Chen-Yu Lee 2004

第二單元

硬體介紹

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Outline

2.1 概論 2.2 系統單元 2.3 輸出輸入 2.4 儲存媒介

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2.1 概論

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數位與類比

類比 (analog)– 以連續的訊號 ( 波形 ) 傳遞

數位 (Digital)– 以數字訊號傳遞

– 膠片電影 ( 相機 ) 與數位電影 ( 相機 )– 傳統電視 ( 收音機 / 手機 ) 與數位電視 ( 收音機 / 手

機 )

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數位與類比

類比 (analog)

數位 (Digital)0010101010111100

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數位與類比 - 失真

– 傳遞失真• 由 A 點傳到 B 點 因為傳輸的失真 .

– 轉換失真• 自然媒體與訊號相互轉換的失真 .

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數位與類比 - 失真

例 :D/A 轉換器

D/A 轉換器

唱盤 擴大機

010011001010101

010011001010101

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位數資料表示

10 進位是天性– 舉起你的雙手數一數

2 進位是科學– 想想電燈開關 .

8/16 進位是新科學 .– 2 進位表示實在是太…

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N 進位

遇到 N 即進位– 1.– 2.– 3– …– (N-1)– (N-> 進位 ) -> 10– 11– 12– …

– 1(N-1)– 1(N-> 進位 ) -> 20– 21– 22– …– …– (N-1)(N-1)– (N-1)(N-> 進位 ) -> (N-> 進位 ) 0 -> 1 0 0– …

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位數資料表示

常用進位– 10 進位

• 0-9

– 2 進位• 0-1

– 8 進位• 0-7

– 16 進位• 0-F(15)

(X)y讀為 :x 的 y 進位

EX:(89)10 89 的 10 進位(101)2 101 的 2 進位(d3)16 d3 的 16 進位

(18)10 = (18)16

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進位轉換

10 進位 to – 2 進位 ,8 進位 ,16 進位

2 進位 to– 8 進位 ,16 進位 ,10 進位

8 進位 to– 2 進位 ,10 進位

16 進位 to– 2 進位 ,10 進位

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進位轉換

A 女 / 男 : 我身高是 (AA)16 哪公分 , 體重 (62)8Kg.

B 女 / 男 : 我身高是 (250)8 哪公分 , 體重 (3C)16

Kg.

你想跟哪一個約會 ?

(65)8 與 (3C)16 哪一個比較大 ??

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進位轉換

任何進位 To 10 進位 請用乘法 .

(65)8= ( ? )10

= 6*8^1+5*8^0

= 6*8+5*1

= 53

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進位轉換

任何進位 To 10 進位 請用乘法 .

(2D)16= ( ? )10

= 2*16^1+D*16^0

= 2*16+13*1

= 45

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進位轉換 10 進位 to 任何進位 請用除法

– 2 進位– (13)10= ( ??? )2

– 13 / 2 = 6 - 1– 6 / 2 = 3 - 0– 3 / 2 = 1 - 1

(13)10= ( 1101 )2

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進位轉換

10 進位 to 任何進位 請用除法

– 8 進位– (13)10= ( ??? )8

– 13 / 8 = 1 - 5

(13)10= ( 15 )8

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進位轉換

10 進位 to 任何進位 請用除法

– 16 進位– (13)10= ( ??? )16

– 13 / 16 = 0 – 13

(13)10= ( D )16

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進位轉換

任何進位 To 10 進位 請用乘法 .

(1100)2= ( ? )10

= 1*2^3+1*2^2+0*2^1+0*2^0

= 1*8+1*4+0*2+0*1

= 12

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進位轉換

2,8,16 進位互相轉換 請用心看 .

(10110)2= ( ? )8 = ( ? )16

2 to 8 : 三個三個為一組 , 不夠就補 0

1 0 1 1 0 = [010][110]=(26)8

2 to 16 : 四個四個為一組 , 不夠就補 0

1 0 1 1 0 = [0001][0110]=(16)16

WHY???

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進位轉換

因為 3 個 2 進位 =1 個 8 進位

– 2^3 = 8

4 個 2 進位 =1 個 16 進位– 2^4 = 16

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常用單位介紹

關鍵字– K = 1000– M = 1000 K = 1000000– G = 1000 M = 1000000 K = 1000000000

EX:– 我的薪水有 3.5K 台幣喔 .– 全台灣有 23M 人 .– 這片光碟容量是 650MB.

