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第 2 章 電腦硬體 PowerPoint PPT Presentation


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第 2 章 電腦硬體. 電腦基本架構 電腦的使用與保養 電腦系統元件 電腦的儲存裝置 輸入裝置 輸出裝置. 輸入單元. 2-1 電腦基本架構. 電腦電源開關打開之後,通常第一個會碰到的步驟就是接觸鍵盤,藉由打字的方式產生訊號,此時會由電腦裡的軟體,將這些資訊編譯成由 0 和 1 構成的機械語言傳送給中央處理器。

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第 2 章 電腦硬體

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Presentation Transcript


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第2章電腦硬體

電腦基本架構 電腦的使用與保養

電腦系統元件

電腦的儲存裝置

輸入裝置

輸出裝置


2

輸入單元

2-1 電腦基本架構

  • 電腦電源開關打開之後,通常第一個會碰到的步驟就是接觸鍵盤,藉由打字的方式產生訊號,此時會由電腦裡的軟體,將這些資訊編譯成由0和1構成的機械語言傳送給中央處理器。

  • 輸入裝置有滑鼠(mouse)、軌跡球(trackballs)、觸控板(touchpads) 、遊戲操縱桿(joysticks) 、掃描器(scanners) 、數位照相機(digital cameras)和麥克風(microphones)。


2

控制單元與算術邏輯單元

2-1 電腦基本架構

  • 是俗稱的CPU(Central Processing Unit:中央處理器),主要是負責整個電腦系統各單元間資料傳送、運作控制、算術運算(例如四則運算)與邏輯運算(例如AND、OR、NOT)的執行。

  • 當輸入單元在接收到資料以後,會先通過處理器的「控制單元」,依照所接收到的指令內容將資料送往「算數邏輯單位」或者是記憶單元中,最後再送往輸出單元。


2

記憶單元

2-1 電腦基本架構

  • 包括為「主記憶體」與「輔助記憶體」兩種。

    • 「主記憶體」負責處理過程中暫存的程式與資料,

    • 「輔助記憶體」則適合用來暫存大量的資料,常見的輔助記憶體包括了磁碟、磁帶、硬碟、光碟等。


2

輸出單元

2-1 電腦基本架構

  • 可以明白顯現電腦處理後的結果,最主要的輸出工具就是電腦螢幕,藉由螢幕上的文字或圖形,可以讓我們清楚確認操作的正確性。

  • 其他要的輸出單元還包含印表機、喇叭、繪圖機等輸出設備。


2

主機板(1)

2-2 電腦系統元件

  • 是一塊大型的印刷電路板,其材質大多由玻璃纖維,用以連接處理器、記憶體與擴充槽等基本元件,以達到整合電腦系統的目的,又稱為母板(Motherboard)。

  • 運作原理是依據電腦元件中送出的電流、資料和指令來回應。

  • 即使此元件並沒有直接安裝在主機板上,這都可經由「匯流排」來溝通與聯繄。


2

主機板(2)

2-2 電腦系統元件

  • 以下是主機板常見的連接埠與連結設備:


2

介面卡(1)

2-2 電腦系統元件

  • 顯示卡

    • 是一塊連結到主機板上的電路卡,包含了記憶體、電路,它能夠決定螢幕的更新頻率、色彩總數以及解析度。

    • 早期為PCI介面,不過目前已經全部為更改為傳輸速率更高的AGP介面。

  • 視訊擷取卡

    • 是一種特殊的電腦擴充卡,它能夠讓使用者連接影像裝置,例如錄影機、數位攝影機,並直接將影像傳到電腦上。


2

介面卡(2)

2-2 電腦系統元件

  • 音效卡

    • 一種擴充卡,其能將類比式的聲音訊號從麥克風傳送至電腦並轉成數位訊號,使電腦能夠儲存並加以處理;相對的,也能將數位訊號轉回成類比訊號供傳統式喇叭播放。

  • 網路卡

    • 功用是負責將電腦連接到網路上,讓電腦能夠在網路上互相用來連接ADSL數據機或區域網路,有線的網路卡會有一個RJ-45的插孔,提供網路線連接連線設備。


Cpu 1

CPU(1)

