1.概說

電腦演進歷史

世代
主要零件
主記憶體
主要軟體
代表電腦
速度
第一代 真空管 磁鼓
Magnetic Drum

機器語言

組合語言

ENIAC
ms
第二代 電晶體 磁芯
Core memory[註]

FORTRAN

COBOL

TRADIC
us
第三代 積體電路 IC積體電路

BASIC

RPG

IBM360
ns
第四代 大型LSI或超大型積體電路VLSI 半導體

高階語言

物件導向語言

 
ps
第五代 人工智慧與專家系統  

LISP,
PROLOG
自然語言

Mesh  

電腦分類

依功能分

依型態分

依處理資料型態分

個人電腦構成

由中央處理單元CPU Central Processing Unit, 記憶單元Memory Unit,周邊設備Peripheral Equipment所組成。各部結構以及工作重點,如下所述:

算術邏輯單元 具有算術運算,邏輯運算,關係比對的功能,簡稱ALU[85保送]
控制單元 主要接受程式軟體的指揮控制計算機的執行順序,及負責協調各單元間的運作與資料的傳送,簡稱CU
記憶單元 儲存資料與程式,簡稱MU
輸入單元 讀取輸入媒體內的資料,簡稱IU
輸出單元 將資料輸出至輸出媒體,簡稱OU

作業簡圖如下:

  ┌───
──→
控制單元
─┬─
─┐
  
 ↓
輸入單元
─→
記憶單元
← ┤
輸出單元
控制訊號流向
算術與邏輯單元
← ┘
資料流向

點我看來源
(電腦基本元件示意圖。資料來源:新竹市青草湖社區大學課程教材)

 

個人電腦系統分類(各種分類模式乃依據探討的構面作適當的分隔)

硬體 中央處理單元 微處理機
(控制與算術邏輯單元)
中央處理單元 算術邏輯單元ALU
控制單元CU
控制單元 記憶單元MU
軟體 週邊裝置 記憶單元 記憶單元 輸入單元IU
輸出/入單元 輸出/入單元 輸出單元OU

 

 

 

 

2.中央處理器

結構

中央處理單元 (Central Processing Unit) :或稱微處理機或處理器Processor(包含有控制單元算術邏輯單元)。乃是電腦的心臟。

主要是由控制單元(CU)與算術邏輯單元(ALU)以及記憶單元(MU)的合稱。

近年來未提升中央處理器與周邊裝置的連線速度,遂在CPU內部加入記憶單元設計(快取記憶體),可分為:內部快取(L1)與外部快取(L2)

週期與頻率

時脈

亦稱為系統時鐘Clock,在固定的時間間隔送出脈波訊號,控制驅動控制單元運作。用來衡量電腦執行的速度,一般可分為以下兩種:

震盪頻率:每一秒鐘送出的脈波數便稱為系統的震盪頻率。若一秒鐘送出一百萬次的脈波訊號,就稱為1Mhz。也可稱為內頻,CPU內部的工作頻率

外頻就是系統匯流排的工作頻率;而倍頻則是指CPU外頻與內頻相差的倍數。用公式表示就是:內頻=外頻×倍頻

當CPU的工作頻率高於CPU本身所設定的頻率時,此為之超頻。超頻可以經由調主機板上面的jumper來達到。一般CPU出廠時都會針對該CPU的可靠工作頻率設定其出廠值,但部分CPU其可容許的工作頻率會比出廠值還高,玩家便會嘗試設定新的CPU工作頻率,達到超頻運算的目的

時脈週期Clock與頻率互為倒數,乃是計算中央處理器的作業速度。例如一工作頻率為200MHz的CPU,其時脈週期為5ns[87中夜]

電腦的主機板上,有許多元件必須藉由電子電路的脈衝 (Electronic Pulse) 來設定其開關的狀態,而脈衝訊號的運作單位則稱為時脈。時脈的計算單位為百萬赫茲 (Megahertz) ,而 1MHz 代表每秒百萬次時脈週期,也就是說在一個時脈當中,可工作的週期數目

以下是百萬赫茲、系統時鐘、時脈週期的個別介紹:

* 百萬赫茲 (Megahertz) 以 1MHz 運作代表每秒包括了一百萬時脈週期
* 系統時鐘 (System Clock) 產生時脈週期的系統時鐘內建於主機板上,就如節拍器一般,規率性地對電腦的其他元件發送出訊號
* 時脈週期 (Clock Cycle) 時脈週期是由系統時鐘所發出的電子電路脈衝
* 圖解 系統時鐘所發出的頻率通常以波狀圖形表示,而每一個波長皆為一個時脈週期(連接外站:資料來源

CPU利用算術邏輯單元ALU進行加法運算,減法運算則使用補數運算,而乘法則使用連加法,除法則使用連減法進行計算

目前常見的中央處理器,在PC上有Intel(英特爾)的Pentium IV(奔騰IV)、Pentium E ,Celeron(賽揚),伺服器等級則有:XEON(至強),Itanium(安騰),AMD(超微)的K6、K6-2、K6-III等,在Macintosh(麥金塔)上有Motorola(摩拖羅拉)的PowerPC、PowerPC G3、PowerPC G4等等

 

近來CPU主力發展廠商INTEL公司,將處理器的發展分為桌上型電腦與筆記型電腦兩種方向。而在筆記型電腦部分,因為加強行動運算的能力,整合相關技術概稱Centrino迅馳行動運算技術。

近來因為小型電腦的發展,Intel開發ATOM CPU。例如華碩電腦EEE PC。

Intel CPU家族列表 AMD CPU家族

Centrino行動運算技術

Centrino行動運算技術是Intel特別為了提供整合無線區域網路(WLAN)技術和優異的行動運算效能所研發的新技術。這個新技術包含「Intel Pentium M處理器」、「Intel 855晶片組家族」和「Intel PRO/Wireless 2100網路連線」三個元件。

Centrino 行動運算技術是Intel首次針對無線連線筆記型電腦而設計創新的整合運算技術。透過Intel Centrino行動運算技術,您可以在全球的Wi-Fi認證無線區域網路(WLAN)和無線上網據點連線上網,再也不必到處尋找電話接頭或特殊介面卡,還能能夠延長電池壽命,並開發出容易攜帶的輕薄型筆記型電腦。華碩與IBM等品牌大廠也相繼推出搭載Centrino行動運算技術的筆記型電腦。

 

 

封裝技術

DIP

Dual-in-Line Package,對稱腳位封裝:早期的8088CPU就是用這種封裝技術,簡單便宜,但只能用於腳數較少的CPU

PLCC Plastic Leadless Chip Carrier,塑料無引線晶片 (Chip) 封裝:80286使用的技術,今天也只能用於腳數較少的CPU
QFP,PFP Plastic Quad Flat Pockage,Plastic Flat Package。QFP (Quad Flat Package,四面平整包裝):是一種四位對稱同時是平整方式的包裝,80386SX使用的技術。
PGA,BGA Ceramic Pin Grid Arrau Package,Ball Grid Array Package。PGA (Pin Grid Array Package,陣列腳位排列封裝):是486與Pentium採用的技術,適合用於多腳位、複雜之晶片,但價格較高,散熱性是上述四種封裝技術中最好的。

