計算機概論總複習單元 2 電腦硬體知識

李美慧 老師 整理

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單元 2 電腦硬體知識

第 4 章 電腦硬體的架構 第 5 章 CPU 第 6 章 記憶單元 第 7 章 週邊設備 第 8 章 主機板與介面規格

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第 4 章 電腦硬體的架構4-1 電腦的五大單元

電腦五大單元的功能

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第 4 章 電腦硬體的架構4-2 匯流排

匯流排（ bus) 依傳遞內容可分為：

種類 傳輸方向 說明資料匯流排Data bus

雙向 各單元間傳送資料的管道 資料匯流排一次所能傳輸的資料量稱為匯

流排寬度位址匯流排

Address bus單向 CPU 向外傳送位址訊號的管道

N 位元的位址匯流排有 N 條位址線， CPU可定址的最大空間為 2Nbytes

控制匯流排Control bus

單向 CPU 向外傳送控制訊號的管道

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第 5 章 CPU5-1 CPU 的簡介 ( 一 )

CPU 又稱為微處理器 (microprocessor) 包含以下幾個元件

控制單元 (CU) 算術 / 邏輯單元 (ALU) 快取記憶體 (cache memory) 暫存器 (register)

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第 5 章 CPU5-1 CPU 的簡介 ( 二 )

暫存器的種類

暫存器名稱 用途說明

累加器 (accumulator ) 存放運算的結果

位址暫存器 ( address register ) 存放指令或資料在主記憶體中的位址

一般用途暫存器 (general-purpose register)

暫存一般運算資料及位址資料

指令暫存器 ( instruction register )

暫存正在執行中的指令

程式計數器 ( program counter ) 存放下一個要執行的指令位址

旗標暫存器 (flag register ) 存放 CPU 執行指令後的各種狀態

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第 5 章 CPU5-2 CPU 的規格 ( 一 )

製造廠商

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第 5 章 CPU5-2 CPU 的規格 ( 二 )

名稱：是 CPU 的製造廠商及產品型號 速率：單位為 GHz ，如 3GHz 表示石英震盪器每秒會產生

30 億次的震盪 快取記憶體：市售的 CPU 通常都內建有 512KB ～ 12MB

的快取記憶體 若以廚房來比喻 CPU ，多核心就像是一個廚房裡有多位

廚師，可同時烹煮多道菜，速度自然比只有 1 位廚師（單核心）來得快

市售個人電腦多半以多核心為主；而伺服器專用機種則多半配有多個 CPU

如果電腦安裝有多顆 CPU ，且每顆 CPU 皆為多核心，那麼運算效能就會更佳

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第 5 章 CPU5-3 CPU 的運作

動手計算 假設 CPU 的執行速度為 5MIPS，執行一億個指令共需多少時間？

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第 5 章 CPU5-4 影響 CPU 執行效能的因素

1. 工作頻率2. 核心數3. 快取記憶體的容量4. CPU 的字組 (word)長度5. 前端匯流排的速度6. 指令集的採用

CISC( 複雜指令集 ) RISC(精簡指令集 )

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第 6 章 記憶單元6-1 主記憶體 ( 一 )

認識記憶體

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第 6 章 記憶單元6-1 主記憶體 ( 二 )

RAM(隨機存取記憶體 ) DRAM ：須持續充電更新，儲存於其內的資料才不會消失。個人電腦的「記憶體」規格通常指的就是 DRAM 的規格

SRAM ：不需持續充電更新，即可保存儲存於其內的資料。製作成本較高、存取速度較快，常被用來作為快取記憶體

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第 6 章 記憶單元6-1 主記憶體 (三 )

唯讀記憶體：只能讀不能寫，常用來存放永久性的程式或資料，如 BIOS

快閃記憶體（ flash memory ）改善了ROM無法寫入資料的限制，常應用於以下產品： 智慧 IC卡 PDA隨身碟 記憶卡

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 ( 一 )

輔助記憶體的種類名稱 存取資料

的方式說明

磁帶 循序 材質類似錄音帶

磁碟 隨機 分為軟式磁碟機 (FDD) 及硬式磁碟機 (HDD)

光碟 隨機 分為 CD、 DVD、藍光 (BD)

