電腦硬體知識

電腦硬體知識電腦硬體知識第二章第二章2-1 電腦架構與連結2-1-1 資料的單位

2-1-2 -電腦主機的元件以PC為例2-2 第腦週邊設備的介紹2-3 電腦主機擴充與昇級2-4 電腦操作與保養2-5 數字系統及資料的表示法

2-5-1 數字系統間的轉換2-5-2 資料表示法

2-1 電腦的架構與連接電腦五大單元

2-1 電腦的架構與連接輸入單元（ Input Unit ， IU)

輸入單元的功能就是讓使用者由輸入設備，將程式或資料輸入至電腦

各式的輸入設備

2-1 電腦的架構與連接記憶單元（Memory Unit ， MU）

主記憶體（Main Storage）是指電腦內部的記憶體，它是用來暫時儲存正在處理中的程式及資料

輔助記憶體（ Auxiliary Storage）指電腦外部的記憶體，它是專門用來儲存需常期保存的資料或程式

2-1 電腦的架構與連接算術 /邏輯單元（ Arithmetic/Logic Unit ， ALU）將主記憶體中的資料或程式指令，拿來進行算術運算或邏輯判斷

控制單元（ Control Unit ， CU）指揮、控制及協調電腦內部各項工作的執行順序

2-1 電腦的架構與連接輸出單元（ Output Unit ， OU）

將儲存於記憶單元中的資訊，轉換成為人類可以看的懂文字、數字或圖形，輸出至外界的輸出設備中

2-1 電腦的架構與連接五大單元通常是使用匯流排 (Bus)來傳遞彼此需要的資料資料匯流排

是各個單元傳遞指令或資料的通道位址匯流排

設定資料要存放在記憶體中何處的訊號通道控制匯流排

傳送控制訊號的管道

2-1 電腦的架構與連接機器週期 (Machine cycle)

2-1-1 資料的單位 Bit (位元 )

電腦中儲存資料的最基本單位 Byte (位元組 )

可供電腦執行的最小資料單位

1 Byte = 8 bits 1KB = 210Bytes = 1,024Bytes ≒ 103 Bytes( 千 ) 1MB = 220Bytes = 210KBytes ≒106Bytes(百萬 ) 1GB = 230Bytes = 210MBytes ≒109Bytes(十億 ) 1TB = 240Bytes = 210GBytes ≒1012Bytes( 兆 )

2-1-2 電腦主機的元件—以 PC 為例

中央處理單元（ Central Processing Unit) 個人電腦中所使用的 CPU 以 Intel所生產的微處理器為主，其結構中包含控制單元、算術 /邏輯單元與少量的記憶體 ( 暫存器 Register與快取記憶體 Cache)

中央處理器（ CPU）的速度，大多是指中央處理器內部工作時脈


主記憶體（Main Memory）可分為唯讀記憶體（ ROM）及隨機存取記憶體

（ RAM）唯讀記憶體（ ROM）

Mask ROM（罩冪式 ROM） PROM（可程式化的 ROM） EEPROM（電子式可消除且可程式化的 ROM） Flash memory ( 快閃記憶體 )


隨機存取記憶體（ RAM） SRAM（靜態 RAM）

不需週期性的更新電路（充電），因此速度快，但價格較高 DRAM（動態 RAM）

是一種小電容，使用時需要定期的放電及充電，因此速度較慢，價格亦較 SRAM便宜，廣泛地使用於個人電腦系統中


隨機存取記憶體規格


輔助記憶體（ Secondary Memory）磁碟（ Disk Pack ）與磁碟機（ Disk Driver）

磁碟依照構成的材料不同可分為軟式磁碟（ Floppy Disk）及硬式磁碟（ Hard Disk）

常見的軟碟規格為 3 1/2吋，容量 1.44MB。硬碟的規格很多，有 3 1/2 吋 ( 桌上型電腦使用 ) 、 2 1/2吋 ( 筆記型電腦使用 ) 等多種


硬碟的結構與效能磁面 (Surface side):磁碟的磁盤可分為上下兩面。磁軌 (Track):每個磁面上可畫分許多的同心圓。磁區 (Sector):每個磁軌可再畫分不同的區段，為存取的基本單位 (512 Bytes)。