目前常見的封裝形式:

mPGA 微型PGA(Pin Grid Array)封裝,目前只有AMD公司的Athlon 64與Intel公司的Xeon系列CPU等少數產品所採用。針腳全位於處理器上,安裝時要將處理器的針腳插到插座上,通常插座都有ZIF (Zero Insertion Force)以便安裝
PLGA 目前 Intel公司Socket 775的CPU採用此封裝技術
SECC 單邊接觸卡盒,屬於Pentium II或Pentium III處理器的封裝方式。使用金手指觸點來傳遞信號。SEC (Single Edge Contact,單邊接觸CPU匣):Pentium II/ Pentium III CPU與以往Socket CPU最大的不同是:其晶片是與第二階快取記憶體 (Cache Memory) 整合在一片電路板上,再封入塑膠或金屬包裝中,整塊電路板叫SEC匣。
OPGA AMD公司的Athlon XP系列CPU採用此類封裝

算術邏輯單元ALU(例如:加法器、累加器、比較器、浮點運算器等)

控制單元:具有指揮,協調,解碼(指令解釋[87保送]),以產生微指令(例如:解碼器、程式計數器PC、指令暫存器IR等)。
在近代微處理器出現後,電腦硬體架構的五大單元裡,控制單元包含於目前常見的中央處理器 ( CPU ) 中[95四技]

暫存器(Register) 由正反器Flip-Flop組成,為存取速度最快的記憶體[88保送],不需Refresh,維持資料在記憶體

分為資料暫存器(AX,BX,CX,DX,ACC等)與控制暫存器(如下)兩種。

程式計數器 PC Program Counter,LC Location Counter ,IC Instruction Counter[87保送] 存放下一個要執行的指令在記憶體中的位址
位址暫存器 MAR 存放要存取的資料在記憶體中的位址
資料暫存器 MBR or MDR 存放ALU要計算的資料(運算元)
指令暫存器 IR 存放執行的指令(運算碼)[87保送]
累加器 存放ALU執行運算的結果
工作暫存器 SP或稱堆疊暫存器 指向下一個可以push或pop的堆疊位址
旗號暫存器 FR 儲存CPU目前執行的狀況

位址(Address):為資料在記憶體內的序號,指電腦主記憶體中每個位元組的編號[丙級軟體應用]

指令集

介於硬體hardware與低階軟體low-level software之間的介面,不同的處理器有不同的指令集。例如:PowerPC,ARM,MIPS,SPARC等[指令集結構圖]。目前處理器的設計已經朝向通用模式的設計(General Purpose register instruction set design)。指令集的計算與資料暫存係透過暫存器進行,若超過暫存器處理空間,則將資料放到記憶體RAM

依據指令的複雜度,可以分為:複雜指令集CISC與精簡指令集RISC兩種CPU
例如Pentium系列的CPU便是屬於複雜指令集CISC的CPU設計,而Power PC威力晶片則是精簡指令集RISC的微處理器。RISC指令集的電腦則是未來電腦的設計方向

以下則是指令集的比較:

 
CISC複雜指令集
RISC精簡指令集
指令長度
 
指令個數
 
暫存器
 
執行速度
 
機器碼
長(必須再經過程式碼最佳化)
 
例如
X86,DEC,VAX
ARM

指令結構

由運算碼(Operation Code OP-Code)以及運算元(Operand)所組成。運算碼為不同功能的運算指令;而運算元則為記憶體位址或是暫存器,為運算時所需的資料所在。格式可以分為四、三、二、單、零位址指令格式[88保送]

執行指令的固定程序稱為機器週期Machine Cycle或指令週期Instruction Cycle。 又可分為提取週期fetch cycle與執行週期execute cycle。 亦即不斷進行擷取(fetching),解碼(decoding),執行(ececuting),及儲存(storing)等動作。
機器週程簡圖

提取指令
分析指令
提取資料
執行指令
存放結果
Fetch cycle 提取週期
Execute cycle 執行週期
Machine cycle機器週期或稱Instruction Cycle指令週期

【註:部分學者認為因為指令格式有零位址指令格式,所以執行指令的時候不一定會有提取資料的過程,故把提取資料的過程認為屬於執行週期。請讀者注意】

而我們可以利用以下這個圖形表示指令的存取週程

指令執行週程的詳細說明

1
PC暫存器把指向的位址送到MAR準備提取運算碼,並且自動指向下一個指令的位址
2
MAR依據位址,找到記憶體中的運算碼,並將運算碼送到MBR(或稱MDR)
3
MBR將運算碼送到IR
4
IR將運算碼送給解碼器
5
解碼器具有特殊的線路將運算碼解析為許多微指令,並視需要是否提取另一運算元,重複前123週程
6
MBR將運算元與微指令送到ALU並與累加器共同處理運算,並將所得結果送回MBR,存回主記憶體

CPU完成一個指令所需的時間稱為擷取週期(或稱指令速度),而一個擷取週期,則需要數個時脈週期才能完成
如果完成一個指令需要5clocks,且該cpu頻率為500MHz,則指令速度為500/5=100MIPS

指令執行方式的提昇,便是利用管線處理Pipeline。效果類似工廠裡的裝配線,將處理過程分成一串子作業subtask,每個子作業由特殊的硬體執行,產生同時處理的一條管線。
所需處理時間為:管線中的最大處理時間*處理作業數+其餘處理時間合

匯流排(Bus)

用來提供中央處理單元與其他元件之間通訊通道。有時亦以暫存器的位元數作為CPU的位元數

資料匯流排Data Bus 傳送資料排線數,具有64條排線的Data Bus ,即為64位元的CPU。本匯流排為雙向傳輸 ,半雙工
位址匯流排Address Bus 電腦的記憶單元都編有一對映的號碼,作為指明存取資料在記憶體的位置 ,代表有效的定址空間。每一位址1byte
位址匯流排排線數亦代表程式計數器的位元數。為單向傳輸
排線數量即代表該CPU所具有的定址空間能力。例如:某CPU具有24條位址線,表示其定址能力為2^24為16MB
CPU利用本匯流排選擇正確的裝置[92統測]
控制匯流排Control Bus 由cpu發出對其他部門的控制訊號,為單向傳輸

前端匯流排Front Side Bus

主要作為CPU與主機板北橋晶片的資料傳輸媒介。前端匯流排的速度亦可直接視作CPU的外頻。其速度目前最高可達800MHz

資料傳輸速率 ( 位元組 / 秒 Bytes per Second)

將時脈轉換為資料傳輸速率,必須先了解匯流排寬度 (bit)以及匯流排速度 (MHz)等兩項重要的資料

流排寬度 (Bus Width)

假設有一個匯流排具有8條排線數,則透過此匯流排一次可以傳輸 8bit ( 1byte)的資料;如果是一個 64bit 匯流排,那麼透過此匯流排一次可以傳輸 64bits (8 byte) 的資料。

