2015年9月26日 星期六

2-1 電腦硬體架構及功能

使用電腦處理資料,需要經過輸入處理輸出等過程,這些過程必須由組成電腦的許多單元分別來完成。本章將介紹電腦的組成單元以及這些單元的功能。


2-1.1 電腦的五大單元


電腦的組成單元依照其功能可概分為輸入控制算術/邏輯記憶輸出等五大單元。


電腦的五大單元

●輸入單元:電腦接受指令及輸入資料的管道。鍵盤、滑鼠、掃描器、讀卡機等均屬輸入單元的設備。
●控制單元:用來控制及協調電腦個單元間的運作。電腦指令的執行、資料的傳輸、及與電腦個單元間的協調等工作,皆須在本單元的監督下進行。
●算術/邏輯單元:負責資料的運算與邏輯判斷。本單元與控制單元合稱為中央處理單元(CPU)
●記憶單元:電腦存放程式與資料的地方。電腦的主記憶體及硬碟等均屬記憶單元的設備。
●輸出單元:電腦輸出運算結果的管道。顯示器、印表機、喇叭等均屬輸出單元的設備。


電腦的儲存單位


電腦中最小的儲存單位稱為位元(bit),1個位元只能存一個1或0。8個位元合稱為位元組(byte)。為了方便描述、計量電腦所儲存或處理的資料量,我們常會使用以下幾種儲存單位來表示:


2-1.2 個人電腦的主機


桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦都是常見的個人電腦,它們的外觀雖然不相同,但都需要有主機才能正常運作。本小節將以常見的桌上型電腦為例,介紹電腦主機的組成。


主機的外觀


機殼是用來固定及保護主機內部元件的裝置,它的正面通常設有幾個重要的操作按鈕,而背面則提供連接外部週邊設備的插孔。


主機正面


主機背面

主機內部
主機板上配有許多擴充插槽,安裝在這些插槽上的電路板,統稱為介面卡,例如顯示卡、音效卡等。市售的主機板通常內建有視訊、音效、網路等介面卡的功能,這類主機板稱為「整合式(all-in-one)主機板」。

使用整合式主機板可省去購買及安插介面卡的麻煩,但如果有特殊需求時,則需另購功能較強的介面卡來安裝;例如想要提升電腦遊戲畫面的3D顯示效果,可考慮購買價格較高的高階顯示卡。

●顯示卡:用來將文字及影像呈現至螢幕上。
●無線網路卡:能讓電腦連上網路,已進行訊號傳遞與交換。
●電視卡:能讓電腦接收並處理電視訊號。
●音效卡:提供類比影音(如人類聲音)與數位語音(如儲存於電腦中的聲音檔)的轉換。


2-1.3 CPU與主記憶體



人類是「萬物之靈」,主因在於我們有顆能思考、計算、記憶等功能的"大腦"。電腦也因有"大腦"–CPU,使它榮登「萬機(機器)之王」寶座。


中央處理器–CPU



CPU式電腦進行資料處理及運算的主要元件,也是整部電腦運作的核心。電腦處理速度的快慢,關鍵就在於CPU的效能。

Intel及AMD是生產個人電腦CPU的主要廠商,他們生產的CPU已進步到有多個核心的處理器。所謂多核心是紙漿多個獨立的處理器(運算核心)整合在1顆CPU上。


多核心處理器


主記憶體



電腦的記憶體是電腦存放程式和資料的地方,可分為用來儲存暫時性資料的主記憶體,與用來儲存長久性資料的輔助記憶體兩大類。


記憶體的分類

主記憶體分為隨機存取記憶體(RAM)及唯讀記憶體(ROM)兩大類,說明如下。有端輔助記憶體的部分,將在下一節介紹。

●隨機存取記憶體:用來儲存電腦正在執行中的程式和資料,當電腦關機時,這些資料就會隨著電源一起消失。這種記憶體依製作元件的不同,可分為動態隨機存取記憶體(DRAM)及靜態隨機存取記憶體(SRAM)兩種。

