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資訊管理導論Ross Malaga

2電腦硬體技術

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學習目標• 列出現代個人電腦的主要元件• 說明電腦中的所有元件如何一起工作

– 解釋 CPU的角色並探討其工作原理– 解釋輸入裝置並探討其工作原理– 解釋輸出裝置並探討其工作原理– 了解多媒體及其他替代性的輸出入裝置– 解釋主要儲存裝置的角色– 描述輔助儲存裝置並探討其工作原理

• 說明個種不同種類的電腦

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公司案例 Bead Bar公司需要電腦

• 電腦硬體的選擇，與公司需要執行的特定軟體有絕對關係

• 部份需求– Meredith ：每個經理都需要電腦– Suzanne ：每個工作坊都需要電腦– Mitch ：需要能帶到郵輪上作業的筆記型電腦– Julia：電腦預算需控制在 2 萬美元以內– Miriam ：若有電腦，行銷部門即可自行製作行銷資料，

而不須外包，如此可節省成本– Rachel： 對於在全球各地採購商品的採購同仁，需要

行動通訊產品– Jim：需要能夠發揮最大效能的設計

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電腦核心元件•輸入裝置（ input device）•輸出裝置（ output device）•主要儲存裝置（ primary storage)•輔助儲存裝置（ secondary storage）

•中央處理器（ central processing unit， CPU)

•匯流排（ bus）

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電腦的核心元件

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電腦發展史• Babbage發明分析機（ Analytical Engine ）– 1820年代到 1870年代– 打孔卡片– Lady Ada Byron是第一位程式設計師

• Herman Hollerith– Hollerith code– Punched card tabulating machines – 1890 人口普查

• 二次世界大戰期間完成的 ENIAC，使用的是真空管• 1960年代將真空管換成電晶體• 1970年代微處理器問世

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個人電腦的崛起• 1974： Altair 8800 – 第一台個人電腦• 1976： Wosniak和 Jobs開發出 Apple I• 1977： Apple II

– 塑膠外殼– 鍵盤– 可顯示彩色圖形

• 1981： IBM PC (MS-DOS問世 )• 1984： Apple Macintosh

– 由 Xerox PARC開發的圖形使用者介面 (GUI)

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輸入裝置•人工輸入裝置

–讓人類直接將資料送入電腦–鍵盤–滑鼠 ( 和其它的指向裝置 )

•機器讀取輸入裝置–不需透過人工操作，將資料直接送入電腦–不需要人工表示不會有人為錯誤發生–速度上較人工輸入來得快

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鍵盤和輸入裝置•方便輸入文字、數字和簡單的命令•鍵盤安排依循打字機的排列方式• QWERTY 鍵盤導致 RSI的發生