匯流排速度 (Bus Speed)

所謂的匯流排速度也是以時脈為運作單位,所以如果記憶體匯流排速度是 100MHz ,這代表每秒一億時脈週期,一般來說每個時脈週期都能夠傳輸一組 (Pack) 資料。
如果這個 100MHz 匯流排的寬度是 8bits(1 byte) ,那麼資料便能以每秒 100MB 的速度傳輸(1*100M=100M);在 100MHz 的 64bit 寬的匯流排上,資料以每秒 800MB 的速度傳輸(64/8*100M=800M)。

RDRAM 的速度有時以時脈 (MHz) 表示,有時以資料傳輸速率 (MB/ 秒表示) 。以工作頻率 300MHz 的 RDRAM 為例,由於 RDRAM 可以在一個時脈週期中傳輸兩組資料,而非一組資料,記憶體模組 (Memory Module) 速度便是 600MHz 有時稱為 PC600 。由於 RDRAM 匯流排寬度為 16bits(2 byte),表示資料以每秒 1200MB 或 1.2GB 的速度傳輸。用相同的方法運算, PC800 的 RDRAM 模組即是以每秒 1.6GB 的速度傳輸資料。

快取記憶體(CACHE)

為了加速CPU與記憶體、硬碟間的存取效率,提高重複性資料讀取時的命中機率,INTEL CPU處理器都有快取記憶體的設置,以Pentium 4為例內建快取分別為L1與L2兩部分。L1通常為20KB,而L2則視處理器版本而定。通常L2快取容量越高,對效能越有助益

CPU 速度的進展,一直比記憶體的速度進展要來得快。在 IBM PC XT 的時代,CPU 和記憶體的速度是差不多的。不過,後來 CPU 的速度就愈來愈快。再加上 DRAM 需要 refresh 才能保存資料的特性,DRAM 很快就跟不上 CPU 的速度了。現在的 CPU 都利用了 pipeline 的方式,可以每個 cycle 都 issue 一個(甚至多個)指令,再加上現在的 CPU 時脈也比記憶體的時脈高,記憶體的速度可說是遠遠落在 CPU 之後了

為了避免記憶體成為 CPU 速度的瓶頸,現在的 CPU 都有cache 的設計,甚至還有多層的cache。Cache 的原理,主要是利用到大部分的程式,在處理資料時,都有一定程度的區域性。所以,我們可以用一小塊快速的記憶體,來暫存目前需要的資料

現在的 CPU 往往也有多層的 cache。例如,Intel 的 Pentium III 500Mhz CPU,有 32KB 的 L1 cache,和 512KB 的 L2 cache。其中,L1 cache 內建在 CPU 內部,速度非常快,而且它是 Harvard 式,即指令用的空間和資料用的空間是分開的。Pentium III 500Mhz CPU 的 L1 cache 是分成 16KB 的 I-cache 和 16KB 的 D-cache。而 L2 cache 則是在 CPU 外面,以 250Mhz 的速度運作。另外,它和 CPU 之間的 bus 也只有 64 bits 寬。L2 cache 通常就不會區分指令和資料的空間,也就是 unified cache

檢視資料來源

協同處理器Coprocessor

分擔部份CPU的浮點計算工作,以提高系統的速度(95丙檢)

協同處理器是用來分擔中央處理器 (CPU) 的工作,使CPU能專心處理在計算和控制各個程式的執行。 常用的協同處理器有:

協同處理器能幫助電腦系統增進效率,但卻不是電腦系統的必備元件,所以一般說來協同處理器是屬於電腦系統的選購項目。在8088、80286、80386SX、80486SX時代,電腦主機板上都有算術處理器的插槽可供使用者安裝額外的數學處理器,搭配8088的稱為8087,搭配80286的為80287,其餘則為80387與80487,它們最主要提供硬體執行浮點運算以及一些簡易函數 (例如Sin、Cos、Tan等三角函數) 的能力,這在繪圖軟體或是影像處理等需要大量運算的應用上可以加快執行效率。

到了Pentium、PentiumPro、Pentium II、Pentium III的時代,因為Intel已經將算術處理器的功能內建於CPU當中,所以便沒有搭配的算術處理器。而目前的AGP繪圖顯示卡一般也具備了處理視窗作業系統常見功能 (例如清除一個視窗區域、移動視窗) 的硬體指令,因此繪圖顯示卡的顯示晶片也算是一個繪圖處理器

連接外站:順發3C電腦字典

I/Oprocessor

又稱Channel。PC (Personal Computer)以DMA (Direct Memory Access)代替I/O processor

同步多線程技術Simultaneous Multi-Threading SMT

超執行緒Hyper-Threading,HT:將一顆實體CPU模擬為兩顆邏輯CPU使用,將運算工作分配給兩顆處理器執行,讓應用程式的多個線程得以加速。超執行緒 (Hyper-Threading,簡稱 HT) 技術是一種增強 CPU 效能的技術,原本只用於伺服器或工作站等級的 Intel Xeon CPU,後來也導入桌上型電腦的處理器以增強電腦的效能。

軟體與應用程式所執行的作業,均稱為「執行緒」。以往一顆 CPU 一次只能處理一個執行緒,而具備 HT 技術的 CPU 則可以一次同時處理兩個執行緒,與不具 HT 技術的 CPU 相較,可用較少的運算週期,完成同樣的工作量,大大提昇系統資源的運用效率。特別是在多工作業環境或執行多重執行緒的應用程式時,HT 技術能讓電腦效能有更好的表現。

雙核心Core Duo

為達成效能成長目標,並兼顧CPU內電晶體內數量增加所帶來的熱功耗問題,將原有兩個處理器的核心電路疊加,同時各自具備有獨立控制的快取記憶體,對外共享一組前端匯流排。目前Pentium D與 Pentium XE相比,差別在於後者具有超執行緒HT技術,當Pentium XE開啟HT時,作業系統將辨識成為四顆邏輯處理器,而PentimD則僅被視為二顆邏輯處理器

分類

依據CPU的資料匯流排寬度(排線數),可以將CPU做以下的分類

CPU種類
位元數
字組數 word
8080,8008 8 1
8088,8086,80286 16 2
80386,80486 32 4

Pentium,Pentium II,III,IV

Celeron

64 8
PowerPC 64 8
Itanium ,Itanium 2 Native 64  

一般而言CPU的位元數,可以依據其內部暫存器數目或外部的資料匯流排數目而定,字組數word代表CPU一次處理或存取的資料量例:80286CPU資料匯流排為16條線,為16位元的CPU;其位址匯流排有24條線,定址能力為224byte亦即16Mb