        →DRAM:必須持續充電更新,儲存於其內的資料才不會消失。當我們在購買個人電腦時,所看到的「記憶體」規格通常指的就是DRAM規格

        →SRAM:不需持續充電更新,即可保存儲存於其內的資料。此種記憶體的製作成本較高,存取速度較快,常被用來做為CPU內部的快取記憶體(cache memory)。

●唯讀記憶體:是一種只能讀取而不能寫入資料的記憶體,因儲存於其內的資料不會隨電腦電源的關閉而消失,常被用來存放永久性的程式或資料,例如開機的啟動程式等。

為了改善唯讀記憶體無法寫入資料的限制,電腦廠商研發出可重複讀寫的快閃記憶體(flash memory),此種記憶體被廣泛地應用在智慧型手機、智慧卡、記憶卡、隨身碟等產品上。


內涵flash memory記憶體的產品

2015年9月20日 星期日

1-3 其他方面

電腦在職業、社會等方面的應用也相當廣泛,例如RFID的應用、NFC的應用、行動條碼的應用、人力媒介電子化、交通運輸、電子化政府…等。

RFID的應用


具有電子錢包功能的信用卡及台北捷運悠遊卡,都是應用RFID技術讓持卡人直接以感應的方式,將資料傳送給電腦處理,以完成扣款的動作。另外,在交通運輸的電子票證、賣場的商品販售、無人圖書館的書籍借閱與歸還…等方面,也常可看到RFID的應用。

RFID的應用

NFC的應用


NFC(Near Field Communication,近距離通訊)是一種源自RFID所發展出來的通訊技術,其特性是傳輸距離短(約10公分內)、安全性高,主要應用在手機的電子付費。

目前國內外已有許多NFC信用卡行動支付服務,例如「Apple Pay」、「Easy Hami手機錢包」、「t wallet行動支付」等。我們只要向銀行申請NFC信用卡服務,再持內建有NFC的手機向電信業者更換SIM卡,即可使用NFC支付。

NFC信用卡行動支付

行動條碼的應用


行動條碼(Quick Response Code, QR Code)的外觀呈正方形,除了右下角,其他3個角落印有類似「回」字的定位圖案,常出現在發票、海報、旅遊手冊、名片等文件上,用來儲存簡短的介紹文字或網址。我們只要利用內建有拍照功能及解碼軟體的手機來拍攝QR Code,即可解讀條碼儲存的內容。

利用QR Code網站製作的行動條碼,條碼內容為老師的email。

人力媒介電子化


人力媒介電子化是指利用電腦及網路科技,來從事撮合求才廠商與求職者的一種仲介方式。求才廠商可將求才資訊登錄在人力仲介的網站(如104人力銀行、1111人力銀行),而求職者則可進入網站尋找合適的職缺,或登錄自己的履歷資料供求才廠商查閱。

交通運輸


新式的大眾運輸工具,例如捷運系統、高速鐵路等,均有賴於電腦化的管理與控制,才能正常地運行;目前國內許多縣市還結合網路科技與GPS技術,開發了公車動態資訊系統及智慧型公車站牌,供民眾查詢即時的公車資訊。

智慧型公車站牌

電子化政府


政府為了提供便捷的服務,已將多項業務電腦化。許多過去民眾必須親臨正負機關的辦公場所才能辦理的事務,現在已可直接在網路上完成,例如透過網路報繳所得稅、繳納交通罰緩或汽機車牌照稅等。

1-2 教育方面

電腦在教育方面的應用相當普及,除了校務行政之外,常見的應用還有電腦輔助教學、翻轉教室、模擬訓練、電子書的應用等,分別說明如下。

電腦輔助教學


電腦輔助教學(Computer-Aided Instruction, CAI)是利用電腦來輔助教學活動的進行,通常可讓學習者以互動的方式,來反覆練習或觀看教材內容。這種教學方式具有可自訂學習進度等優點。

