第 3 章 計算機組織3-1 中央處理器3-2 主記憶體3-3 執行程式3-4 匯流排及介面3-5 輸出入周邊設備3-6 儲存裝置

電腦基礎元件

• 真空管 電晶體 積體電路 超大型積體 電路

三大電腦展• 德國漢諾威電腦展（ CeBIT ；每年三月舉行）

CeBIT 2014

• Opening (March 10, 2014)• Top Themes:

– Datability• Big Data• Sustainability and Responsibility

– Social Media– Mobile First Mobile Only– Cloud Computing

• Video Clips:– Hand Write T l tab e– 3D Printers

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三大電腦展• 台北國際電腦展

（ COMPUTEX TAIPEI ；每年六月舉行）

COMPUTEX

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IoT: Internet of Things Wearable Tech 3D Printing

三大電腦展• Consumer Electronics Show (CES)

資訊月

各類型電腦• 桌上型電腦

(Desktop)

各類型電腦• 筆記型電腦 (Laptop; Notebook)

各類型電腦• 平板電腦 (Tablet PC)

3C 整合• Computer

（電腦）• Communication

（通訊）• Consumer

electronics（消費性電子產品）

Review: 1-2 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

3-1 中央處理器

Intel Pentium 4

邏輯運算

微處理器發展簡史 (I)

微處理器發展簡史 (II)

微處理器發展簡史 (III)

3-2 主記憶體

位址和值

主記憶體類別 • RAM （ Random Access Memory ；隨

機存取記憶體）– SRAM （ Static RAM ；靜態隨機存取記憶

體）– DRAM （ Dynamic RAM ；動態隨機存取記

憶體）

主記憶體類別 • ROM （ Read-Only Memory ；唯讀記憶

體）– PROM （ Programmable ROM ；可程式的唯

讀記憶體）• Invented by 周文俊 in 1956

EPROM （ Erasable Programmable ROM ；可用強紫外線擦拭及可程式的唯讀記憶體）

– EEPROM （ Electronically Erasable Programmable ROM ；可電子擦拭及可程式的唯讀記憶體）

3-3 執行程式

生產線技術 (pipelining)

3-4 匯流排及介面• 系統匯流排

–負責 CPU 與記憶體間的資料傳送

• 擴充匯流排 –保留一些連接給使

用者彈性使用

3-4 匯流排及介面

ISA 、 PCI 、 AGP 及 PCI Express

• 在 80 年代，最當紅的高速匯流排是 ISA （ Industry Standard Architecture ），它的傳輸速率每秒只有 8.33MB

• 90 年代， PCI （ Peripheral Component Interconnect ）的每秒133Mb

ISA 、 PCI 、 AGP 及 PCI Express

• 繪圖卡等須高速運作的多採用 AGP ，它每秒可傳輸 2.1Gb

• 現在走紅的是 PCI Express ，它也稱為3GIO 。 PCI Express 的傳輸速率為每秒2.5Gb~8Gb 。 (PCI-E 16X 8Gb)

• More on PCI Express

USB

• USB （ Universal Serial Bus ；通用序列匯流排）– 是 USB Implementers Forum 所開發的連線

規格– 針對電腦的外接週邊設備（鍵盤、滑鼠、遊戲

控制器、攝影機、儲存裝置、掃描器和其他周邊）所設計，讓使用者安裝特定裝置時，能夠省去開啟電腦機箱及重開機的麻煩，隨插即用

USB

–為一般使用者提供了操作簡便、擴充性和快速等優點

– USB 2.0 傳輸速度最高每秒可達 480Mb ；– USB 3.0 每秒傳輸速度達 4.8 Gb– USB 3.1 每秒傳輸速度達 10 Gb– More on USB

