第1章 計算機簡介


          計算機科學大事紀
          電腦的分類
          當代計算機的通用架構
          電腦的優勢




      Textbook
      課本
      計算機概...
課程大綱
      1.計算機簡介
      2.數位資料表示法
      3.計算機組織
      4.作業系統
      5.網際網路
      6.電子商務
      7.C ++


1-3




      什麼是計算...
計算機科學大事紀
  項目代別         年代       電子元件         電子元件的大小           速度比較

                          真空管           大姆指
      第 ...
電腦的分類
       超級電腦(Super Computer)
       大型電腦(Mainframe Computer)
       伺服器與工作站(Server / Workstation)
       個人電腦(Persona...
電腦的分類__大型電腦(Mainframe)
       大型電腦的效能略遜於超級電腦,但仍遠超過個人
       電腦。和超級電腦一樣,大型電腦也是由多顆CPU所
       組成的,具有強大的平行處理能力。大型電腦通常
       ...
電腦的分類__個人電腦 (Personal computer)




         筆記型電腦           桌上型電腦

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       電腦的分類__嵌入式電腦(Embedded Computer)




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計算機的通用架構
          「馮紐曼模式」(von Neumann Model)
           最主要的精神在於「儲存程式」(stored program)
           的概念
                   ...
Computer Hardware
         Memory is where programs and data are
        stored during processing.
         The arithmetic...
周邊裝置與主機
       從外觀上看電腦可以簡單分為周邊裝置(peripheral)與
       主機(host)兩大部分。
       周邊裝置(peripheral)從廣義來說除了CPU與記憶體之
       外的所有裝置,都可...
電腦的組成元件__輸入裝置




       鍵盤與滑鼠
       是最常見的
       輸入裝置




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       電腦的組成元件__輸出裝置



       螢幕是最常見的
       輸出裝置


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電腦的組成元件__系統單元


       主記憶體
       中央處理器




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       主機裡面有什麼 ?
       CPU: 被一個碩大風扇壓著的小型晶片稱為 CPU,它
       是電腦計算與處理訊...
主機裡面有什麼?
        記憶體
       記憶體(memory)用於暫存CPU正在進行的待處理及處理結果。隨著
       CPU處理速度提升,新規格的記憶體也在速度與頻寬方面不斷有突破。
        硬碟
       硬...
電腦的組成元件__通訊裝置




       網路卡




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       韌體(Firmware)
       韌體介於軟體與硬體之間,就是其本身具備程式碼的硬體
       裝置。例如記憶體ROM,本身可以將程式碼...
電腦的優勢

        速度
        穩定與可靠
        自動化作業
        儲存大量的資訊
        精確的運算
        方便的通訊



1-27




       電腦的優勢 __ 速度

...
電腦的優勢 __ 穩定與可靠




            銀行系統的主機
1-29




       電腦的優勢 __ 自動化作業




            自動化汽車生產作業
1-30




                 ...
電腦的優勢 __ 儲存大量的資訊




       在圖書館裡找資料,不是一
       件容易的事情         一個硬碟可以儲存整個
                      圖書館的資料
1-31




       電腦的...
電腦的優勢 __ 方便的通訊


               微軟公司開
               發的即時通
               訊軟體
               ─MSN
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第1章 計算機簡介

