
碟片規格
CD
DVD
BD
燒錄次數
CD-ROM
唯讀
CD-R
1次
CD-RW
多次
DVD-ROM
唯讀
DVD+R
1次
DVD+R DL
1次
DVD+RW
多次
DVD-RAM
多次
BD-ROM
唯讀
BD-R
1次
BD-RE
多次
21
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(九)

光碟片的容量規格
容量規格
容量
CD
650~700MB
DVD-5(單面單層）
4.7GB
DVD DVD-9(單面雙層）
8.5GB
DVD-10(雙面單層） 9.4GB
DVD-18(雙面雙層） 17GB
BD
單層
25GB
雙層
50GB
22
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(十)

光碟機的讀寫倍速
種類
單倍讀寫速度
CD
150 KB/Sec
DVD
1,350 KB/Sec
BD
4.5 MB/Sec
23
第6章 記憶單元
6-2 輔助記憶體(十一)

隨身碟與記憶卡





以快閃記憶體(Flash Memory)作為儲存元件
隨身碟是透過USB埠與電腦連接
電腦必須透過讀卡機，才能存取記憶卡中的資
料
常見的記憶卡，如CF卡、SD卡、SDHC卡、
microSD卡
數位相機使用的記憶卡多是CF、SD卡，手機
使用的則多是microSD卡
24
第７章 週邊設備
7-1 週邊設備簡介(一)

週邊設備



輸入設備：將資料輸入至電腦
輸出設備：輸出電腦處理的結果
週邊設備需要透過驅動程式，才能與作業
系統進行溝通
25
第７章 週邊設備
7-1 週邊設備簡介(二)

常見的輸入設備



指向裝置：鍵盤、光學/雷射/藍光 滑鼠、搖
桿、軌跡球、光筆、手寫板、繪圖板
影音應用裝置：CD/DVD/BD 光碟機、網路
攝影機、讀卡機、語音輸入裝置、電視盒、麥
克風
光學/磁墨應用裝置：掃描器、條碼閱讀機、
光學字元閱讀機(OCR)、光學記號閱讀機
(OMR)、磁性墨水字體閱讀機(MICR)
26
第７章 週邊設備
7-1 週邊設備簡介(三)

常見的輸出設備



一般列印裝置：印表機、繪圖機(plotter)
影音應用裝置：顯示器、喇叭、耳機、語音輸出裝
置、投影機、微型投影機
兼具輸入、輸出功能的設備



儲存裝置：隨身碟、記憶卡、錄音筆、磁帶機、軟
碟機、硬碟機、光碟燒錄機
影音應用裝置：電子書閱讀器、數位相框、MP3播
放器、觸控式螢幕、數位相機、數位攝影機(DV)、
耳機麥克風（簡稱耳麥）
數據機、多功能事務機
27
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(一)

數位相機



利用感光元件，將透過鏡頭聚焦的光線轉換
成數位影像訊號
常見的感光元件材料：CCD(感光耦合元件)
、CMOS(互補式金氧半導體)
解析度
28
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(二)

掃描器


藉由光學掃瞄，將圖形或文字資料轉換為數位
資料的輸入設備
規格
解析度：單位為ppi(pixels per inch, 每英吋可
擷取的像素），表示方式為：「水平解析度× 垂
直解析度」，如1200×2400ppi
 分色能力：分辦顏色的能力，數值愈高，影像顏
色越細膩，單位為位元(bit)

29
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(三)


顯示器（螢幕）
種類
類別
材質
大小
CRT
陰極射線管 大
LCD
液晶
OLED
有機發光二
小
極體
重量
輻射量
重
高
低
輕
低
30
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(四)

螢幕的規格





尺寸：顯示器對角線的長度，如21吋
解析度：螢幕所能呈現的影像資訊，表示方式：「水
平寬度的像素× 垂直高度的像素」，如1920 ×1080
亮度：在呈現畫面時所發出的光線強度，亮度越高，
畫面越鮮豔麗，如300cd/m2
對比：最亮點與最暗點的比較值，對比值越大，顏色
越飽和，如80000:1
反應時間：顯示器接收訊號直到將畫面完整呈現所花
用的時間，反應時間太長，播放時會產生延遲現象如
5ms
31
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(五)

螢幕介面



D-Sub、DVI、HDMI
像素(pixel)：衡量顯示器解析度的單位，每一個
像素是由光的三原色R(紅)、G(綠)、B(藍)所組
成，將RGB原色加以混合，色彩會越加越亮，故
此種混色法又稱色加法
點距(dot pitch)：指相鄰兩同色光點之間的距離，
表示單位為mm；點距越短，像素密度越高，螢
幕所能顯示的影像也就越細膩
32
第７章 週邊設備
7-2 常見的週邊設備(六)

