中央处理单元与记忆体的运作

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1、計算機結構1目錄9-1現代計算機的運作架構9-2　中央處理單元與記憶體的運作9-3輸入輸出系統9-4輔助儲存系統9-5強化運算效能的方案9-1現代計算機的運作架構范紐曼式計算機架構輸入設備CPU和記憶體輸出設備輔助儲存設備匯流排范紐曼式計算機架構-1：第一部一般用途的真空管電腦ENIAC於賓州大學問世，能用來計算彈道等軍事用途。不過在這部大象級的電腦上寫程式的方式很特別，就是重組電路，將真空管拔來拔去，而且要換上新的計算公式，就得再來一次，真的很不方便，過程中也很容易引起故障。范紐曼式計算機架構-2：1945年匈牙利數學家范紐曼（J

2、ohnvonNeumann）接續了ENIAC的成果，發展了新一代可以將指令儲存在電腦記憶體內的EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer），內儲程式（StoredProgram）的觀念正式問世。范紐曼式計算機架構-3：范紐曼的構想是將這些指令也儲存在電腦裡，就像資料一樣，如此就不必拆換硬體線路。而每次在執行一個新程式時，只需把程式重新輸入就可要求電腦工作，這就是內儲程式觀念。這樣的概念使得電腦的實用性大增，同時能以很快的速度發展應用軟體，讓電腦成為有用的利器。目前為止，主流的電

3、腦仍是范紐曼式計算機架構。范紐曼式計算機架構-4：在此架構下，電腦可以用程式來設計功能，使它成為能接受資料（輸入），再處理成有用的資訊（輸出），並將其轉存到其它地方（輔助儲存設備）作為備分或方便以後使用。計算機系統進行資料處理需要四個功能：輸入、運算處理、輸出和儲存，而支援這四項功能的電腦硬體分別是輸入設備、處理器和記憶體、輸入設備及儲存設備。支援電腦運作功能的電腦硬體-1：輸入設備（InputDevice）：可以接受電腦所能使用的資料格式與指令，並把這些資料指令送給處理器。處理器（Processor）和記憶體（Memory）：處理

4、器通常都稱為中央處理單元（CentralProcessingUnit，CPU），主要是由電子線路所組成，它能將送進來的資料運算處理成想要的結果，中央處理單元是真正執行電腦指令的部分。記憶體也是電子線路組成，是和中央處理單元配合，用來儲存資料以及指令。支援電腦運作功能的電腦硬體-2：輸出設備（OutputDevice）：將處理過的資料，以各種令人們可以了解及可以使用的方式顯示出來。儲存設備（Storage）：在此指的是輔助儲存設備（SecondaryStorage），例如磁碟（硬式磁碟或軟式磁碟），可以將資料和程式儲存在電腦外部。而提

5、供這些設備資料的是記憶體（Memory），處理器能將記憶體的內容搬到輔助儲存設備裡。電腦的運作架構示意圖：輸入設備：輸入，就是餵資料給電腦系統處理，一般較常用的輸入設備有鍵盤、滑鼠、光筆、掃描器、搖桿、數位轉換器、觸摸式螢幕、讀卡機、磁碟機……等。在鍵盤上輸入：電腦鍵盤和打字機的操作方法幾乎相同，電腦會反應您敲入了什麼，也就是您可以在電腦螢幕上看到輸入的字元。利用滑鼠來點指：滑鼠是一個可用手操作滑動在平面上的設備，滑動時底部的圓球會滾動，同時傳回移動信號，讓螢幕上的指標也跟著移動，位置座標的關係則是相對的，而按下滑鼠上的按鈕可讓您執

6、行指令。CPU和記憶體-1：CPU是真正將資料轉換成有用資訊的設備。資料是一些未經電腦處理的數據，例如消費的金額、上班的打卡時間、貨品的價格、車子的行走距離等，而資料在經過處理後，就會轉換成有意義的資訊，因為在轉換的過程中，資料將被組織化，帶有意義而且有用。舉例來說，學校中的老師可以輸入不同學生的成績（這個是資料），而這些資料可以被處理，然後算出期末成績或全班總平均（這就是資訊）。CPU和記憶體-2：資料本身可能不代表太多意義，可是當它轉換成資訊時，將變得有用。例如銷售分析的電腦系統可以將每個人在商場的消費項目、金額、時間以及個人資

7、訊綜合整理起來，經過計算分析後，就可以了解大眾的消費習慣，進一步反應在供貨項目與寄發相關傳單給特定的族群。CPU和記憶體-3：電腦記憶體，又名主記憶體（PrimaryStorage），它和CPU的關係密切，卻又不是CPU的一部分，記憶體裡儲存著已經由輸入設備輸入但尚未被處理的資料，當然，它也儲存已經被CPU處理但尚未送至輸出設備的資訊。而且，記憶體也存放CPU所需要的程式（電腦指令）。一般而言在持續通電的情況下，記憶體可以短暫地儲存資料，但若電流受到干擾，資料就會遺失了。輸出設備-1：這裡指的是輸出CPU處理資料轉換成為有意義的資訊

8、結果，當然，這也是電腦存在的理由。輸出的東西通常是有用的資訊，也就是說，輸入的資料藉由電腦處理變成了資訊，文字、數字、圖表，甚至是聲音，都是輸出最常見的格式。舉例來說，文字輸出可能是辦公室的人們利用文書處理軟體所準備的信件和備忘錄，而