本文介绍了计算机系统的组件，主要包括系统组、中央处理器和主存储器。系统组包含主板、电源和存储设备，而中央处理器被比喻为计算机的"大脑"，负责执行指令和处理数据。主存储器分为随机存取存储器和只读存储器，用于临时存储计算机处理的数据和指令。

1. 11- 電腦系統的系統組
11.1 電腦系統的部件
 系統組
 電源供應器
 存貯設備
 主機板
 周邊設備
1
11- 電腦系統的系統組
11.1 電腦系統的部件
 系統組
 系統組是電腦中被稱為主機的部分，它包括電路板、電源供應器和
存貯設備。
數碼多用途唯讀光碟機 軟磁碟機
顯示卡
中央處理器 電源供應器
主機板
硬碟機
主記憶體
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系統組
11- 電腦系統的系統組
11.1 電腦系統的部件
 主機板
 桌上電腦
 系統組的主電路板稱為主機板或母板。
 主機板上還有連接電腦和部件的電路系統。
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11- 電腦系統的系統組
11.1 電腦系統的部件
 周邊設備
 與系統組連接的硬件稱為周邊設備。
顯示器
掃描器
寬頻解調器
揚聲器
滑鼠
鍵盤
數碼視像攝錄機
通用串行總
線 (USB) 快
閃儲存器
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周邊設備
打印機 麥克風

2. 11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 甚麼是中央處理器?
 中央處理器（CPU）像電腦的「大腦」。
 其主要的工作是執行電腦程序的指令。
 處理數據以完成指定的工作。
 中央處理器處理數據的能力決定了電腦的整體性能。
 大部分的設備都須要通過中央處理器來完成工作。
 中央處理器透過總線 (bus)與電腦內的其他設備通訊。
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 甚麼是中央處理器?
中央處理器的角色
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 主要部件
 算術及邏輯運算部件（ALU）
 控制部件（CU）
 寄存器 (Register)
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 算術及邏輯運算部件（ALU）
 執行算術和邏輯運算。
 在運算時，算術及邏輯運算部件會使用寄存器暫存數據。
 計算結果一般貯存在稱為累加器 (ACCumulator)的寄存器內。
+
- OR AND
÷
X
NOT
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3. 11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 控制部件（CU）
 追蹤待執行的指令。
 監控和協調所有輸入 /輸出運作和系統組。
算術及邏輯運算部件和控制
部件聯合執行加法指令
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 寄存器
 寄存器是在中央處理器內的記憶體單位。
 能為算術及邏輯運算部件和控制部件提供存貯空間。
 寄存器的數量較少。
 但它們是為中央處理器提供數據存取的最快方法。
 三種寄存器:
 通用寄存器 (general purpose register GPR)
 控制寄存器 (control register)
 狀態寄存器 (status register SR)
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 通用寄存器
 匯編指令和機器碼大多使用通用寄存器（GPR）。
 通用寄存器的例子包括：
 累加器（AX）
 基位址寄存器（BX）
 計數器（CX）
 數據寄存器（DX）
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 通用寄存器
 顯示通用寄存器的功能
匯編指令的例子
功 能
指 令 解 釋
把數據由主記憶體載入至
寄存器中
LOAD AX, 8 在寄存器 AX 中貯存數值 8。
ADD BX, CX
在算術運算過程中暫時把
數據貯存
把數據由寄存器載入至主 STORE ANS,
記憶體中 AX
把貯存在 CX 的數值加至 BX 的數
值中，並把它們的總和貯存在 BX
中。
把寄存器 AX 的數據貯存在主記
憶體的位址變量 ANS 中。
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4. 13
11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 控制寄存器
 為控制部件提供臨時的記憶體來控制指令的操作。
 主要的控制寄存器：
 指令寄存器（IR）
 程序計數器（PC）
 記憶體位址寄存器（MAR）
 記憶體數據寄存器（MDR）
 指令寄存器（IR）
 包含中央處理器所執行的指令。
 程序計數器（PC = Program Counter）
 包含即將執行的下一個指令的記憶體位址。
 記憶體位址寄存器（MAR）和記憶體數據寄存器（MDR）
 是可透過系統總線以協助中央處理器和主記憶體之間的通訊的寄存器。
 MAR 保留將送出或接收的數據的記憶體位址。
 MDR 則包含從 MAR 所指定的位址寫入或讀取的數據。
11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 控制寄存器
6. MDR內的指令被
載入IR以執行程
序。
5. 主記體透過數據
總線把已編址的
數據傳送至MDR 。
4. MAR 透過位址總
線把位址傳送至
主記憶體。
程序指令的執行過程
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1. 控制部件發 2.