印表機
撞擊式
種類
耗材
非撞擊式
點矩陣
噴墨
雷射
色帶
墨水匣
碳粉匣
彩色印表機是使用C(青）、M(洋紅）、Y(黃）、
K(黑）等4種油墨顏色來印刷，將CMYK原色加以混
合，色彩會越加越暗，故此種混色法又稱色減法
33
第７章 週邊設備
7-3 電腦的使用與保養

正確操作電腦的姿勢






不當操作電腦可能造成的傷害



螢幕中心點應位於眼睛水平線下約15~30度
眼睛與螢幕中心應保持一個手臂長(約45~60公分)的
距確
椅子的高度應調整到可使手肘彎曲90度
使用鍵盤打字時，手腕應保持伸直，並懸空約1.5公分
每操作電腦一個小時，應休息十至十五分鐘，避免眼
睛過度疲勞
腕隧道症候群(CTS)
重複施緊傷害(RSI)
電腦設備的操作與保養
34
第8章 主機板與介面規格
8-1主機板上的插槽與重要元件(一)

主機板





CPU插槽
記憶體(DRAM)插槽
介面卡插槽，如PCI、PCI-E
連接輔助儲存設備的插槽，如IDE、SATA
主機板上的重要元件
BIOS晶片：儲存電腦的開機程式
 晶片組：北橋晶片負責管理主機板中的高速裝置，
南橋晶片負責管理主機板中較低速的裝置

35
第8章 主機板與介面規格
8-1主機板上的插槽與重要元件(二)

連接輔助儲存設備的插槽
規格
IDE(又稱ATA)
連接設備
硬碟、光碟
可連接的
設備數
傳輸方式
1條排線可 並列
接2個
SATA(Serial ATA) 硬碟、光碟
1條排線接 串列(序列)
1個
SCSI
依排線接 並列
頭數而定，
最多可接
16個
硬碟
36
第8章 主機板與介面規格
8-1主機板上的插槽與重要元件(三)


介面：讓兩個電腦元件或設備相互連結，
以進行溝通的橋樑如插槽。
常見的介面卡





顯示卡
音效卡
網路卡
電視卡
整合式(all-in-one)主機板
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第8章 主機板與介面規格
8-1主機板上的插槽與重要元件(四)

插槽(擴充槽)種類
規格
連接介面卡種類
傳輸方式
PCI
顯示卡、音效卡、網路卡、電視卡
並列
PCI-E
顯示卡、音效卡、網路卡、電視卡
串列
AGP
顯示卡
並列
 PCI-E有1、2、4、8、12、16、32等七種不同傳輸通道的規格，通
道數愈多，傳輸速度愈快。如PCI-E × 16的傳輸速度是PCI-E × 1的
16倍快。
 AGP是為了增加顯示卡效率而設計，目前已逐漸被PCI-E所取代。
 傳輸速度比較：PCI-E>AGP>PCI
38
第8章 主機板與介面規格
8-2主機板的 I/O連接埠(一)

主機板側面有許多連接週邊設備的插孔，稱
為I/O連接埠
名稱
連接設備
接腳數
PS/2
鍵盤、滑鼠
6
RJ-45網路
接RJ-45接頭的網路線
8
USB
鍵盤、滑鼠、隨身碟、數位
相機、印表機
5
DVI
螢幕
24
D-Sub
15
並列埠
印表機
25
串列埠
滑鼠、數據機
9
39
第8章 主機板與介面規格
8-2主機板的 I/O連接埠(二)

並列埠(LPT1)和序列
埠(COM1、COM2)
種類
連接設備
資料傳輸方式
速度
並列埠
印表機
一次同時傳輸 快
8bits(1Byte)
串列埠
滑鼠、數據機
一個bit接著一 慢
個bit
40
第8章 主機板與介面規格
8-2主機板的 I/O連接埠(三)

USB(Universal Serial Bus, 通用序列
匯流排)、IEEE1394埠
種類
連接設備
可連接的
設備數
傳輸速度
速度
比較
USB2.0
鍵盤、滑鼠、掃
描器、印表機、
USB喇叭、隨身
碟、行動硬碟、
數位相機、數位
攝影機
127個
480Mbps
最慢
5Gbps
快
800Mbps
慢
USB3.0
數位相機、數位
IEEE1394b
(FireWire 800) 攝影機
63個
41
參考書目

計算機概論滿分總複習，2011，旗立研究室編著，
旗立資訊股份有限公司
42