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1、第1章資訊新未來前言自20世紀中期以來,電腦迅速的融入人類生活,數十年來資訊科學的發展早已超出原先計算器的範疇,成為一種新的資訊製造器、儲存器、傳播器,而且搭載的資訊範圍包含人類所有知識領域,從科技、藝術、人文、教育...等,各領域都開始使用電腦為工具。因此,身為21世紀的現代人,我們有必要對於電腦的定義、發展的歷史,以及未來的趨勢有所認識與了解。2本堂課重點1-1電腦是什麼1-2電腦的演進1-3電腦的種類1-4機器人的發展=夢想成真31-1電腦是什麼一直以來,人類不斷的發明可以幫助人們處理資料的工具,從算盤、計算尺、到機械式的加法器等等。發明這些工具的目的,無
2、非是希望能藉以提升資料處理的速度及準確度。但在二十世紀前,這些計算器都還停留在機械式的範疇,且在計算及處理資料的能力上未能有大幅度的提升。直到使用電子科技的電腦誕生,人類才跨出革命性的一步,並開啟了資訊時代。4電腦是什麼5電腦是什麼1-1-1電腦的定義與硬體的5大單元架構馮鈕曼架構(VonNeumannArchitecture)1-1-2電腦硬體5大單元的運作方式電腦的儲存單位與時間單位61-1-1電腦的定義 與硬體的5大單元架構電腦是一種可以接受資料、命令,並加以分析、過濾以迅速處理資料,然後輸出對應結果的電子化設備。一部電腦包含硬體(Hardware)及軟體
3、(Software)兩大部分,兩者互相搭配,才能有效運作,完成我們要求的工作。其中所謂硬體,是指組成電腦的各項機械、電子設備；而軟體則是用以控制電腦動作的指令、程式。7電腦的定義與硬體的5大單元架構電腦硬體的架構主要是由輸入、記憶、控制、算術與邏輯、輸出等5大單元所組成：8電腦的定義與硬體的5大單元架構輸入單元(InputUnit)：輸入單元是將資料輸入電腦的管道。當我們輸入資料時,輸入單元會將這些資料先轉換成電子訊號,然後才傳送至電腦內部處理。鍵盤、滑鼠、讀卡機、光筆、條碼閱讀機、掃瞄器、數位相機...等均屬輸入單元的設備。記憶單元(MemoryUnit)：記
4、憶單元是電腦存放程式與資料的地方。它包含主記憶體及輔助記憶體兩種,主記憶體用來儲存處理中的程式和資料,輔助記憶體則是用來儲存暫時不用的程式和資料。硬碟機、軟碟機、光碟機...等是目前在個人電腦上使用相當普遍的輔助記憶體。9電腦的定義與硬體的5大單元架構控制單元(CU,ControlUnit)：控制單元負責控制、協調電腦各單元間的相互運作。電腦的所有作業程序、與其他單元間互動的協調工作、資料的傳遞等,皆需透過此單元來控制監督。算術與邏輯單元(ALU,Arithmetic/LogicUnit)：此單元是電腦執行算術運算、邏輯判斷的單元,可說是電腦的核心。當資料由輸入
5、單元送至記憶單元後,電腦透過程式的控制將資料讀入此單元進行運算,最後才將運算的結果送回記憶單元。10電腦的定義與硬體的5大單元架構輸出單元(OutputUnit)：輸出單元是電腦輸出資料的管道。資料經過算術運算後,藉由輸出單元將運算的結果顯示或列印出來。螢幕、印表機、喇叭、繪圖機...等均屬於輸出單元的設備。11馮鈕曼架構(VonNeumannArchitecture)前述電腦硬體的五大單元架構,就是馮鈕曼架構(VonNeumannArchitecture),依此架構設計的電腦,則稱為儲存程式型電腦(Stored-ProgramComputer)。12馮鈕曼架構
6、(VonNeumannArchitecture)最早的計算機是為特定用途所製造(例如1-2-2節介紹的ENIAC其目的是為了計算砲彈的彈道),直接透過電路設計程式,如果想改變其"程式",則必須更改線路,甚至重新設計機器。而馮鈕曼架構,則是將"程式指令"由"電路開關"變為"資料"儲存在記憶體中,算術與邏輯單元再由記憶體讀取指令執行。這樣的架構,讓計算機不再只能為特定目的設計、製造,而能有更廣泛的用途！131-1-2電腦硬體5大單元的運作方式5大單元各司其職,分工合作,以實現人們所要求的任務,以下是5大單元的運作示意圖：14電腦硬體5大單元的運作方式15電腦硬體5大
7、單元的運作方式這5大單元清楚地劃分出每種配備的工作內容,以及彼此的協調關係,所以電腦就能正常運作了。16電腦的儲存單位與時間單位由於電腦處理資料的速度非常快,若使用日常生活中常用的小時、分,甚至秒來描述其處理時間,都很不方便,因此通常使用更小的單位。以下為電腦領域中,較常用的時間單位：毫秒(Millisecond,ms)：千分之一秒,1ms=10-3s。微秒(Microsecond,μs)：百萬分之一秒,1μs=10-6s。奈秒(Nanosecond,ns)：十億分之一秒,1ns=10-9s。17電腦的儲存單位與時間單位電腦儲存資料的『最小』單位為位元(bit)
8、,每一個位元可以表示一個
