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2 淡江大學資訊工程學系第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 1. 電腦發展的歷史 1. 電腦發展的歷史 2. 硬體和軟體簡介 2. 硬體和軟體簡介 3. 各種等級和類型的電腦介紹 3. 各種等級和類型的電腦介紹 4. 個人電腦採購指南 4. 個人電腦採購指南 回主目錄

3 淡江大學資訊工程學系第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 電腦發展的歷史

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 4 電腦發展的歷史 電腦發展的歷史需要回顧到早期電子計算 機發展時期，依照電子計算機使用的零件 或是材料的不同，分為五個時期： 機械 真空管 電晶體 積體電路 微型 積體電路 微型 積體電路

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 5 電腦發展的歷史 電晶體 （ Transist or ）時期： 約西元 1959 年至 1963 年 電晶體 （ Transist or ）時期： 約西元 1959 年至 1963 年 真空管 （ Vacuu m Tube ） 時期：約 西元 1942 年至 1958 年 機械 (Mechan ics) 時期： 約西元 1642 年至 1941 年 機械 (Mechan ics) 時期： 約西元 1642 年至 1941 年 機械 真空管 電晶體 積體電路 （ Integr ated Circuit ） 時期：約 西元 1964 年至 1970 年 積體電路 微型積體 電路 （ Micros copic Integrate d Circuit ） 時期：西 元 1970 年 後 微型積體 電路 （ Micros copic Integrate d Circuit ） 時期：西 元 1970 年 後 微型 積體電路 微型 積體電路