出指令，以
載入下一個
指令。
控制部件透過控制
總線傳送一個READ
控制信號至主記憶
體。
3. PC複製所需指
令的位址至
MAR。
11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 狀態寄存器
 包含多個在執行指令時顯示狀態的標記位的寄存器。
 應用於條件測試和程序分支的指令。
 CPU 8088的狀態寄存器中的重要標記
O S Z P C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
(Z) 0 1 : 0
零標記 – 若所求出的結果為 時，設定為 否則設定為 。
符號標記 (S) – 若所求出的結果為負數時，設定為 1 : 否則設定為 0 。
奇偶標記 (P) – 若所求出的結果為奇數檢查位時, 設定為 1 。
進位標記 (C) – 若所求出的結果包含進位時, 設定為1 : 否則設定為 0 。
溢出標記 (O) – 若所求出的結果為溢出時, 設定為1 。(即是, 結果的數值過大,未
能貯存於記憶體單元中。)
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 系統總線 (bus)
 亦稱總線
 是連接電腦系統中不同部件的佈線。
 中央處理器、主記憶體、輔助存貯設備和各周邊設備之間的數據可通過系統
總線傳輸。
總線種類 功 能
傳輸數據和指令。
數據總線 (data
bus)
位址總線
(address bus)
控制總線
(control bus)
傳輸數據的來源位址和目的地位址。
指示數據傳輸的方向及協調數據傳輸的時序。
數據總線、位址總線和控制總線的功能
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5. 11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 系統總線
 總線的大小 = 總線寬度
 總線寬度決定了每次可以傳輸的數據的位元數目。
系統總線
系統總線
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 系統總線
系統總線把電腦內的不同部件互相連接
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11- 電腦系統的系統組
11.2 中央處理器（CPU）
 系統總線
中央處理器的型號 總線寬度
Intel 8088 8 位元
Intel 80286 16 位元
Intel 80486 32 位元
Pentium 64 位元
Intel Core 2 Duo 64 位元
不同中央處理器的總線寬度
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11- 電腦系統的系統組
11.3 機器周期
 機器周期
 中央處理器執行一個指令的過程
子循環 描 述
讀取 從主記憶體讀取下一指令至指令寄存器（IR）。
解碼 識別指令中的操作碼和操作數。
執行 識別操作碼，並執行所需的操作。
機器周期的子循環
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6. 11- 電腦系統的系統組
11.3 機器周期
 機器周期
一個機器周期的過程
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11- 電腦系統的系統組
11.3 機器周期
 機器周期
 中斷子循環
 在執行指令的最後階段，中央處理器會偵測是否有中斷發生。
中斷已
處理
如果需要 1.
處理中斷
中央處理器會繼續
現行過程的下一個
指令的運作。
執行指令的最後階段
中央處理器會
儲存現行的過
程狀態
2. 立即處理中斷
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11- 電腦系統的系統組
11.4 量度中央處理器的速度
 時鐘頻率
 量度中央處理器的速度
 常用單位：百萬赫茲（MHz）或十億赫茲（GHz）。
 一個赫茲（Hz）是指每秒一個時鐘周期。
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中央處理器的型號 生產年份 常見的時鐘頻率 一個時鐘周期的時間
Intel 8088 1979 – 1982 4.77 MHz 0.21μs(210ns)
Intel 80286 1982 – 1986 6 MHz – 25 MHz 40 ns – 166.7 ns
Intel 80386 1986 – 2007 16 MHz – 40 MHz 25 ns – 62.5 ns
Intel 80486 1989 – 2007 16 MHz – 100 MHz 10 ns – 33.4 ns
Pentium 1993 – 1996 60 MHz – 200 MHz 5 ns – 16.7 ns
Pentium II 1997 – 1999 233 MHz – 450 MHz 2.2 ns – 4.3 ns
Pentium III 1999 – 2001 500 MHz – 1.13 GHz 885 ps – 2 ns
