Slide 1

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


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第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

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第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 4

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

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第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 6

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


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第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 8

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 9

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 10

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 11

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 12

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 13

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 14

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


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4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 16

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 17

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 18

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 19

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 20

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 21

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 22

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 23

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


Slide 24

4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25


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4

第 章 中央處理單元與主記憶體
4-1 中央處理單元－CPU
4-2 主記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

03243CA適用

4-1

中央處理單元－CPU(1/11)
CPU的組成

控制、協調電腦各
單元間的相互運作

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料的算術運算
與邏輯判斷

存放最常被用到
的資料或指令

存放運算中的資料，以
及記錄程式執行的狀態

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-2

中央處理單元－CPU(2/11)
 控制單元：控制與協調電腦各單元間的運作
 算術/邏輯單元：負責資料的運算與邏輯判

斷
 暫存器：內建在CPU中的記憶體，容量小、
存取速度快，用來存放CPU運算過程中的資
料及程式執行的狀態

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-3

中央處理單元－CPU(3/11)
 快取記憶體：存取速度比主記憶體快，常分

為L1、L2、L3等3種

快

速
度

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-4

中央處理單元－CPU(4/11)
CPU執行一個指令的過程稱為機器週期
控制單元

擷
取

1.控制單元從記憶體
中擷取指令及資料
記
憶
體
4.控制單元將運算
或處理結果存至暫
存器或記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

儲
存

解
碼

2.控制單元將指令
解碼並將運算所需
的資料，傳送到算
術/邏輯單元

算術/邏輯
單元

執
行

3.算術/邏輯單元
進行資料的運算

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-5

中央處理單元－CPU(5/11)
每一個機器週期的執行時間，通常只需
幾百萬分之一秒，因此也有人使用MIPS
為單位，來表示CPU每秒可執行多少百
萬個指令

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-6

中央處理單元－CPU(6/11)
CPU 主要生產廠商：Intel與AMD
 若要玩3D遊戲、進行

影音處理，通常需要
較高階的CPU
 廠商常針對筆記型電
腦、平板電腦等設備
，設計較小型的CPU
（http://arstechnica.com/）

Ultrabook使用的CPU

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-7

中央處理單元－CPU(7/11)
多核心CPU：含有多個運算核心的CPU
 每個運算核心都包含有控制單元、算術/邏

輯單元、快取記憶體及暫存器
 例：四核心CPU即含有四個運算核心
 多核心CPU內的多個運算核心，可同時進行
不同的運算工作，因此多核心CPU的效能較
單核心CPU高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-8

中央處理單元－CPU(8/11)
四核心CPU的運作及與單核心的比較
四個運算核心同時運作，
可加快運算速度

時間

C1

C2

單核 2*4=8 7-2=5
4核

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

C3
4/4=1

C4

C5

…

1+6=7 8+5=13 …

2*4=8 8+5=13 13+8=21
7-2=5 1+7=8
4/4=1
1+6=7

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-9

多核心 vs. 多CPU
以廚房比喻CPU，多核心就像一個廚房
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
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-10

中央處理單元－CPU(9/11)
CPU包裝盒上的規格標示
快取記憶體
速率

名稱

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-11

中央處理單元－CPU(10/11)
 名稱：是CPU的製造廠商及產品型號
 快取記憶體容量：目前市售的CPU通常都內

建有1MB～15MB的快取記憶體
 速率：單位為GHz，如3.6GHz CPU表示石
英震盪器每秒會產生36億次震盪。石英震盪
器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期
1秒內有36億次震盪
CPU利用這一連串的電壓變化來改
變其內部元件的電路狀態，以進行
資料運算及邏輯判斷等工作
1次震盪
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-12

內頻與外頻
內頻：是CPU內部的時脈頻率

外頻：是CPU與晶片組之間的資料傳輸
頻率，常見的有200、266、333MHz等
內頻除以外頻所得的數值，稱為倍頻係
數

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-13

中央處理單元－CPU(11/11)
影響CPU效能的因素：
 時脈頻率：時脈頻率越高，CPU所能處理的

指令數量就越多
 字組的大小：字組（word）是CPU一次能
處理的資料量，也就是資料匯流排的寬度；
字組越大，處理效能越好
 快取記憶體的大小：容量越大，CPU的執行
效能越高

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-1 中央處理單元-CPU
03243CA適用

4-14

主記憶體(1/10)
主記憶體（又稱內部記憶體）：用來儲
存暫時性資料
輔助記憶體（又稱外部記憶體）：用來
儲存長久性資料

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-15

主記憶體(2/10)
記憶體的分類

DRAM
RAM
SRAM

主記憶體
ROM
記
憶
體

軟碟
硬碟

CD

光碟

DVD

隨身碟

藍光光碟

輔助記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-16

主記憶體(3/10)
主記憶體分為隨機存取記憶體（RAM）
及唯讀記憶體（ROM）
隨機存取記憶體：用來儲存電腦正在執
行中的程式和資料；當電腦關機時，資
料會消失，又稱為揮發性記憶體

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-17

主記憶體(4/10)
隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組
的型式
一顆記憶體晶片

筆記型電腦用

桌上型電腦用
條狀的銅色金屬即為針腳
（Pin），插入插槽後與主
機板的相關電路連接

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-18

主記憶體(5/10)
隨機存取記憶體依製作元件的特性，分
為動態隨機存取記憶體（DRAM）及
靜態隨機存取記憶體（SRAM）兩種

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-19

主記憶體(6/10)
當我們在購買個人電腦時，所看到的
「記憶體」規格通常就是指DRAM規格

DDR3為240pin

DDR4為284pin

防呆缺口，不同版
本的DDR RAM防
呆缺口位置不同

（http://farm6.staticflickr.com/）

DDR3與DDR4記憶體模組

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-20

主記憶體(7/10)
SRAM不需持續充電更新，即可保存儲
存於其內的資料，常被用來作為快取記
憶體
DRAM與SRAM的比較
項目

DRAM

SRAM

是否需持續充電

是

否

較慢

較快

應用

主記憶體

快取記憶體

價格

便宜

較貴

存取速度

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-21

主記憶體(8/10)
唯讀記憶體：只能讀取不能寫入資料，
儲存的資料不會隨主機電源的關閉而消
失，又稱為非揮發性記憶體

（courtesy of 旗標）

BIOS晶片

韌體：指燒錄在ROM中的程式，如BIOS
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-22

主記憶體(9/10)
快閃記憶體（flash memory）：是利用
電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於
智慧IC卡、隨身碟、記憶卡等產品

（courtesy of hTC）

智慧型手機
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

隨身碟

記憶卡

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-23

常見記憶體存取速度及容量比較
快

小

速度

容量

暫存器

暫存器

L1
L2
L3

L1
L2
L3

DRAM
ROM

ROM
DRAM

硬碟
光碟

光碟
硬碟

慢
光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

大

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-24

主記憶體(10/10)
資料寫入記憶體的運作過程
電晶體

1.傳送位址
CPU透過位址匯流排傳送
位址訊號，例如圖中以紅
色表示的01010

電容器

位址匯流排
3.寫入資料
當資料訊號抵達記憶格後，
會根據訊號來決定電容器
是否應儲存電量

光碟、紙張用得少
你我讓地球更美好

資料匯流排

2.傳送資料
CPU利用資料匯流排傳送
要寫入的資料訊號，例如
圖中以綠色表示的10010

第4章 中央處理單元與主記憶體 / 4-2 主記憶體
03243CA適用

4-25