邁向資訊時代 Chapter 電腦的用途 1-2 電腦的特質 1-3 電腦的發展史 1-4 電腦的類型

電腦 (computer) 是由許多電子電路所組成， 可以接受數位輸入，依照儲存於內部的一連 串指令進行運算，然後產生數位輸出。電腦 包含硬體 (hardware) 與軟體 (software) 兩個 部分，前者指的是組成電腦的電子電路及各 項設備，而後者指的是告訴電腦做什麼的指 令或程式。 1-1 電腦的用途 P.1-2

個人使用 網路通訊 資訊系統 農漁牧業的資訊系統 醫療院所的資訊系統 金融業的資訊系統 交通運輸業的資訊系統 零售批發業的資訊系統 政府單位的資訊系統 科學研究 1-1 電腦的用途 P.1-2~1-5

迅速 精準 可靠 一致 儲存能力 通訊能力 1-2 電腦的特質 P.1- 6

電腦所衍生的社會與道德議題 健康 環保 容錯 取代人力 非人性化 現實與虛擬 資訊隱私權 智慧財產權 電腦犯罪 數位高度落差 P.1-8~1-9

1-3 電腦的發展史 中國的算盤 達文西畫出想像的機械式加法裝置，法國數學家 Blaise Pascal 建造齒輪轉盤機器 Pascaline 法國織布工人 Joseph-Marie Jacquard 發明提花織布機 英國數學家 Charles Babbage 建造差分機、分析機 P.1- 10

美國科學家 Herman Hollerith 建造打孔卡片製表機器 美國愛荷華州立大學教授 John V. Atanasoff 與研究生 Clifford E. Berry 建造第一部電子式數位電腦 ABC 美國哈佛大學教授 Howard Aiken 建造第一部電子機械式電腦 Mark I 賓州大學教授 John W. Mauchly 和 J. Presper Eckert Jr. 建造 ENIAC 、 UNIVAC IBM 701 、 IBM 650 P.1- 11

真空管 第一部商業用途電腦 UNIVAC 是由近兩萬個真空管 (vacuum tube) 所構成，重達 30 噸，體積龐大並會產生高熱，但主 記憶體只有 10KB ，據說當 UNIVAC 開始工作時，整個城市的 燈光都會變得黯淡。 第一代電腦 (1951 ~ 1958) P.1- 12

1-3-2 第二代電腦 (1959 ~ 1964) 電晶體 (transistor) AT&T 貝爾實驗室的 John Bardeen 、 Walter Bratain 和 William Shockley 所發展的電晶體 (transistor) ，揭開了第二代電腦 的序幕，電晶體可以完成和真空 管相同的工作，但體積小、速度 快、可靠度高、成本低、耗電量 低且無須暖機，而這三位科學家 也因此獲頒諾貝爾獎。 P.1- 12

1-3-3 第三代電腦 (1965 ~ 1970) P 積體電路 (IC) 到了 年， 積體電路 ( I C ， integrated circuit) 取代 了電晶體。率先採用 IC 的電腦首推 IBMSystem 360 系列 ，這也是第一個有電腦家族概念的系列。

1-3-4 第四代電腦 (1971 ~ 現在 ) 超大型積體電路 (VLSI) 第四代電腦所採用的超大型積體電路 (VLSI ， very large scale integrated) 是以積體電路為基礎，尤其 在微處理器 (microprocessor) 進入商業用途後，電 腦的速度就變得更快、儲存容量更大、穩定性更 高，同時微處理器的應用並不侷限於電腦，還遍 及家電或其它商業機器。 P.1- 13

1-3-5 第五代電腦 ( 現在 ~ 未來 ) 在歷經數代的演進過程，電腦除了元件、外型、速度 的改良之外，功能也由單純的計算功能，演變成多元 化的應用，例如影像繪圖、音樂創作、文書處理、簡 報製作、試算表、資料庫、網路通訊⋯，未來第五代電 腦將有何種突破呢？ 據說是一種具有學習、思考、溝通等特質的電腦，應 用的領域涵蓋模式辨認、模糊邏輯、人工智慧、虛擬 實境、自然語言、專家系統等。 P.1- 13