Pentium IV 2000 – 現在 1.4 GHz – 3.4 GHz 294 ps – 714 ps
Intel Core 2 Duo 2006 – 現在 1.06 GHz – 3 GHz 333 ps – 943 ps
過去三十年內常見的中央處理器的時鐘頻率
11- 電腦系統的系統組
11.4 量度中央處理器的速度
 字長 (Word Size / Word Length)
 是指中央處理器能同時處理的數據和指令的位元數目。
 字長較長的中央處理器的優點包括：
 能同時處理更多的數據；
 指令集能包含更多數目的指令；
 指令集能包含更多複雜的指令。
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一個 64 位元的中央處理器

7. 11- 電腦系統的系統組
11.5 主記憶體
 主記憶體
 可直接存取中央處理器的數據，而毋須經由任何輸入 /輸出
信道。
 主記憶體通常安裝在主機板上。
 用來貯存中央處理器將會處理的數據。
 用來貯存中央處理器將會處理的指令。
 兩種主要的主記憶體：
 隨機存取記憶體（RAM）
 唯讀記憶體（ROM）
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11- 電腦系統的系統組
11.5 主記憶體
 隨機存取記憶體（RAM）
 用於暫存來自應用程序和操作系統的數據和指令的集成電路，其內
容會隨電腦的操作而不斷改變。
 易失性 = 關掉電腦後，貯存在隨機存取記憶體內的數據亦會隨之消
失
 存取時間大約是硬碟的百分之一。
 記憶體的量度單位是字節（B）。對於容量較大的記憶體，我們會
使用千字節（KB）、百萬字節（MB）、十億字節（GB）和萬億字
節（TB）作為單位。
隨機存取記憶體模組
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11- 電腦系統的系統組
11.5 主記憶體
 隨機存取記憶體（RAM）
 主要有兩種：
 動態隨機存取記憶體（DRAM）
 靜態隨機存取記憶體（SRAM）
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動態隨機存取記憶體
（DRAM）
靜態隨機存取記憶體
（SRAM）
速度（時鐘頻率） 較低 較高
成 本 較低 較高
耗電量 高於SRAM 低於DRAM
容量 較大 較小
應用範圍 電腦的主記憶、遊戲機
中央處理器的快取記憶
體 (cache)、硬碟緩衝區
、打印機緩衝區和個人
數碼助理
動態隨機存取記憶體和靜態隨機存取記憶體的特點
11- 電腦系統的系統組
11.5 主記憶體
 唯讀記憶體（ROM）
 可永久地貯存製造商所提供的資料，包括引導程序。
 引導程序是載入和啟動操作系統的必備程序。
 唯讀記憶體亦貯存了基本輸入輸出系統（BIOS）的小型程序組。
 屬於非易失性
 唯讀記憶體有各種不同的版本：
 可刪可編程唯讀記憶體（EPROM）
 可電刪可編程唯讀記憶體（EEPROM）
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安裝在主機板上的唯讀記憶體晶片

8. 11- 電腦系統的系統組
11.5 主記憶體
 快取記憶體 (Cache)
 高速存取的記憶體
 為中央處理器提供常用的指令和數據，從而加速電腦的處理流
程。
 一般與中央處理器結合或位於中央處理器的附近。
找到所需 中央處理器即可取得數
的數據 據，並進行下一項工作
中央處理器在需
要指令和數據時
會先以極短的時
間搜尋所有快取
記憶體
中央處理器會在主記
找不到所 憶體中搜尋數據。
需的數據
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11- 電腦系統的系統組
11.6 中央處理器和主記憶體的最新發展
 中央處理器的最新發展
 中央處理器未來的發展主要集中於把更多核芯整合在中央處
理器內 。
Intel 45 納米圓片上的處理器和鉛筆的對照。每
個雙核心晶片內包含4億1千萬個晶體管。
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11- 電腦系統的系統組
11.6 中央處理器和主記憶體的最新發展
 中央處理器的最新發展
 較小的晶片管芯
 使核芯可以更有效率地作並行處理
 中央處理器亦有較佳的流水線技術
 會充分利用新開發的高速第三代雙通道同步動態隨機存取記憶體
(DDR3)
器和主記憶體的速度差距
 縮短中央處理
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AMD Phenom
四核芯處理器管芯
Intel 45 納米四核心處理器及
其晶片管芯
11- 電腦系統的系統組
11.6 中央處理器和主記憶體的最新發展
 主記憶體的最新發展
 主記憶體模組的新標準為第三代雙通道同步動態隨機存取記憶體。
 相比前身的記憶體模組，DDR3 能以較低電壓但較高頻率運行。
 在高檔次的電腦市場及筆記簿型電腦用戶中大受歡迎。
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DDR3 記憶體模組