電腦週邊設備的介紹與使用

2-1 ^{電腦的基本架構} 2-2 ^{個人電腦的主機} 2-3 CPU^{與主記憶體}

2

電腦週邊設備的介紹與使用

3-1 ^{輔助儲存設備} 3-2 ^輸入/^輸出設備

第

3

^章

各類軟體的介紹

4-1 ^{軟體運作原理} 4-2 ^{認識電腦軟體}

4-3 常見的應用軟體－以自由軟體為例 第

4

^章

作業系統的介紹與操作

5-1 ^{作業系統功能} 5-2 ^{作業系統的分類}

5-3 ^{常見的作業系統} 5-4 Windows^{作業系統的基本操作}

第

5

^章

程式語言簡介及實例應用

6-1 ^{認識程式語言} 6-2 程式基本結構與實例應用

第

6

^章

同 場 加 映

將手機螢幕傳送到大螢幕－HDMI^、WiDi^、 AirPlay

認識台灣資訊產業的發展－代工與自有品牌

「四加一（4-plus-1^）核心」CPU 多核心 vs. ^多CPU

各類記憶體存取速度及容量比較

如何看懂電腦銷售傳單？－避免當冤大頭 先進格式化

TB^{級的大容量光碟} 沒有鍵盤也能打字

3D^影像原理 特殊功能的印表機

從智慧型手機、平板看3C^發展趨勢 多點觸控的原理與應用

APP^應用軟體 個人電腦的啟動程序 32^與64^{位元的作業系統}

省電小秘訣 常見的副檔名 磁碟分割

計算機概論

圖2-1 個人電腦設備 印表機

手寫板

鍵盤

滑鼠

電腦主機 螢幕

掃描器 喇叭

2-1 電 腦 的 基 本 架 構

2-1 電 腦 的 基 本 架 構

人 們 在 玩 數 獨 遊 戲 時 ， 須 先 瀏 覽 （ 輸 入 ） 表 格 中 已 有 的 數 字 ， 再 利 用 邏 輯 和 推 理，思考及推測（處理）其他數字，最後將數字填入（輸出）空格處。

使用電腦來處理資料，也需經過輸入、處理、輸出等過程，這些過程是透過組成 電腦基本架構的五大單元來完成。本節將介紹電腦的五大單元，以及電腦運作過程中 用來傳遞資料或訊號的匯流排。

第 2 2 章

電

腦朝速度快、體積小、價格低之趨勢發展，使得個人電腦在學校、企業、政府 機關等單位已相當普及，且一般家庭也多半擁有個人電腦設備（圖2-1）。本章 將以個人電腦為例，介紹電腦的基本架構、主機的外觀與內部組件。

電腦硬體架構

及 功 能 介 紹

我是萬事通，

萬事我皆通

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

2-1.1 ^{電腦的五大單元}

電腦的組成單元依照其功能可概分為輸入、控制、算術/^{邏輯、記憶及輸出等單元}

（圖

2-2

^）。

^{輸入單元（}I

nput

U

nit, IU

）：是電腦接受指令及輸入資料的管道。鍵盤、讀 卡機、滑鼠、光筆、掃描器、數位相機等均屬輸入單元的設備。

^{控制單元（}C

ontrol

U

nit, CU

）：用來控制及協調電腦各單元間的運作。電 腦指令的解碼、資料的傳遞、及與電腦各單元間的協調等工作，皆須在本單元 的監督下進行。

^算術/^{邏輯單元（}A

rithmetic/

L

ogic

U

nit, ALU

）：負責資料的運算與邏輯 判斷。本單元與控制單元合稱為中央處理單元（C

entral

P

rocessing

U

nit, CPU

^）。

^{記憶單元（}M

emory

U

nit, MU

）：是電腦存放程式與資料的地方。電腦的主 記憶體及硬碟機等設備均屬記憶單元的設備。

^{輸出單元（}O

utput

U

nit, OU

）：是電腦輸出運算結果的管道。顯示器、印 表機、喇叭等設備均屬輸出單元的設備。

圖2-2 電腦的五大單元

控制訊號傳輸的方向 資料（含指令）傳輸 的方向

ᜰᗤޣᜋ ᜰᗤޣᜋ

電腦的儲存單位

電腦中最小的儲存單位稱為位元（bit^），1^{個位元只能存一個}1^或一個0^{的二進位數字，}8^個位元合 稱為1^{個位元組（}byte^）。

為了方便描述、計量電腦所儲存或處理的資料量，我們常會使用以下幾種儲存單位來表示：

1 Byte^位元組 = 8 bits

1 KiloByte ^（KB^{）千位元組} = 1,024 Bytes = 2¹⁰ Bytes ^（≒10³ Bytes^） 1 MegaByte ^（MB^{）百萬位元組} = 1,024 KB = 2²⁰ Bytes ^（≒10⁶ Bytes^） 1 GigaByte ^（GB^{）吉位元組} = 1,024 MB = 2³⁰ Bytes ^（≒10⁹ Bytes^） 1 TeraByte ^（TB^{） 兆位元組} = 1,024 GB = 2⁴⁰ Bytes ^（≒10¹² Bytes^） 1 PetaByte ^（PB^{）拍位元組} = 1,024 TB = 2⁵⁰ Bytes ^（≒10¹⁵ Bytes^） 1 ExaByte ^（EB^{）艾位元組} = 1,024 PB = 2⁶⁰ Bytes ^（≒10¹⁸ Bytes^）