2-2 電腦系統元件

  • 個人電腦的CPU則慣稱為「微處理器」(micro processor)。

  • CPU是由「算術與邏輯單元」與 「控制單元」這兩單元組合而成,通常被插入在電腦的主機板(motherboard)上。

  • 例如Pentium V系統就是使用Pentium V等級的微處理器來作為它的CPU。


Cpu 2

CPU(2)

2-2 電腦系統元件

  • 機器週期

    • 每次CPU執行指令時,都會採取一系列的步驟,所花費的時間則稱為CPU「機器週期」(machine cycle)。

    • 對於CPU所執行的任何工作,都是不斷進行擷取、解碼、執行與儲存的四種動作。

  • 字組長度

    • CPU一次處理或搬動資料的長度,稱為一個字組(Word),字組大小越大,電腦處理一組資料的速度就越快。

    • 而字組長度與暫存器大小息息相關。


Cpu 3

CPU(3)

2-2 電腦系統元件

  • CPU發展史

    • 目前Intel主流的CPU有Celeron及Pentium 4兩種系列,差別在於L2快取記憶體的大小及外頻的不同。

    • Celeron 適合一般的資料與文書處理,價格較低廉,Pentium則適用於大量計算的多媒體運用方面,品質較佳。

    • 競爭對手AMD主流的CPU產品有Duron、Athlon及Athlon XP等三個系列。


Cpu 4

CPU(4)

2-2 電腦系統元件

  • CPU指令集

    • CISC為一種傳統的處理器架構,指令格式較多且冗長,執行速度較慢,也不易程式開發與學習,例如Pentium 4 和 Athlon XP等處理器。

    • 「簡化指令集」(Reduced Instruction Set Computing,簡稱RISC)就是為了改善複雜指令集的缺點而因應而生的技術,至於RISC是把指令集簡化,只保留一些最基礎的指令。


Cpu 5

CPU(5)

2-2 電腦系統元件

  • CPU發展現況

    • 正朝向多核心 PC 時代的方向發展,最近市面上陸續推出了英特爾與AMD的4核心CPU主機板,也就是四核心架構,就是在目前中央處理器上封裝4個系統核心,使得效能提升不再靠傳統的工作時脈速度,而是平行運算處理。

    • 四核心的原理就是在同一晶片內放進四個處理器核心,讓相同體積的CPU晶片,可以容納四倍的運算能力,並且在單一晶片上使用四個核心來分擔工作量。


2

記憶體(1)

2-2 電腦系統元件

  • 隨機存取記憶體

    • 屬於一種揮發性記憶體。

    • RAM是由蝕刻在矽晶片上的許多電路所組成的一塊電路板,稱為「記憶體模組」(Memory Module),必須安裝在主機板的記憶體插槽上才能運作。

    • RAM的種類可分為「動態隨機存取記憶體」(DRAM)與「靜態隨機存取記憶體」(SRAM)。

    • DRAM的速度較慢,必須保持持續性的充電狀態,但價格低廉可廣泛使用。


2

記憶體(2)

2-2 電腦系統元件

  • 唯讀記憶體(ROM)

    • 屬於韌體(Firmware)的一種,如主機板的BIOS ROM。


2

傳輸介面與連接埠

2-2 電腦系統元件


2

2-2 電腦系統元件


2

軟碟機(1)

2-3 電腦的儲存裝置

  • 是一般常見的3.5英吋磁碟片的讀寫裝置,早期的尺寸為5.25吋(儲存量為1.2MB),現期為3.5吋(儲存量為1.44MB)。

軟碟片平面示意圖


2

軟碟機(2)