隨身碟 /記憶卡

隨機 快閃記憶體 (flash memory)材料，可重複讀寫

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 ( 二 )

軟式磁碟機 軟式磁碟機用以讀取 3.5吋，容量為

1.44MB 的磁碟片 軟碟容量的計算公式：磁面數×磁軌數×磁區數×磁區的大小

有片 3.5吋磁碟片，已知該磁碟片具有兩個磁面、每面有 80 個磁軌、每個磁軌有 18磁區、每個磁區為 512bytes。請問此磁碟片的容量有多大？

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (三 )

硬式磁碟機 (HDD) 硬碟的構造 磁柱：由磁盤中相同半徑的所有磁軌組成，若磁盤有 N 個磁軌，即有 N 個磁柱

磁碟是利用讀寫頭來讀寫磁盤上的資料 容量大小比較：磁區 <磁叢 <磁軌 <磁柱

磁盤 分為上下兩磁面磁軌 由外向內依序編號 ( 如 0~80) 的同心圓軌道磁區 磁軌再細分為許多個磁區，是硬碟儲存資料

的最小單位，每一磁區為 512bytes磁叢 由多個連續的磁區組成，是作業系統存取硬

碟資料的單位；不同的作業系統定義存取的磁叢大小會有所不同

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (四 )

硬碟的規格 硬碟容量 = 讀寫頭數×磁軌數×磁區數×磁區的大小 (512bytes)

轉速：硬碟內部馬達旋轉的速度，單位為 RPM( 每分鐘旋轉圈數 )

常用介面： IDE、 SATA、SCSI 外接式硬碟使用的介面為 USB不同介面的傳輸速度比較： SCSI>SATA>IDE>

USB2.0

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 ( 五 )

磁碟存取時間：指磁碟機讀取或寫入資料的時間，通常以毫秒（ ms, 即 10-3 秒 ) 為單位

磁碟存取時間 = 搜尋時間 + 旋轉時間 +傳輸時間 搜尋時間：將讀寫頭移到要存取資料位置 (磁軌 ) 所需的

時間 旋轉時間：將資料磁區旋轉到讀寫頭所在位置的時間 傳輸時間：讀寫頭將磁區資料讀出並傳送至主記憶體，或

主記憶體將資料送至讀寫頭，並寫入資料磁區所花用的時間

硬碟轉速為 10,000RPM ，請問該硬碟旋轉一圈所需時間為幾秒？

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (六 )

固態硬碟固態硬碟（ Solid-State Drive, SSD) 與傳統硬碟（ HDD)不同，沒有馬達、讀寫頭等機械構造，而是以快閃記憶體（ Flash Memory) 來作為儲存元件。

固態硬碟具有耗電量低、重量輕、無噪音、耐震力高等優點。

目前常應用於筆記型電腦、輕省筆電等產品。

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (七 )

光碟機光碟機是利用雷射光掃瞄光碟片，藉由反射的光線變化來判讀資料。

CD、 DVD光碟機 →使用紅色雷射光藍光（ Blu-ray Disc,BD)光碟機→使用藍色雷射光

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (八 ) 光碟片的碟片規格

碟片規格 燒錄次數

CDCD-ROM 唯讀CD-R 1 次CD-RW 多次

DVD

DVD-ROM 唯讀

DVD+R 1 次

DVD+R DL 1 次

DVD+RW 多次

DVD-RAM 多次

BDBD-ROM 唯讀BD-R 1 次BD-RE 多次

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (九 ) 光碟片的容量規格

容量規格 容量CD 650~700MB

DVDDVD-5( 單面單層） 4.7GB

DVD-9( 單面雙層） 8.5GB

DVD-10( 雙面單層） 9.4GB

DVD-18( 雙面雙層） 17GB

BD 單層 25GB

雙層 50GB

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (十 )

光碟機的讀寫倍速

種類 單倍讀寫速度

CD 150 KB/Sec

DVD 1,350 KB/Sec

BD 4.5 MB/Sec

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第 6 章 記憶單元6-2 輔助記憶體 (十一 )

