CH02 電腦硬體知識2-1 電腦的組成與架構

2-2 電腦主機與零件2-3 電腦週邊設備與連接

2-4 電腦的操作與保養2-5 數字系統與資料表示法

附錄 數字表示法與計算

2-1 電腦的組成與架構資料儲存單位

2-1 電腦的組成與架構( D )1. 小華剛買了一個 250GB 的硬碟，其容量的表示法何者有誤？　 (A)250×220KB (B)250×210MB (C)250×230Bytes (D)250×240bits 。

( B )2. 某張圖檔的大小為 635KB ，相當於： (A)635×2-30GB (B)635×2-10MB (C)635×220Bytes (D)635×223bits 。

2-1 電腦的組成與架構

電腦硬體五大單元

CPU 內的記憶單元= 暫存器 + 快取記憶體

2-1 電腦的組成與架構

五大單元 = 算術邏輯單元 + 控制單元 + 記憶單元 + 輸入單元 + 輸出單元

輸入 / 輸出單元

輸入 / 輸出單元

CPU 內含 : 算術邏輯單元、控制單元記憶單元

Power Supply

電腦的五大單元– 輸入單元

• 可將資料或程式傳送至記憶單元以等待處理– 例如 鍵盤、滑鼠、繪圖板、麥克風、掃瞄器、條碼閱讀機

• 資料經電腦處理後，必須透過輸出單元送出給使用者

– 輸出單元

– 例如 螢幕、印表機、繪圖機、喇叭

2-1 電腦的組成與架構

位於 CPU 內部 , 協調其它 4 大單元讀取指令、解釋指令、產生控制訊號

控制 ALU 及 暫存器 ，命令其依照指令完成要做的工作

– 控制單元（ CU ）：

電腦的五大單元

2-1 電腦的組成與架構

– 記憶單元 存放指令和資料的地方

– 等待 CPU 處理的資料或 CPU 已處理完的資料 – 可分為二大類：主記憶體與輔助記憶體兩類

執行程式中各類運算• 邏輯運算：包含 NOT 、 AND 、 OR 及比較大小如 > 、 = 、 < 等運算子。

• 算術運算：包含加、減、乘、除等的數值運算。

– 算術邏輯單元（ ALU ）：

2-1 電腦的組成與架構

1. 中央處理單元 (CPU, Central Processing Unit) ： 包含控制單元、算術邏輯單元及少部分的記憶單元 整部電腦系統的核心 用來評估一台電腦效能最重要的指標。

2. 周邊設備：輸入單元與輸出單元的合稱。

2-1 電腦的組成與架構

3.( ) 請問所謂的 I/O 指的是： (A)1 跟 0 　 (B) 輸入與輸出　 (C)Internet

explorer 　 (D) 整合式辦公室系統（ integrated office system ）。

1.( ) 以下所列電腦元件，何者位於電腦的中央處理器內？ (A) 暫存器 (B) 隨身碟 (C) 硬式磁碟 (D) 隨機存取記憶體。

2.( ) 電腦基本架構中有數個主要的組成單元 ( 或部門 ), 其中負責存放電腦程式與資 料的單元是： (A) 算術與邏輯單元 (B) 記憶單元 (C) 輸入單元 (D) 控制單元。

4.( ) 計算機基本結構五個單元中，何者負責比較資料大小？ (A) 算術邏輯單元 　 (B) 控制單元　 (C) 記憶單元　 (D) 輸入 / 輸出單元。

2-1 電腦的組成與架構 資料傳輸模式

傳輸方式 說明 電腦應用 生活實例單工

（ simplex）

只能單向傳輸 喇叭播放音樂 電視節目播放AM/FM 廣播

半雙工（ half-

duplex ）

可雙向傳輸，但同一時間只能做單向傳輸 撥接上網建立連線的過程 無線電對講機交談

傳真機收發

全雙工（ full-

duplex ）同一時間可做雙向傳輸 使用網路電話

聊天 電話交談

2-1 電腦的組成與架構1. 匯流排 (Bus) ：電腦上各元件之間傳送資料的管道。

PS 舊款主機板的匯流排 , 在 CPU 與北橋晶片組中會有前端匯流排

新款主機板，採單一晶片組設計，僅保留南橋的功能，北橋的功能則整合至 CPU 中。

2-1 電腦的組成與架構 匯流排的種類：

(1). 內部匯流排 (Internal Bus) ： 負責 CPU 內部例如控制單元、 ALU 與暫存器之間的資料傳送。

(2). 系統匯流排 (System Bus) ： 負責 CPU 與晶片組之間的訊息傳送，例如連接 CPU 與北橋晶片的 前側匯流排 (FSB) ,又稱前端匯流排。

