Hardware Chen Ching-Jung

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1 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
電腦硬體架構及工作原理 高一．資訊科技概論 Hardware Chen Ching-Jung

2 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
課程綱要 電腦工作原理 電腦運作原理簡圖 硬體與軟體 檔案架構與儲存單位 主機 傳統式v.s.現在式 正面v.s.背面 主機板 週邊設備連接方式 匯流排之運作 電腦發展史 Hardware Chen Ching-Jung

3 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
電腦工作原理 分析、運算、歸納、彙總、篩選… 輸入 輸出 資料 (Data) 資訊 (Information) 電腦程式 輸入設備 輸出設備 資料儲存及主機內部設備 Hardware Chen Ching-Jung

4 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
簡易運作關係圖 資料流向 控制信號 電腦 I/O CPU 算術邏輯 單元 輸入單元 記憶體 使用者 輸出單元 控制單元 Hardware Chen Ching-Jung

5 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
輸入單元(Input Unit, IU) 電腦接受資料輸入的管道。 輸入資料時，輸入單元會先將資料轉換成電子訊號，再傳送至主記憶體內儲存。 例如：鍵盤、讀卡機、滑鼠、光筆、條碼閱讀機、掃描器、數位相機…等。 遊戲專用鍵盤：內建可顯示生命分數等數據的液晶螢幕、54個可自行設定的功能鍵及冷光按鍵。 Hardware Chen Ching-Jung

6 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
控制單元(Control Unit, CU) 控制、協調電腦各單元間相互運作。 電腦的所有作業程序、與其他單元之間互動的協調工作、資料傳遞…等，皆須透過此單元來控制、監督。 Hardware Chen Ching-Jung

7 算術邏輯單元(Arithmetic Logic Unit, ALU)
電腦執行算術運算、邏輯判斷的部門，可說是電腦的核心。 資料由輸入單元送至記憶單元後，電腦透過程式控制將資料讀入此單元進行運算，最後再將運算結果送回記憶單元。 Hardware Chen Ching-Jung

8 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
記憶單元(Memory Unit, MU) 是電腦存放程式與資料的地方。 包含主記憶體、輔助記憶體。 主記憶體：用來儲存處理中的程式和資料。 Ex.ROM、RAM…等 輔助記憶體：用來儲存暫時不用的大量程式和資料，當需要用到時才從輔助記憶體讀入主記憶體中處理。 Ex.磁碟、光碟…等 Hardware Chen Ching-Jung

9 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
輸出單元(Output Unit, OU) 電腦輸出資料的管道。 資料經過算術邏輯運算後，藉由輸出單元將運算結果顯示或儲存起來。 例如：螢幕、印表機、硬碟機、軟碟機…等。 Hardware Chen Ching-Jung

10 中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)
控制單元、算術邏輯單元，合稱中央處理單元。 Hardware Chen Ching-Jung

11 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
硬體v.s.軟體關係圖 程式設計師 硬體 作業系統 程式語言 套裝軟體 專案軟體 使用者 使用者 Hardware Chen Ching-Jung

12 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
檔案架構 檔案架構【主檔名.副檔名】 oxoxox.doc　MS-Word文件 oxoxox.xls　MS-Excel工作表 oxoxox.ppt　MS-PowerPoint簡報 oxoxox.swf　Flash動畫執行 oxoxox.jpg　oxoxox.gif　圖片 oxoxox.htm　oxoxox.html　網頁 檔案總管工具資料夾選項檢視隱藏已知檔案類型副檔名(取消勾選)，即可看到副檔名。 存檔時不需再輸入「．副檔名」 Hardware Chen Ching-Jung

13 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
儲存單位 以「記事本」軟體證明給你看 輸入「1」　　存起來後… 用掉？個Byte 輸入「A」　　存起來後… 用掉？個Byte 輸入「a」　　存起來後… 用掉？個Byte 輸入全形的字「ＡＢＣａｂｃ中文字」，每個字各佔幾個位元組？ 一張磁片的容量是1.44 MB，在理想狀態下可以儲存幾個中文字呢？ 若ADSL速據機的傳輸速率為8M/640K(bps)， 在理想狀態下，每秒鐘可以上傳幾個英文字母？ 電腦是數位系統：0與1　　8位元(bit)=1位元組(byte) K = 210 = 1024 ≒ 103 M = 220 = 210 * 210 ≒ 106 G = 230 = 210 * 210 * 210 ≒ 109 Q1答：1.44 *1024*1024 / 2 Q2答：上傳速率640K(bps)，640*1024 / 8(關鍵字：hinet adsl測速) Hardware Chen Ching-Jung

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電腦=數位系統：0與1 8位元(bit)=1位元組(byte) 1KB(Kilobyte)=1024 Bytes　K=210=1024≒ MB(Megabyte)=1024 KB　M=220=210*210≒ GB(Gigabyte)=1024 MB　G=230=210*210*210≒ TB(Terabyte)=1024 GB 1 PB(Petabyte)=1024 TB 1 EB(Exabyte)=1024 PB 1 ZB(Zettabyte)=1024 EB 1 YB(Yottabyte)=1024 ZB Hardware Chen Ching-Jung

15 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
主機正面 ASUS-Vento3600(94年12月) Hardware Chen Ching-Jung