隨身碟與記憶卡 以快閃記憶體 (Flash Memory)作為儲存元件隨身碟是透過 USB埠與電腦連接 電腦必須透過讀卡機，才能存取記憶卡中的資

料 常見的記憶卡，如 CF 卡、 SD卡、SDHC卡、

microSD卡 數位相機使用的記憶卡多是 CF 、 SD卡，手

機使用的則多是 microSD卡

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第７章 週邊設備7-1 週邊設備簡介 ( 一 )

週邊設備 輸入設備：將資料輸入至電腦 輸出設備：輸出電腦處理的結果

週邊設備需要透過驅動程式，才能與作業系統進行溝通

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第７章 週邊設備7-1 週邊設備簡介 ( 二 )

常見的輸入設備 指向裝置：鍵盤、光學 /雷射 /藍光 滑鼠、搖桿、軌跡球、光筆、手寫板、繪圖板

影音應用裝置： CD/DVD/BD 光碟機、網路攝影機、讀卡機、語音輸入裝置、電視盒、麥克風

光學 /磁墨應用裝置：掃描器、條碼閱讀機、光學字元閱讀機 (OCR)、光學記號閱讀機 (OMR)、磁性墨水字體閱讀機 (MICR)

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第７章 週邊設備7-1 週邊設備簡介 (三 )

常見的輸出設備 一般列印裝置：印表機、繪圖機 (plotter) 影音應用裝置：顯示器、喇叭、耳機、語音輸出裝置、投影機、微型投影機

兼具輸入、輸出功能的設備 儲存裝置：隨身碟、記憶卡、錄音筆、磁帶機、軟碟機、硬碟機、光碟燒錄機

影音應用裝置：電子書閱讀器、數位相框、MP3播放器、觸控式螢幕、數位相機、數位攝影機 (DV)、耳機麥克風（簡稱耳麥）

數據機、多功能事務機

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 ( 一 )

數位相機 利用感光元件，將透過鏡頭聚焦的光線轉換成數位影像訊號

常見的感光元件材料： CCD(感光耦合元件 )　、 CMOS(互補式金氧半導體 ) 解析度

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 ( 二 )

掃描器藉由光學掃瞄，將圖形或文字資料轉換為數位

資料的輸入設備 規格

解析度：單位為 ppi(pixels per inch, 每英吋可擷取的像素），表示方式為：「水平解析度× 垂直解析度」，如 1200×2400ppi

分色能力：分辦顏色的能力，數值愈高，影像顏色越細膩，單位為位元 (bit)

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 (三 )

顯示器（螢幕） 種類類別 材質 大小 重量 輻射量

CRT 陰極射線管 大

小

重

輕

高

LCD 液晶 低

OLED 有機發光二極體

低

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 (四 )

螢幕的規格 尺寸：顯示器對角線的長度，如 21吋 解析度：螢幕所能呈現的影像資訊，表示方式：「水平寬度的像素× 垂直高度的像素」，如 1920 ×1080

亮度：在呈現畫面時所發出的光線強度，亮度越高，畫面越鮮豔麗，如 300cd/m2

對比：最亮點與最暗點的比較值，對比值越大，顏色越飽和，如 80000:1

反應時間：顯示器接收訊號直到將畫面完整呈現所花用的時間，反應時間太長，播放時會產生延遲現象如 5ms

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 ( 五 )

螢幕介面 D-Sub、 DVI 、 HDMI

像素 (pixel) ：衡量顯示器解析度的單位，每一個像素是由光的三原色R(紅 )、 G(綠 )、 B(藍 )所組成，將RGB原色加以混合，色彩會越加越亮，故此種混色法又稱色加法

點距 (dot pitch) ：指相鄰兩同色光點之間的距離，表示單位為 mm ；點距越短，像素密度越高，螢幕所能顯示的影像也就越細膩

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第７章 週邊設備7-2 常見的週邊設備 (六 )

印表機

種類撞擊式 非撞擊式點矩陣 噴墨 雷射

耗材 色帶 墨水匣 碳粉匣彩色印表機是使用 C(青）、M(洋紅）、 Y(黃）、K(黑）等 4 種油墨顏色來印刷，將 CMYK原色加以混合，色彩會越加越暗，故此種混色法又稱色減法