磁簇 (Cluster):多個連續的磁區所組成的區域。磁柱 (Cylinder):硬碟中所有的磁盤的同一磁軌所形成的柱狀區域

磁碟存取時間 (Disk access time)=搜尋時間 (Seek time)+旋轉時間 (Rotation time)+資料傳輸時間 (Data transfer time)


光碟 (Compact Disk) 與光碟機 (CD Driver) CD光碟依功能可分為三類 :

CD-ROM: 只能讀資料但不能寫入資料 CD-R: 能將資料寫入 ( 燒錄 ) 光碟片一次，但寫入後就只能讀取其內之資料

CD-RW: 可以重覆寫入並讀取資料 CD-ROM單倍速為 150KB/S


DCD光碟依功能及規格可分為五類 : DVD-ROM: 只能讀資料但不能寫入資料 DVD-R:能將資料寫入（燒錄）光碟片一次，其光碟規格是由

DVD論壇所制定的 DVD+R: 符合 DVD+RW聯盟所定的燒錄標準之寫入一次光碟 DVD-RW:可重複讀寫的 DVD光碟，依 DVD論壇制定的標準 DVD+RW:可重複讀寫的 DVD光碟，依 DVD+RW聯盟制定的標準

DVD-ROM的單倍速為 1350KB/S


磁光碟（MO）磁光碟與光碟和磁碟兩者類似，其原理也約略是兩者的混合體，它是以雷射光速改變磁光碟片上之合金材質的磁場，進而達到儲存資料的目的


隨身碟與記憶卡使用快閃記憶體，由於 Flash Memory並不需要充電來維持記憶體內的資料，所以 Flash Memory 內的資料其保存性也相當高

記憶卡常見的規格 : CF 、 SM 、 SD 、 MS 、 xD


磁帶機如同錄音機結構的儲存媒體，與其他磁碟直接存取資料方式不同，只能以循序方式存取資料


主機板 (MB) 主機板上通常承載有中央處理器 (CPU)與記憶

體 (RAM)、晶片組 (Chipset)、介面擴充槽、輸出入連接頭 (I/O)…等主要原件

南橋晶片負責掌控主機板的輸出入訊號，而北橋晶片則負責掌控記憶體等功能運作的控制

BIOS (Basic Input/ Output System) 置於主機板內，開機後開始與硬體密切配合，以支援系統的個別元件 ( 如記憶體、軟 / 硬碟及顯示器等 ) 間的資料傳輸

2-2 電腦週邊設備的介紹鍵盤

機械式鍵盤薄膜式鍵盤

滑鼠滾球滑鼠光學鼠

有線的鍵盤與滑鼠是以 PS/2或是 USB接頭與主機連接

無線鍵盤與滑鼠則可使用紅外線或是藍芽裝置與主機連接

2-2 電腦週邊設備的介紹螢幕

CRT 顯示器液晶顯示器 (LCD, Liquid Crystal

Display)

2-2 電腦週邊設備的介紹數位相機 (攝影機 )

利用感光元件將光線轉換為數位的影像訊號並將其壓縮後，存入記憶體內

感光元件 CCD (Charge Coupled Devices) CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

2-2 電腦週邊設備的介紹掃描器

是一種將靜態影像轉為數位影像的設備，主要有饋紙式及平台式兩種主要的掃瞄方式

解析度以 ppi(pixel per inch, 每英吋的像素點 )表示

內插解析度 : 利用軟體運算來增加成品的解析度

2-2 電腦週邊設備的介紹 USB (Universal Serial Bus，萬用串列匯流排 )