范逸臣演唱的「國境之南」歌曲，存成

MP3

^{格式約佔用}

5MB

^{儲存空間，如} 果有一個

MP3

^{隨身聽的儲存容量為}

8GB

^，則該

MP3

^{隨身聽可儲存}

1,600

^首 大小約為

5MB

^的歌曲（

8

^×

1,024

^÷

5

^≒

1,600

^）。

2-1.2 資料傳送的管道－匯流排

匯流排（

bus

）是電腦各單元間進行資料或訊號傳送的管道；在電腦的運作過程 中，不論是要處理的指令、資料，或是運算後的結果，都必須透過匯流排來傳送。

匯流排上有很多的線路，為了傳輸不同類型的資料或訊號，通常會依線路所傳輸 的訊號類型分為圖

2-3

^所示的

3

^類（以

CPU

與記憶體間為例），說明如下：

圖2-3 匯流排示意圖

資料匯流排 控制匯流排

位址匯流排

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

^{控制匯流排（}

control bus

）：是控制單元傳送控制訊號給其他單元，及其他 單元傳送狀態訊號給控制單元的通道，在同一時間內其傳輸方向為單向。

^{位址匯流排（}

address bus

）：在電腦主記憶體中，每個用來儲存資料的位置 都有一個編號，稱之為位址（

address

）；位址匯流排是中央處理單元傳送位 址訊號給記憶單元的通道，其傳輸方向為單向。

^{資料匯流排（}

data bus

）：是各單元間傳送資料或指令的通道，其傳輸方向為 雙向。資料匯流排一次所能傳輸的資料量稱為匯流排的寬度（

bus width

^），

寬度越大表示電腦一次所能傳輸的資料越多，電腦的效能也越高。

　　 1. 中央處理單元負責協調電腦運作及資料運算等工作。請問中央處理單元是由下列哪兩個 單元所組成？　(A)^{輸入單元及控制單元}(B)^{控制單元及算術}/^邏輯單元(C)^{輸入單元及} 輸出單元　(D)^算術/^{邏輯單元及記憶單元。}

　　 2. 下列有關資料儲存單位的換算，何者不正確？　

(A)1Byte = 1,024Bits (B)1KB = 1,024Bytes (C)1MB = 1,024KB (D)1GB = 1,024MB^。 3. 匯流排是用來傳送或接收資料、指令的通道。

଻ΰጛಬ

ᜰᗤޣᜋ ᜰᗤޣᜋ

定址

當程式執行時，電腦系統會為該程式所需使用的指令及資料，指定存放在主記憶體中的某些位 置，稱之為定址（addressing^）。

電腦所能定址的最大記憶體空間視位址匯流排的排線數而定；若N為電腦位址匯流排的排線數，則 該電腦所能定址的最大記憶體空間為2^N Bytes^{。舉例說明如下：}

1 若某部電腦的位址匯流排共有32條位址線，則該電腦可定址的最大記憶體空間為多少？

解 32條位址線表示電腦可定址的最大記憶體空間為：

2³² Bytes = 2^{2 ×} 2³⁰ Bytes = 4 GB

2 若某部電腦所能定址的最大記憶體空間為16MB，則該部電腦的位址匯流排應有幾條位址線 呢？

解 2^N Bytes = 16 MB = 2⁴ MB = 2^{4 ×} 2²⁰ Bytes = 2²⁴ Bytes^；N = 24 所以該部電腦的位址匯流排應有24^條位址線

