计算机概论-长荣大学数位学习平台ppt课件

.,1,第一章導論,課程名稱：計算機概論授課老師：李春雄博士,.,2,本章學習目標,1.讓讀者了解電腦的定義、電腦系統及電腦的五大單元。2.讓讀者了解電腦的演進、種類及各種特性。,.,3,本章內容,1-1電腦(Computer)1-2電腦系統(ComputerSystem)1-3電腦的硬體(五大單元)1-4電腦的處理程序1-5電腦的演進1-6電腦的種類1-7電腦的特性,.,4,1-1電腦(Computer),【一般的定義】是指由許多電子零件及機械裝置組合而成，它能執行算術運算，所以被稱為電子計算機(功能類似目前的計算機)。除此之外，它又能夠做比較運算及邏輯運算，以判斷事情的真假，有如人類大腦一般，所以又稱為電腦。【圖解】,.,5,【正式的定義】,在一般的定義中，電腦是由許多硬體設備(電子與線路)所組合而成的，這並非完全正確。因為光有硬體設備而沒有軟體的話，電腦就被視為一堆廢鐵，無法運作。因此，電腦應該是由硬體與軟體組合而成的。【圖解】,.,6,1-2電腦系統(ComputerSystem),隨著資訊科技的進步，電腦帶給我們極大的便利。例如：學生可以線上選課，並且在修完課也可以透過成績處理系統，來快速查詢個人的成績單，而授課老師也可以查詢到全班同學成績之排名及分佈圖。此種便利性最主要的幕後工程就是校務系統本身是一部完整的電腦系統。基本上，一套功能完整的電腦系統是由四個要素所組成：硬體、軟體、資料及使用者。【圖解】,.,7,1-2電腦系統(ComputerSystem)續,【說明】在上圖中，使用者(如：學生)可以操作電腦硬體及網路設備連接到學校的校務系統中軟體(如：成績處理系統)來查詢個人的資料(如：成績單)。其中，硬體部份，在本章節(ch1-3)介紹。而軟體部份，將在第三章會詳細介紹。,.,8,1-3電腦的硬體(五大單元),基本上，在電腦系統中的硬體，可分為五大單元。分別是：1.輸入單元2.記憶單元3.控制單元4.算術及邏輯運算單元5.輸出單元一般而言，電腦在處理資料時，必須要透過電腦中的三個單元，分別是輸入單元處理單元輸出單元。並且在處理單元中，我們又可細分為二個單元，分別是：中央處理單元(CPU)及記憶單元(Memory)，而其中的中央處理單元又可再細分為控制單元及算術及邏輯運算單元。因此，就可以分解出電腦五大單元了。【圖解】,.,9,1-3電腦的硬體(五大單元)續,【運作原理】使用者透過輸入單元將資料儲存到記憶單元中，如果要進行算術運算時，則必須要再經過中央處理單元中的算術及邏輯單元來進行處理，並且在處理之後，再傳送給記憶單元，最後，透過輸出單元來顯示資訊。而控制單元負責控制、指揮及監督每一個單元，以確保電腦正常運作。,代表資料流,代表控制流,.,10,【隨堂練習】,請各位同學，利用電腦五大單元架構圖，來追蹤數學式1+2的運算過程。,.,11,【解答】,【說明】當計算一個數學式：1+2時，我們從輸入單元(鍵盤)輸入之後，經過記憶單元，再傳送到CPU中的算術及邏輯運算單元算術運算之後，馬上將結果計算出來，再透過記憶單元傳送到輸出單元(螢幕)顯示出來。,.,12,1-3.1輸入單元,【定義】是指用來將程式或資料輸入到記憶單元中，並且儲存起來。【範例】鍵盤、滑鼠、數位板、掃瞄器、搖桿、光筆、麥克風、讀卡機、磁碟機等設備。【圖解】,.,13,1-3.2記憶單元,【定義】是指用來負責儲存正在執行中的程式或資料。【分類】主記憶體與輔助記憶體。【示意圖】,主記憶體,輔助記憶體,.,14,1.主記憶體,【定義】是指在電腦內部的記憶體。【功能】是指用來儲存輸入單元所輸入的資料或程式，以便運算與輸出結果。【示意圖】,.,15,2.輔助記憶體,【定義】是指在電腦外部的記憶體。【功能】為了彌補主記憶體空間之不足。【圖解】硬碟、磁片(軟碟)、光碟、磁鼓及磁帶等。