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 6 機械時期（ Mechanics Period ） –1642 年法國數學家巴斯卡（ Blaise Pascal ）發 明了第一部機械式的加法器。（ Pascal 程式語 言就是紀念他而命名。） 30 年後，德國數學家 萊布尼茲（ Gottfried Leibniz ）根據巴斯卡的研 究設計出一部能利用反覆的加法來做乘法的機 器，可惜無法推廣應用。到了 1820 年，一位法 國人湯瑪斯（ C. X. Thomas ）改良了萊布尼茲 的乘法器，發明出可做加、減、乘、除的機器， 可惜只造了幾部就不了了之。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 7 機械時期（ Mechanics Period ） –1833 年，電腦的發展進入了一個重要的關鍵期。 任職於劍橋大學的數學家巴貝基（ Charles Babbage ）造了一具差分機（ Difference engine ），可從事複雜的計算，可是因為一些 精密零件無法製作成功而功虧一簣。到了 1840 年，他又提出了分析機 （ Analytical engine ） ， 功能已經和現代的電腦非常相似，但是最後始 終無法如願。不過由於他對於計算機科學貢獻 良多，因此被尊稱為計算機之父。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 8 機械時期（ Mechanics Period ） – 分析機的構想來自於他的同事，英國詩人拜倫 （ Byron ）的女兒艾達 ‧ 奧古斯塔（ Ada Augusta ）。她的研究是把一些指令送入這部 分析機裡，使機器能執行工作。因此她被公認 為程式設計的鼻祖（ The first programmer ）， Ada 程式語言就是為了紀念她而命名的。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 9 機械時期（ Mechanics Period ） –1890 年，美國人口調查局的統計學家何樂禮 （ Herman Hollerith ），利用卡片上不同的打孔 位置來儲存資料，促使機器能夠來幫忙整理龐 大的人口資料。設計出一台人口調查機 （ Census machine ），又叫做單元紀錄系統 （ Unit record system ）。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 10 機械時期（ Mechanics Period ） –1894 年，何樂禮重新設計了卡片，形式已和今 日的讀卡機（ Card reader ）所用的卡片一樣。 1896 年，他又創立了列表機公司（ Tabulating Machine Company ）來生產他的機器。後來他 的公司和其他公司合併成為現在世界上極具知 名的電腦製造廠商國際商業機器公司 （ International Business Machine Corporation. ， 簡稱為 IBM ）。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 11 機械時期（ Mechanics Period ） –1937 年一部引起多人注意的電動式電腦，由美 國哈佛大學教授艾肯（ Howard Aiken ）所設計 出來。在經過其研究生與 IBM 工程師的通力合 作下，終於在 1944 年完成一部稱為馬克一號計 算機（ MARK-I calculator ）。這是一部史上最 大的電力機械計算機，內部利用電磁繼電器 （ relay ）來做成。能夠在十分之三秒以內完成 一個加法或減法的運算，四秒內完成一個乘法 運算，而除法運算最多花費十六秒即可完成。 除了可做四則運算之外，還可以參考事先算出 來的函數表，加速演算的工作。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 12 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） –1942 年，美國愛荷華州立大學物理兼數學教授 艾特納索夫（ John Vincent Atanasoff ）與他的 研究助理貝瑞（ Clifford Berry ），共同製造了 一套由４５個真空管構成記憶體的電腦，稱為 Atanasoff-Berry Computer （ ABC ）。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 13 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 其後在 1946 年間，賓州大學摩爾電機工程學院的毛克 利博士（ John W. Mauchly ）與他的學生艾克特（ J. Presper Eckert ）因應美國陸軍的要求，製造出一部用 來計算火砲發射情況的機器，稱為電子數值積分及計 算器 （ Electronic Numerical Integrator And Calculator ， 簡稱為 ENIAC ）。 ENIAC 是歷史上第一 部能夠全力運轉的一般用途的電腦。它可以在一秒內 做五千次的加法運算，其所有的計算與儲存數目的工 作，皆由真空管電子電路來完成。其總共耗用的真空 管總數達到了一萬八千八百個之多，佔地一千五百平 方呎。但是其運算指令無法儲存在機器內部，需要運 用外部的鍵盤和六千個開關（ Switches ）來做程式設 計之用。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 14 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 賓州大學電機系於 1952 年又推出了第二部機器，稱為 電子分離變數電腦（ Electronic Discrete Variable Computer ，簡稱為 EDVAC ）。該機器的體積只有 ENIAC 的十分之一，並且只耗用了三千五百個真空管。 可以利用水銀滯延線（ Mercury delay lines ）的聲速傳 導電流現象來暫時儲存數據和指令。另外它只花了百 萬分之一秒的速度就能做一次加法運算。 1947 年，毛 克利和他的學生創立了一間公司，獲得美國人口調查 局的合約以製造電腦。後來他們的公司被雷明頓蘭德 （ Remington Rand ）公司買下，而他們所設計出的電 腦就取名為環球自動電腦（ Universal Automatic Computer ，簡稱為 UNIVAC- I ），為第一部在商業上 使用的電腦。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 15 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 另一位對現今電腦技術有著深遠的影響是美國 紐澤西州普林斯敦高等研究院（ The Institute of Advanced Study ，簡稱為 IAS ）的數學家范 紐曼（ John Von Neumann ）。於 1949 年於劍 橋大學製造的 Electronic Delay Storage Automatic Calculator （ EDSAC ），為史上第 一部內儲式電子計算機。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 16 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 另外在麻省理工學院數值電腦研究室方面，也 藉由參考范紐曼博士的構想，在 1951 年製成一 部旋風（ Whirlwind ）電腦。可以將指令存入記 憶部門內，並有加、減、乘、除、移位 （ Shifting ）、分支（ Branching ）等三十二種 指令。之後更研究出利用磁蕊（ Magnetic core ） 作為內部記憶之用；用磁帶與磁鼓作輸入輸出 的用途。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 17 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 因為在 1951 年時期， UNIVAC- I 正式被美國人 口調查局採用，所以當時取代了 IBM 的打孔卡 片機器，迫使了 IBM 也正式進入電腦領域，並 且在 1954 年正式推出了 IBM 650 計算機。這部 機器更讓 IBM 公司從此後取得了電腦界的領導 地位。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 18 真空管時期 （ Vacuum Tube Period ） – 本期的電腦屬於萌芽階段，各種技術尚未成熟， 因此有許多的缺點： 體積過於龐大 消耗大量電力 真空管放出大量熱量，需要大型冷卻系統 真空管會產生噪音 操作不方便 可利用的指令和記憶空間太小 無法使用高等程式語言 機器的可靠性較差