2-2 個 人 電 腦 的 主 機

2-2 個 人 電 腦 的 主 機

個 人 電 腦 的 主 機 外 觀 ， 隨 廠 牌 的 不 同 而 有 所差異（圖

2-4

），它的外部通常配有許多的按 鈕 、 燈 號 及 插 孔 ； 而 其 內 部 則 包 含 有 主 機 板 、 介面卡、儲存設備等。

2-2.1 ^{主機的外部}

機殼是用來固定及保護主機內部元件的裝置，它的正面通常設有幾個重要的操作 按鈕，而背面則提供連接外部週邊設備的插孔，分別介紹如下。

主機正面

主 機 正 面 的 面 板 上 設 有 各 種 燈 號 及 按 鈕 （ 圖

2-5

） 。 燈 號 用 來 顯 示 目 前 電 腦 運 作 的狀態，可藉以判斷電腦目前的執行狀態；按鈕則可用來開、關或重新啟動電腦。

另外，主機正面通常也提供有

USB

連接埠、喇叭或耳機插孔、記憶卡插槽等，可 用來連接數位相機、網路攝影機、麥克風、耳機、記憶卡……等電子產品。

（courtesy of HP^） 圖2-4 知名廠牌的個人電腦主機

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

熱插拔功能是指在不用關 機的情況下，就可直接插 上使用或拔除週邊設備的 功能。

電源開關按鈕（在上方）

電源指示燈

DVD燒錄機

記憶卡插槽

耳機（喇叭）插孔

硬碟讀寫資料時，指示燈會持 續亮起或閃爍

USB連接埠

支援隨插即用及熱插拔的功能

圖2-5 個人電腦主機正面

（courtesy of HP^）

麥克風輸入

（MIC in^）

主機背面 主機背面

主 機 的 背 面 （ 圖

2-6

） 除 了 電 源 插 孔 、 電 壓 調 整 鈕 之 外 ， 還佈滿了連接輸入（

Input

^{）與輸出（}

Output

^{）設備的各式插} 孔，這些插孔稱為I/O^{連接埠。電腦就是透過}

I/O

^{連接埠來與外} 部硬體裝置（如螢幕、印表機）溝通。

接螢幕、

投影機

PS/2

^滑鼠

接 掃 描 器 、 數 位 相 機、隨身碟、滑鼠、

印表機……等

DVI

電源插孔

電源線銜接家 用電源的插座

2

PS/2

^鍵盤

3 4 5 6 6

7 ^D-Sub

（VGA^）

1

USB

8 ^HDMI

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

接外部音源裝置，

例如MP3^隨身聽、

錄音筆

接網路設備，例如 交換器、路由器

接符合RS-232C^通 訊標準的數據機 連接喇叭或耳機

接印表機

網路埠

（RJ-45^）

9 10 11 12

13 14

圖2-6 個人電腦主機背面

串列埠

（COM port^）

並列埠

（LPT port^）

音源輸入

（line in^）

電壓調整鈕　

切換110V^或220V^電源輸入

音源輸出

（line out^）

ω᜝ڐω᜝ڐ 並列vs.^串列

數位資料的傳輸有並列及串列兩種，前者一次可同時傳輸多個位元

（如並列埠）；後者一次只能傳一個位元（如串列埠）。詳細說明請 參照本書第12-1.4^節。

以 下 介 紹

U S B

^、

D - S u b

^、

D V I

^、

H D M I

以 及 部 分 新 款 主 機 常 會 提 供 的

DisplayPort

^、

eSATA

^、

Thunderbolt

^{等連接埠。}

USB

USB^（U

niversal

S

erial

B

us

， 通 用 串 列 匯 流 排 ） 是 現 今 應 用 相 當 廣 泛 的 連 接 埠 ， 它 具 有隨 插 即 用（P

lug a

n

d

P

lay

^，

PnP

^{） 、熱 插 拔（}

Hot swapping

^{） 等 功} 能，還可作為週邊設備充電的連接埠。常見的隨身碟、讀卡機、印表機、滑鼠、行動 電源……等設備（圖

2-7

^{）都提供有}

USB

^介面。

ω᜝ڐω᜝ڐ 行動電源

用來供3C^{產品（如手機）}

充電，體積小，方便在外出 時延長3C^{產品的續航力。}

（http://www.toulus.com/^） 圖2-7 使用USB介面的設備

U S B^{介 面} 的隨身碟

U S B^{供 電} 的小冰箱

USB

^{常見的版本為}

USB 2.0

^及

3.0

^，

USB 3.0

^{的傳輸速度較快（約}

625MB/s

^），

插 頭 顏 色 為藍 色， 且 其 連 接 埠 （ 即 插 座 ） 可 向 下 相 容

2.0

^{的 插 頭 。}

USB

^{除 了 標 準 的}

A

型規格之外，為了適用於不同的產品，還有許多大小不一的規格，如表

2-1

^所示。

類型 USB 2.0 連接埠與插頭

USB 3.0

連接埠與插頭 使用的設備

A^{型 電腦、行動電源}

B^{型 掃描器、印表機、}

RoCar

Mini-B ^{－ 手機、數位相機、}

讀卡機、MP3^隨身聽 Micro-B

手機、平板電腦、

外接式硬碟、讀卡機 Micro-AB

表2-1　USB的連接埠與插頭規格

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

D-Sub

^、

DVI

^、

HDMI

^、

DisplayPort

D-Sub

^（

VGA

^）、

DVI

^、

HDMI

^、

DisplayPort

^（圖

2-8

^{）皆是傳輸視訊的連接} 埠，可用來連接電腦螢幕、電視、投影機等設備。其中

D-Sub

^{是早期開發的連接埠，}

傳輸速度較慢，是以類比形式來傳輸訊號，目前已逐漸被

DVI

^、

HDMI

^取代。

HDMI

^與

DisplayPort

是較新的連接埠規格，兩者皆可傳輸影像及聲音訊號，常 用來連接數位電視及藍光播放機等，其中

DisplayPort

可同時串接多台螢幕（如將多 台螢幕組成電視牆）。

傳輸類比訊號 傳輸數位訊號

D-Sub DVI HDMI DisplayPort

圖2-8 D-Sub、DVI、HDMI、DisplayPort連接埠的插頭

可同時傳輸 影像及聲音

፞ѴᎧ᠞ ፞ѴᎧ᠞

將手機螢幕傳送到大螢幕－

HDMI

^、

WiDi

^、

AirPlay

覺得手機、平板電腦等行動裝置的螢幕太小，看影片 或分享照片不方便嗎？若這些裝置內建有HDMI^連接埠

（如Sony的智慧型手機），即可使用HDMI^{線與電視連} 接，將裝置的畫面輸出至電視（或電腦螢幕）觀賞。

也有廠商推出無線輸出的技術（如Intel^的WiDi^、蘋果公

司的AirPlay等），只要在電視端安裝無線輸出的接收

器，即可透過內建有此種技術的裝置，將畫面輸出至電 視（圖2-9^）。

eSATA

eSATA

^（圖

2-10

^）是

SATA

連接埠延伸出來的外接式 規 格 ， 支 援 熱 插 拔 功 能 ， 主 要 設 置 在 硬 碟 外 接 盒 、 外 接 式 硬碟、外接式燒錄機等設備。

圖2-10 eSATA的標誌

（http://www.apple.com/^） 圖2-9 利用AirPlay輸出畫面的範例

Thunderbolt

Thunderbolt

^（圖

2-12

^）是

Intel

^{與蘋果公司共同研發的} 連 接 埠 ， 可 用 來 連 接 螢 幕 、 外 接 式 硬 碟 、 外 接 式 顯 示 卡 等 。 它 具 有 熱 插 拔 、 隨 插 即 用 、 串 接 多 台 設 備 ， 及 提 供 週 邊 設 備 電 力 等 功 能 ， 還 能 雙 向 同 步 傳 輸 資 料 和 視 訊 ， 且 速 度 高 達

1.25GB/s

^{，因此有電腦廠商看好}

Thunderbolt

^{未來可能取代}

DVI

^、

USB

等連接埠，成為電腦對外唯一的連接埠。

表

2-2

^{為各式連接埠的比較。}

（http://www.notebookcheck.net/^）

圖2-11 eSATA/USB combo連接埠

目前新款筆記型電腦所提供的

eSATA

^{連接埠，多屬於}

eSATA/USB combo

^（俗 稱

Power eSATA

^{）連接埠（圖}

2-11

^{），可兼容}

eSATA

^、

USB 2.0

^插頭。

圖2-12 Thunderbolt 連接埠

連接埠名稱 傳輸速度 可接週邊設備 熱插拔 供電 可連接

設備數

PS/2 1.5 MB/s ^{鍵盤、滑鼠} 1

並列埠 1.5 MB/s ^{印表機、掃描器} 1

USB 2.0 60 MB/s

鍵盤、滑鼠、印 表機、掃描器、

數位相機、隨身 碟、外接式光碟 機 、 外 接 式 硬 碟……等

 

127 表2-2^{各式連接埠的比較}

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

2-2.2 ^{主機的內部}

主 機 的 內 部 有 主 機 板

（

motherboard

^{） 、電 源 供} 應 器、硬 碟、光 碟 機…… 等 設 備 （ 圖

2-13

） 。 以 下 將 介 紹 主 機 板 以 及 安 插 在 主 機 板 上的重要元件。

圖2-13 個人電腦主機的內部 主機板

硬碟

電源供應器 光碟機

連接埠名稱 傳輸速度 可接週邊設備 熱插拔 供電 可連接

設備數

USB 3.0 625 MB/s ^同USB 2.0

 

¹²⁷

IEEE 1394b^註

（FireWire 800^） 100 MB/s

外接式硬碟、外 接式光碟機、數 位攝影機

 