[觀念澄清] 一部電腦我們稱之為8位元電腦,是因為其cpu的運算單元(ALU)一次執行的運算資料為8位元長度。例如:11110000 + 00000111 = 11110111 (2進制 unsigned)
注意:是ALU一次計算的資料位元長度,而不是cpu一次讀入的資料長度,主要的原因是曾有過電腦內部計算是16位元,但是CPU一次由memory取得的資料是8位元的長度,CPU經由二次讀取才取得ALU要計算的16位元長度的資料。這樣的設計在32位元電腦上也曾經有過。主要的設計考量是CPU這個IC的接腳數太多了,所以設計時將data bus設計成只有一半,而資料分兩次讀入。所以以資料匯流排的數目,作為CPU的位元數。

連結外部網站:Intel 桌上型與筆記型電腦處理器的介紹

3.主機板

BIOS(基本輸出入系統)

儲存個人電腦系統硬體的相關設定,如:硬碟容量,系統時間,開機裝置的優先順序等資訊,位置在主機板上。主要的廠商有AMI、Award等公司。目前可經由網路下載BIOS的更新資料,並透過快閃記憶體更新程式更新BIOS內的程式,以便安裝新的硬體設備

BIOS是「Basic Input/Output System」之縮寫,中文譯為「基本輸出輸入系統」。就一般而言,BIOS是放在唯讀記憶體(ROM)內部的一段軟體程式碼,通常是使用組合語言寫成 的,可以被視為是作業系統與硬體溝通的核心,也就是大家耳熟能詳的韌體。在BIOS上面包含了許多電腦輸出入介面的基本控制碼,負責在電腦電源開啟之後, 進行系統的自我測試工作(POST),並且讀取CMOS當中的設定資料(例如硬碟磁區容量大小、系統時間、各I/O介面設定與開關等資訊),進一步與軟體做連結,可說 是介於硬體與軟體之間的橋樑。

一般我們常看到的BIOS實體形式是安裝在電腦主機板上面的一顆晶片,事實上顯示卡或是功能較強大的介面卡(如乙太網路卡、 SCSI卡、RAID卡等等)也都有內建BIOS晶片

 

BIOS在開機時會出現警示音,各廠商的警示音如下所示:

點我檢視資料來源
資料來源:http://a120.loxa.edu.tw/computer/computer_sw.htm

Socket插槽:主機板與CPU間的介面稱為插槽。而CPU的腳位設計方式,影響主機板上插槽的設計,一般可分為slot(插槽)與socket(插座)兩種格式
Socket 7,8,A

從過去486電腦時代開始,Socket插槽便經歷了許多變化。 過去我們常看到的Socket插槽,稱為Socket 3、Socket 5及Socket 7等,由於不同的Socket插槽有不同的電壓設定及相關規格,故只能適合特定的CPU使用。

Socket 7插槽只適合AMD K6,K6-2,K6-3 或Intel Pentium MMX等CPU使用,其插座上建置有321個針腳孔位。

Socket 8則是Pentium Pro所使用的插槽

Scoket A則是AMD Duron、AMD Athlon / Thunderbird等CPU的插槽規格

Slot 1,2,3

用來固定Celeron、Intel Pentium II及Pentium !!! CPU的插座。Intel公司從Pentium II開始,便開發出Slot 1的插座來固定CPU,所以安裝時不必擔心弄彎或壓斷CPU針腳的問題。Slot 1插座與主機板內其他插槽較為相似,安裝CPU就好像安裝電動遊樂器的卡匣一般方便。

與Slot 1的CPU搭配的封裝方式有SEPP、SECC、SECC2等三種封裝方式,購買時要注意是否為相同的封裝,以免買到規格不符的CPU或主機板

  • SEPP:Single Edge Processor Package
  • SECC:Single Edge Contact Cartridge
  • SECC2:Single Edge Contact Catridge 2

Slot 1匯流排速度為66MHz,而Slot 2匯流排速度為100MHz

Slot 3則是AMD Athlon / ThunderBird等CPU的插槽

Socket 370 Intel Pentium II / III FC-PGA、Intel Celeron FC-PGA,Intel Celeron 新製程、

Socket 423,478   (423)Intel Pentium 4與(478)Intel Pentium 4 新製程
Socket T LGA 775腳位設計,與先前設計方式不同。將原先位於CPU上的PIN腳移至主機板上CPU的插槽上,而CPU本身則是以接觸點呈現
   

Chip Set晶片組

晶片組(Chipset),顧名思義,指的是一「組」晶片,而非一「顆」晶片。 它們被安置在主機板上,是主機板不可或缺的元件,主宰主機板的功能定位,也是主機板上成本最高的元件。

晶片組的角色,在於輔助中央處理器(CPU)。由於中央處理器僅負責運算功能,至於電流訊號何去何從?中央處理器可不管,這一切都得靠晶片組代為安排 。此外,主機板上負責各種功能的部門,也都由晶片組統籌控制。如果說中央處理器是個人電腦的「大腦」,那麼,晶片組就是主機板上的「心臟」,也就是說晶片組本身具有的功能與速度就關係到電腦整體運作的效益。

目前晶片組的發展,多數是屬於南、北橋晶片分工方式。北橋扮演CPU、記憶體與顯示卡間溝通的角色,也決定CPU的FSB速度,HT技術,以及記憶體與顯示卡的頻寬。南橋晶片的工作,除了與北橋協調外,還肩負SATA、網路、音效、USB2.0等周邊連接埠的傳輸控管以及數量與支援等級

以INTEl公司的晶片組為例,部分晶片組整合顯示功能。例如:IntelR 945G 高速晶片組的超高頻寬介面 (例如雙通道 DDR2 記憶體、1066/800 MHz 系統匯流排、PCI Express x16 圖形埠和 PCI Express x1 輸入/輸出埠、新一代 SATA 3.0 Gbps 以及高速 USB 2.0 連接性等功能),使此晶片組具備高人一等的系統效能。此晶片組內含的 IntelR GMA 950 圖形加速核心,更使繪圖和視訊播放的流暢度與效能雙雙提昇

目前全世界晶片組廠商只有五、六家,其中,真正在市場上有一席之地,只有英特爾(Intel)公司,目前佔有全球七成以上的晶片組市場,台灣較有名的有威盛、矽統、揚智等三家公司。

外部網站:Intel相關晶片組介紹

BUS匯流排(與周邊介面傳輸資料用途,為資料匯流排)[85中夜]擴充槽

資料在主機板與CPU、周邊設備之間的資料傳遞通道。
匯流排線路在同一時間內都僅能傳輸一個位元(bit)。因此,必須同時採用多條線路才能傳送更多資料,而匯流排可同時傳輸的資料數就稱為寬度(width),以位元為單位,匯流排寬度愈大,傳輸效能就愈佳。
匯流排中,傳輸速度是指運作頻率,也就是每秒可以傳輸資料的次數,次數多就代表傳輸量愈多,匯流排的效能也就愈好。
所以匯流排的頻寬(Bandwidth),也就是單位時間內可以傳輸的總資料數(單位是Bytes/sec),以公式來表示便是: 匯流排頻寬 = 頻率 x 寬度

PC匯流排依傳遞的內容可分為:

PC匯流排依種類可分為:

FDD 軟式磁碟機介面,其規格包括360K,1.2M,1.44M之磁碟,目前已非市場主流
ISA 產業標準結構,資料匯流排16位元  ,8Mhz,16/8*8=16MB/sec
EISA

ISA的高階標準版本,資料匯流排32位元

EISA在結構與ISA有良好的相容性,又充分發揮和利用32位元微處理器 (Microprocessor) 的功能,使之在圖形技術、光儲存器、分佈處理、網路 (Network) 、資料 (Data) 處理等需要高速處理能力的地方發揮作用。儘管EISA匯流排保持與ISA相容的8MHz時脈速率,但它們支持一種突發式資料傳送方法,可以三倍於ISA匯流排的速率傳送資料。所以大型網路伺服器 (Server) 的設計大多選用EISA匯流排。

VESA 視訊標準協會所發展32BIT SVESA LOCAL BUS稱為,資料匯流排32位元
VESA Local -BUS VESA區域匯流排,資料匯流排32位元
PCI INTEL所發展32bits周邊元件連結介面。Peripheral Component Interconnection 。具有33Mhz或66Mhz的頻率。32bits/8*33.2Mhz=133MB/sec
PS/2 是 Personal System/2 的縮寫,這是在 PC/AT 之後推出的新一代系統,簡單說來,他是一種新型的電腦與周邊設備的連接裝置,目前包括鍵盤與滑鼠等設備大多是使用 PS/2 的介面,其特點在於接頭較傳統的接頭小,而使用 PS/2 介面的週邊也較不用佔到主機系統的COM PORT連接裝置。
RS-232 為PC系統所使用的通訊介面之一。通常亦可以作為console使用,短距離伺服器控管介面
Centronic centronics是種工業上的標準,常用在電腦和週邊設備的溝通,如個人電腦上的平行埠 (parallel port) 便是此種介面,連接centronics印表機以印資料。
ATA與SATA

ATA代表Advanced Technology Attachment(高技術配置),它與由集成驅動電子設備(Integrated Drive Electronics,IDE)技術實現的磁碟驅動器關係最密切。一般說來,ATA是硬碟與電腦連接的規格(ATA硬碟);而IDE則是硬碟驅動的技術規格(IDE介面),但是一般把這兩個術語混淆互用。目前銷售的大多數ATA控制器和IDE磁碟都是更高版本的,稱為ATA - 2和ATA - 3,與之匹配的磁碟驅動器稱為增強的IDE(EIDE)。ATA主機控制器晶片在每一主機板上具有連接4個IDE設備的能力。資料來源:http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=ATA&variant=zh-tw

ATA/ATAPI:應用現成的標準儲存裝置,包含Advanced Technology (美國國家標準協會X3T1Q工作小組定義) Attachment /ATA Packet Interface (ATA/ATAPI) 匯流排和連接座,做為它們的電路界面,擴充應用範例包括硬碟、CD-RW和DVD光碟機。它們通常安裝在個人電腦或MAC電腦內部,由ATA/ATAPI排線連接。

SATA是Serial ATA的縮寫,從字義上來看是一套“序列式”架構,用來對應ATA內接磁碟機匯流排相對應。也就是串列ATA。其傳輸方式是將許多資料位元封裝成一組封包,然後以比平行模式快30倍的速度在來源與目的地之間來回傳送資料封包。串列介面還具有支持熱插拔、結構簡單的優點。Serial ATA磁碟機能在匯流排與主機系統之間以150MB/s的速度與極可靠的精確度傳送資料,且Serial ATA技術將不斷地進行擴充,根據serialata.org發表的資訊,目前1.0版的Serial ATA傳輸速度為150MB/s,而2.0及3.0版本的Serial ATA更會有高達300MB/s以及600MB/s的速度。資料來源:http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=SATA&variant=zh-tw

ATA連接埠,約可細分為ATA-1(IDE 8.33Mbps)、ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA 16.6Mbps)、ATA-3(FastATA-2)、Ultra ATA/33(33Mbps)、Ultra ATA/66(66Mbps)、Ultra ATA/100(100Mbps)及Serial ATA(150Mbps)。

IDE與SCSI 硬碟或是光碟的介面,傳輸速度可達320MB/sec
AGP 繪圖加速埠,其規格有AGP 2x,4x,8x等。以2x為例其傳輸速率為:66Mhz*2*32/8=533MB/sec
PCI-Express

PCI-Express新一代的匯流排介面。將一統AGP與PCI兩種介面規格,將PCI Express x16用於顯示卡,而PCI Express x1則用於取代原有PCI作為介面卡擴充

PCI-E---無人凌駕的高速傳輸速度,目前在PCI Express單向通道的傳輸速度可達250MB/s。

PCI-E---點對點傳輸技術,最新的PCI Express引進交換式 (Switch) 點對點傳輸序列傳輸技術 (Peer-to-Peer),資料傳輸的實體層則是由一組單工通道(Lane)(由發送端Tx,與接收端Rx共同組成),每組PCI Express都擁有獨立的傳輸通道,不再採用共同匯流排的架構,這樣可以免去資料傳輸互相干擾的問題,就比傳統的PCI要來得快上許多。

PCI-E---便利使用熱插拔功能,另外PCI Express並且支援熱插拔控制功能,它們可以在開機的情況下,不需打開機殼便插入或拔除,可以大幅減少停機維修時間,對伺服器維護提供相對的長期保證。此外PCI Express還支援電源管理、先進錯誤回報、虛擬通道... 等技術,功能設計上比過去的PCI及 AGP架構先進許多。

PCI-E x16單向頻寬具有4GB/s水準,比AGP 8x的2.1GB/s還高,若是雙向則更達到8GB/s的效能

USB

通用性串列匯流排,全名是Universal Serial Bus,乃是針對外部的週邊設備輸出/輸入埠的架構規劃,目標在為不同的週邊設備提供一個單一的介面,並達成真正的熱插式即插即用(Hot Plug &Play)

USB 1.1介面的傳輸速度為每秒12Mb,最多可以連接127個週邊設備。而USB 2.0介面的傳輸速率則可達480Mb[詳細說明]

此介面必須透過電腦進行連線。本身提供電源大約500mA,故若外接抽取式硬碟,則必須注意該硬碟的工作電源,是否大於0.5A,若大於0.5A則必須插入兩個USB孔,確保電源供應足夠

IEEE1394

FireWire

高密度傳輸連接介面,是一種電腦與電腦週邊的連接介面,由電機電子工程學會IEEE於1994年,依據蘋果電腦主導開發的1394介面,制訂為業界標準。本介面與其他介面不同點在於傳輸速率較快,傳輸速度為每秒400MB。傳輸速度快慢將影響電腦週邊與電腦相連時的訊號傳輸效率,傳輸速度愈快,就愈能夠連接訊號傳輸量大的週邊產品。例如掃描器、數位攝錄放影機、數位相機等等,就是訊號傳輸量較大的週邊產品,必須透過高傳輸速度的介面才能確保執行效率