(3).擴充匯流排 (Expansion Bus) ： 負責晶片組與記憶體及周邊設備擴充槽間的資料傳送。

內部匯流排系統匯流排擴充匯流排

舊款主機板的匯流排

2-1 電腦的組成與架構 新款主機板

2-1 電腦的組成與架構舊款主機板

2-1 電腦的組成與架構 匯流排

2-1 電腦的組成與架構 匯流排依傳遞內容又可分為：

(1). 控制匯流排 (Control Bus) ：負責傳送控制訊號，為單向傳輸。

(2). 位址匯流排 (Address Bus) ：負責傳送資料在記憶體中的位址，為單向傳輸。

(3). 資料匯流排 (Data Bus) ：負責傳送資料，為雙向傳輸。

2-1 電腦的組成與架構CPU 匯流排的意義：

(1). 資料匯流排寬度 ( 位元數、排線數 ) ：表示 CPU 的位元數。 若資料匯流排排線有 m 條，此部電腦為 m 位元的電腦。 因 CPU 一次能處理或存取的資料量為 m 位元。

例： Intel Core i7 CPU 資料匯流排有 64 位元， 故稱 Intel Core i7 為 64 位元的 CPU 。

2-1 電腦的組成與架構

(3).m 位元的電腦中， CPU 一次能處理的資料量 , 以 Word 為單位，即 1 Word = m bits 。

例如：在 64 位元電腦中， 1 Word = 64 bits 。

.資料匯流排有 K 條線表示： K 位元 CPU （電腦） CPU 一次處理 K 位元資料 1 WORD 為 K 位元 = Byte

m 位元的電腦 , 第 2-5 頁

2-1 電腦的組成與架構

( )1.若一微電腦具有 32 條位址線與 32 條資料線，則其中央處理器 （ CPU ）每次作資料處理時 , 可直接存取的資料量可達下列何者？ (A)64 位元　 (B)32 位元 　 (C) 32MB 　 (D) 4GB 。

2-1 電腦的組成與架構(2). 位址匯流排寬度 ( 位元數、排線數 ) ：表 CPU 最大定址空間。 若位址匯流排排線有 n 條，此部電腦可定址的最大記憶體 空間 ( 或最大記憶體容量 ) 為 2n Bytes 。

例： Intel Core i7 的位址匯流排有 36 條， 所以 Intel Core i7 的最大定址空間是 64GB 。

236 Bytes = 26 230 Bytes

= 64GB

Addressing, 第 2-5 頁

2-1 電腦的組成與架構 定址（ addressing ）

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。

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？

232 Bytes = 22×230 Bytes = 4 GB

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？

2n Bytes = 16 MB = 24 MB = 24×220 Bytes

= 224 Bytes； ∴ N = 24 條位址線

2-1 電腦的組成與架構

假設 Pentium PRO 的 CPU 有 36 條位址線，請問該 CPU 所能定址的最大記憶體容量是多少呢？ (A)8 GB (B)64 GB (C)4 GB (D)16

GB答：

2n bytes =

n = 36

236 bytes

= 26 × 230 bytes

= 64 GB

2-1 電腦的組成與架構( )1.若某電腦可定址的最大記憶體空間為 1MB ，則其位址匯流排線 有幾條？ (A)1 條 (B)17 條 (C)20 條 (D)32 條。

( )2. 下列有關 CPU 匯流排的敘述，何者不正確？ (A)CPU 主要是靠匯 流排傳輸資料、位址與控制訊號 (B) 資料匯流排的排線數，決定 每次能同時傳送資料的位元數 (C) 位址匯流排的排線數，決定可 定址的最大記憶體空間　 (D) 資料匯流排與位址匯流排的傳輸方 向，同為單向。( )3. 下列敘述何者不正確？ (A) 資料匯流排只負責傳送資料給記憶體 (B)CPU 中的算術與邏輯單元 (ALU) 負責算術運算與邏輯判斷 (C) 控制匯流排負責傳送 CPU 的控制訊號 (D) 位址匯流排負責傳 送位址。( )4.若有二數值 A=12 , B=7 ，電腦在計算 C=A+B 的過程中，控制單元 會到何處取出代表 A 及 B 的值，再送到 ALU 相加？ (A) 輸入單元 (B) 輸出 單元 (C) 算術邏輯單元 (D) 記憶單元。

2-1 電腦的組成與架構(4). 記憶體位址 (Address) 是指電腦主記憶體中資料存取位置 的編號。

在主記憶體中，每個用來儲存資料的位置都有一個編號， 稱為位址（ address ）。 電腦在執行程式時， 須先為該程式的指令及資料指定存放位置， 稱為定址（ addressing ）。