63

HDMI 1,275 MB/s ^{螢幕、電視、音}

響



¹

eSATA 300 MB/s

硬碟外接盒、外 接式硬碟、外接 式燒錄機



¹⁵

DisplayPort 1,350 MB/s ^螢幕



1^{個 以 上}

（依顯示 卡效能而 定）

Thunderbolt 1.25 GB/s

螢幕、外接式硬 碟、外接式顯示 卡

 

6

註： IEEE 1394^{連接埠的規格可分}IEEE 1394a^、IEEE 1394b^、IEEE 1394c^{，目前較常見的為}IEEE 1394b^。

主機板 主機板

主 機 板 是 一 塊 用 來 連 接 電 腦 相 關 元 件 的 印 刷 電 路 板 ， 主 機 板 上 除 了 佈 滿 電 路 之 外，還有許多配置在其上的插槽，可用來安插介面卡和儲存設備等（圖

2-14

^）。

PCI-E x1



可插PCI-E x1介面的擴充卡，如電視卡

1

電池

電池的電力可使CMOS^{晶片（記錄} 電腦的系統日期、硬碟型號等基本 設定）內的資料，不會因電源關閉 而消失

2

SATA

^插槽

可接SATA^{規格的硬碟} 機、光碟機等

6

PCI



可 插PCI介 面 的 擴 充 卡 ， 如 網 路 卡、音效卡等

3

基本輸入

/

^{輸出系統（B}asic Input/Output System, BIOS^） 儲存電腦的開機程式，並負責自我 測試、載入作業系統或設定CMOS 內容

4

晶片組^註

負責掌控主機板上的中低速裝置，

如SATA^、PCI-E x1^、USB^等設備

5

註： 舊款主機板的晶片組分為南橋與北橋2種，北橋負責掌控高速裝置（如記憶體）；南橋負責掌控中低速裝置

（如SATA）。新款主機板大都已改為單一晶片組設計，僅保留南橋的功能，北橋的功能則整合至CPU^中。

ີࠉ҆ࣼີࠉ҆ࣼ 主機板

1. 不同規格的主機板可搭配的CPU、記憶體種類可能有所不同，一般在主機板的包裝盒上通常會 標示支援的CPU型號及記憶體種類，在購買主機板時需多加注意。

2. 市售新款主機板多已不提供軟碟機插槽 ，因此軟碟機已無法在新款主機板中使 用。

圖2-14 主機板上的插槽和元件

PCI-E x16

可插PCI-E x16^介 面的擴充卡，如顯 示卡

7

CPU

^插槽

8

記憶體插槽　 可 插 隨 機 存 取 記 憶體（RAM^）

9

IDE



可接IDE^規格的硬 碟機、光碟機等

10

電源插槽　 連接電源接頭

11

連 接 輔 助 儲 存 設 備 的 插 槽： 常 見 的 插 槽 有

IDE

^、

SATA

^及

SCSI

^{等 介 面 規 格}

（表

2-4

^）。

主機板上的插槽

主機板上的插槽依其用途不同，可概分為用來安插介面卡的插槽，及用來連接輔 助儲存設備的插槽兩大類。

安 插 介 面 卡 的 插 槽 ：又 稱擴 充 槽， 可 用 來 安 插 各 種 不 同 的 介 面 卡 ， 例 如 顯 示 卡、音效卡等，以擴充電腦的功能；常見的擴充槽有

PCI

^（P

eripheral

C

om- ponent

I

nterconnect

^）及

PCI-E

^（PCI E

xpress

^）等

2

^{種介面規格（表}

2-3

^）。

註： PCI-E 2.0 ^×N^及PCI-E 3.0 ^×N^中的「N」用來代表傳輸通道數，傳輸通道數有1^、2^、4^、8^、12^、16^、32^等7^{種規格；通道數越}

多，傳輸速度越快，例如PCI-E 2.0 ^×1^{的傳輸速度為}500 MB/Sec^、PCI-E 2.0 ^×2^{的傳輸速度為}1,000 MB/Sec^{……，以此類推。}

介面規格 用途 規格 速度（MB/Sec^）

PCI ^{連接介面卡}

（如音效卡、網路卡等）

PCI 1.0 133

PCI 2.x 533

PCI-E ^{連接介面卡}

（如顯示卡、網路卡等）

PCI-E 2.0 ^×N^註 500^（1^{個傳輸通道的速度）}

PCI-E 3.0 ^×N 1,000^（1^{個傳輸通道的速度）}

表2-3PCI^及PCI-E^介面規格

介面規格 用途 規格 速度

（MB/Sec^） IDE^（Integrated Drive Electronics^）

接硬碟及光碟機 Ultra ATA/133 133

SATA^（Serial Advanced Technology Attachment^）

接硬碟及光碟機

SATA-1 150

SATA-2 300

SATA-3 600

SCSI^（Small Computer System Interface^）

接硬碟（通常伺 服器的主機板上 才有此種插槽）

SCSI-1 5

SCSI-2 80

SCSI-3 160

Ultra 320 SCSI 320 Ultra 640 SCSI 640 表2-4IDE^、SATA^、SCSI^介面規格

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

（courtesy of ASUS^）

音效卡 音效卡

使喇叭、耳機發出聲響的裝置

常見的介面卡

安 裝 在 主 機 板 插 槽 上 的 電 路 板 ， 統 稱 為介 面 卡， 例 如 顯 示 卡 、 音 效 卡 等 。 市 售 的 主 機 板 通 常 內 建 有 顯 示 、 音 效 、 網 路 等 介 面 卡 的 功 能 ， 這 類 主 機 板 稱 為 「整 合 式

（All-in-One^{）主機板」。}

使用整合式主機板可省去安插介面卡的麻煩，但若有特殊需求時，可購買功能較 強 的 介 面 卡 來 安 裝 ； 例 如 若 想 要 提 升 電 腦 遊 戲 畫 面 的

3D

顯 示 效 果 ， 可 考 慮 購 買 價 格 較高的高階顯示卡，圖

2-15

^為

4

^{種常見的介面卡。}

電視卡 電視卡

接收及處理電視訊號的裝置

螢幕顯示影像訊號的裝置

顯示卡 顯示卡

圖2-15 常見的介面卡

上網必備的裝置，

分有線、無線兩種

網路卡 網路卡

　　 1. 在個人電腦的主機板上，下列哪一個元件是用來存放系統開機及正常運轉時所需的初始 值（如日期、時間、硬體型態及種類）？　(A)CMOS(B)RAM(C)CPU(D)IDE^。 　　 2. 主機板中的哪些介面插槽，需要使用排線才能連接其它元件（如硬碟、光碟）？