電腦輔助教學

翻轉教室


近年來發展出一種新的教學法–「翻轉教室」,它是放棄傳統「老師講,學生聽」的填鴨式教學,由老師事先準備5~7分鐘的教學影片←讓同學課前先行觀看,授課時以「同學問,老師答」相互討論的教學模式進行,以培養同學主動思考、自主學習的精神。

下圖中的『均一教育平台』網站即是源自這種概念誕生的,它提供許多教學影片,及具互動性的練習題,同學可多利用這個網站,來加強自己的知識。

『均一教育平台』網站

電子書的應用


電子書(eBook)是一種電子化的書籍,可使用平板電腦、手機、電子書閱讀器等裝置來閱讀。

一般液晶顯示器容易反光。為了改善這項缺點,已有廠商研發出電子墨水(E Ink)顯像技術的電子紙,它的畫面接近實體印刷,不反光、低耗電,即使在陽光下也能閱讀。

電子墨水E Ink

擴增實境


擴增實境(Augmented Reality, AR)是一種在實體環境中,加入虛擬影像的技術,常見的應用有導航、遊戲、教學…等。目前在IOS系統上很熱門的遊戲Pokemon GO就是擴增實境的一個例子。

擴增實境的熱門遊戲Pokemon Go


2015年9月19日 星期六

1-1 個人方面

電腦在個人方面的應用,除了文書處理、資料試算、行程管理、資訊取得之外,許多結合網路科技的應用,例如人際溝通、休閒娛樂、體感技術應用、網路購物、電子地圖導覽…等,也越來越受到大眾的歡迎。

人際溝通


電腦與網際網路結合之後,人際溝通的管道變得更為多元,例如我們可以透過智慧型手機社群網站(如Facebook)、即時通訊(如Skype、LINE)、電子郵件(E-mail)、部落格(blog)等管道來交換訊息,由於這些溝通管道具有即時、方便及費用較低等優點,因此普遍受到大眾的喜愛。

休閒娛樂


一般個人電腦只要安裝具有聲音效果的配備,就可以玩線上遊戲、聽音樂或觀賞影片。另外,有許多遊戲主機也提供休閒娛樂的功能,如Xbox One、PS4等遊戲機。

體感技術應用


近年來為了增加電玩遊戲的互動娛樂效果,許多遊戲都會應用到「體感技術」,體感技術是一種類用體感偵測裝置,來偵測玩家肢體動作,已進行人機互動的技術。目前已有許多遊戲機與體感技術結合,不須透過搖桿、按鍵即可玩遊戲。例如微軟的Xbox One遊戲機搭配體感偵測裝置Kinect,可辨識玩家的聲音、位置與動作,玩家只要動一動身體即可玩遊戲。

Xbox One的Kinect體感遊戲


網路購物


我們可以連上有提供網路購物服務的網站,例如『博客來網路書店』、『Yahoo!奇摩購物中心』、『樂天市場』等,來訂購自己所需的物品。另外,我們也可以透過網路拍賣網站,例如『Yahoo!奇摩拍賣』、『露天拍賣』、『淘寶網』等,以競標的方式來購買或拍賣物品。

電子地圖導覽


網路電子地圖可讓使用者以輸入地址或關鍵字的方式,找到標的位置及其附近的相關生活資訊,此種電子地圖也具有路線規劃功能。

提供電子地圖的網站

課外閱讀


GPS(Golbal Posititon System,全球衛星定位系統)是用來測量標的物位置的系統,常應用在飛機、輪船、汽車等交通工具上,提供駕駛人導航的服務,例如車用導航機。

現金智慧型手機的「打卡」功能,就是結合手機內建的GPS,以精準地定位出使用者的所在位置。

 GPS運作示意圖

2015年9月6日 星期日

104學年第1學期 電腦科

第1章 電腦科技與現代生活

第2章 電腦硬體