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常用單位介紹 容量表示單位

– Bit• 1 bit = 一個二進位 .• 1 bit = 一個燈泡 .• 可以表示 2 種狀態

– Byte = 8 bits• 1 byte = 8 個二進位 .• 1 byte = 8 個燈泡 .• 可以表示 2^8=256 種狀態• 通常拿來表示一個符號 .• 1 byte = 一個符號 .

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常用單位介紹

時間表示單位– ms (mini-second) = 10^-3 秒– us (mu/micro-second) = 10^-6 秒– ns (nano-second) = 10^-9 秒

– 這顆硬碟平均搜尋速度是 7 ms.– 這個 RAM 的存取速度是 65 ns.

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常用單位介紹

頻率表示 (Hz)– 每秒可以做一件事的次數 .

EX:– 我的手抖動頻率是 5Hz ( 酒喝太多 )– 我的 CPU 是 2.4GHz

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電腦硬體結構

輸入單元 輸出單元系統單元

儲存單元

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電腦硬體結構各部分定義 運算單元

– 負責程式運算的元件 控制單元

– 負責控制元件間資料流向的元件 儲存單元

– 將資料儲存於元件裡 , 以便下次使用 . 輸出單元

– 將資料輸出為其他格式的元件 . 輸入單元

– 接受外部資料與指令的元件 .

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電腦元件基本連結線

資料線 (Data Bus)– 用於接收傳遞資料– 分為

• Clock speed 100 Hz ( 每秒傳遞的資料量 )• Bus 大小 16/32 bits ( 同時有幾條線 )

– Clock speed * Bus 大小 = 傳輸量 電源 (Power)

– 供電用– 伏特數 5V / 12V

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主機板 (Main/Mother-board) 中央處理器 (CPU) 記憶體 (RAM&ROM) 擴充槽 / 卡 (Add-in board/card) 電源供應器與機殼 (Power supply & Case)/ 準系統 / 喇叭 (Speaker) 鍵盤 (Keyboard)/ 滑鼠 (Mouse)/ 軌跡球 (trackball) 觸控板 / 觸控螢幕 (Touch pad/

screen) 掃描器 (Scanner)/ 數位相機 / 攝影機 (Digital cameras) 螢幕 / 監視器 (Monitor) 印表機 (Printer) 硬碟機 (Hard drive) 光碟機 (CD/DVD-Rom/R/RW) 記憶卡 (Flash card)/ 錄音筆 /mp3 撥放器 / 隨身碟

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2.2 系統單元

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主機內部有 ..

系統單元– 電源供應器與機殼 (Power supply & Case)– 主機板 (Main/Mother-board) – CPU– 擴充槽 / 卡 (Add-in board/card)

儲存單元– RAM&ROM– 硬碟機 (Hard drive)– 軟碟機 (Floppy drive)– 光碟機 (CD/DVD Rom)

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顯示卡

音效卡

中央處理器

光碟機

硬碟機

記憶體

電源供應器

軟碟機

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差別在哪裡 ???

主機板 Mother Board

電源 (AT/ATX) (0) Depended on CPU (1) Chip Set( 晶片組 / 南北橋 ) (2)

– CPU/RAM 支援– USB1.0/2.0 支援– IDE 支援– 控制資料訊號傳遞

BIOS (Basic input/output system) (3)– 存放基本開機 / 硬體管理程式的韌體 .

內 / 外 頻– 主機板資料傳送頻率 ( 外頻 )– CPU執行頻率 ( 內頻 )

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3

1

7

9

6

2

8

4 0

5

10

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主機板 Mother Board

IDE(Intelligent/Integrated Drive Electronics) Slot (4,5)– (Ultra DMA/ATA 33/66/100)

AGP(Accelerated Graphics Port) (6)– 顯示 (繪圖 ) 卡專用的擴充槽

其他擴充槽 (7)– 插其他擴充卡的地方

Jumper (8)– 設定用的開關 /現多採用 Bios 控制 (Jumper free)

Ram Slot (9)– 插 Ram 的地方 .

VGA/Sound/network-Card Onboard (10)– 將顯示 / 音效 /網路卡晶片及電路裝置MB上 .