(A)PCI^、PCI-E(B)IDE^、SATA(C)PCI^、SCSI(D)IDE^、PCI^。

3. 卡可用來將數位訊號轉換成類比訊號並傳送至喇叭，以發出聲音。

଻ΰጛಬ

፞ѴᎧ᠞ ፞ѴᎧ᠞

認識台灣資訊產業的發展－代工與自有品牌

我國資訊產業的發展始於1970年代；政府先後成立工研院、資策會及資訊科學園區（如新竹科學 園區），大力推動資訊產業的發展。經過多年的努力，目前台灣已成為資訊產業的大國。

台灣的資訊產業原以代工為主，例如Apple^的iPhone^手機、Google^的Nexus^{平板電腦，都是由台} 灣代工製造及組裝。根據資策會統計^註1，台灣代工的筆電、主機板、電視盒、網路卡等產品，全 球市佔率皆高達90%^{以上，每年創造上兆元註2}的產值，因而贏得「代工王國」的美名。表2-5^所列 是國內知名的代工大廠及其代工產品。

註1：資料來源－資策會2010^年3月「台灣資通訊產業發展現況」報告。

註2：資料來源－資策會2011^年新聞http://mic.iii.org.tw/aisp/pressroom/press01_pop.asp?sno=280&type1=2^。

近年來，我國資訊廠商也積極發展自有品牌，因此台灣品牌產品在國際的知名度大增。例如hTC 手機（圖2-17^）、acer^與ASUS筆電，皆是國際知名的產品，可說是另類的「台灣之光」。表2-6 所列是2012年經濟部公布國內品牌價值前3^{名的公司。}

公司名稱 代工產品

台積電

晶圓（圖2-16^）代工 聯電

鴻海 iPhone^、iPad^、iTV^、 VIZIO^{大尺寸電視}

仁寶 Chromebook^筆電、MacBook^筆電 廣達 HP^筆電、Kindle Fire^平板電腦 表2-5^{國內知名代工大廠}

（http://news.mydrivers.com/^） 圖2-16 晶圓外觀

是製作CPU 的材料

公司名稱 品牌標誌 品牌價值

宏達電 27.53^億美元

宏碁 16.76^億美元

華碩 16.62^億美元

表2-6　國內品牌價值前3名

（courtesy of hTC^） 圖2-17 hTC手機

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

2-3 CPU ^{與 主 記 憶 體} 2-3 CPU ^{與 主 記 憶 體}

人類是「萬物之靈」，主因在於我們有顆能思考、計算、記憶……的

"

^大腦

"

^。電 腦也有

"

^大腦

"

^－

CPU

，讓它也能榮登「萬機（機器）之王」寶座。

2-3.1 ^{中央處理單元－} CPU

CPU

是電腦進行資料處理及運算的主要元件，也是整部電腦運作的核心。電腦處 理速度的快慢，關鍵就在於

CPU

^的效能。

CPU

^的組成

CPU

^{主要是由控制單元與算術}/^{邏輯單元所組成（圖}

2-18

^{），另外用來存放運算} 時 所 需 使 用 的 指 令 及 資 料 之暫 存 器（

register

^{） 、快 取 記 憶 體（}

cache memory

^） 等，也是

CPU

^{內部的重要元件。}

存放運算中的資料，以 及記錄程式執行的狀態 存放最常被用到 的資料或指令

控制、協調電腦各 單元間的相互運作 資料的算術運算與 邏輯判斷

圖2-18 CPU的組成示意圖

控制單元、算術/^邏輯單元：控制單元的功能是控制與協調電腦各單元間的運 作；算術

/

邏輯單元則負責資料的運算與邏輯判斷，此兩單元已在本章第

1

^節作 過說明。

ω᜝ڐω᜝ڐ 微處理器

1971^年，Intel^{公司將電腦的控制單} 元與算術/^{邏輯單元整合在一塊稱} 為微處理器（microprocessor^）的 晶片。因此個人電腦的CPU^常被稱 為微處理器。

኷ Ԇ Ꮲ

኷ Ԇ Ꮲ

פ ڥ

଄ ᏹ ᡝ פ ڥ

଄ ᏹ ᡝ

௡ڙ ൐ϯ

௡ڙ൐ϯ

快取記憶體：存取速度比主記憶體快，可用來存放常被

CPU

^{使用到的資料或} 指 令 ， 以 減 少

C P U

到 主 記 憶 體 讀 取 資 料 或 指 令 的 次 數 ， 提 昇 電 腦 的 處 理 效 能。但因其製作成本昂貴，故快取記憶體容量通常不大。

快取記憶體運作的原理是：

CPU

到主記憶體擷取資料時，會將一整個區塊的 連續資料複製到快取記憶體中，當

CPU

需要再使用此一區塊中的資料時，即 可直接到快取記憶體中讀取。

快 取 記 憶 體 常 分 為

L1

^、

L2

^、

L3

^等

3

^{種 ， 其 中}

L1

^、

L2

^{位 於}

CPU

^{內 部 ；}

L3

^則 位於主記憶體與

CPU

^{之間註。圖}

2-19

^為

CPU

至不同快取記憶體的存取速度比 較。

圖2-19 CPU到L1、L2、L3 之間的存取速度比較 快

慢

速度

暫存器：用來暫存

CPU

運算過程中的資料、指令、位址、程式執行的狀態及 運算的結果。現今的

CPU

中都設有許多個暫存器，每個暫存器各有不同的功 能，表

2-7

所列為常見暫存器的用途說明。

名稱 英文 用途說明

累加器 accumulator ^{存放運算的結果}

位址暫存器 address register 存放指令或資料在主記憶體中的位址 一般用途暫存器 general-purpose register 暫存一般運算資料及位址資料 指令暫存器 instruction register ^{暫存正在執行中的指令} 程式計數器 program counter 存放下一個要執行的指令位址 旗標暫存器 flag register ^存放CPU^{執行指令後的各種狀態} 表2-7^{常見的暫存器}