  1. 1. 第1章 計算機簡介 計算機科學大事紀 電腦的分類 當代計算機的通用架構 電腦的優勢 Textbook 課本 計算機概論, 趙坤茂、張雅惠、黃寶萱/著, 全華科技 參考書 1. Foundations of Computer Science – From Data Manipulation to Theory of Computation, By Behrouz A. Forouzan, 歐亞 1-2 1
  2. 2. 課程大綱 1.計算機簡介 2.數位資料表示法 3.計算機組織 4.作業系統 5.網際網路 6.電子商務 7.C ++ 1-3 什麼是計算機? 1-4 2
  3. 3. 計算機科學大事紀 項目代別 年代 電子元件 電子元件的大小 速度比較 真空管 大姆指 第 一 代 1946~1959 毫秒(10-3秒) 電晶體 鉛筆的橡皮頭 第 二 代 1959~1964 微秒(10-6秒) 積體電路 第 三 代 1964~1971 10毫微秒(10-8秒) 0.5mm鉛筆心 第 四 代 1971年以後 超大型積體電路 比針尖小 毫微秒(10-9秒) transistor vacuum tubes IC (Integrated (電晶體) (真空管) Circuit; 積體電路) VLSI 1-5 各種真空管類用品之演化情形 1-6 3
  4. 4. 電腦的分類 超級電腦(Super Computer) 大型電腦(Mainframe Computer) 伺服器與工作站(Server / Workstation) 個人電腦(Personal Computer) 嵌入式電腦(Embedded Computer) 1-7 電腦的分類__超級電腦 (Super-computer) 全世界運算速度最快的電腦,分別是美國IBM的「藍色基因/L」 (blue gene/L)以及日本NEC公司的「地球模擬器」(earth simulator),兩者使用的技術不同,後者主要用來建立和分析氣候 變更模式。「地球模擬器」曾於2002年創下35.86兆浮點運算的世界 記錄。不過IBM在2004年9月宣佈已經打破該項記錄,達到36.01兆 浮點運算,到了2005年3月更將速度大舉提升到135.3兆浮點運算的 新高。超級電腦一般都採用多CPU平行處理的架構,例如「地球模 擬器」就使用了5120顆CPU,效能號稱相當於二十萬台個人電腦。 「地球模擬器」超級電腦可以計 IBM 的藍色基因/L 算複雜的氣候變動資料 1-8 4
  5. 5. 電腦的分類__大型電腦(Mainframe) 大型電腦的效能略遜於超級電腦,但仍遠超過個人 電腦。和超級電腦一樣,大型電腦也是由多顆CPU所 組成的,具有強大的平行處理能力。大型電腦通常 會安裝在大型機構中,例如政府、科學研究機構、 銀行系統等。 大型電腦 1-9 電腦的分類__伺服器與工作站(Workstation) 與大型電腦相較,伺服器與工作站的效能較差,但體 積較小,價格相對便宜。通常使用在一般的中小型組 織之中,例如學術機構、公司行號、網站架設、研究 單位等。 伺服器電腦 1-10 5
  6. 6. 電腦的分類__個人電腦 (Personal computer) 筆記型電腦 桌上型電腦 1-11 電腦的分類__嵌入式電腦(Embedded Computer) 人工智慧洗衣機 嵌入式電腦 1-12 6
  7. 7. 計算機的通用架構 「馮紐曼模式」(von Neumann Model) 最主要的精神在於「儲存程式」(stored program) 的概念 記憶體(Memory) 輸入 輸出 鍵盤 螢幕 算術還輯單元 滑鼠 印表機 (Arithmetic Logic Unit) 掃描器 控制單元 (Control Unit) 中央處理器(Central Processing Unit; CPU) 1-13 von Neumann model The model defines a computer as four subsystems: memory, arithmetic logic unit, control unit, and I/O The data and program are stored as Sequential execution of instructions binary patterns in memory 1-14 7
  8. 8. Computer Hardware Memory is where programs and data are stored during processing. The arithmetic logic unit (ALU) is where calculation and logical operations take place. The control unit controls the operations of memory, ALU, and the I/O subsystem. The input subsystem accepts the input data and program from outside the computer; The output subsystem sends the result of processing to the outside. 