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 19 電晶體時期 (Transistor Period) – 因為真空管的電腦相當耗電，所以在 1948 年電 晶體發明以後，科學家致力於發展如何利用消 耗電力小的電晶體來取代真空管。到了 1954 年， 飛歌電子公司製造出面障電晶體（ Surface barrier transistor ）。其後，麻省理工學院林肯 實驗室製成了 TX-0 電腦，為一部高速電晶體電 腦。其他具代表性的電腦尚有 IBM 的 7090 型以 及 1401 型、 Burroughs 的 B-200 系列、以及 NCR 的 315 和 500 型等等。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 20 電晶體時期 (Transistor Period) – 本期的電腦與真空管時期的電腦比較，其 具備的優點為： 體積佔用空間較小 電力的消耗較少 速度較快且無雜音 不用巨大的冷卻系統 可靠性高、壽命較長

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 21 積體電路時期 (Integrated Circuit Period) – 通常真空管製成的電腦稱為第一代電腦，而早 期的電晶體製成的電腦則稱為第二代電腦，而 在 1964 年後開始以積體電路（ Integrated Circuit ，簡稱為 IC ）為元件製作的電腦則被泛 稱為第三代電腦。具代表性的就是 IBM 的 360 系 列、 CDC 的 7000 系列、史普瑞蘭德的 UNIVAC 9000 系列、以及國民計算機器公司（ National Cash Register ）的 NCR 世紀型 300 系列等等。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 22 積體電路時期 (Integrated Circuit Period) – 在第二代時期所使用的電晶體電路，被單晶積 體電路（ Monolithic integrated circuitry ）和混 合式積體電路（ Hybrid integrated circuitry ）所 取代。單晶體就是把一電路上的所有元件，例 如電晶體、電阻、二極體等等濃縮在一個晶片 （ chip ）上， RCA 的 70 系列電腦為此代表；而 混合式就是個別製造電晶體和二極體，最後將 它們銲接在一起。此種技術又稱為固態邏輯技 術（ Solid Logic Technology ，簡稱為 SLT ）， IBM 的 360 系列為此代表。此二種電路體積很小， 可靠性也較高，由於電路微小使得電流傳導時 間減少而提升了速度。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 23 積體電路時期 (Integrated Circuit Period) – 另外，此代電腦使用了快速的磁蕊記憶體，增加了內 部的執行速度也降低了生產成本。具有即時及分時的 能力，因為資料收集、資料傳輸及通訊技術的發展， 可以利用終端機（ Remote terminal ）與中央電腦連線。 對於大型企業和小型的商店都具有實用價值。並且， 又多了多元程式及多元處理（ Multiprogramming and Multiprocessing ）的性能，可使多個程式同時儲存在主 儲存體，接受中央處理部門的處理。多元處理可以把 一個程式拆成數個部份，藉由通訊而讓多個中央處理 部門同時處理這個程式。另外易於擴充附件，而不用 修改基本的系統。

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 24 微型積體電路時期 (Microscopic Integrated Circuit Period) –1970 年後，電腦技術的發展開始有驚人的速度，通常 稱此時期發展出來的電腦為現代電腦（ Current- generation computer ）或者是第四代電腦。首先由 IBM 於 1970 年推出 IBM/370 系列，接下來蜂井公司 （ Honeywell ）推出了 115/2 、 1015 及 2015 等新系統， 保羅斯公司（ Burrounghs ）推出了 B4700 、 B5700 、 B6700 與 B7700 等類型，有如雨後春筍一般，愈來愈多 的公司相繼加入了發展製造電腦的行列。此時的微型 積體電路技術已經相當的進步，複雜性大大的提升， 單位面積的電子元件數目不斷的提高，依照其密度可 分為六個等級：