註：部分新款CPU^，已將L3^內建在CPU^中。

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

其他班的成績單 其他班的成績單

主記憶體：距離 最 遠 ， 取 用 最 慢，容量最大

快取記憶體

A A

^{班成績單班成績單}

計算紙 計算紙

暫存器：距離最 近，取用最快，

容量最小

每一個機器週期的執行時間，通常只需幾百萬分之一秒（甚至更短），因此也有 人使用

MIPS

^（M

illion of

I

nstructions

P

er

S

econd

，每秒百萬個指令）為單位，

來表示

CPU

每秒可執行多少百萬個指令。

MIPS

^{值越高，表示}

CPU

^{執行的速度越快。}

Step

1

控 制 單 元 從 記 憶 體 中 擷 取 指 令及資料

Step

4

控 制 單 元 將 運 算 或 處 理 結 果 存 至 暫 存 器 或 記憶體

圖2-20 CPU執行指令的步驟示意圖

算術 / ^邏輯 單元

Step

2

控制單元將指令 解碼並將運算所 需的資料，傳送 到算術/^邏輯單元

Step

3

算術/^{邏輯單元進} 行資料的運算

擷 取

儲

存 執

行

解 碼

控制 單元

記 憶 體 CPU

^的運作

CPU

執 行 一 個 指 令 的 過 程 稱 為 一 個機 器 週 期（

machine cycle

） ， 主 要 包 含擷 取、解碼、執行、儲存等

4

^{個步驟（圖}

2-20

）。其中擷取及解碼的步驟合稱為指令週 期（

Instruction cycle

^{），又稱擷取週期（}

fetch cycle

）；執行及儲存的步驟則合 稱為執行週期（

Execution cycle

^）。

假 設 某 位 老 師 要 計 算 好 幾 班 同 學 的 學 期 總 成 績 ， 他 只 有 紙 、 筆 可 用 ， 如 右 圖 所 示 。 老 師 用 的 計 算 紙 、 成 績 單 ， 及 放 置 其 他 班 成 績 單 的 公 事 包 ， 就 如 同 電腦中各類不同的記憶體。

個人電腦常見的

CPU

I n t e l

^與

A M D

是 生 產 個 人 電 腦

C P U

的 主 要 廠 商 ， 生 產 有 許 多 不 同 效 能 等 級 的

CPU

，例如適用於文書處理、網頁瀏覽等需求的一般

CPU

^{；適用於玩}

3D

^{遊戲、進行} 影音處理的較高階

CPU

^等。

隨著筆記型電腦（

Notebook

^{）、平板電腦（}

Tablet PC

^{）等可攜式設備日趨普} 及 ，

CPU

廠 商 也 針 對 可 攜 式 設 備 設 計 專 用 的

CPU

， 例 如 輕 省 筆 電 （

Netbook

^{） 使} 用 的

Atom

^{系 列 、}

Ultrabook

^{使 用 的}

Ivy Bridge

^{系 列 （ 圖}

2-21

） 、 平 板 電 腦 使 用 的

Tegra

^系列等

CPU

^。

（http://www.hardcore-hardware.com/^） 圖2-21 Ultrabook使用的CPU

多核心

CPU

多 核 心

CPU

是 指 含 有 多 個 運 算 核 心 的

CPU

， 例 如 四 核 心

CPU

即 含 有 四 個 運 算 核 心 ， 目 前 「 十 六 核 心 」 的

C P U

已 問 世 。 我 們 可 以 透 過

C P U

的 型 號 或 規 格 表 ， 來 瞭 解

CPU

的 核 心 數 。 例 如

AMD

^{生 產 的}

CPU

可 透 過 型 號 來 判 斷 其 核 心 數 ， 如 型 號 為

Phenom

^Ⅱ

X6

其 核 心 數 為 六 核 心 、

Phenom

^Ⅱ

X4

其 核 心 數 為 四 核 心 ； 而

Intel CPU

^{的核心數則需連上}

Intel

網站來查詢，才能得知。

፞ѴᎧ᠞ ፞ѴᎧ᠞

「四加一（

4-plus-1

^）核心」

CPU

部分平板電腦、手機等行動裝置會採用「四加一（4-plus-1^{）核心」的}CPU^，這種CPU^除了具有 一般的四核心之外，還包含有第五個低功耗的省電核心，這個省電核心的設計是專門用來處理不 需強大運算能力的工作（如待機、播放音樂），以節省電力耗用，延長電池的續航時間。

ω᜝ڐ

ω᜝ڐ 內建GPU^的CPU

GPU^（Graphics Processing Unit^，繪 圖處理器）是負責繪圖運算的處理器，

常整合至顯示卡或主機板上，目前則多 趨向整合至CPU^{（稱整合型}CPU），

以提供更佳的繪圖運算效能。

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

圖2-22 四核心CPU及運作示意圖 假設每1^{個核心在一時間}

內（如機器週期）只能 進行1^{個運算，四核心執} 行3^{次即可完成運算，單} 核心則需花用更多的時 間才能完成（如右）。

時間 C1^註 C2 C3 C4 C5 ^… 單核 2 * 4 =8 7 - 2 = 5 4 / 4 = 1 1+6=7 8+5=13 ^… 四核

2 * 4 =8 7 - 2 =5 4 / 4 =1 1 + 6 =7

8 + 5 = 13

1 + 7 = 8 13 + 8 = 21 還 有 好 多 要算

算完囉！

1

3 4 2

+ 1 7 8 5

+ + + 將4^{個獨立的運算核心（包}

含控制單元、算術/^邏輯單 元、快取記憶體及暫存器）

整合在一個CPU

(2*4) + (7-2) + (4/4) + (1+6) ⁼

21

多核心

CPU

^{的運作原理}

多 核 心

CPU

內 的 多 個 運 算 核 心 ， 可 同 時 進 行 不 同 的 運 算 工 作 ， 因 此 多 核 心

CPU

的效能較單核心

CPU

^高。圖

2-22

^{是以四核心}

CPU

為例，說明其運作原理。

註： C1^代表第1^個clock^{（時脈），}C2^代表第2^個clock^{……，以此類推。}

ᜰᗤޣᜋ ᜰᗤޣᜋ

多核心

vs.