可熱插拔即插即用 ( Play & Plug ) 最多可串接 127個裝置 USB 1.1傳輸速率 12Mbps ， USB 2.0 達 480Mbps

IEEE-1394 可熱插拔即插即用 ( Play & Plug ) 可接 63個裝置 1394a 傳輸速度可達到 400Mbps ， 1394b 速度可達

800 Mbps

2-2 電腦週邊設備的介紹

LPT1 與印表機的連接

Com1 與數據機的連接

手機可利用 USB與電腦連接

DV透過IEEE 1394連接電腦

2-3 電腦主機擴充與昇級

2-3 電腦主機擴充與昇級加裝硬碟 1. 調整硬碟的 Jumper

來設定該 IDE硬碟為排線上的第一個裝置(Master)或是第二個裝置 (Slave)。通常可在硬碟標籤看到設定說明。主機板可接兩條IDE排線，每條排線可接兩個 IDE裝置 (光碟機也大都使用 IDE規格。

2. 將 IDE排線接上，其排線是有固定的接法，紅色線為第一支針腳應接的位置。現

“在的排線大都有防呆”裝置也就是有一突出

點，讓接線時不致接反。

3. 將 12V電源線接上。

4. 將硬碟放入主機適當位置後，用螺絲加以固定。

2-3 電腦主機擴充與昇級增加記憶體

1. 扳開記憶體插槽兩側的固定扣 (輕輕往外扳即可 )，另外如果要拆除記憶體時時也是將兩側扳開即可。

2. 用姆指將記憶體由上方壓入，插入前注意插槽的中間的突出是否能與記憶體中央的凹陷位置相吻合。

3. 正確插入記憶體時，兩側的固定扣應能卡住記憶體。

2-3 電腦主機擴充與昇級更換 CPU

1. 將 CPU上的散熱器及風扇卸下，通常是將兩側的固定扣鬆開後即可。

2. 將 ZIF插座的拉桿向上拉開。

3. 插座鬆開後，可輕易的將 CPU取出。

4. 將新的 CPU放入，並將 ZIF拉桿壓下及安裝散熱器及風扇。 CPU的安裝方向可由某角缺少一支針腳判定。

2-3 電腦主機擴充與昇級加裝顯示卡及介面卡

1. 將機殼後側的擋板卸下。

2. 將顯示卡垂直插入 AGP插槽。

3. 以相同方式將 PCI規格之介面卡插入PCI插槽。

4. 用螺絲將新增的界面卡固定即可。

2-4 電腦的操作與保養電腦操作方式

要有良好的打字姿勢

正確的操作電腦姿勢

錯誤不良的操作電腦姿勢

2-4 電腦的操作與保養長時間上機後要有適當的休息不可以邊吃東西邊打電腦養成正確的開關機習慣

鍵盤操作姿勢(手部稍離桌面一點距離或使用有支撐墊的鍵盤 ) Windows XP 的工作管理員可關閉無回應的程式

2-4 電腦的操作與保養保養電腦的方法

定時清理電腦設備避免灰塵進入電腦室內儘量避免過多且連續的冷開機動作螢幕不使用時儘可能將電源關掉長時間不使用電腦亦應定時開機維持室內的濕度

2-5 數字系統及資料的表示法

二進位制只有 0 與 1 這兩個數字的變化，是屬於「逢二進位」（亦即逢二便向左邊進一位）的計數方式。

各進位系統使用字元表

2-5 數字系統及資料的表示法

各進位系統數值對應範例

2-5-1 數字系統間的轉換

2-5-2 資料表示法

電腦中常用的編碼法

2-5-2 資料表示法

文字資料表示法英文文字資料

最常見的編碼法是 ASCII(美國國家標準交換碼 ) 。採用 8 bits來表示所代表的符號，共計有 28=256種符號

中文文字資料一個中文字以 16 bits加以編碼。常用的繁體字編碼

為 Big-5碼，共計 216=65536個中文字萬國碼 (Unicode)

Unicode 針對各國文字、符號進行統一性編碼，也是使用 16 bits來編碼

2-5-2 資料表示法數值資料表示法

不帶號整數將所有位元視為數值的一部份

帶號整數符號位元法

第一個位元當作符號位元 (0 表示數值為正， 1 表示數值為負 ) -2310其對應的編碼為 100101112

1 補數表示法將正整數的二進位編碼取反相 (1 變 0 ， 0 變 1)，即為該整數的負值

-2310 的 1 補數編碼是將 000101112( 正 23) 取反相111010002即為其表示式

2 補數表示法要表示一個數值的負數只要將其 1 補數加 1 即可 -2310的 2 補數編碼為 111010012

補充教材時間的單位

1ms(毫秒 )=10-3s( 秒 ) 1μs(微秒 )=10-6s( 秒 ) 1ns(奈秒 )=10-9s( 秒 ) 1ps(微微秒 )=10-12s( 秒 )