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 25 微型積體電路時期 (Microscopic Integrated Circuit Period) – 小型積體電路（ Small Scale Integration ，簡稱為 SSI ）： 一顆 IC 含十個電晶體 – 中型積體電路（ Medium Scale Integration ，簡稱為 MSI ）： 一顆 IC 含一百個電晶體 – 大型積體電路（ Large Scale Integration ，簡稱為 LSI ）： 一顆 IC 含一萬個電晶體 – 超大型積體電路（ Very Large Scale Integration ，簡稱為 VLSI ）： 一顆 IC 含一百萬個電晶體 – 極大型積體電路（ Ultra Large Scale Integration ，簡稱為 ULSI ）： 一顆 IC 含一億個電晶體 – 十億集積度級積體電路（ Giga Scale Integration ，簡稱為 GSI ）： 一顆 IC 含十億以上的電晶體

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 26 微型積體電路時期 (Microscopic Integrated Circuit Period) – 本期電腦的特性有： 使用超微積體電路以及記憶元件 多元程式與多元處理更為成熟 智慧型終端處理設備的產生 分時系統普及化 單位計算的成本更低 軟體技術的進步 各類型電腦效能增加

27 淡江大學資訊工程學系第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 硬體和軟體簡介

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 28 硬體和軟體簡介 輸入單位 輸出單位 控制單元 算術及邏輯運算單元 記憶單元 系統軟體 應用軟體 電腦 硬體 軟體

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 29 硬體和軟體簡介 輸入單元 控制單元 記憶單元 記憶邏輯單元 中央處理單元 輸出單元 程式指令或資料的流向 控制信號的流向

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 30 硬體和軟體簡介 控制單元和算術與邏輯運算單元以及記憶單元三 者構成了中央處理單元（ Central Processing Unit ， 簡稱 CPU ），為整個電腦的心臟 輸入單元最主要的功能是將資料輸入到中央處理 器，有些輸入裝置（ Input Device ）可以讓使用者 直接與電腦溝通，而有些則必須先將資料儲存在 記憶裝置或者輸入媒體上 輸出單元主要是負責將資料由中央處理器經由資 料通道送到輸出裝置（ Output Device ）上來顯示 我們要的結果

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 31 硬體和軟體簡介 控制單元負責電腦內部各裝置之間的配合 動作以及資料傳送的動作指揮 記憶單元分為主記憶體 （ Main Memory ） 和 輔助記憶體 （ Auxiliary Memory ）， 主要功 能就是用來暫存資料以供中央處理器運算 計算邏輯單元是真正在處理資料的地方， 處理所有的加、減、乘、除等算術運算以 及比較、選擇等等邏輯運算

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 32 硬體和軟體簡介 系統軟體最主要是負責電腦硬體設備的控制，管 理電腦的資源整合，並且負責執行記憶體內部的 程式以及內部的相關資料傳輸 應用軟體又可以細分為套裝軟體（ Package Software ）和訂製軟體（ Custom Software ） 套裝軟體是由軟體開發廠商依照市場需求所製作 出的軟體產品，消費者需要按照既定的軟體操作 方式來使用它 訂製軟體則是由消費者提出自己的需求與條件， 與軟體開發廠商協議開發出一套專門針對消費者 需求的軟體程式

33 淡江大學資訊工程學系第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 各種等級和 類型的電腦介紹

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 34 各種等級和類型的電腦介紹 從所處理的資料形式來分： – 類比電腦 (Analog Computer) ： 處理連續時變 (Continuously time-varying) 的 物理量如電壓、壓力與溫度等之機器 – 數位電腦 (Digital Computer) ： 將非連續時變的文數字資料予以處理與計算 – 混合電腦 (Hybrid Computer) ： 類比與數位電腦的混合形式

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 35 各種等級和類型的電腦介紹 以用途來分： – 通用電腦 (General Purpose Computer) ： 適用於一般習知工作而設計，凡科學上、工程 上、商業上一般資料之處理及計算皆可通用 – 專用電腦 (Special Purpose Computer) ： 專用電腦係針對某項工作而特別設計，以提高 電腦處理該項工作之效率

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 36 各種等級和類型的電腦介紹 以計算能力來區分： – 超級電腦 (Super Computer) – 大型電腦 (Large Scale Computer ，或稱 Mainframe) – 中型電腦 (Medium Scale Computer) 和小型電 腦 (Mini Computer) – 伺服器（ Server ） – 工作站（ Workstation ）或稱超級微型電腦 （ Super Micro Computer ）