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USB (Universal Serial Bus)

萬用串列匯流排 一種 資料 / 電源 傳輸的 BUS 協定 具有特性

– 隨插即用 (PNP )– 熱插熱拔 (Hot insertion, hot swapping )

USB 1.0– 1.5 Mbps 之速率傳輸資料。

USB 1.1– 12 Mbps之速率傳輸資料。

USB 2.0– 480 Mbps之速率傳輸資料。

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CPU

Intel or AMD? Slot or Socket?執行速度

– 850M/1G/2.4G Hz Cache

–加快資料存取的小暫存器風扇 ?

– 因高速運作 ,產生高熱 .

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RAM&ROM

RAM(Random Access Memory)– Static RAM (SRAM 靜態記憶體 )

• 充電次數少 , 較快 , 體積較大 , 常作為 Cache.

– Dynamic RAM (DRAM 動態記憶體 )• 充電多 , 較 SRAM慢 , 體積較 SRAM 小 ,作為一般主記憶體 .

– Synchronous DRAM (SDRAM 同步動態記憶體 )• 比 dram更先進快速的 Ram, 跟 CPU 同步 .

DDR( 雙通道 Double Data Rate) Read Only Memory 400/533 MHz

– RAM 運作速率 .

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擴充槽

何種 BUS?– AGP/PCI/ISA

PCI(Peripheral Component Interconnect)– Intel. – 64-bit bus(usually implemented 32-bit bus)– Clock speeds of 33 or 66 MHz.– 32 bits/33MHz = 133 MBps..

ISA(Industry Standard Architecture)– Intel 主導 .– 舊規 現已被 PCI 取代 . …

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擴充槽 AGP(Accelerated Graphics Port)

– 顯示繪圖 (3D) 卡專用– based on PCI,– 直接存取 main memory.– Clock: 32 bits and runs at 66 MHz. = 266 MBps(1X)

AGP requirements: – The chipset and MB must support AGP. – The operating system must support AGP.

– 1X is 266 MBps, – 2X is 533 MBps; and – 4X provides 1.07 GBps– …

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擴充卡 VGA(Video) card ( 顯示繪圖 (3D) 卡 )

– 要注意是 PCI 介面 or AGP 介面– 本身有 GPU (Graphic process unit)– 本身有 Ram(32-256MB)

Sound card( 音效卡 ) SCSI(Small computer system interface)

– 以前較為高速與穩定的資料傳輸介面 . Network card (網路卡 )

– 使用網路的必備元件 . 要Onboard嗎 ??

– 一般Onboard 效能較差 ( 特別是 3D 卡 )– 但是較方便 .

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電源供應器

Power– 250/300W– AT/ATX–安規

UPS(uninterruptible power supply)– 不斷電系統– 500VA

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機殼

x 大 y 小安規磁檢

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準系統 將主機與內部的元件縮小並

取消不必要的元件 美觀 ,攜帶方便 . 特殊規格主機板 VGA/Net/Sound on board 擴充能較較小

– 使用短介面卡– 1-2 個光碟擴充槽

電源瓦數較小 散熱較不易

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2.3 輸出輸入

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輸入

鍵盤 (Keyboard) 滑鼠 (Mouse)/ 軌跡球 (trackball) 觸控板 / 螢幕 (Touch pad/screen) 掃描器 (Scanner)搖桿 (joystick) 數位相機 (Digital cameras)麥克風 (MIC)

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鍵盤 (keyboard)

主要輸入元件 . 機械式 ?薄膜式 ?

無線 ? 有線 ?

新式紅外線鍵盤 .

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滑鼠 / 軌跡球

左 /右鍵– 單擊– 雙擊–拖放

滾輪 光學 /滾球

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觸控板 / 觸控螢幕

電阻式– 用手指或其他觸頭輕按就會產生感應 .

電容式– 以吸收手指微小的電流來感應

波動式螢幕– 以聲波或紅外線覆蓋 ,當手指或觸頭阻斷時感應 .

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掃描器

將圖片利用光的反射 ,反射到感光元件 (CCD)後 ,轉成數位資料 .

分類– 平台– 手持– Barcode

其他詳見數位相機

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搖桿

分類– 輔助用

• 障礙使用者– 遊戲用

• 一班• 飛行• 駕駛盤

– 手套

需校正

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數位相機 / 攝影機

將景物光射到感光元件 (CCD)後 , 轉成數位資料 .