–重複性的疲勞傷害–需要更加注意工作環境的人體工學

•坐姿•燈光•工作方式

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機器讀取輸入裝置• 條碼掃描器

– 使用光束讀取一串直線條紋– 萬用產品碼 (UPC) – Adams.com– UPS用以追蹤包裹流向

• 光學字元辨認 (OCR)– 與掃描器配合的軟體– 將掃描的數位影像轉換成使用者可以了解或操作的字元

• 磁性墨水字元辨認 (MICR)– 銀行使用的字元辨認技術，讓銀行可快速處理往來的支票

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常見的輸出裝置

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輸出裝置•螢幕

–陰極射線映像管 (CRT)–液晶顯示器 (LCD)–顯示品質

•解析度•像素

•觸控螢幕–透過顯示裝置執行輸入和輸出

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印表機• 列印速度和解析度

–每分鐘多少頁（ pages per minute ， PPM ）

–每英吋多少點（ dots per inch ， DPI）•填滿每一平方英吋的面積，要印多少個點• DPI數值越高，所呈現出來的影像品質就越好

•撞擊式–以撞擊紙張方式產生影像–點矩陣式

•非撞擊式–透過將墨滴噴灑在紙張上的方式產生影像

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非撞擊式印表機•噴墨式印表機

–在紙張上噴灑墨滴–體積小–安靜–能以便宜的價格列印彩色影像

•雷射式印表機–使用雷射光將列印頁的影像從電腦傳送到金屬滾筒，接著印表機將碳粉分布在滾筒上，讓紙張經過滾筒，在紙張上產生鮮明的影像

–列印速度比噴墨式快–彩色機種的價格高於噴墨式印表機

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多媒體輸入和輸出裝置

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多媒體輸入和輸出裝置• 音樂、影像和視訊

– 將內容轉換成數位形式– 網站 HowStuffWorks.com 提供與 MP3相關的訊息（How MP3s work ）

– 數位相機 ; digital camera phones– 數位攝影機 – Sony Handicam

• 遊戲控制器• 虛擬實境 (VR) • 聲音辨識• 把文字轉換成語音• 腦波輸入

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主要儲存裝置• 以位元（ bit ： BInary digiT）儲存資料• 8 個位元稱一位元組（ byte）• 將不同的位元組合起來，就可用以代表各個字元和

數字– ACSII– EBCDIC

• 所有的資料和程式都以位元來表達– 視訊– 圖片– 文字

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主要儲存裝置• 電腦的主記憶體• 儲存於電腦晶片

– RAM（ random access memory）• 揮發性• 快取記憶體

– 內部 – 超快速且非常昂貴– 外部 – 速度快但比內部快取記憶體來得便宜

– ROM （ read only memory）•非揮發性

• 主要儲存裝置是用來儲存執行中的程式，以及這些程式所使用的資料

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資料儲存的單位

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輔助儲存裝置• 數位資料以非揮發性方式儲存。即使電腦關機，仍可儲

存程式和資料• 磁性或光學媒體• 磁性媒體

– 循序存取 ( 可想像成錄音帶 ) 或直接存取 ( 可想像成磁碟機 )

– 磁碟機• 由旋轉的金屬磁盤所組成• 硬碟機每分鐘最多可旋轉 7000次，單位為 rpm• RAID （ redundant array of inexpensive disks）

– 軟碟– 磁帶– 另可選擇 Zip磁片和其他磁性媒體

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硬碟機和直接存取

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光碟輔助儲存裝置• Compact disk (CD)

– 600 MB儲存量– CD-ROM– CD-R– CD-RW

• 數位影音光碟（ Digital versatile disk，DVD)– 2 – 17 GB儲存量– DVD– DVD+/-R– DVD+/-RW

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中央處理器•兩個主要元件

–算術邏輯單元 (ALU)–控制單元 (CU)–暫存器的作用就如同草稿紙一般，用以儲存中場的執行結果

•執行速度以 hertz為單位– Megahertz（ millions of instructions per second）

– Gigahertz（ billions of instructions per second）

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微處理器的速度 莫爾定律

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電腦程式的執行• 將所有元件連接起來

– 匯流排 – 電子通路– 所有數位資料都是透過匯流排，從一個元件移動到另一個元件

• 執行指令– 控制單元會從主要儲存裝置擷取（ fetch）下一個指令，並將其儲存在 CPU

– 控制單元解碼（ decode）指令– ALU執行（ execute）指令

• 前述週期會以每秒執行幾百萬個指令的速度，不斷的重複執行

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在電腦上執行程式

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電腦的種類•超級電腦•大型主機•迷你電腦•工作站•桌上型電腦•筆記型電腦 ( 膝上型 )•手持電腦 (PDA)

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Bead Bar公司訪談結果• 電腦硬體對 Bead Bar公司的影響

– Meredith ： 需要對電腦技術和名詞有基本瞭解– Suzanne ： 電腦硬體可以改善工作坊的營運– Leda ： 使用電腦讓經銷點記錄能更精確– Mitch ：將資料放進筆記型電腦，可於出差時工作– Julia ： 考慮成本，包含投資報酬率（ ROI）– Miriam ： 使用多媒體裝置，自行開發行銷資料– Rachel ： 採用條碼技術和手持電腦來簡化作業，並可降低資料輸

入錯誤– Jim ： 對現有員工提供電腦方面的訓練，而新進人員則必須具備

電腦使用能力

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學習目標摘要 詳述個人電腦的主要元件 說明電腦中的各種元件如何一起工作

• CPU的角色與運作原理• 輸入裝置及其運作原理• 輸出裝置及其運作原理• 多媒體和其他可替代的輸出入裝置 • 主要儲存裝置的角色• 輔助儲存裝置及其運作原理

說明各種不同類型的電腦