2-3 電腦的儲存裝置

  • 可攜式隨身碟

    • 只要將它插入電腦的USB插座中,即可存取其中的資料內容,而且不需要將電腦重新開機或關機。

    • 現在許多外接式儲存裝置可以接在USB埠(最大頻寬12 MBit/s)、Firewire(頻寬達400 MBit/s)、SCSI(頻寬達320 MBit/s),甚至還可以直接安裝在並列埠或串列埠。


2

硬碟機(1)

2-3 電腦的儲存裝置

  • 是目前電腦系統中主要的儲存裝置,包括一個或更多固定在中央軸心上的圓盤,像是一堆堅固的磁碟片。

  • 每個圓盤上面都佈滿了磁性塗料,而且整個裝置被裝進密室內。

  • 對於各個磁碟片(或稱磁盤)上編號相同的單一的裝置。

  • 硬碟隨容量不同而有不同數量的磁碟片,每片皆有上、下兩個磁頭。


2

硬碟機(2)

2-3 電腦的儲存裝置

  • 硬碟傳輸介面可區分為IDE、SCS與SATA三種。

  • 其中SATA (Serial ATA )匯流排介面是計畫用來取代EIDE(enhanced IDE)的新型規格,可支援熱拔插,十分適合做為外接式硬碟,並具備高速、低壓的省電規格。

硬碟內部構造示意圖


2

光碟機(1)

2-3 電腦的儲存裝置

  • CD-ROM

    • CD-ROM使用相同的技術來產生音樂光碟。

    • 資料是無法任意刪除及重複寫入,本身有良好的保護,不易受到刮傷及灰塵的影響。

  • CD-R

    • 可單次寫入資料於光碟上,必需搭配CD-R光碟燒錄器及燒錄軟體才可執行寫入的動作。

    • 可寫入電腦資料或者音樂,但寫入後的資料是不能更改及刪除,對於資料的保存有較高的安全性。


2

光碟機(2)

2-3 電腦的儲存裝置

  • CD-RW

    • 重複寫入及抹除光碟資料,必需使用CD-RW光碟燒錄器及專門燒錄軟體才可執行寫入抹除的動作,彈性也比較於CD-R更大。

  • CD-Plus

    • 稱為加效音樂光碟,是音軌與資料共生於同一張光碟片的格式。

    • 這種光碟片放進雷射唱盤時,可以正常地聽音樂,或者放進電腦光碟機時就可以直接播放歌手照片、訪問、歌詞、 MTV音樂影片等額外的資料。


2

光碟機(3)

2-3 電腦的儲存裝置

  • VCD

    • 是一種壓縮過的影像格式,指的是影音光碟,VCD是根據白皮書(White book) 所制定,但視訊畫質則較為遜色。

  • DVD-ROM

    • 是一種可重覆讀取但不可寫入的DVD光碟片。

  • DVD-R

    • 可寫入資料一次的DVD光碟片,其構造與CD-R 類似,可用於高容量資料儲存。

    • 不過一旦把資料錄入DVD-R碟片,就不能改變它。


2

光碟機(4)

2-3 電腦的儲存裝置

  • DVD-Video

    • 它被廣泛應用在電影領域,也就是我們使用在DVD光碟機所播放影片的光碟。

  • DVD-Audio

    • 是一種新的音樂光碟格式,此種DVD光碟在單一區段內含有資料和音軌,在音效上所發揮的優點可用來取代CD。

  • DVD-RAM

    • 重覆讀寫數位多功能光碟,本身具備卡匣式包裝,可允許使用隨機方式存取資料,經常被視為是一片可攜式硬碟,可以隨時加入或刪資料。


2

光碟機(5)

2-3 電腦的儲存裝置

  • DVD-RW

    • 各大相關業界對於可讀寫式數位影音光碟機的發展遠景頗為投入,但由於意見分歧,以至於各自發展出了不同的可讀寫式數位影音光碟機(DVD-R 或 DVD-RW),至目前為止尚未有統一的規格。

  • 複合式光碟機(Combo機)