補充教材 RISC 與 CISC 之 CPU架構

RISC CPU是採用精簡指令集架構的 CPU ， CISC CPU為採用複雜指令集架構的 CPU

用一個基本的數學例子來說4*3 ＝ 12　　 ( CISC )可以用加法來算4+4+4 ＝ 12 ( RISC )

精簡指令，其實是把所有的指令化簡，把最基本的指令留下來，而其他複雜的指令都可以使用現有的指令做出來。

CISC可使用的指令較多，但讀取指令及解碼時間較長。目前 Intel Pentium 採用 CISC ，而 Power PC 採用RISC架構的 CPU

補充教材 CPU 的速度

一般衡量電腦的速度大都以 CPU的振盪頻率為指標，例如 : Pentium 4 2.8GHz ，表示該CPU 每秒的工作頻率為每秒 2.8G 次。此頻率也稱為內頻。而外頻為主機板上晶片組的工作頻率，其速度低於內頻，外頻與內頻的關係如下。

內頻 = 外頻 * 倍頻系數

補充教材 CPU的位元數

CPU一次可處理的資料量，即為該 CPU的位元數，通常與 CPU 的資料線的寬度相同。例如AMD K8 有 64 條資料線，該 CPU 為 64 位元。

記憶體定址空間 CPU的定址空間大小與位址線寬度有關，計算方式為：

假設 CPU 有 n 條位址線，該 CPU的定址能力為 2n位元組。

補充教材超執行緒技術 (Hyper-Threading)

超執行緒 (Hyper-Threading，簡稱 HT) 技術是一種增強 CPU 效能的技術，原本只用於伺服器或工作站等級的 Intel Xeon CPU，後來也導入桌上型電腦的處理器以增強電腦的效能。

軟體與應用程式所執行的作業，均稱為「執行緒」。以往一顆 CPU 一次只能處理一個執行緒，而具備 HT 技術的 CPU 則可以一次同時處理兩個執行緒，與不具 HT 技術的 CPU 相較，可用較少的運算週期，完成同樣的工作量。特別是在多工作業環境或執行多重執行緒的應用程式時， HT 技術能讓電腦效能有更好的表現。

AMD ATHLON 64位元 FX-60雙核心處理器

補充教材 CMOS

是一個用來記主機硬體資料的晶片，記錄的內容包括日期、時間、設備型號、主機板設定及主機板開機密碼等

COMS使用主機板的電池保持資料及持續更新日期時間 CMOS設定畫面

補充教材雙通道記憶體

雙通道是指多增加一條記憶體匯流排，讓溝通北橋晶片與記憶體模組之間的頻寬變成兩倍，雖然這項新規格主要是晶片組與主機板端的變化，然而雙通道存在的目的，也是為了解決記憶體頻寬的問題，使主機板在即使只使用DDR400 記憶體的情況下，也可以達到頻寬 6.4GB/s 。

補充教材 S-ATA界面

它以序列的方式傳送資料，此做法能減小接口的針腳數目，用四個針就完成了所有的工作，跟 USB 的運作原理是完全相同的。 Serial ATA的排線較細、可任意彎曲，讓減少電腦內部空間的浪費，對於機殼的最小化也有相當大的助益。同時，它可以提供熱插拔的功能。

WD Raptor 系列 36GB 10000轉 SATA150 8M / 3.5吋硬碟機 SATA排線

補充教材 LS-120 (Super Disk LS-120磁碟機 )

此高容量軟碟機，在讀寫的技術上採用了雷射光學定位技術，這種定位技術比傳統磁碟機的定位技術更為準確，並且可以在相同的磁片面積內規劃出更多的磁軌，儲存更多的資料。其專用的磁片單片容量可高達 120MB 。

可以讀取原有的 3.5 吋 1.44MB磁碟片

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