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第７章 週邊設備7-3 電腦的使用與保養 正確操作電腦的姿勢

螢幕中心點應位於眼睛水平線下約 15~30 度 眼睛與螢幕中心應保持一個手臂長 (約 45~60公分 ) 的距確

椅子的高度應調整到可使手肘彎曲 90 度 使用鍵盤打字時，手腕應保持伸直，並懸空約 1.5公分 每操作電腦一個小時，應休息十至十五分鐘，避免眼睛過度疲勞

不當操作電腦可能造成的傷害 腕隧道症候群 (CTS) 重複施緊傷害 (RSI)

電腦設備的操作與保養

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第 8 章 主機板與介面規格8-1 主機板上的插槽與重要元件 ( 一 )

主機板 CPU插槽 記憶體 (DRAM)插槽 介面卡插槽，如 PCI 、 PCI-E連接輔助儲存設備的插槽，如 IDE、 SATA 主機板上的重要元件

BIOS晶片：儲存電腦的開機程式晶片組：北橋晶片負責管理主機板中的高速裝置，南橋晶片負責管理主機板中較低速的裝置

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第 8 章 主機板與介面規格8-1 主機板上的插槽與重要元件 ( 二 )

連接輔助儲存設備的插槽

規格 連接設備 可連接的設備數

傳輸方式

IDE( 又稱 ATA) 硬碟、光碟 1 條排線可接 2 個

並列

SATA(Serial ATA) 硬碟、光碟 1 條排線接 1 個

串列 (序列 )

SCSI 硬碟 依排線接頭數而定，最多可接16 個

並列

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第 8 章 主機板與介面規格8-1 主機板上的插槽與重要元件 (三 )

介面：讓兩個電腦元件或設備相互連結，以進行溝通的橋樑如插槽。

常見的介面卡顯示卡音效卡網路卡 電視卡

整合式 (all-in-one) 主機板

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第 8 章 主機板與介面規格8-1 主機板上的插槽與重要元件 (四 )

插槽 (擴充槽 ) 種類規格 連接介面卡種類 傳輸方式

PCI 顯示卡、音效卡、網路卡、電視卡 並列

PCI-E 顯示卡、音效卡、網路卡、電視卡 串列

AGP 顯示卡 並列

PCI-E有 1、 2、 4、 8、 12、 16、 32等七種不同傳輸通道的規格，通道數愈多，傳輸速度愈快。如 PCI-E × 16 的傳輸速度是 PCI-E × 1 的 16倍快。

AGP 是為了增加顯示卡效率而設計，目前已逐漸被 PCI-E所取代。 傳輸速度比較： PCI-E>AGP>PCI

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第 8 章 主機板與介面規格8-2 主機板的 I/O連接埠 ( 一 )

主機板側面有許多連接週邊設備的插孔，稱為 I/O連接埠

名稱 連接設備 接腳數PS/2 鍵盤、滑鼠 6

RJ-45網路 接RJ-45接頭的網路線 8

USB 鍵盤、滑鼠、隨身碟、數位相機、印表機

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DVI 螢幕 24

D-Sub 15

並列埠 印表機 25

串列埠 滑鼠、數據機 9

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第 8 章 主機板與介面規格8-2 主機板的 I/O連接埠 ( 二 )

並列埠 (LPT1)和序列埠 (COM1、 COM2)

種類 連接設備 資料傳輸方式 速度

並列埠 印表機 一次同時傳輸8bits(1Byte)

快

串列埠 滑鼠、數據機 一個 bit接著一個 bit

慢

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第 8 章 主機板與介面規格8-2 主機板的 I/O連接埠 (三 )

USB(Universal Serial Bus, 通用序列匯流排 )、 IEEE1394埠

種類 連接設備 可連接的設備數

傳輸速度 速度比較

USB2.0 鍵盤、滑鼠、掃描器、印表機、USB喇叭、隨身碟、行動硬碟、數位相機、數位攝影機

127 個 480Mbps 最慢

USB3.0 5Gbps 快

IEEE1394b(FireWire 800)

數位相機、數位攝影機

63 個 800Mbps 慢

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參考書目 計算機概論滿分總複習， 2011 ，旗立研究室編著，

旗立資訊股份有限公司