    • 結合CD-RW與DVD-ROM功能,具有燒錄CD及讀取DVD功能,適合輕薄型機種配筆記型電腦。


2

鍵盤

2-4 輸入裝置

  • 它也是輸入文字及數字的主要輸入裝置。

  • 最基本的鍵盤模式有104個按鍵,包含主要輸入鍵、數字符號鍵、功能鍵、方向鍵與特殊功能鍵。

  • 鍵盤類似打字機的鍵盤,按鍵的排列分式亦有一定規則可循,方便使用者可以同時雙手操作:


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滑鼠(1)

2-4 輸入裝置

  • 它的功能在於產生一個螢幕上的指標,並能快速的在螢幕上任何地方定位游標,這稱之為定位(pointing),可以藉由結合定位與一些技巧來完成每一件事,像是按下(clicking)、按兩下(double-clicking)、拖曳(dragging)、及按右鍵(right-clicking)。

  • 滑鼠如果依照工作原理來區分,可分為「機械式」、「光學式」與「半光學式」三種。


2

滑鼠(2)

2-4 輸入裝置

  • 軌跡球

    • 軌跡球看起來有點像顛倒的滑鼠指向裝置。

    • 軌跡球受到歡迎主要是膝上型電腦的到來,它最普遍地使用在膝上或工作區沒有足夠放滑鼠的表面。

  • 軌跡板

    • 有時被稱為觸控板(touchpad)是一種固定的指向裝置,主要用於平面圖形的繪製,取代以滑鼠來畫圖的不方便。

    • 在數位板上所繪製的線條,會立即顯示螢幕上的繪圖軟體中。


2

掃描器

2-4 輸入裝置

  • 原理就是以光學辨識的方式,將圖片或文字轉變成電腦能處理的數位訊號。

  • 以DPI(Dot Per Inch)作為解析度的單位,代表每一英吋長度內的點數,DPI值越高則代表解析度越高,影像越清晰,有300 DPI、400 DPI、600 DPI或1200 DPI等多種規格。

  • 除了對解析度的要求外,對於每一個「點」(Dot)的分色能力也很重要。

  • 分色能力愈強,相對著能辨識更多的顏色。


2

數位相機

2-4 輸入裝置

  • 主要以CCD感光元件來進行拍攝,CCD的判斷原理是以圖形中心相鄰的亮度區域為基準,沿著分界線,相鄰像素之間會有低反差情形。

  • 「像素」(Pixel)的多寡,便直接影響相片輸出的解析度與畫質。

  • 數位相機使用的記憶卡採用Flash ROM,可以重覆使用。


2

搖桿

2-4 輸入裝置

  • 主要目的是用於電玩遊戲上,搖桿可以彌補鍵盤的不足,讓使用者有人機一體的感受,並能減少鍵盤的損壞率。

  • 搖桿的設計原理,是以搖桿中心為原點,當玩家推動搖桿時,搖桿驅動程式便會將水平與垂直的變化量轉換成座標回傳。

  • 可分為類比與數位二種。


2

麥克風

2-4 輸入裝置

  • 麥克風連接電腦後能將聲音轉換成數位訊號,據大多數專家估計,麥克風是最有可能成為下一代電腦的主要輸入工具。

  • 另外利用人工智慧的學習功能,電腦經由語音辨識系統軟體辨別麥克風所輸入的聲音,轉換成電腦所了解的二進位碼,可以降低鍵盤的使用率,目前已發展出連續語音辨識技術。


2

顯示器 (1)

2-5 輸出裝置

  • 又稱為螢幕,為一種無形而暫時性的輸出模式,稱為軟拷貝。

  • 需要與顯示卡匹配,才能獲得最佳的使用效果,亦同樣存有解析度的問題。

  • 螢幕解析度(resolution)的大小由像素(pixel)的多寡決定,而點距(dot pitch)是每個點之間的距離,點距小,畫質的品質就高。


2

顯示器 (2)

2-5 輸出裝置

  • 液晶顯示器(Liquid Crystal Display,簡稱LCD)