詳見– 數位像機 .ppt– 攝影機原理及規格 .ppt

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麥克風

將聲音透過麥克風轉成類比資料 , 然後再由音效處理元件轉換成數位資料 .

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輸出

螢幕 / 監視器 (Monitor) 印表機 (Printer) 喇叭 (Speaker)力回饋 (Force feedback)

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螢幕 / 監視器 (Monitor) 監視電腦執行結果的元件 尺寸

– 螢幕對角的長度 單色 /彩色 解析度

– 高與寬的點數量 . 頻率 85Hz up

– 每秒螢幕更新的次數 RGB (Red,Green,Blue)

– 三原色 螢幕保護

– CRT 不能長時間流於同一畫面 .

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RGB

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Cathode Ray Tube (CRT)

陰極射線管– 燈絲加熱陰極發射電子 , 形成電子束 , 電子束打到螢幕上產生光點 .配合控制器或顯示配接器，即可控制每個顯示像素的顏色 ,灰階 ,亮度 .

–交錯 /非交錯• 一次掃描半個 / 一個螢幕

– 點距• 點與點間的距離

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Liquid Crystal Display(LCD)

液態晶體顯示器 (液晶顯示器 )– 液晶能使光線發生扭轉 , 有通電時就會整齊排列使

光線不扭轉 .– 為了省電會加一層偏光層

• 有電 ->直射 ->偏光 ->阻隔• 無電 ->扭轉 ->偏光 -> 通過

主動與被動 (DSTN&TFT)– 主動 : 每個液晶有獨立控制電晶體 .– 被動 : 一組液晶一個控制單位 .

濾光片燈泡液晶

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CRT VS LCD

CRT LCD 尺寸 15-19 15-19 解析度 可變解析度 固定解析度 點距 有 無 反應時間 高 25-16ms 更新頻率 85Hz up 40-62.5 輻射 高 低 螢幕保護 需要 不需要 耗電 高 低 價格 低 高

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印表機 Dpi(dots per inch)

– 列印品質 PPM(Page per min.)

– 列印速度 分類

– 撞擊點矩陣印表機– 噴墨印表機– 雷射印表機– 事務機– 其他 .

• 熱轉印• 噴蠟式

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喇叭

音效卡支援 2/3/5/6 件式 (聲道 )

–杜比 5.1– A3D

防磁

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力回饋

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2.4 儲存媒介

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儲存媒介架構

Cache

Ram

Hard DiskCD/DVD-Rom

CPU

主儲存媒介

次儲存媒介

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主儲存媒介

供給 CPU 資料的儲存媒介 特性

– 電子式 ( 以電位儲存資料 , 較快 )• 10ns

–揮發性 ( 失去電源即失去 ( 電位 ) 資料 )– 每單位成本昂貴 (技術較精密 )

Cache RAM

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次儲存媒介 提供大量靜態 /保久資料儲存的儲存媒介 特性

– 物理性 ( 大多為物理性需讀寫頭 , 較慢 )• 7 ms

– 非揮發性 ( 可保存資料 )– 每單位成本便宜

磁碟 (magnetic disk) 磁帶 (magnetic type) 光碟 (compact disk) 記憶卡 (Flash memory) (非揮發 )

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磁碟

軟碟 (floppy drive/disk)– 1.44– Zip/Jaz– LS-120

硬碟 (hard drive/disk)– 轉數 (rpm)– 容量 (GB)– 存取時間 (ms)– 暫存器 (Buffer)

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磁帶

極為便宜 速度極慢

–循序存取

現只用於大量備份

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光碟

CD– 光碟機

• CD-ROM\CD-RW• 速度• 1X = 150kb/s• 挑片 ?

– 光碟片• 塗料 , 容量• CD\CD-R\CR-RW

DVD 詳見 DVD 原理及規格簡介 .ppt

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記憶卡 (flash memory)

電子式的儲存媒體 .– 以浮閘（ floating gate）

元件儲存資料 , 就算不提供電源也能保存資料。

–注入負電子“ 1”->“0”；–移走負電子“ 0”->“1”，

SD,MMC,SM,MS,XD…

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下週討論

請各組任選一套軟體 ( 不拘 ),並討論簡介此軟體– 這軟體叫什麼– 這軟體做什麼用的– 怎麼使用– 誰會用的到– 怎麼得到的這軟體的– …

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實習

Windows 簡介 控制台 ,找資料…