電腦硬體技術

學習目標 列出現代個人電腦的主要元件 說明電腦中的所有元件如何一起工作 說明個種不同種類的電腦 解釋CPU的角色並探討其工作原理 解釋輸入裝置並探討其工作原理 解釋輸出裝置並探討其工作原理 了解多媒體及其他替代性的輸出入裝置 解釋主要儲存裝置的角色 描述輔助儲存裝置並探討其工作原理 說明個種不同種類的電腦

公司案例  Bead Bar公司需要電腦 電腦硬體的選擇，與公司需要執行的特定軟體有絕對關係 部份需求 Meredith ：每個經理都需要電腦 Suzanne ：每個工作坊都需要電腦 Mitch ：需要能帶到郵輪上作業的筆記型電腦 Julia：電腦預算需控制在2萬美元以內 Miriam ：若有電腦，行銷部門即可自行製作行銷資料，而不須外包，如此可節省成本 Rachel： 對於在全球各地採購商品的採購同仁，需要行動通訊產品 Jim：需要能夠發揮最大效能的設計

電腦核心元件 輸入裝置（input device） 輸出裝置（output device） 主要儲存裝置（primary storage) 輔助儲存裝置（secondary storage） 中央處理器（central processing unit，CPU) 匯流排（bus）

電腦的核心元件

電腦發展史 Babbage發明分析機（Analytical Engine ）– 1820年代到1870年代 Herman Hollerith 打孔卡片 Lady Ada Byron是第一位程式設計師 Herman Hollerith Hollerith code Punched card tabulating machines – 1890 人口普查 二次世界大戰期間完成的ENIAC，使用的是真空管 1960年代將真空管換成電晶體 1970年代微處理器問世

個人電腦的崛起 1974：Altair 8800 – 第一台個人電腦 1976：Wosniak和Jobs開發出Apple I 1977：Apple II 塑膠外殼 鍵盤 可顯示彩色圖形 1981：IBM PC (MS-DOS問世) 1984：Apple Macintosh 由Xerox PARC開發的圖形使用者介面 (GUI)

輸入裝置 人工輸入裝置 機器讀取輸入裝置 讓人類直接將資料送入電腦 鍵盤 滑鼠 (和其它的指向裝置) 不需透過人工操作，將資料直接送入電腦 不需要人工表示不會有人為錯誤發生 速度上較人工輸入來得快

鍵盤和輸入裝置 方便輸入文字、數字和簡單的命令 鍵盤安排依循打字機的排列方式 QWERTY 鍵盤導致RSI的發生 重複性的疲勞傷害 需要更加注意工作環境的人體工學 坐姿 燈光 工作方式

機器讀取輸入裝置 條碼掃描器 光學字元辨認 (OCR) 磁性墨水字元辨認 (MICR) 使用光束讀取一串直線條紋 萬用產品碼 (UPC) – Adams.com UPS用以追蹤包裹流向 光學字元辨認 (OCR) 與掃描器配合的軟體 將掃描的數位影像轉換成使用者可以了解或操作的字元 磁性墨水字元辨認 (MICR) 銀行使用的字元辨認技術，讓銀行可快速處理往來的支票

常見的輸出裝置

輸出裝置 螢幕 陰極射線映像管 (CRT) 液晶顯示器 (LCD) 顯示品質 解析度 像素 觸控螢幕 透過顯示裝置執行輸入和輸出

印表機 列印速度和解析度 撞擊式 非撞擊式 每分鐘多少頁（pages per minute，PPM） 每英吋多少點（dots per inch，DPI） 填滿每一平方英吋的面積，要印多少個點 DPI數值越高，所呈現出來的影像品質就越好 撞擊式 以撞擊紙張方式產生影像 點矩陣式 非撞擊式 透過將墨滴噴灑在紙張上的方式產生影像

非撞擊式印表機 噴墨式印表機 雷射式印表機 在紙張上噴灑墨滴 體積小 安靜 能以便宜的價格列印彩色影像 使用雷射光將列印頁的影像從電腦傳送到金屬滾筒，接著印表機將碳粉分布在滾筒上，讓紙張經過滾筒，在紙張上產生鮮明的影像 列印速度比噴墨式快 彩色機種的價格高於噴墨式印表機

