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Introduction to hardware and software 資訊教育 吳桂光 Acknowledgment: Prof. C.T. Shih 計算機系統示意圖 CPU input memory output 輸入單元：用以輸入資料(Data) 與指令(Instruction)。 CPU 記憶體 輸出單元：用以輸出計算或處理 後的結果。 控制單元：用以控制計算機系統 的作業。 主機板 硬碟機 顯示卡 算術與邏輯單元：用以處理加、 減、乘、除算術運算，並作一些 選擇、比較、邏輯決策之邏輯運 算及存入(Store)，取出(Fetch) 等作業。 主記憶體：用以儲存資料、指令 及程式 中央處理單元：CPU • CPU (Central Processing Unit) 的中文 名稱是中央處理器, 又叫做微處理器 (Micro Processor) • CPU 就好像是 PC 的大腦, 它負責系統中 數值運算、邏輯判斷等核心工作, 同時也 針對程式的命令作編譯與協調執行 CPU 的種類 認識記憶體 • 記憶體 (RAM, Random Access Memory) 即電腦的主記憶體, 其功能是 CPU 在運 作的過程中, 會不斷地索取或產生新的資 料, 但是 CPU 本身並沒有足夠的儲存空 間可放置這些資料, 因此必須由記憶體來 提供。 。 記憶體的外觀 記憶體的功能 記憶體的優、缺點 • 優點：因為記憶體是以晶片製造而成, 屬 於電子式的儲存裝置, 所以存取速度快、 體積小 • 缺點：當沒有電源時就無法保存資料 何謂軟體？ • 軟體為一系列的指令之集合，透過它命 令電腦執行所需之功能 • 軟體分類：系統軟體（作業系統）、應 用軟體 作業系統（Operating System） • DOS, Windows, Linux, OS/2, Unix, MacOS…… • 控制程式 • 系統資源管理 • 人機介面 記憶體管理 directory file 資訊管理 設備管理 • 管理電腦的周邊設備，主要為輸入輸出（I/O Device），如鍵盤、螢幕、印表機、掃描器等 • 另有「虛擬設備」（Virtual Device）：當某個 設備（如印表機）忙碌時，第二個需要用到此 設備的程式可將此動作寫入硬碟（虛擬印表機） 中，待所需設備空出來後再由此虛擬設備送到 實體設備執行 Virtual Machine Nowadays, more than one OS in the same computer is possible. • One can install a virtual machine, e.g., in MS Windows, and install a different OS in the virtual machine. • The virtual machine is totally independent to the host machine. Advantage: • you can make use the best of both OS • you can use both OS simultaneously • you don’t need to reboot the system when switching OS There are several virtual machines available in the web. Here is a free software provided by MS: Microsoft Virtual PC http://www.microsoft.com/windows/virtualpc/default.mspx 程式語言（Programming Language） • 程式 – 「指令」(Instruction) – 「敘述」(Statement) • 系統軟體(System Software) • 應用軟體(Application Software) • 第一代程式語言：機器語言 (Machine Language) • 第二代程式語言：組合語言 (Assembly Language) • 第三代程式語言：編譯/直譯式語言 (Compiled/Interpreted Language) 機械語言 • 以二進位（0 與 1）符號組成 • 直接與機器溝通，執行速度最快 • 與自然語言相差最遠，程式最難編寫， 容易除錯 • 搬到另一台機器可能就無法使用 組合語言 • 用比較接近自然語言的方法編寫，透過 組譯器（Assembler）翻譯為機器看得 懂的機械語言 • 效率比機械語言差一些，不過比較好寫 • 可攜性還是頗低（不同硬體的組合語言 並無一定標準） which means to move the hexadecimal value 61 (97 decimal) into the processor register with the name "al" 高階語言 • • • • • • • C, Fortran, Basic…… 更接近自然語言 不用知道電腦架構的細節，只要記得指令即可 透過編譯器或直譯器將原始碼翻譯為機械碼 效率不如機械與組合語言 易於撰寫、閱讀與維護 可攜性佳 應用軟體（Applications） • 應用軟體為針對特定使用者的需求所設計出來的特定 功能程式 • 辦公室套裝體 • 防毒軟體 • 影音處理、播放軟體 • 翻譯軟體 • 壓縮軟體 • 科學計算軟體 • 網路應用軟體 • 休閒娛樂應用軟體 • etc…… 辦公室軟體：MS Office 辦公室軟體：OpenOffice Linux 簡介 What is Linux? • • • • Linux 是一種作業系統 Linux 是一種開放原始碼軟體 Linux 是由 Unix 系統衍生而來 Linux 是芬蘭大學生Linus Torvalds所開發 （1991） • Linux 以企鵝為吉祥物（1994） • Linux 有許多的「Distribution」 UNIX (1969) – BSD (1976) – LINUX (1991) Linus Torvalds Linus Torvalds vs. Bill Gates R. Stallman 複習：作業系統 YOU USER INTERFACE APPLICATIONS I/O MANAGEMENT DEVICE DRIVERS MEMORY MANAGEMENT CPU MANAGEMENT HARDWARE Distributions • • • • • • • • Fedora: http://www.fedora.redhat.com Mandrake: http://www.linux-mandrake.com/en/ Slackware: http://www.slackware.com/ SuSE: http://www.suse.com/index_us.html OpenLinux: http://www.caldera.com/ Debian: http://www.debian.org/ Linpus: http://www.linpus.com.tw/ UniteLinux:http://www.sco.com/unitedlinux/ Distributions – What are they? • 都使用同樣的 Linux Kernal • 各公司搭配不同的應用軟體（並且完成 測試、保證相容） • 設計各具特色的外觀 • 提供不同的售後服務 Linux 的優點 • • • • • • 系統超穩定 價格超低廉 安全、漏洞少 全方位多人、多工系統 完善的使用者、群組管理 耗費系統資源較少 Linux 的缺點 • • • • 個人電腦市場佔有率較低 使用者積習難改（被 M$ 綁架） 大型商用軟體較少 沒有特定支援廠商、經常需要自力救濟 如何架設、使用 Linux? • 許多網站都可以合法下載各個 distribution的軟體（例如： http://www.linuxiso.org/） • 直接向各distribution發行商購買（通常 會有額外的服務） • 市售Linux書籍多有附某版本的光碟（注 意是否太舊） Linux之基本指令 • 這裡只列出最常用的一些指令用法，同 學最好能參考 Linux 的入門書或是相關 網站，以得到更好的學習效果 http://phys.thu.edu.tw/~kkng/comp/Linux_command.htm