,.,16,1-3.3控制單元,【定義】是指用來負責控制、指揮及監督每一個單元，以確保電腦正常運作。【示意圖】【圖解】,.,17,1-3.4算術及邏輯運算單元,【定義】是指用來負責將記憶單元送來程式或資料，進行算術及邏輯運算之後，再把算術結果回送到記憶單元儲存起來。【功能】1.算術運算：它是用來進行四則運算(例如：,)。2.邏輯運算：它是先進行比較算運算(例如：,)再做邏輯運算(例如：AND,OR,NOT)。【示意圖】,.,18,【延伸學習】中央處理單元(CPU)是電腦的心臟,由於CPU是由控制單元及算術及邏輯運算單元組合而成。其中，控制單元將會負責控制及指揮各個單元的運作，而算術及邏輯運算單元則專門來處理複雜的各種數學計算(例如：在程式中的運算式及迴圈)及各種邏輯推理與判斷(例如：在程式中的條件式判斷)，都必須靠算術及邏輯運算單元來執行。因此，程式執行的快慢是由CPU來決定的。其CPU的執行速度單位，如表1-1所示。表1-1CPU的執行速度單位,.,19,1-3.5輸出單元,【定義】是指將程式或資料經過算術及邏輯運算之後，從記憶單元透過輸出單元將結果輸出。【圖解】常見的有螢幕、磁碟機及印表機。,.,20,1-4電腦的處理程序,在學過電腦五大單元之後，接下來，我們再進一步探討，電腦是如何進行處理資料呢？其實電腦的程序是依照輸入(Input)處理(Process)輸出(Output)三大程序，也就是所謂的IPO。【示意圖】,.,21,1-5電腦的演進,基本上，電腦的發展過程，可分為五個時期：1.第一代電腦：真空管時代2.第二代電腦：電晶體時代3.第三代電腦：積體電路時代4.第四代電腦：超大型積體電路時代5.第五代電腦：人工智慧時代,.,22,1-5.1第一代電腦：真空管時代,【發明年代】19461958年間【主要元件】真空管【圖示】【儲存媒介】採用磁蕊為主記憶體，打孔卡片為輔助記憶體。【使用語言】機器語言與組合語言【執行速度】以毫秒(10-3秒，簡稱為ms)為處理單位【缺點】(1)耗電大(2)體積龐大(如：早期的電視)(3)可靠性低(4)速率低,.,23,1-5.2第二代電腦：電晶體時代,【發明年代】19591964年間【主要元件】電晶體【圖示】【儲存媒介】採用磁蕊為主記憶體，磁帶為輔助記憶體。【使用語言】FORTRAN科學用語言與COBOL商業用語言【執行速度】以微秒(10-6秒，簡稱為us)為處理單位,.,24,1-5.3第三代電腦：積體電路時代,【發明年代】19651971年間【主要元件】積體電路【圖示】【儲存媒介】採用磁蕊與半導體為主記憶體，磁帶、磁碟及磁鼓為輔助記憶體。【使用語言】BASIC與RPG。【執行速度】以奈秒(10-9秒，簡稱為ns)為處理單位,.,25,1-5.4第四代電腦：超大型積體電路時代,【發明年代】1971到現在。【主要元件】超大型積體電路【圖示】【儲存媒介】採用半導體為主記憶體，磁帶、磁碟及磁鼓為輔助記憶體。【使用語言】C、PASCAL、Lotus1-2-3及Dbase+【執行速度】以漠秒(10-910-12秒，簡稱為ps)為處理單位,.,26,1-5.5第五代電腦：人工智慧時代,【發明年代】目前未來【主要技術】人工智慧的演算法及科技【圖示】圖片來源：.tw【組成】由推理機及知識庫【使用語言】專家系統與自然語言【特色】具有像人類思考、判斷、推理及自行學習而解決問題的能力。,.,27,1-6電腦的種類,由於電腦是經過多次的演進與改良。因此，許多學者依照電腦的基本特性，分類如下：1.用途2.處理資料型態3.體積、功能、容量、價格及運算速度,.,28,依電腦的用途來分類,基本上，如果依電腦的用途來分類，我們可以將電腦分為兩大類：第一類：一般用途電腦。例如：辦公室電腦化系統。第二類：特殊用途電腦。例如：飛彈導航系統。