未來新趨勢 模式辨認 (pattern recognition) 模糊邏輯 (fuzzy logic) 人工智慧 (artificial intelligence) 虛擬實境 (virtual reality) 自然語言 (natural language) 專家系統 (expert system) 微科技、奈米科技 (microtechnology 、 nanotechnology) P.1-14~1-15

超級電腦 超級電腦 (supercomputer) 有著高速的運算能力， 能夠在 1 秒鐘內執行 或以上個指令，只有國家 級的單位才可能使用超級電腦處理大量資料及複 雜運算，例如武器研發、天氣預測、生物實驗、 航太科技、能源探勘、地質分析等。 大型電腦 大型電腦 (Mainframe) 同樣有著高速的運算能力， 能夠在 1 秒鐘內執行數百萬或以上個指令。 迷你電腦 迷你電腦 (minicomputer) 所謂的「迷你」是相對 於超級電腦的價格而言。不過，在個人電腦 (PC) 的功能不斷提昇且價格不斷滑落的今天，迷你電 腦已經退出市場。 1-4 電腦的種類 P.1-16~1-17

麥金塔 (Mac) 麥金塔 (Mac ， macintosh) 是 Apple 公司所推出的電腦機種 ，以人性化的圖形使用者介面著稱。 Apple 公司亦積極轉型到其它消費性電子產品，知名的 iPod 、 iPhone 更為 Apple 公司開創了另一波新契機。 P.1-17

個人電腦 (PC) 個人電腦 (PC ， personal computer) 是目前最普遍的電腦，有桌 上型電腦 (desktop) 和筆記型電腦 (notebook) 兩種，後者是為了 方便攜帶所設計，機身輕巧、耐震、穩定性高、耗電量低、支援 無線通訊，操作方式與桌上型電腦大同小異。 P.1-18

個人數位助理 (PDA) 個人數位助理 (PDA ， personal digitalassistants) 是 一種以手寫輸入、觸控式螢幕、語音辨識等方 式來做輸入的手持式電腦 (handheld computer) 或掌上型電腦 (palmtop computer) ，體型小、 價格低，支援無線通訊、行動辦公室、行事曆、 電子郵件、傳真、電話等功能。 P.1-19 低價電腦 平板電腦 (Tablet PC) 是由微軟、惠普、宏碁、 東芝、恩益禧 (NEC) 、優派 (ViewSonic) 、富士通等廠商所發表的可攜式電腦，以 可旋轉螢幕、數位筆手寫輸入為訴求，大 小與形狀類似超薄的筆記型電腦，重量不 到 1.5 公斤。

低價電腦 華碩電腦公司所推出的 Eee PC 掀起了一陣低 價電腦風潮，只要花費七、八千元到萬 把塊，就能擁有一部搭載 Linux/Windows 作業系統、 7 吋液晶螢幕、 2 ~ 8GB 硬碟 、 256MB ~ 1GB 記憶體、網路攝影機的 Eee PC ，而且由於看好低價電腦商機， 已經有愈來愈多軟硬體廠商投入市場。 P.1-19

穿戴式電腦 為了讓行動工作者享受到電腦的便利，遂有了穿戴式電腦 (wearablecomputer) ，也就是將電腦元件分成幾個輕薄短小的 部分，中間以纜線相連，然後放進耳機、圍繞於手臂、手腕或 腰際、披掛於肩膀或脖子。 嵌入式電腦 嵌入式電腦的微處理器類似個人電腦，不同的是用來控制電子產 品的程式是蝕刻在矽晶片上面，無法加以修改，我們將這種組 合了硬體與軟體的程式稱為韌體 (firmware) 。 P.1-20