^多

CPU

若以廚房來比喻CPU^，多核心CPU就像是一個廚房裡有多位廚師，可同時烹煮多道菜，烹煮速度 自然比一個廚房裡只有1位廚師（單核心）來得快。

目前市售個人電腦多半以多核心為主；而伺服器專用機種則多半配有多個CPU^{。如果電腦安裝有} 多顆CPU^，且每顆CPU皆為多核心，那麼運算效能就會更佳。

1^秒內有35^億次震盪

圖2-24 3.5GHz的CPU時脈頻率示意圖

〜

〜

1^次震盪

擷取

執行

解碼

控制 單元

記 憶

體

算術/^邏輯 單元 存儲

圖2-20^中，CPU^{執行一個指令通常} 需花用1^{次或多次震盪的時間}

名稱：是

CPU

的製造廠商及產品型號，例如

Intel(R) Core(TM) i7-3770K Processor

^；其中

Intel

代表廠商的名稱，其餘的字元代表產品的型號。

速 率： 是

CPU

的 時 脈 頻 率 ， 單 位 為

GHz

^（G

iga

H

ert

z， 十 億 赫 茲 ） ， 例 如

3 . 5 G H z

^的

C P U

， 表 示 其 內 部 的 石 英 震 盪 器 每 秒 會 產 生

3 5

億 次 的 震 盪 （ 圖

2-24

），每震盪一次所花用的時間約為

0.29

^奈秒（

1

3.5

^×

10

^{9 秒）。石英震} 盪器產生一次震盪所花用的時間稱為時脈週期（

clock cycle

^{），時脈週期越} 短，

CPU

^{的處理速度越快。}

CPU

^的規格

在購買

CPU

時，我們應注意標示在產品包裝盒上的名稱、速率及快取記憶體等主 要規格的標示（圖

2-23

^）：

Intel(R) Core(TM) i7-3770K Processor ^{Made in}_Malaysia

Product Code: BX80637I73770K

i7-3770K, 3.50 GHz, 8MB Cache, LGA1155, 77W

MM#: 920492

Batch#: L214C112 S/N: 35211014A1598

S-spec: SR0PL

U P

C ₇ 35858 24143 4 E A

N ₅ 032037 036146

名稱　製造廠 商及產品型號

快取記憶體 內建的快 取記憶體容量

速率　CPU^的 時脈頻率

圖2-23 CPU包裝盒上的規格標示

快取記憶體：目前市售的

CPU

^{通常都內建有}

1MB

^〜

12MB

^{的快取記憶體。}

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

ᜰᗤޣᜋ ᜰᗤޣᜋ

電腦領域常用的時間單位

由於電腦處理資料的速度非常快，若使用時、分、秒等時間單位來描述電腦運算的時間，將會很 不方便；因此在電腦領域中，通常使用比秒更小的時間單位來表示或計算電腦運算的時間。

^毫秒（millisecond, ms^{） ：千分之一秒 ；}1 ms = 10^-3 second^{。 微秒（}microsecond, µs^{） ：百萬分之一秒；}1 µs = 10^-6 second^{。 奈秒（}nanosecond, ns^{） ：十億分之一秒；}1 ns = 10^-9 second^{。 披秒（}picosecond, ps^{） ：一兆分之一秒；}1 ps = 10^-12 second^。