    • LCD是以一種特殊的液晶來建立影像,液晶通常是透明的,但通電之後就變成不透明了。

    • 在LCD螢幕的視角則縮小,當您增加看螢幕的角度,影像很快就變得模糊不清。

    • 能夠呈現極度純淨細膩、豐富真實的影像色彩效果,並且觀賞上擁有170度超廣視角。


2

印表機(1)

2-5 輸出裝置

  • 印表機分為兩大類別:撞擊式印表機及非撞擊式印表機。

  • 撞擊式印表機藉由使用撞針或撞鎚將墨水帶朝紙按下建立影像,列印品質較差但是速度快又可以同時產生副本,常用於大型企業的對內報表或薪資帳冊。

  • 非撞擊式印表機則沒有直接接觸到紙張,噪音較低。


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印表機(2)

2-5 輸出裝置

  • 點矩陣印表機

    • 透過一種列印頭(print head)的機械裝置來建立影像,當從電腦接受指示,印表機能將這些針的任何一根以任何的組合方式往外推,藉由將這些不同組合的針往外推,列印頭便能建立文字或圖案。

    • 以CPS(每秒列印字元)為單位。

  • 噴墨印表機

    • 採用墨水自噴嘴中加壓,再將墨水噴到紙面上的方式列印,所以在列印時會比較安靜,而且速度比點陣式印表機快,同時列印品質也比較好。


2

印表機(3)

2-5 輸出裝置

  • 雷射印表機

    • 工作原理是利用雷射光射在感光滾筒上,並在接受到光源的地方,會同時產生正電與吸附帶負電的碳粉,並黏在圓筒上被雷射充電的位置。

    • 用壓力與熱,色粉從圓筒轉移掉落在紙上,目前雷射印表機可以列印黑色與彩色,乃是利用不同顏色的碳粉混合,產生多種色彩。


2

喇叭

2-5 輸出裝置

  • 主要功能是將電腦系統處理後的聲音訊號,在透過音效卡的轉換後將聲音輸出,這也是多媒體電腦中不可或缺的週邊設備。

  • 雖然輸出的功率(即瓦數)愈高,喇叭的承受張力也就愈大。

  • 不過一般消費者看到都是廠商刻意標示的P.M.P.O值,這是指喇叭的「瞬間最大輸出功率」。


2

電腦使用與人體工學

2-6 電腦的使用與保養

  • 購買影像穩定,不會震動或閃爍的螢幕,調整螢幕位置,使螢幕不發出反光。

  • 當雙手在鍵盤上方遊動時應與手肘高度齊平,在實際打字時,手腕是一定要懸空的,不可置放在任何物體上面。

  • 工作約50分鐘最好能有5-10分鐘的休息量,打字時不要駝背,雙腳平放在你的正前方的地板上。


2

電腦操作與故障排除(1)

2-6 電腦的使用與保養

  • 循正常的關機途徑進行電腦的關機。

  • 擦拭的布料不可以起毛球或屑片。

  • 電腦當機時,不要急著重新開機 ,同時按住Ctrl+Alt+Del三鍵,接著會出現工作管理員視窗。

  • 要降低電腦當機,有幾項防範措施可以去特別注意:

  • 移除掉不必要的驅動程式。

  • 注意驅動程式的更新及系統程式的更版。

  • 對佔住大量系統資源的背景程式予以關閉。

  • 磁碟掃描可以提早發現壞軌,並進行修復動作。


2

電腦操作與故障排除(2)

2-6 電腦的使用與保養

  • 光碟機讀不到CD、VCD或DVD光碟時可能有下列幾點原因:

  • 電腦相當怕灰塵及熱,所以電腦擺放的位置避免放在溫度過高、陽光直射或過於潮濕的場所。

  • 不可用濕布擦拭螢幕,螢幕後方保留適當空間以作為散熱之用,四周不要置放電子產品,以避免磁場影響。

1.光碟機挑片。

2.光碟片表面的刮痕,也會造成讀不到資料的現象。

3.讀取頭髒了。


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