IEEE 1394

• IEEE 1394– 一種高速序列匯流排的公定標準。 Apple

將此種匯流排命名為 FireWire ， Sony稱它為 i.Link

– 提供隨插即用的功能，提供個人電腦相容性的延伸介面，它具有保證頻寬的傳輸模式，適用於消費性電子聲訊 / 視訊產品、儲存週邊及可攜式裝置

IEEE 1394– IEEE 1394 的資料傳輸速度是每秒 400Mb ，

新的 IEEE 1394b 規格，傳輸速度高達每秒3.2Gb

– 數位錄影機常用– USB 目前在 PC 較佔上風

3-5 輸出入周邊設備

鍵盤• 輔助我們將訊息輸

入電腦的重要輸入設備，它的字符位置和打字機類似，它與主機板連接的界面規格主要為PS2 及 USB

滑鼠

• 輔助我們將訊息輸入電腦的重要輸入設備，它與主機板連接的界面規格主要為PS2 、 USB 、無線連接

• 種類非常的多：二鍵、三鍵、二鍵加小滾輪（可方便瀏覽超過顯示範圍的頁面）、軌跡球式的滑鼠 、光學滑鼠

滑鼠

掃描器• 掃描的文件以數位

影像格式儲存 • 儲存的檔案格式有TIFF 、 BMP 、 GIF 與 PCX 等格式

• 掃描器的解析度以掃描時每英吋的取樣點數（ dpi ；dot per inch ）表示

螢幕•又稱顯示器（ monitor ），是電腦最主要

的輸出設備• 傳統的螢幕為陰極射線映像管顯示器（ CRT ；Cathode Ray Tube ），既粗大又笨重，已快速地被既輕且薄的液晶螢幕（ LCD ；Liquid Crystal Display ）所取代

印表機• 重要的輸出週邊設備，它的解析度以印出時

每英吋的列印點數（ dpi ； dot per inch）表示

3-6 儲存裝置•硬碟•磁帶•軟式磁碟片• Zip• MO

光碟片

記憶卡

隨身碟

可攜式硬碟

硬碟•硬碟（ Hard Disk ）是電腦儲

存資料最重要的地方，它的內部有圓形碟片及讀寫頭

• 程式及資料平時通常放在硬碟，執行時才從硬碟載入主記憶體，因此它是極為重要的儲存設備，平時最好就做備份

Traditional Hard Disk Drive (left) and Solid-State Drive

(right)

Source: Wikipedia

磁帶、軟式磁碟片、 Zip 及MO

•磁帶通常用來做備份，主要是因為磁帶通常比硬碟的容量要大許多。現在的磁帶備份的資料動輒以 TB （ Tera Byte ；兆位元組）計

• 備份的另一種選擇是使用RAID （ Redundant Arrays of Inexpensive Disks ）磁碟陣列

磁帶、軟式磁碟片、 Zip 及MO

•軟式磁碟片曾是九十年代最主要的可攜式儲存媒介

• Zip （ IOMEGA 於 1995 年推出）及 MO（ Magnet Optical Disk ； SONY 於1988 年推出）是九十年代頗受歡迎的大量資料之可攜式儲存媒介

光碟片• 新力（ Sony ）和飛利浦（ Philips ）在八十年代初期推出了 CD-ROM

• CD光碟片的儲存容量 為 650MB• DVD （ Digital Versatile Disk ）單面單層可儲存 4.7GB ，最高可儲存雙面雙層，達 17GB之多

光碟片• CD 系列（ CD-ROM 、 CR-R 、 CR-

RW 或 VCD ）的存取速度時，單倍速為每秒 150KB

• DVD 系列（ DVD-ROM 、 DVD-R 、 DVD-RW 或 DVD-Video ）的存取速度時，單倍速為每秒約 1350KB

• HD DVD; Blu-ray Disc

記憶卡• 數位相機、 PDA 、…

等都利用這種輕薄的記憶裝置儲存資料，它的種類繁多– CF（ Compact Flash ）

– SM（ Smart Media ）

記憶卡– SD （ Secure Digital ）– MMC （ Multi Media

Card ）– MS （ Memory Stick ）– xD – micro SD

微型硬碟 (MD)

•縮小版的硬碟• 一般家用電腦使用的是 3.5吋硬碟，筆記型通常用比較小的 2.5吋硬碟，而 MD小到連 1 吋都不到

• 容量通常較記憶卡高一個等級

多合一的讀卡機 • 可同時讀取多種不同的記憶卡

隨身碟• 隨身碟（ Flash Disk ）又稱大拇哥，意即和大拇指大小差不多

•透過 USB埠可以連到電腦上，進行存取動作，相當方便

• 容量以 GB 計•造型花樣百出

隨身碟

複合式隨身碟兼具收錄音及 MP3 等功能

可攜式硬碟• USB 外接硬碟，它是一種體積小且

重量輕的攜帶式儲存裝置

可攜式硬碟• 大約只有手掌般的大小，而且具有 USB 連接

線即插即用的功能，可輕易地與個人電腦相連接，安裝極為便捷

•雖然較隨身碟大一些，但容量達數百 GB ，甚至 TB ，是須攜帶大量資料人士的最愛