此介面可以設備直接對連,不需透過電腦

為蘋果電腦所開發、應用於高速周邊設備的資料傳輸介面標準,範圍包括攝影機等多媒體周邊設備,及最新的高速硬碟與印表機。此標準強調高速、彈性連結,且可以連結63個裝置。

1986年蘋果首先使用這種技術FireWire火線,1995年IEEE認證通過,給予1394的編號,因此又稱為IEEE 1394介面 (IEEE 1394)

• 各式介面傳輸速率比較:
介面
傳輸速度
Serial Port 115 Kbit/sec
Standard Parallel Port 920 Kbit/sec
USB 1.0 12 Mbit/sec
USB 2.0 480Mbit/sec
ECP/EPP Parallel Port 24 Mbit/sec
IDE 26.4~133.6 Mbit/sec (3.3~16.37MB/sec)
SCSI-1 40 Mbit/sec (5MB/sec)
SCSI-2 80 Mbit/sec (10MB/sec)
Ultra SCSI (SCSI-3) 160 Mbit/sec (20MB/sec)
Ultra IDE 264 Mbit/sec (33MB/sec)
Ultra SCSI 320 Mbit/sec (40MB/sec)
1394a 400 Mbit/sec (50MB/sec)
1394b 800 Mbps

外部網站:網際學苑

Bluetooth

藍芽,是以一個小型化的無線及基頻模組晶片,裝置在終端器中,使用與微波爐相同的 2.4GHz附近免付費、免申請的無線電頻段,為避免此頻段電子裝置眾多相互干擾,因而以一千六百次高難度跳頻以及加密保密技術,傳輸速率在432Kbps到721Kbps不等,未來的版本將達2Mbps

藍芽為一種低成本、短距離的無線網路傳輸技術,由Nokia、Ericsson、IBM、Intel、Toshiba共同訂定,屬於小範圍的無線通訊網路標準規範。藍芽為一種串連通信、資訊及消費性電子產品等3C產品,是將一個小型化的無線基頻模組晶片裝置在終端機中,主要應用在個人的通訊網路,可取代紅外線,使PDA、筆記型電腦、印表機、數位相機、手機等各項電子產品之間,易於傳送訊息,其易於小型化,適用於嵌入式(Embedded)產品。藍芽技術可說是一個廣播收發器,在展頻技術(Spread-spectrum)模式下運作,對某一個資料封包傳輸頻率,藍芽會每秒改變1600次。因為必須將收發的頻率同步,又須同時限制能源的消耗量,因此,藍芽的工作範圍只有數公尺,這也使得藍芽連線不會受到其他資訊設備的影響。

自2006年11月起正名為「藍牙」(資料來源:CPRO資傳網

藍牙 ( Bluetooth )技術正式統一全球用語,即日起,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)正式將Bluetooth技術之繁體中文譯名更正為「藍牙」

關於藍牙(Bluetooth)這個名字,倒是有個有趣的起源:西元十世紀時,挪威有個維京國王Harald (哈拉德藍牙;Blatand為丹麥文字,相當英文的bluetooth) II (940-981),統一了丹麥(Denmark and Norway),成為維京人的英雄。Ericsson將其新的無線電介面的Project命名為「藍牙」(Bluetooth),大概是希望藉由 Bluetooth 統一介面規格,成為一個世界標準

Bluetooth 2.0+EDR
蘋果的 PowerBook G4 筆記型電腦是第一台提供 Bluetooth 2.0+EDR 的電腦。這項 Bluetooth 更新版本仍向後相容於 Bluetooth 1.x,比前一代技術速度快了三倍,其最大資料傳輸速率為 3Mbps。蘋果電腦是第一家系統支援 Bluetooth 2.0+EDR(enhanced data rate)規格並取得 Bluetooth Qualification Board 認證的公司,並不斷致力於讓 Bluetooth 技術普及化。

外部網站:「維基.藍牙」[官方網站]

TWAIN Technology Without An Interesting Name介面。 TWAIN是一個軟體工業的標準,主要功能是在做軟體與硬體之間的溝通橋樑,讓軟體應用程式和硬體掃描設備之間能夠直接傳輸資料
IrDA IrDA Infrared Data Association。紅外線傳輸埠。

為短距離無線傳輸技術之一。IrDA是93年由HP、IBM、Sharp、SONY等五十家廠商在美國建立的標準。主要在整合資訊週邊紅外線傳輸裝置,建立統一傳輸標準,與其他標準最大的不同在於,紅外線傳輸是利用直線可見光進行,每一傳輸點之間,不可以有外物阻隔或其他電子設備干擾。

IrDA藉由紅外線進行傳輸,有效傳輸距離達8公尺傳輸速率達每秒16Mbps,發射解度達120度,可應用在桌上型電腦、筆記型電腦、數位相機、行動電話及個人行動助理(PDA) 等產品,使用者只需在電子產品上,安裝紅外線傳輸埠之後,可以直接和另一種電子產品,不需再用線路或網路卡連接兩端裝置,就可輕鬆、高速的傳輸資料。

PCMCIA

「PCMCIA」是「PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION」的縮寫,原為一電腦製造商公會,1989年該組織制定出一個筆記型電腦專用的輸出/輸入介面卡的標準,簡稱「PCMCIA」。

「PCMCIA」介面卡又可通稱為「PC CARD」或「CardBus」(32位元),依照規格的演進可分為Type I、Type II、Type III,每種新規格都比前一代的厚度更厚、傳輸速度更快,而且都可以向下相容。目前幾乎各家廠牌的筆記型電腦都內建了PCMCIA插槽,讓電腦可以支援各項PCMCIA介面的擴充介面卡。

雖多數筆記型電腦都具備了PCMCIA規格,但是以CardBus規格來說,只是等同於桌上型電腦的PCI介面規格,最高傳輸速度只能達到 132Mbps。又因為空間有限,不可能將所有功能都塞進一台小小的NB或準系統內,未來周邊裝置均會耗費大量的頻寬,於是便誕生新世代的規格—ExpressCard。有興趣者請參閱這個連結

4.記憶體

分類

    MASK ROM
    PROM
  ROM EPROM
        EEPROM
      FLASH ROM
        SRAM cache
      FP DRAM
記憶體 RAM DRAM EDO DRAM
    SDRAM
            R DRAM
            DDR SDRAM
            DDR2/DDR3 SDRAM
          磁碟
    輔助記憶體 磁帶
            光碟

 

而吾人可以做進一步分類。

依裝置特性分

主記憶體

Main Memory(初級記憶體,Primary memory)。通指電子元件的記憶體模組,包含RAM與ROM,以及早期的磁蕊(毀讀式記憶體)、 磁線、磁泡等記憶體[85中夜]
亦可將主記憶體模擬為虛擬磁碟,提供更快速的資料存取

輔助記憶體 Auxiliary memory(或稱次級記憶體Secondary Memory或外部記憶體)。通指具有機械裝置的資料儲存元件,包含磁帶、磁碟、光碟、磁鼓機等。
虛擬記憶體
[88中夜]