註1： 字組的大小，早期常以資料匯流排寬度來決定，其實應該以一般用途暫存器的位元數來衡量才正確。

註2： RISC^的CPU在執行內建指令的速度雖然較快，但若執行到非內建指令時，則需組合數個內建指令，執行速度可能反而較慢。

影響

CPU

^{效能的因素}

影響

CPU

效能的因素，除了核心數之外，還包含時脈頻率、字組的大小、快取記 憶體的大小、採用的指令集等因素：

時脈頻率：

CPU

的時脈頻率是衡量電腦執行速率的主要指標，通常

CPU

^的時 脈頻率越高，

CPU

在每一單位時間所能處理的指令數量就越多，電腦執行速 度也就越快。

字組的大小：字組（

word

^）是

CPU

一次能處理的資料量，也就是一般用途暫 存器的位元數^註1，單位為位元（

bit

）；一般來說，字組越大的

CPU

^處理效能 越好。市售的

64

^{位元電腦，即是指}

CPU

^{的字組大小為}

64

^位元。

快 取 記 憶 體 的 大 小： 快 取 記 憶 體 是 設 計 用 來 存 放 常 被

C P U

使 用 的 資 料 或 指 令，容量越大，

CPU

^{的執行效能通常越高。}

採用的指令集：指令集是指

CPU

所能執行的所有運算指令的組合，可概分為 複雜指令集（C

omplex

I

nstruction

S

et

C

omputing, CISC

^{）及精簡指令} 集（R

educed

I

nstruction

S

et

C

omputing, RISC

^{）兩大類。表}

2-8

^所列是 這兩大類指令集的比較。

種類 型號代表 指令長度 指令集數目 執行速度

CISC Intel Core i^{系列 較長（長度不一） 較多 較慢}

RISC Apple A^{系列 較短（長度固定） 較少 較快註2}

表2-8CISC vs. RISC

2-3.2 ^主記憶體

在日常生活中，對於需要短暫記憶的事物（如某個商品的價格）通常會默記在大 腦中，對於需要長久記憶或大量的事物（如全班同學的聯絡電話），則通常會記錄在 筆記本中。

記 憶 體 是 電 腦 存 放 程 式 和 資 料 的 地 方 ， 可 分 為 用 來 儲 存 暫 時 性 資 料 的主 記 憶 體（

m a i n m e m o r y

， 又 稱 內 部 記 憶 體 ） ， 與 用 來 儲 存 長 久 性 資 料 的輔 助 記 憶 體

（

secondary memory

，又稱外部記憶體）兩大類（圖

2-25

^）。

藍光 SRAM DRAM

CD DVD

記憶體 軟碟

硬碟 光碟 RAM

隨身碟 ROM 主記憶體

輔助記憶體

圖2-25 記憶體的分類

主記憶體分為隨機存取記憶體（R

andom

A

ccess

M

emory, RAM

^{）及唯讀記} 憶體（R

ead

O

nly

M

emory, ROM

）兩大類，分別說明如下。有關輔助記憶體的部 分，將在下一章介紹。

隨機存取記憶體

隨機存取記憶體用來儲存電腦正在執行中的程式和資料，當電腦關機時，這些資 料就會隨著電源一起消失，因此又稱為揮發性記憶體（

volatile memory

^{）。市售的} 隨機存取記憶體大多製作成記憶體模組（

RAM module

^{）的型式（圖}

2-26

^）。

條狀的銅色金屬即為針腳（pin^），

插入插槽後與主機板的相關電路連接 一顆記憶體晶片

（courtesy of ^旗標）

圖2-26 記憶體模組

桌上型電腦用 桌上型電腦用 筆記型電腦用

筆記型電腦用

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

隨 機 存 取 記 憶 體 依 製 作 元 件 的 電 子 特 性 ， 又 可 分 為動 態 隨 機 存 取 記 憶 體

（D

ynamic

RAM

, DRAM

^{）及靜態隨機存取記憶體（}S

tatic

RAM

, SRAM

^）兩種：

DRAM^{：使用電容器註}製成，必須持續充電更新，儲存於其內的資料才不會消

失，所以被稱為「動態隨機存取記憶體」。當我們在購買個人電腦時，所看到 的「記憶體」規格通常指的就是DRAM^的規格。

DRAM

^從

SDRAM

^、

DDR

^、

DDR2

^{發展到現今的}

DDR3

^{，容量越來越大，}

存取速度也越來越快。圖

2-27

^是

DDR2

^與

DDR3

^{的記憶體模組。}

註：電容器與正反器皆是電子元件的一種。

SRAM：使用正反器製成，不需持續

充 電 更 新 ， 即 可 保 存 儲 存 於 其 內 的 資 料 ， 所 以 被 稱 為 「 靜 態 隨 機 存 取 記 憶 體 」 。 此 種 記 憶 體 的 製 作 成 本 較 高 、 存 取 速 度 較 快 ， 常 被 用 來 作 為 快 取 記 憶體。

表

2-9

^所列為

DRAM

^與

SRAM

^的比較。

唯讀記憶體

唯讀記憶體是一種只能讀取而不能寫入資料的記憶體，因儲存於其內的資料不會 隨主機電源的關閉而消失，又被稱為非揮發性記憶體（

nonvolatile memory

^）；此 種記憶體通常用來存放永久性的程式或資料，例如個人電腦主機板上的

ROM

^，常用 來存放開機必備的啟動程式（

BIOS

^）等。

圖2-27 DDR2及DDR3記憶體模組

皆為240 pins^，但缺口 位置不同，故使用的記 憶體插槽規格也不同

DDR3 DDR3 DDR2

DDR2

由標籤上分辨

項目 DRAM SRAM

電子元件 電容器 正反器

是否需持續充電 是 否

存取速度 慢 快

應用 主記憶體 快取記憶體

價格 便宜 貴

表2-9DRAM vs. SRAM

圖2-28 內含flash memory記憶體的產品

記憶卡 記憶卡 智慧型手機

智慧型手機

隨身碟 隨身碟

智慧卡 智慧卡

為了改善唯讀記憶體無法寫入資料的限制，電腦廠商研發出數種除了「讀」還可 以「寫」的

ROM

^{，其中以快閃記憶體（}

flash memory

）的使用最為廣泛，此種記憶 體是利用電流訊號來刪除或寫入資料，常應用於智慧型手機、智慧卡、隨身碟、記憶 卡等產品上（圖

2-28

^）。

ω᜝ڐ

ω᜝ڐ 韌體

韌體（firmware^）是指燒 錄 在ROM中 的 程 式 ； 這 些程式多半是電腦需經常 使用的程式，如BIOS^。

ᜰᗤޣᜋ ᜰᗤޣᜋ

各類記憶體存取速度及容量比較

不同記憶體的存取速度及容量有所 不同，如圖2-29^所示。

圖2-29 各類記憶體存取速度及容量比較

CPU CPU CPU CPU CPU

L1 L2

L3

኷ԆᏢ

к଄ᏹᡝ к଄ᏹᡝ

ሄօ଄ᏹᡝ

小

大 快

慢 暫存器

L1 L2 L3 DRAMROM

隨身碟^註 硬碟 光碟

暫存器

L1 L2 L3 ROMDRAM

隨身碟 硬碟 光碟

容量 速度

註：隨身碟的存取速度會依其使用的USB介面不同而有差異，一般而言速度的快慢比較為：USB 3.0^隨身碟 > ^硬碟 > USB 2.0^隨身碟。

為什麼使用flash memory^{製作而成的隨身碟比}ROM的存取速度慢呢？這是因為隨身碟是透過USB 連接埠來與電腦連接，因此其傳輸速度會受到USB^{連接埠的限制。}

第2章　電腦硬體架構及功能介紹

圖2-30 電腦銷售傳單範例 記憶體容量越大，遊戲執行越

順暢，建議至少2GB

獨 立 顯 示 卡 能 提 供 較 佳 的 顯 示 效 果 ， 其 記 憶 體 至 少 應 有 256MB^以上

建議雙核心（以上）

選購遊戲時需注意作業系統版 本（如XP^、Vista^或Win 7^）是 否與遊戲相容

　　 1. CPU執行一個指令的過程稱之為　(A)^擷取週期(B)^執行週期(C)^機器週期(D)^循環 週期。

　　 2. 某電腦賣場的廣告單中，指出「記憶體容量為2G」，請問該記憶體最可能是指下列哪一 種記憶設備的容量？　(A)RAM(B)cache memory(C)ROM(D)flash memory^。 3. 記憶體是電腦存放程式和資料的地方，可以概分為用來儲存暫時性資料的 　　　　　　　　

與用來儲存長久性資料的　　　　　　　　兩大類。

଻ΰጛಬ Ⴋသසኋд

Ⴋသසኋд

如何看懂電腦銷售傳單？－避免當 大頭

大多數的人在選購電腦時都希望效能越高越好，但效能越高通常價格也越高。想要買到一部符合自 己需求，且經濟實惠的電腦，一定要學會看懂銷售傳單上的內容（圖2-30）。以下就以挑選遊戲用 主機為例，說明幾項挑選重點（若是一般文書、上網用的機種，則不需購買這麼高階的設備）。

智慧型手機、平板電腦等行動裝置也需要有處理器、記憶體、作業系統……

等軟硬體配備才能運作，比較特別的是，智慧型手機及部分平板電腦是使用 快閃記憶體來代替硬碟；因此其規格表中，是標示

ROM

^{的容量大小，而不} 是硬碟的容量。