計算機概論： 探索明日科技 第 1 章 探索我們的數位星球 Copyright © 2012 1

學習目標 說明數位科技在現代生活中所扮演的關鍵 角色 探討電腦與數位科技演進的重要趨勢 列出幾種主要的電腦類型，並描述它們的 主要用途 說明數位科技在現代生活中所扮演的關鍵 角色 探討電腦與數位科技演進的重要趨勢 列出幾種主要的電腦類型，並描述它們的 主要用途 討論網際網路的成長和演進正如何改變我 們的社會

學習目標 解釋今日的資訊時代與之前歷史上的時代 有何不同 探討資訊科技對我們社會的社會和道德影 響

生活在沒有電腦的世界 電腦無所不在 電腦若無法運作就會直接對我們的生活有影響 電腦已經滲透到我們的生活各處，沒有電腦現代社會就無法運作

電腦的歷史 雖然電腦和我們在一起的時間很短，但它其實是 數個世紀以來的智慧結晶 早期的人類使用手指頭或石頭來計數 雖然電腦和我們在一起的時間很短，但它其實是 數個世紀以來的智慧結晶 早期的人類使用手指頭或石頭來計數 算盤和阿拉伯數字系統，都是早期被證明是很有 效率的計算工具 到了19世紀初，人類開始需要更精確的計算工具 Charles Babbage和Ada Ada King想要製造可自動而 且可靠執行計算工作的機器裝置

電腦的歷史 (續) 電腦簡史 1939—發明出Atanasoff-Berry Computer (ABC) 電腦 1943—Alan Turing開發完成Colossus電腦 1944—Mark I電腦完成彈道表格的計算 1945—ENIAC電腦開發完成 1951—UNIVAC I (第一台通用用途的商業電腦) 參與 美國人口普查的工作

電腦的歷史 (續) 電腦硬體 早期的電腦使用真空管 真空管被電晶體所取代 在1960年代中期，發明出由積體電路所製造的電腦。積體電路是包含數百個電晶體的小型矽晶片 真空管、電晶體與積體電路.

電腦的歷史 (續) 積體電路的優點 可靠性更高：比較不會故障 體積更小：單一晶片即可取代整片電路板 速度更快：電流的行走距離變短 效率更佳：因為晶片很小，因此耗電少，連帶產 生的熱能也少 成本更便宜：大量生產技術可輕易製造出便宜的 晶片

今日的電腦：簡單分類 隨著低價微處理器的大量出現，今日的世界充滿各式各樣的電腦，它們各自有適合的用途。

嵌入式系統 嵌入式系統：將微處理器使用在某個較大的系統 當作元件時 90%以上的微處理器是隱藏在一般家用品和電子 裝置中： 嵌入式系統：將微處理器使用在某個較大的系統 當作元件時 90%以上的微處理器是隱藏在一般家用品和電子 裝置中： 恆溫裝置、交通號誌、汽車 手錶、玩具、遊戲機 電視、錄影機、烤箱 幾乎所有用電力驅動的東西，都可能會植入微處 理器

個人電腦 個人電腦：是設計給同一時間只有一個人使用的電 腦 桌上型電腦：是由一些分開的元件所組成 有些機型將全部元件放置在螢幕外殼內 個人電腦：是設計給同一時間只有一個人使用的電 腦 它是一種提升生產力、創造力和溝通效率的工具 桌上型電腦：是由一些分開的元件所組成 主機 (包含微處理器和其他元件) 螢幕、鍵盤、滑鼠和喇叭 有些機型將全部元件放置在螢幕外殼內

工作站 工作站：一種計算功能很強的高階桌上型電腦 工作站與桌上型電腦之間的界線也逐漸變成是市 場區隔而不是技術層次區隔 用在需要進行大量計算的互動式應用程式上 如大規模的科學資料分析 工作站與桌上型電腦之間的界線也逐漸變成是市 場區隔而不是技術層次區隔

可攜式電腦 膝上型電腦有時被稱為筆 記型電腦，是專為方便攜 帶在不同地點使用而設計 Netbook是特別輕薄短小的筆記型電腦

手持裝置 個人數位助理 (PDA， Personal digital assistant) 平板電腦的定位介於智慧型 手機與筆電之間 智慧型手機

伺服器 伺服器：專門設計來讓其他電腦透過網路可存取 它的資料、軟體和其它資源的電腦 伺服器：專門設計來讓其他電腦透過網路可存取 它的資料、軟體和其它資源的電腦 幾乎任何桌上型電腦都可以當作伺服器，不過有 些電腦是專門設計來作為伺服器用途的 伺服器的處理器比較快、記憶體較多，網路連線 也較快 經常以群組方式叢聚以提高計算處理能力

大型主機 大型主機：是一種有房間那麼大的機器，價格很 昂貴 在微電腦革命之前，大部分的資訊處理都是在大 型主機電腦上完成的 大型主機：是一種有房間那麼大的機器，價格很 昂貴 在微電腦革命之前，大部分的資訊處理都是在大 型主機電腦上完成的 目前大型主機主要是大型機構在使用，如銀行和 航空公司 大型主機透過分時 (timesharing) 技術，可同時與 多位使用者溝通