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 37 各種等級和類型的電腦介紹 – 個人電腦（ Personal computer, 簡稱 PC ）或微 型電腦 (Micro Computer) 桌上型電腦（ desktop computer ） 網路電腦 (network computer, 簡稱 NC) 筆記型電腦（ Notebook ） 個人數位助理（ Personal Digital Assistants, 簡稱 PDA ） 平板電腦（ Tablet PC ）

38 淡江大學資訊工程學系第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 個人電腦採購指南

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 39 個人電腦採購指南 桌上型電腦 – 盡量不要選購過時的硬體規格 – 除非有必要，不然也不要為了延長電腦的壽命， 買下最新最快的電腦 – 組裝桌上型電腦時，首先要先決定 CPU 使用何 種規格，在去購買相容的主機板 – 購賣主機板時要先注意晶片組的規格，得知晶 片組所支援的處理器、記憶體和其他周邊

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 40 個人電腦採購指南 – 如果有預算壓力同時想要預留升級顯示卡的空 間，可以找同時具有 AGP 和 PCI Express 兩種 插槽的主機板 – 硬碟目前市面上主要有 ATA 和 SATA 兩種規格， 而主機板大部分都同時支援兩種規格了，在價 格相差不多的情況下，建議選用 SATA 的硬碟 –DVD 燒錄機價格不斷下降，建議可以選用以取 代 CD 燒錄機或 CD/DVD 複合機

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 41 個人電腦採購指南 – 在螢幕方面，目前 17 吋液晶螢幕已經成為主流 機種，就連結介面來說，可分為類比（ D-sub ） 和數位（ DVI ）訊號兩種接頭，購買時最好選 擇能同時使用兩種接投的液晶顯示器，選購時 最好注意顯示器反應時間、是否有亮點，另外 還要注意保固時間和保固的內容

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 42 個人電腦採購指南 筆記型電腦 – 如果主要用途是一般的文書處理，可以買全功 能型的 – 如果主要是觀看影音檔可以選擇寬螢幕的機種 – 如果主要是要上網的話，要注意是否有內建網 路卡、數據機或者無線網路卡，無線網路卡要 注意所使用的標準是否你所使用的無線網路基 地台（ Access point, 簡稱 AP ）有支援

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 43 個人電腦採購指南 筆記型電腦 – 如果常常攜帶的話可選擇螢幕較小、重量較輕 的機種 – 除了內建的設備外，未來的擴充性也需考慮， 還有保固年限，如果常出國的話還要考慮是否 有全球保固

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 44 個人電腦採購指南 個人數位助理 – 除了價錢、規格、外觀、擴充性外，還需考慮 作業系統 – 市面上最常見的大致上以 Palm 和 Pocket PC 為 主的兩大陣營 –Palm OS 採用開放式的核心架構，相關應用軟 體相當多，執行的速度較快，同時較不耗系統 資源，因此有待機時間較長的優點。 –Pocket PC 為核心的 PDA ，操作介面比較接近 Windows 操作介面，強調多媒體應用和功能完 整，以及較多的廠商支援

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 45 個人電腦採購指南 –Palm 有較多的免費軟體可以下載使用，而 Pocket PC 則有微軟和部分廠商的支援 – 使用上，前者有簡單容易上手以及較省電可以 長時間操作的優點，後者則操作方式較熟悉且 和桌上型電腦相容性較高 – 在價格上，由於 Pocket PC 強調多媒體功能， 所以硬體的要求會較高，會較使用 Palm 系統的 PDA 略高

淡江 大學資訊工程學系 第 3 章 電腦與資訊的發展與變革 46 個人電腦採購指南 – 購買 PDA 還需考慮擴充性問題，是否內建擴充 槽，擴充裝備的價格、是否支援記憶卡擴充都 需考慮 – 螢幕的種類也需考慮，不論 Palm 或 Pocket PC 幾乎都採用全彩與半穿透式液晶螢幕，但不見 得都是彩色 TFT ，有些是彩色 STN 的液晶，一 般而言 STN 的顯示顏色較少

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