【圖示】,一般用途電腦,特殊用途電腦,.,29,依電腦的處理資料型態來分類,除此之外，如果依電腦的處理資料型態來分類，我們又可以將電腦分為三大類：第一類：數位電腦第二類：類比電腦第三類：混合電腦【圖示】,.,30,依電腦的體積、功能、容量、價格及運算速度來區分,第一類：超級電腦第二類：大型電腦：一般俗稱為機架型主機第三類：中型電腦：一般俗稱為主機第四類：迷你型電腦：一般俗稱為工作站第五類：微型電腦：一般俗稱為個人電腦【圖示】,.,31,1-6.1一般用途電腦,【定義】是指可以處理一般性問題的電腦。【特色】可以依照不同的軟體來提供不同的功能。【應用範圍】學校、家庭、醫院、銀行及其他地方(各行各業皆可)。【圖解】,.,32,1-6.2特殊用途電腦,【定義】是指專為某種特殊目的而設計的電腦。【特色】硬體及軟體已被固定，只能處理特殊目的。【應用範圍】飛彈導航、核能發電、航空管制。【圖解】,.,33,1-6.3數位電腦(DigitalComputer),【定義】接受不連績的信號。例如：數字0,1【示意圖】【功能】它可以作算術及邏輯運算,.,34,工程、科學及商業上。,【適用時機】,.,35,【生活上的應用】成績處理系統,.,36,1-6.4類比電腦(AnalogComputer),【定義】接受連續的信號。【示意圖】【功能】用來呈現連續的信訊資料。【數位與類比電腦的差異】類比電腦速度較數位電腦快，但是，準確度較差。,.,37,電壓、溫度及聲音的連續性質的資料。,【適用時機】,.,38,1-6.5混合電腦(HybridComputer),【定義】具有數位與類比的功能，並且可以相互轉換的電腦稱之。【示意圖】,.,39,【運作原理】,我們實際舉一個混合電腦的例子，那就是噪音偵測器，其運作原理就是利用前端A/D也就是將噪音類比訊號轉換成數位電腦可以收受的數位訊號中，並且在經過處理後，以數字形式輸出，這種電子計算機即為混合電腦。【圖解】模擬老師拿麥克風講話，在偵測噪音計中出現88分貝。,.,40,【延伸學習】,1.在日常生活中，一般使用的電腦都是屬於數位電腦。2.在實驗室中所使用的電腦，一般都是屬於類比電腦。3.在上網時所使用撥接的數據機(Modem)是屬於混合電腦。,.,41,1-6.6超級電腦(SuperComputer),【定義】高速運算及大量資料處理用。【適用時機】對處理速度要求嚴格及儲存資料量特多者。【示意圖】,.,42,【應用範圍】,1.氣象預報2.飛彈導航3.航空管制4.核能發電,.,43,1-6.7大型電腦(Mainframe),【定義】快速運算及大量資料處理用。【特性】速度快、記憶容量極大、功能多、體積較大。【示意圖】,.,44,【應用範圍】,大型企業的資料分析，例如：股市即時分析。,.,45,1-6.8中型電腦(MediumComputer),【定義】可做為多人使用。【特性】雖較大型電子計算機遜色，但在功能及價格上，也相當合理。【示意圖】,.,46,【應用範圍】,大學電算中心主機。,.,47,1-6.9迷你電腦(MiniComputer),【定義】常用來做為伺服器用主機。例如IBMX3200M3。【特性】雖較中型電子計算機遜色，但在功能及價格上，也相當更合理。【示意圖】,.,48,【應用範圍】,大學教授的個人實驗室或工作室之主機。,.,49,1-6.10微型電腦(MicroComputer),【定義】是指一般用途電腦PC。【例如】AppleMacintosh、IBMPC/AT/386/486等。【特性】價格最低且應用最廣。【分類】桌上型、筆記型、平板電腦、掌上型及智慧型手機【示意圖】,.,50,掌上型及智慧型手機,.,51,1-7電腦的特性,電腦之所以被現代人使用，是因為具有以下三項主要的特性，分別是：1.執行速度快2.準確性高3.儲存容量大,.,52,一、執行速度快,【定義】電腦透過中央處理單元(CPU)的運算能力，可以快速解決人類的複雜性的工作。【目的】取代了傳統的人工作業模