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主機板 傳統式-插卡 現在式-All in One PCI插槽：網路卡、音效卡 AGP插槽：顯示卡 BIOS：Basic Input/Output System，電腦開機執行的第一個程式，負責自我測試、載入作業系統、設定CMOS內容。 Hardware Chen Ching-Jung

17 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
傳統式主機板-內部(插卡) 主機板 Hardware Chen Ching-Jung

18 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
現在式主機板-內部(All in One) 顯示卡晶片 內部主機板 晶片直接在主機板上 顯示卡 網路卡+USB插槽 音效卡 Hardware Chen Ching-Jung

19 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
傳統式主機板-背面 Hardware Chen Ching-Jung

20 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
現在式主機板-背面(All in One) 顯示卡 音效卡 網路卡 其他：鍵盤、滑鼠、com1、printer port Hardware Chen Ching-Jung

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ATX主機板規格 Hardware Chen Ching-Jung

22 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
外埠組件連接方式-II PC99規格 為避免使用者接錯主機背面接孔，Intel公司與Microsoft公司共同制定PC99規格書，建議廠商以圖示或顏色來區分不同介面。 並列埠(LPT port)：高頻寬傳輸埠，每一次可以傳輸較多的資料，適用於需要傳送大量資料的周邊設備，例如，印表機、掃描機…等。 序列埠(COM port)：又稱為RS-232埠，將資料逐位元傳送到主機內，適合少量資料交換的週邊設備，例如，數據機、古老滑鼠…等。 USB連接埠：Universal Serial Bus是新一代序列埠匯流排(萬用序列匯流排)，傳輸速率快，目前週邊設備各大廠均推出USB介面，例如，滑鼠、數位相機、隨身硬碟、燒錄機…等。 Hardware Chen Ching-Jung

23 1.位址(Address) 2.資料(Data) 3.控制(Control)
匯流排(Bus) 每個單元均需一組專屬電路，數量龐大。 減少連線數量，所有單元共用一組接線，稱之為匯流排。 匯流排 1.位址(Address)　2.資料(Data)　3.控制(Control) I/O單元 記憶體 CPU Hardware Chen Ching-Jung

24 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
匯流排功能 位址(Address) 指出「記憶體」或「I/O」位置 資料(Data) 傳遞資料 控制(Control) 控制各單元使資料傳遞動作正確無誤 Hardware Chen Ching-Jung

25 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
中央處理器(CPU)結構 外部匯流排 I/O 單 元 記 憶 體 CPU 內部匯流排 PC MAR MDR IR 控制 電路 狀態 暫存器 Temp ALU A 累加器 B C 一般用途暫存器 … CPU內部 各個暫存器 Hardware Chen Ching-Jung

26 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
CPU結構說明 內部Bus與外部Bus是相互獨立，可同時進行工作。 暫存器(Register) 具記憶功能(類似記憶體) 存取資料速度比記憶體快 除ALU、控制電路以外均為暫存器 Hardware Chen Ching-Jung

27 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
記憶體位址暫存器(Memory Address Register, MAR) 暫時儲存「記憶體」或「I/O」位址的地方。 CPU對外部單元提取指令或存取資料，須將MAR內的位址信號送到外部匯流排，才知道存取對象的正確位置。 記憶體資料暫存器(Memory Data Register, MDR) 經由外部匯流排輸出或輸入資料(指令)，必須先放在MDR，相當於資料緩衝器。 Hardware Chen Ching-Jung

28 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
暫存器功能-II 程式計數器(Program Counter, PC) CPU要執行主記憶體中那一個指令須由PC來決定。 指令暫存器(Instruction Register, IR) 從記憶體讀入的指令，須先送至IR，經過解碼才能產生該指令要求的控制信號，控制各個單元。 Hardware Chen Ching-Jung

29 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
暫存器功能-III 一般用途暫存器(General Purpose Register) 存放程式中暫時性的運算結果。 使用時須先將資料搬至Temp暫存器。 累加器(Accumulator) 作為ALU單元的暫存器。 速度比一般暫存器更快。 狀態暫存器(Status Register) 用來表示指令執行後的狀態。 Hardware Chen Ching-Jung

30 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
電腦發展史 第一代電腦(1945~1955) ：ENIAC 第二代電腦(1955~1965) ：第一台電晶體計算機 第三代電腦(1965~1980) ：積體電路(Integrated Circuit,IC)是在姆指般大小的晶片上，放置許多的電晶體、電容、電阻等電子元件所聚集而成的電路 第四代電腦(1980以後) ：小型積體電路(Small Scale IC, SSI)中型積體電路(MSI)大型積體電路(LSI)超大型積體電路(Very Large Scale Integration, VLSI) 晶圓：IC材料來源就是晶圓(wafer)，由二氧化矽提煉製成，所謂八吋或十二吋是指晶圓的直徑，尺寸愈大所能切割IC半導體的數量愈多，製程技術層次也愈高。 Hardware Chen Ching-Jung

31 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
電腦大事簡表 Hardware Chen Ching-Jung

32 Hardware Course@2006, Chen Ching-Jung
more Info… 虛擬電腦博物館．交大資工系 虛擬實境電腦組裝課程應用．國立台中教育大學 Study-Area Hardware Chen Ching-Jung