1-15 Program and data in memory The main feature of the von Neumann model: The programs are stored in computer memory The program must be a sequence of instructions, each instruction operates on one or more data items The control unit fetches one instruction from memory, interprets it, and then executes it. The instructions are executed one after another 1-16 8
  9. 9. 周邊裝置與主機 從外觀上看電腦可以簡單分為周邊裝置(peripheral)與 主機(host)兩大部分。 周邊裝置(peripheral)從廣義來說除了CPU與記憶體之 外的所有裝置,都可以列為周邊裝置;周邊裝置為用來輔 助電腦工作的非必要裝置,例如鍵盤、滑鼠、螢幕、印表 機等輸入、輸出裝置。 狹義的主機包含CPU與記憶體,而廣義的主機則指機 殼內的所有元件。 主機與周邊裝置 1-17 周邊裝置與主機 輸入裝置(input device) 為了處理外部資料,電腦需要使用輸入裝置,將需要處理的內容轉換為 電腦可以識別處理的二進位資料,並傳輸至主機。 輸出裝置(output device) 輸出裝置用於將電腦的處理結果,轉換為人可以理解的影像、聲音、文 字等訊息裝置。 處理裝置(processor) 處理裝置用於處理資料。在傳統電腦中所有資料處理全部由CPU負擔, 現在隨著一些硬體晶片功能越來越強大,一小部分處理移交到相關的專 用晶片處理,例如相當多的3D影像顯示的運算,就已經交給顯示卡上 的晶片負責;視訊壓縮由專業級的視訊卡完成,其展現的效能會比交 給CPU處理要好。 儲存(memory & storage) 儲存部分用於記錄待處理的資料、處理完畢的結果以及暫存處理中的內 容。目前電腦的儲存部分,通常由硬碟、光碟、記憶體、快取記憶體等 數個部分協同完成。 1-18 9
  10. 10. 電腦的組成元件__輸入裝置 鍵盤與滑鼠 是最常見的 輸入裝置 1-19 電腦的組成元件__輸出裝置 螢幕是最常見的 輸出裝置 1-20 10
  11. 11. 電腦的組成元件__系統單元 主記憶體 中央處理器 1-21 主機裡面有什麼 ? CPU: 被一個碩大風扇壓著的小型晶片稱為 CPU,它 是電腦計算與處理訊息的中心。CPU的速度決定電腦 整體的處理效能。目前個人電腦的CPU生產廠商由 Intel與AMD兩家美國公司共同佔有大部份市場。 移開風扇可以看見插在主 未安裝到主機板的CPU 機板的CPU 1-22 11
  12. 12. 主機裡面有什麼? 記憶體 記憶體(memory)用於暫存CPU正在進行的待處理及處理結果。隨著 CPU處理速度提升,新規格的記憶體也在速度與頻寬方面不斷有突破。 硬碟 硬碟(hard disk)用於儲存作業系統、程式以及使用者檔案的大容量儲 存設備。 光碟機 光碟機(CD-ROM)用於讀取CD、DVD光碟;光碟燒錄機則可以將資 料燒錄在可錄式光碟中,以儲存或備份資料。 其他元件 除了這些主要元件之外,主機還可能包含以下的介面卡: * 顯示卡 (display card) * 網路卡(network card) * 音效卡(sound card) * 影像擷取卡(Video Capture card) 1-23 電腦的組成元件__儲存裝置 硬碟 1-24 12
  13. 13. 電腦的組成元件__通訊裝置 網路卡 1-25 韌體(Firmware) 韌體介於軟體與硬體之間,就是其本身具備程式碼的硬體 裝置。例如記憶體ROM,本身可以將程式碼或是資料(軟體) 燒到晶片之中,這個晶片本身是硬體,但裡面有軟體功 能,這就是韌體。 將軟體燒錄在單晶片中, 就可以讓小型的家電擁有 電腦的一些功能 電子計算機 行動電話 1-26 13
  14. 14. 電腦的優勢 速度 穩定與可靠 自動化作業 儲存大量的資訊 精確的運算 方便的通訊 1-27 電腦的優勢 __ 速度 地球模擬器 1-28 14
  15. 15. 電腦的優勢 __ 穩定與可靠 銀行系統的主機 1-29 電腦的優勢 __ 自動化作業 自動化汽車生產作業 1-30 15
  16. 16. 電腦的優勢 __ 儲存大量的資訊 在圖書館裡找資料,不是一 件容易的事情 一個硬碟可以儲存整個 圖書館的資料 1-31 電腦的優勢 __ 精確的運算 由於電腦具有極為精確的運算能力,因此對於電腦而言, 計算錯誤這種情況基本上是不存在的,這一點是人腦無法 實現的。 人造衛星軌道的計算 1-32 16
  17. 17. 電腦的優勢 __ 方便的通訊 微軟公司開 發的即時通 訊軟體 ─MSN Messenger 利用微軟內 建的Net Meeting程 式,進行網 路視訊會議 1-33 17

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