多媒體輸入和輸出裝置

多媒體輸入和輸出裝置 音樂、影像和視訊 遊戲控制器 虛擬實境 (VR) 聲音辨識 把文字轉換成語音 腦波輸入 將內容轉換成數位形式 網站HowStuffWorks.com 提供與MP3相關的訊息（How MP3s work ） 數位相機 ; digital camera phones 數位攝影機 – Sony Handicam 遊戲控制器 虛擬實境 (VR) 聲音辨識 把文字轉換成語音 腦波輸入

主要儲存裝置 以位元（bit：BInary digiT）儲存資料 8個位元稱一位元組（byte） 將不同的位元組合起來，就可用以代表各個字元和數字 ACSII EBCDIC 所有的資料和程式都以位元來表達 視訊 圖片 文字

主要儲存裝置 電腦的主記憶體 儲存於電腦晶片 主要儲存裝置是用來儲存執行中的程式，以及這些程式所使用的資料 RAM（ random access memory） 揮發性 快取記憶體 內部 – 超快速且非常昂貴 外部 – 速度快但比內部快取記憶體來得便宜 ROM （read only memory） 非揮發性 主要儲存裝置是用來儲存執行中的程式，以及這些程式所使用的資料

資料儲存的單位

輔助儲存裝置 數位資料以非揮發性方式儲存。即使電腦關機，仍可儲存程式和資料 磁性或光學媒體 磁性媒體 循序存取(可想像成錄音帶) 或直接存取 (可想像成磁碟機) 磁碟機 由旋轉的金屬磁盤所組成 硬碟機每分鐘最多可旋轉7000次，單位為 rpm RAID （ redundant array of inexpensive disks） 軟碟 磁帶 另可選擇Zip磁片和其他磁性媒體

硬碟機和直接存取

光碟輔助儲存裝置 Compact disk (CD) 數位影音光碟（Digital versatile disk，DVD) 600 MB儲存量 CD-ROM CD-R CD-RW 數位影音光碟（Digital versatile disk，DVD) 2 – 17 GB儲存量 DVD DVD+/-R DVD+/-RW

中央處理器 兩個主要元件 執行速度以 hertz為單位 算術邏輯單元 (ALU) 控制單元 (CU) 暫存器的作用就如同草稿紙一般，用以儲存中場的執行結果 執行速度以 hertz為單位 Megahertz（millions of instructions per second） Gigahertz（billions of instructions per second）

微處理器的速度  莫爾定律

電腦程式的執行 將所有元件連接起來 執行指令 前述週期會以每秒執行幾百萬個指令的速度，不斷的重複執行 匯流排 – 電子通路 所有數位資料都是透過匯流排，從一個元件移動到另一個元件 執行指令 控制單元會從主要儲存裝置擷取（fetch）下一個指令，並將其儲存在CPU 控制單元解碼（decode）指令 ALU執行（execute）指令 前述週期會以每秒執行幾百萬個指令的速度，不斷的重複執行

在電腦上執行程式

電腦的種類 超級電腦 大型主機 迷你電腦 工作站 桌上型電腦 筆記型電腦 (膝上型) 手持電腦 (PDA)

Bead Bar公司訪談結果 電腦硬體對Bead Bar公司的影響 Meredith ： 需要對電腦技術和名詞有基本瞭解 Suzanne ： 電腦硬體可以改善工作坊的營運 Leda ： 使用電腦讓經銷點記錄能更精確 Mitch ：將資料放進筆記型電腦，可於出差時工作 Julia ： 考慮成本，包含投資報酬率（ROI） Miriam ： 使用多媒體裝置，自行開發行銷資料 Rachel ： 採用條碼技術和手持電腦來簡化作業，並可降低資料輸入錯誤 Jim ： 對現有員工提供電腦方面的訓練，而新進人員則必須具備電腦使用能力

學習目標摘要 說明電腦中的各種元件如何一起工作 詳述個人電腦的主要元件 CPU的角色與運作原理 輸入裝置及其運作原理 輸出裝置及其運作原理 多媒體和其他可替代的輸出入裝置 主要儲存裝置的角色 輔助儲存裝置及其運作原理 說明各種不同類型的電腦