Virtual Memory。,或是利用裝置驅動程式,把輔助記憶體模擬為主記憶體,作為主記憶體容量不足以執行程式時 ,作業系統將部分主記憶體內暫時不使用的程式模組,交換到磁碟機,以便換取更多的主記憶體空間,以便執行程式

利用「控制台\系統\進階\虛擬記憶體」可以設定虛擬記憶體的量,一般是以實體記憶體*1.5倍,作為虛擬記憶體的配置量

本段所討論以主記憶體為主,輔助記憶體則請看下段介紹

依電容特性分

揮發性記憶體模組

Volatile RAM,特性為電力消失內部資料亦會消失,分為DRAM(Dynamic RAM,動態記憶體)與SRAM(Static RAM,靜態記憶體)

DRAM需靠不斷的充電(Refresh)動作來保存資料,為一般市售的記憶體主要來源;SRAM不需靠重複充電即可保存資料,速度亦較DRAM為快,用於主機板上Cache(快取記憶體)或顯示卡上的記憶體

非揮發性記憶體模組 Nonvolatile RAM,特性為即使電力消失內部儲存資料仍會保留不受影響,如ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)與Flash ROM(快閃記憶體)

各種記憶體資料存取速度比較

速度 Register >Cache >SRAM>DRAM >ROM >Hard Disk >CD>Floppy>Tape(常考!!)

決定因素

  1. 處理單元的架構
  2. 處理單元的速度
  3. 主記憶體的因素
  4. 週邊設備的配置

隨機存取記憶體RAM

此類記憶體的資料,可以寫入暫存,但是必須透過一定間隔時間,對該記憶體充電refresh,以便保持資料的完整性。但當外部電源關閉,則其內所記憶的資料隨即消失,為揮發性記憶體

此類記憶體在主機板上乃是以SIMM Single On-line Memory Module(單列記憶體模組支援72pin與30pin的記憶體)方式或是DIMM Double In-line Memory Module插槽模式(支援SDRAM記憶體)安插在主機板上,安插時必須注意中央處理器以及主機板的規格安裝,例如主機板可以支援66*3MHz外頻時,如果安裝133MHz外頻的記憶體時,記憶體便無法以高速執行

記憶體的存取時間單位乃是以奈秒ns 為主。主要分為SRAM靜態記憶體(Static Ram)與DRAM動態記憶體(Dynamic Ram):

SRAM

以正反器Flip-Flop為主,電荷不會隨時間而消失,不需經常refresh,一般作為快取記憶體cache,速度在10-15ns

靜態隨機存取記憶體

DRAM

非同步動態存取記憶體

以電容為基本單位,電荷會隨時間而消失必須時常更新refresh電路,一般作為主記憶體用,速度在60-70ns,包括有FP DRAM,EDO DRAM,SDRAM,三者速度SDRAM>EDO DRAM>FP DRAM

比較項目

SRAM

DRAM
型態
不揮發
揮發
存取速度
元件密度(註)
單位成本
耗電量
用途
快取記憶體
主記憶體
材料
正反器
電容
充電refresh
不需要
需要

註:晶片元件密度高,其體積便比較小。SRAM密度低所佔空間面積大,通常裝在顯示卡上。而DRAM密度高,面積小,做為主記憶體使用

SDRAM

同步動態存取記憶體

亦即為Synchronous DRAM,SDRAM 是一種新的DRAM技術它主要是利用一種同步計時器控制對記憶體的I/O信號加以控制。同步控制的技術使得CPU和記憶體的Timing cycle同步,所以當SDRAM執行命令和傳輸資料時可以節省許多時間,因此電腦的整體效率亦大幅提昇。

DR DRAM╱R DRAM Direct Rambus DRAM是英特爾(Intel)投資Rambus公司之後,所推出的新一代Rambus記憶體,我們便常稱其為Direct Rambus DRAM(DRDRAM,其記憶體模組則是RIMM,Rambus In-line Memory Moudle)。Intel一直極力提倡DRDRAM的應用,但目前在高速顯示卡中才有相關的產品,其他在電動遊樂器等類之產品應用也非常廣泛,相當著名的「任天堂64」遊樂主機,便是採用DR DRAM做為主記憶體。 由於DRDRAM常被用於高速顯示卡中,若是要將其應用在電腦系統裡,便必須大幅地更改目前的控制架構,此外,製作DRDRAM的印刷電路板技術門檻亦相當高,因此,DRDRAM的價格並不便宜。現在市場上已Intel的820等晶片可以支援DRDRAM的應用,但由於製作成本的昂貴,讓其他晶片廠商對於DRDRAM的配合程度,受到相當程度的影響。
DDR SDRAM

同步雙倍資料傳送動態隨機存取記憶體

Double Data Rate Synchronous DRAM為倍數隨機存取記憶體,與傳統SDRAM相比「加倍的傳輸速率」。也有人將之稱為SDRAM II。 從外觀上來看,DDR SDRAM為168pin[90四技]的DIMM(Dual In-Line Memory Module)模組

DDR2 SDRAM 目前主記憶體的主要規格

DDR與DDR2差異處

類別
DDR SDRAM
DDR2 SDRAM
封裝方式 TSOP,BGA CSP(FBGA)
針腳數 184 240
工作電壓 2.5V 1.8V
時脈 200,266,333,400 400,533,667
匯流排速度 100,133,166,200 200,266,333
預取寬度 2-bits 4-bit
讀取延遲Latency 2,2.5,3 Cl=3,4,5 AL=0,1,2,3,4 CL+AL

DDR頻寬的計算方式:時脈*資料寬度。例如:DDR2的資料寬度為64bits(8byte),以DDR400為例,則頻寬為400*8=3.2GB/sec

RANK:記憶體單面代表一個RANK,雙面為二個RANK。主機可安插的記憶體數量取決於晶片組。若晶片組可支援6個rank,但是主機板只有4條插槽,則其中兩個可插2 rank*2,另一對插槽只能插1 rank*2

BANK:滿足 cpu data bus 的最小記憶體(

雙通道:頻寬提升的主要利器,Intel公司自865晶片組以來,便開始採用雙通道方案,前提是搭配容量、時脈皆相同的兩條DDR/DDR2記憶體,如此便擁有雙倍的資料寬度,當然頻寬也變為原來的兩倍

而如何區別DDR與DDR2的記憶體可由記體體模組上的防呆凹槽措施可以明顯看出

Shadow RAM

為了提升BIOS的服務效率,會在記憶體中開一區域稱為Shadow RAM,在電腦一開機的時候便把BIOS複製到該區域以 RAM 來取代 ROM,當作業系統使用到BIOS 的中斷函數時,程式將在 RAM 而非 ROM 上執行。利用這個技巧可提昇系統的效率,這個功能需要電腦主機 BIOS 的支援

唯讀記憶體ROM

此類記憶體內的資料通常為長期保存,祇供讀取,為非揮發性記憶體,一般存放BIOS資料又稱ROM-BIOS。 可分為:

