電腦硬體簡介 東海大學物理系‧資訊教育 施奇廷

計算機系統示意圖

個人電腦外觀 圖片來源：旗標出版公司

主機外觀 圖片來源：旗標出版公司

主機內部 主機板 CPU 記憶體 硬碟機 顯示卡 圖片來源：旗標出版公司

電腦硬體概述 輸入單元：用以輸入資料(Data)與指令(Instruction)。 輸出單元：用以輸出計算或處理後的結果。 控制單元：用以控制計算機系統的作業。 算術與邏輯單元：用以處理加、減、乘、除算術運算，並作一些選擇、比較、邏輯決策之邏輯運算及存入(Store)，取出(Fetch)等作業。 主記憶體：用以儲存資料、指令及程式

中央處理單元：CPU CPU (Central Processing Unit) 的中文名稱是中央處理器, 又叫做微處理器 (Micro Processor) CPU 就好像是 PC 的大腦, 它負責系統中數值運算、邏輯判斷等核心工作, 同時也針對程式的命令作編譯與協調執行

CPU 的位置

認識 CPU

CPU 的種類

Socket: CPU 插槽 Socket 478: Intel Pentium 4, Celeron Socket 604: Intel Xeon Socket 775: Intel Pentium 4 PRESCOTT Socket A: AMD Athlon XP/MP, Sempron Socket 754: AMD Athlon 64, Sempron Socket 940: AMD Athlon Opteron Socket 939: AMD Athlon 64

Socket 478 與 Socket A Socket 是 CPU 在主機板上的插槽規格, 這和 CPU 的外型有對應關係 請記得目前的 Pentium 4 與新 Celeron, 因為有 478 個接腳, 使用的是 Sochet 478 的插槽, 而 Athlon 與 Duron 則使用 Socket A (Socket 462) 的規格；另外 Pentium !!! 與舊 Celeron, 則使用 Socket 370

Socket 478 和 Socket A

內頻 一般常說的 CPU 速度指的是在單位時間內, CPU 內部處理指令的頻率, 因此也稱為內頻, 單位是 MHz (每秒百萬次) 或 GHz (每秒十億次) 內頻愈高, 表示 CPU 的處理速度快

外頻 外頻就是指 CPU 外部與主機板之間的運作頻率, 也稱為 Host Clock 常見的速度是 333/400 MHz，Pentium 4 Prescott 外頻高達 800 MHz 如果CPU與外部「交談」非常頻繁，外頻將可能成為運算的瓶頸

倍頻係數 倍頻係數是協調內外部頻率的關鍵。 CPU 運作時的頻率可以經由下列公式計算出來：

L1 與 L2 Cache Cache 的中文名稱叫做快取, 這是一種速度比主記憶體更快的儲存裝置 它的功能是用來減少 CPU 因等待慢速設備 (如記憶體) 所導致的延遲, 進而改善系統的效能 CPU 需要的資料可以在 Cache 中找到的機率稱為 Hit Ratio (快取率)

L1 與 L2 Cache 目前電腦內部以距離 CPU 核心的層數來分, 有 L1、L2 兩種 Cache：

工作電壓 各家 CPU 的工作電壓不一定相同。由於電壓愈高, 消耗電量愈多, 且散發的熱量也愈大！若機殼內部散熱不良, 當機的情形就會增加。因此, 工作電壓低, 可達到省電、快速、穩定的目的

認識記憶體 記憶體 (RAM, Random Access Memory) 即電腦的主記憶體, 其功能是 CPU 在運作的過程中, 會不斷地索取或產生新的資料, 但是 CPU 本身並沒有足夠的儲存空間可放置這些資料, 因此必須由記憶體來提供。 。

記憶體的外觀

記憶體的功能

記憶體的優、缺點 優點：因為記憶體是以晶片製造而成, 屬於電子式的儲存裝置, 所以存取速度快、體積小 缺點：當沒有電源時就無法保存資料

記憶體的規格 資料寬度 存取時間 Parity Check ECC (Error Checking & Correction)

資料寬度 資料寬度是指記憶體一次輸出 / 輸入的資料量 由於現在的 CPU 與記憶體之間的資料匯流排是 64 位元, 所以只要插上一條 DDR、SDRAM 的記憶體模組 (1 個 Bank) 就可以配合 CPU 作業了

存取時間 記憶體的存取時間 (Access Time) 指的是從 CPU 向記憶體提出索取資料的要求, 一直到記憶體把資料送出的這段時間。存取時間越短越好 單位是 Nanosecond （硬碟、光碟則為ms）

CAS Latency CAS Latency 簡稱為 CL, 簡單而言是指記憶體需經過多少的時間週期後, 才能開始讀寫資料 以 DDR 為例, 常見的 CL 值有 2、2.5 與 3, 數字越小效能越好（單位是「cycle」，指CPU之週期）

產品的 CL 標示

Parity Check Parity Check 稱為同位元檢查, 這是一種檢查資料是否正確的技術, 它可以偵測出某段資料是否發生錯誤 一般以維持固定長度的資料中有奇數或偶數個 '1' 而分為奇同位或偶同位兩種

Parity Check 的運作方式

ECC (Error Checking & Correction) 和 Parity Check 主要的不同點是在只有一個錯誤的狀況下, ECC 具有自動更正的能力

認識主機板 主機板 (Motherboard 或 Mainboard), 是由各種組件 / 介面卡的『基地』, 藉由其印刷線路與各式插槽, 可彼此溝通、傳送資料

主機板

主機板

認識晶片組 在整塊主機板接近中央的部位, 可以看到一個散熱片或散熱風扇、而底下蓋住的就是晶片 (Chip)；在它的附近, 會看到一個形狀類似、體積較小的積體電路晶片, 就是晶片組 (Chipset)

晶片組

晶片組的功能與地位

北橋與南橋晶片掌控的元件

硬碟機

硬碟的特性 容量超大 資料存取快速 單位成本低廉

從外觀認識硬碟

從外觀認識硬碟

從連接界面來區分硬碟的種類

從外觀大小來區分硬碟的種類

硬碟的容量 以 GB (Giga Byte) 為單位：

硬碟的容量

硬碟容量的單位計算

硬碟的轉速 轉速為一硬碟馬達旋轉的速度, 其單位為 RPM (Rotations Per Minute, 每分鐘多少轉)：

軟碟機

軟碟機的特性 價格便宜 容易攜帶 資料交換方便

軟碟機的缺點 資料讀寫速度慢 容量太小 不易保存

其他儲存媒體 ZIP高容量磁碟 USB 隨身碟碟 Compact Flash 卡 Memory Stick 讀卡機 SD Card

隨堂作業： 如果您曾經組裝過電腦：請寫出您組裝電腦的經驗（規格、採購地點與方式、採購過程、組裝過程、曾經遭遇過的問題……） 如果您沒有組裝過電腦，但是有使用過電腦，請寫出您的使用經驗（使用在哪一方面、動機、曾經遭遇過的困難……） 注意：請寫300字以上，可以*.doc格式（WORD）、*.txt（純文字）格式，*.html（網頁）格式，於今天之內寄到老師信箱：ctshih@thu.edu.tw