超級電腦 通常超級電腦裡包含有數千個微處理器 某些高階應用使用者因為有特殊需求，需要比大型主機更快更強大的電腦

電腦的連線：Internet革命 Internet：1960年代晚期開始研究的實驗性質網路 ，後來演進成了現在的網際網路 (Internet) 1990年代，Internet軟體變得更容易使用 Internet從純文字環境轉型到包含圖片、動畫、聲 音和影片的多媒體世界 一般大眾透過所謂的瀏覽器程式就能存取全球資 訊網 (Web)

電腦的連線：Internet革命 (續) Internet的成長 廣佈全球的電子郵件和全球資訊網 從1990年代的數百萬人，到現在已經超過20億人 成長速度比電視、收音機等技術都還要更快 使用環境已經不再侷限於傳統PC 成長步調因為全球資訊網上商務行為的快速發展， 又拓展得更快

電腦的連線：Internet革命 (續) Web 2.0 網站是由Web使用者共同創作而成 My Space Facebook Twitter YouTube Google Maps

進入資訊時代 大約在10,000年前，人們學會馴養動物，使用犁 和其它的農業工具種植穀物 農業時代：一直持續到大約200 年前 大約在10,000年前，人們學會馴養動物，使用犁 和其它的農業工具種植穀物 農業時代：一直持續到大約200 年前 工業時代：機器技術的進步引發了工業革命而進 入此時代 資訊時代：電腦與通訊科技的融合，大部分人都 是以文字、數字和創意來謀生

資訊時代的4個階段 機構運算階段：約1950年開始，龐大且昂貴的大 型主機 個人運算階段約1975年開始，數百萬台PC加入大 型主機系統 機構運算階段：約1950年開始，龐大且昂貴的大 型主機 個人運算階段約1975年開始，數百萬台PC加入大 型主機系統 人際運算階段：約1995年開始，網路將PC與大型 主機加以連線 協同運算階段：約2005年開始，智慧型手機、平 板電腦等數位裝置和PC一樣加入了Internet，應用 程式和文件開始從PC移植到Internet「雲端」上

說明層面：闡明技術內容 電腦硬體和軟體的細節每隔幾年就更新 Internet的發展又更快 大部分的基本觀念還是萬變不離其宗 瞭解基本觀念後要跟上這些變化會容易得多

應用層面：電腦動起來 瞭解以下這些應用程式會很有幫助： 網路應用程式 文書處理和桌面排版 試算表和資料庫 電腦繪圖與影像處理 音樂、影片與多媒體 程式設計與解決問題 人工智慧

衍生層面：社會和道德議題 先進數位技術所帶來的風險： 對個人隱私所產生的威脅 高科技犯罪的危險 定義與保護智慧財產權的困難 工作自動化與非人性化的威脅 濫用資訊成為政治和經濟的工具 依賴複雜科技的風險 生物數位科技的興起

電腦道德 了解章程和法規 不要因為是合法的就認為沒問題 想想假設的情節 有疑問時，說出來 能以自己為榮 黃金定律：己所不欲，勿施於人 眼光放遠 負起你的責任

未來願景 今日的科技引起了許多困難的問題 隨著科技演進，我們要面對的問題也更複雜 因為運算速度持續在快速成長，一些原本被認為 遙不可及的新技術，可能幾年後就會出現在你每 天的生活中

重點摘要 前三代電腦的基本元件：第一代電腦是真空管， 第二代電腦是電晶體，第三代電腦是積體電路 前三代電腦的基本元件：第一代電腦是真空管， 第二代電腦是電晶體，第三代電腦是積體電路 積體電路取代電晶體，以及電晶體能取代真空管 的因素都是：可靠性、體積、速度、效率和成本 莫爾定律是預測能封裝在單一矽晶片的電晶體數 目，大約每18個月就會加倍 假如微處理器是用在某個較大的系統當作元件， 此時微處理器則被稱作嵌入式系統。而蝕刻在矽 晶片上的程式被稱為韌體

重點摘要 (續) 伺服器是專門設計來為網路上的其它電腦提供軟 體和其它資源的電腦 伺服器是專門設計來為網路上的其它電腦提供軟 體和其它資源的電腦 在大型主機電腦上，使用者都是透過電腦終端機 或輕型用戶端與它溝通 大型主機透過一種叫做分時的技術，可同時與多 位使用者溝通 比大型主機更快更強大的電腦稱為超級電腦，通 常這些超級電腦裡包含有數千個微處理器

重點摘要 (續) 網路的功用是將各種裝置連線在一起 網際網路是1960年代晚期，由美國政府出資研究 的實驗性質網路，逐漸演進而成現在的全球網路 人類的時代到目前為止可分成農業時代、工業時 代和資訊時代 資訊時代劃分成以下的4個階段：機構運算階段、 個人運算階段、人際運算階段和協同運算階段