電腦 (computer) 是由許多電子電路所組成，可以接受數位 輸入，依照儲存於內部的一連串指令進行運算，然後產生 數位輸出。 電腦具有迅速、精準、可靠、一致、儲存能力、通訊能力 等特質。 第一代電腦是由真空管所組成 (1951 ~ 1958) ，使用機器 語言，機器時間以 ms(10-3) 為單位，主記憶體為磁蕊，輔 助記憶體為打孔卡片。 第二代電腦是由電晶體所組成 (1959 ~ 1964) ，使用組合 語言或早期的高階語言 (FORTRAN 、 Ada 、 ALGOL 60 、 COBOL 、 APL 、 LISP…) ，機器時間以 μs (10-6) 為單位， 主記憶體為 4 ~ 32KB 的磁鼓或磁蕊，輔助記憶體為磁帶。 本章摘要 P.1- 21

第三代電腦是由積體電路 (IC) 所組成 (1965 ~ 1970) ，使 用高階語言 (Pascal 、 ALGOL 68 、 Basic 、 SNOBOL 、 PL/1…) ，機器時間以 ns (10-9) 為單位，主記憶體為 32KB ~ 3MB 的半導體記憶體。 第四代電腦是由超大型積體電路 (VLSI) 所組成 (1971 ~ 現 在 ) ，使用高階語言 (Pascal 、 Basic 、 C 、 C++ 、 C# 、 Java…) ，機器時間以 ns (10-9) 、 ps (10-12) 為單位，主記 憶體為 3MB 以上的半導體記憶體。 超級電腦 (supercomputer) 和大型電腦 (Mainframe) 均有 著高速的運算能力。 迷你電腦 (minicomputer) 已經被目前最普遍的個人電腦 (PC) 取代。 P.1- 21

麥金塔 (Mac) 是 Apple 公司的電腦機種，以人性化的圖形 使用者介面著稱。 個人數位助理 (PDA) 是一種以手寫輸入、觸控式螢幕、語 音辨識等方式來做輸入的手持式電腦。 平板電腦 (Tablet PC) 以可旋轉螢幕、數位筆手寫輸入為 訴求，大小與形狀類似超薄的筆記型電腦。 華碩電腦公司所推出的 Eee PC 掀起了一陣低價電腦風潮， 其它還有宏碁 AspireOne 、微星科技 Wind Netbook 等。 穿戴式電腦 (wearable computer) 是將電腦元件分成幾個 輕薄短小的部分，中間以纜線相連，然後放進耳機、圍繞 於手臂、手腕或腰際、披掛於肩膀或脖子。 嵌入式電腦 (embedded computer) 指的是隱藏於電子產 品內部的微處理器。 P.1- 21

學習評量 一、選擇題 1. 下列哪種應用不是經由電腦的幫助所完成？ A. 電子下單 B. 3D 動畫 C. 瓦斯爐 D. 氣象預測 3. 電腦不具有下列哪種特質？ A. 迅速 B. 可靠 C. 輕薄短小 D. 通訊能力 5. 歷史上第一位程式設計師是誰？ A. Steven Jobs B. Bill Gates C. Ada Lovelance D. Thomas J. Watson 7. 世界上第一部商業用途電腦為何？ A. ENIAC B. UNIVAC C. IBM 360 D. Pentium 9. 第二代電腦與第三代電腦的分野是發明了什麼技術？ A. 超大型積體電路 B. 電晶體 C. 積體電路 D. 真空管 P.1- 22

11. 下列關於電腦未來發展的敘述何者錯誤？ A. 記憶體容量愈來愈大 B. 執行速度愈來愈快 C. 重量愈來愈輕 D. 體積愈來愈大 13. 目前最普遍的是哪種電腦？ A. 個人電腦 B. 麥金塔 C. 平板電腦 D. PDA 15. 下列何者不是電腦可能引發的問題？ A. 廢棄物的可回收資源偏低 B. 噪音汙染 C. 影響健康 D. 造成數位高度落差 17. 機器人屬於下列哪個領域的應用？ A. 模糊邏輯 B. 虛擬實境 C. 模式辨認 D. 人工智慧 P.1- 22~23