資訊科技概論 第二章 電腦硬體與軟體

開場影片： PC and MAC

一、電腦硬體；組成電腦的各項實體設備

電腦的組成-依理論與功能

• 電腦依功能及理論上來說，其硬體結構可以分成五大單元，這些單元相互運作傳遞資訊，讓電腦發揮功效。

• 輸入單元

• 記憶單元

• 算術與邏輯單元

• 控制單元

• 輸出單元

輸入單元（Input Unit, IU）

輸入單元是將訊息或資料輸入電腦的管道，常見的設備有：鍵盤、滑鼠、讀卡機、掃描器、手寫板、觸控式螢幕、數位相機……等。這些設備將聲音、文字、條碼、影像等資料轉成電腦看得懂的電子訊號後，交給電腦內部處理。

輸出單元（Output Unit, OU）

資料經過電腦運算處理後，轉換成使用者看得懂得文字、圖像、音訊、視訊，顯示出來。常見的輸出單元有：螢幕、印表機、喇叭、繪圖機、智慧型終端機（例如ATM提款機、收銀機）…等。

記憶體單元(Memory Unit, MU)

記憶單元就是存放資料的地方。分成兩類：一種是「主記憶體（Main Memory）」，存放正在處理的程式和資料，例如：RAM。另一種是「輔助記憶體（Auxiliary Memory）」，用來存放所有程式和資料，例如硬碟、光碟等。

中央處理單元CPU

CPU的工作主要在於管理與運算，因此在CPU內又可分為：

l 控制單元

利用控制單元（Control Unit, CU）解讀指令，指揮各個單元之間的運作，是電腦的控制中樞，也就是有如指揮管制中心，負責控制電腦內其它各單元之間的工作配合及各項資料傳送。

l 算術與邏輯單元

如果接收到的資訊需要運算或邏輯判斷，則交給算術與邏輯單元（Arithmetic/Logic Unit, ALU）。ALU內有數個暫存器(Register)，可以用來暫時存放運算過程中使用到的資料或程式。

電腦五大單元的運作流程：

• 輸入單元讀入資料或指令到記憶單元，然後控制單元從記憶單元中讀取指令和資料，接著對指令進行解碼。

• 所有的控制動作都是由控制單元來處理。

• 算術與邏輯單元負責進行加、減、乘、除等數學運算及各種比較、判斷等邏輯運算。

• 最後將結果送到輸出單元，完成我們希望的動作

二、電腦軟體：指示電腦執行各項工作的指令或程式

軟體依照不同的性質，大致可以分為系統軟體(System Software)及應用軟體(Application Software)

系統軟體

• 作業系統

• 作業系統(Operating System, OS)是我們最常使用的系統軟體。

• 常見的作業系統有Windows、UNIX、Linux、Mac OS等。

• 語言轉譯程式

• 語言轉譯程式將程式語言所撰寫出來的原始程式碼，轉換成電腦硬體看得懂的機器碼，這樣電腦才有辦法執行。

• 例如：組譯器(Assembler )、直譯器(Interpreter)、編譯器(Compiler)

• 工具程式

• 工具程式(Utility Program)是輔助作業系統的工具，可以協助電腦的使用與管理。

• 例如：

• Windows XP提供的磁碟重組
工具、清理磁碟工具、磁碟
掃描等。

• 其他廠商所開發的工具程式：Norton Ghost備份軟體、WinRAR壓縮軟體、防毒程式、防火牆程式等。

作業系統功能

• 提供操作電腦的介面

• 作業系統會提供使用者介面(User Inter face, UI)，讓使用者跟電腦溝通。

• 早期的作業系統使用命令列介面，使用者必須藉由輸入指令的方式指示電腦執行各項工作。

• 目前的作業系統，大都提供圖形化使用者介面(Graphical User Interface, GUI)，只要使用滑鼠點選圖示或按鈕，就可以操縱電腦完成許多工作。

• 分配與管理系統資源

• 作業系統主要的功能在於適當且有效率地管理及運用各項系統資源，以提高電腦系統的效能。

• 系統資源包含：

• CPU、記憶體、檔案系統、輸出入設備等。

• 作業系統要擔任資源管理者的角色，負責監控各項系統資源的使用情形，並做適當的分配與管理。

• 控制和維護電腦運作

• 作業系統會監控硬體和軟體的執行狀況，並維護電腦的運作。

• 例如：Windows作業系統所提供的工作管理員，可看到目前軟體的執行狀態及CPU、記憶體的使用情形。

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