MASK ROM 內部資料在出廠前已經寫入記憶體中
PROM 出廠時記憶體內部無資料,使用者可以自行將資料寫入,但僅寫入此次
EPROM 資料可以利用紫外線抹去重寫,通常外部會有一小透明窗口
EEPROM 資料利用較高電流與電壓抹去重寫,與Flash Memory的工作原理相同
Flash Memory

快閃記憶體,又稱Flash ROM,資料可讀寫,電源消失資料仍留存,並且價格較便宜且位元密度較高。具有RAM與ROM的優點,可應用為數位相機的記憶卡片等用途。一般出廠時便已設定該記憶體的可讀寫次數。以下有詳細介紹

主機板上的此種形式的BIOS程式儲存裝置,可經由網站下載,並在線上更新BIO程式碼[92統測]

Firmware 韌體,將軟體程式燒錄在硬體積體電路中,使硬體本身具有程式功能指揮電腦作業
亦稱:「微程式規劃(Micro-programming)」技術(95丙檢)

CMOS

(Complement MOS)互補式金屬氧化物半導體:具有低功率特性,常用於耗電低的電路中,CMOS也可分為金屬閘CMOS與矽閘CMOS。
專門存放BIOS對電腦的一些設定數值,就像提供BIOS一個超級備忘錄一樣。通常存放電腦系統硬體的相關設定。

RAM與ROM的比較

記憶資料

讀取
ROM 不隨外部電源消失 一般唯讀
RAM 隨外部電源消失 可讀可寫

快取記憶體Cache 主要目的在加快資料讀取與寫入的效率,改善CPU存取主記憶體的速度。區分為內部快取記憶體(包含於cpu內部,稱為Level 1 Cache,或L1)與外部快取記憶體(稱為Level 2 Cache,或L2) AMD新推出的K6-Ⅲ,比較特別的是採用了三層快取記憶體(Cache),提到所謂的三層,我們得先回顧一下早期的Socket 7主機板,其快取記憶體採用兩層式的設計,第一層內建在處理器晶片上,而第二層則置於主機板上。到了Pentium II之後,採用Socket 1主機板,將這一層移到了處理器的模組上;而仍採用Socket 7 的架構的K6-Ⅲ處理器,在晶片上內建了第二級快取記憶之後,就比Intel的Pentium Ⅲ多出了主機板上的第三級快取記憶體,整體的容量比較一般評估 512KB Cache大約可提升4%,1MB大約可提升6%,而2MB則可提升約8% Cache可同時儲存好幾段資料,各段資料與相對應於主記憶體的資料,係利用對映函數即標識欄Tag紀錄Cache中原主記憶體內容之主記憶體位址,應而產生對映關係。對映方式有:直接對映Direct Mapping,完全結合對映Fully Associative Mapping,集合結合對映Set Associative Mapping,磁區對映Sector Mapping 更新策略Update Policy:
Write Back CPU作資料寫入動作時,只有Cache內的資料作更新,除非Cache內的資料要被主記憶體資料取代,Cache的資料才會寫回主記憶體內
Write Through 當CPU作寫速動作時,Cache與主記憶體中同一區段的內容一並修改

快取記憶體除了裝置在中央處理器外,同時也裝置在周邊設備(例如硬碟),以便提升周邊裝置與主機板匯流排的資料傳輸速度

結合記憶體Associative memory

台灣: 結合記憶體, 大 陸: 聯想儲存器,內容定址儲存器 。藉著結合記憶體 (Memory ) ,在電腦中對高速記憶體的搜尋,可根據所儲存的內容部份或全部特徵,而不需根據其位址 (ADDR,ADRS ) 而搜尋(95二技)

快閃記憶體Flash Memory

Flash Memory 就像是 RAM 與硬碟的結合體,可快速讀取,另外也擁有類似硬碟的功能,即使電源被關掉,資料仍然能被儲存在記憶體中,並不需要靠不斷充電來維持其中的資料。但 Flash Memory 的寫入速度較慢,資料的更新必須以 blocks 為單位加以覆蓋, Block 的大小從 256Kb 到 20MB 不等

Flash Memory 由於體積小、省電、高速、耐久性及低電壓之特性,儼然已經成為資訊家電 (IA) 產品最重要的一部份,如數位相機、行動電話、印表機、掌上型電腦、呼叫器及音響錄音設備等

快閃記憶體之規格

常見之快閃記憶卡

圖例
說明

● Compact Flash (CF):由 SanDisk 和 CompactFlash Association (由 Apple, Canon, Kodak, Hewlett-Packard, LG Semicon (formerly Goldstar), Panasonic, Motorola, NEC, Polaroid, SanDisk, Seagate 和 Epson 所成立的非營利機構,負責推廣 CompactFlash 這種格式)所提出的格式。規格是依據 PCMCIA PC Card 的標準所設計,約為火柴盒的大小,而不同的規格有不同的厚度, Type I 的厚 3.3mm ,而 Type II 則是厚 5.5mm 。更有一種 Ultra CompactFlash ,其傳輸速度是一般型的兩倍。內建的控制晶片,使得 CF 在資料傳輸、能源管理和錯誤更正上都有很好的表現。

● Memory Stick (MS)MS 是由 SONY 公司自行研發的。 最初上市的 Memory Stick 看起來就像一塊口香糖,長度與 AA 電池一樣,尺寸大約有 50mm x 21.5mm x 2.8mm ,在背面還加入了寫入保護切換開關,具有高容量與高傳輸速率的特點 ( 約 2.5MB/s) 。後來隨著用戶對大容量的呼聲日日益高漲,被稱為 Memory Stick PRO 的新一代移動存儲器面市,據稱日後儲存容量將最終擴充到 32GB ,目前已經有 256MB 、 512MB 和 1GB 的版本面市。同時, Memory Stick Pro 還加快了資料儲存的速度,比現有的 Memory Stick 卡速度更快。

● Smart Media (SM)原本稱為 Solid-State Floppy Disk Card (SSFDC) 的 Smart Media 是由 Toshiba 所研發。外觀非常輕薄的 SM 卡並無內建 Controller ,純為製成塑膠卡之快閃記憶體,因此使用 SM 卡的數位相機上必須內建 Controller ,而造成 2001 年以前所製之數位相機,與新型、高容量之 SM 卡,卻產生了相容性的問題。

● Multi Media Card (MMC):MMC 全名為 MultiMedia Card ,面積比一枚郵票還要小,因此也特別適合同於體積小的攜帶型數位產品,最初多用於 MP3 隨身聽及低像素數位相機。

● Secure Digital (SD):至於 SD 的全名則為 Secure Digital ,是由 Panasonic 開發的新格式記憶卡。 SD 的大小及形狀跟 MMC 近似,經 Panasonic 注入了新的技術,使其在容量、存取速度、資料保護等方面都有所改善。有別於 Sony Memory Stick , SD 不僅限於 Panasonic 產品使用,其他牌子如 Casio 、 Kodak 、 Konica 、 Minolta 、 Pentax 、 Ricoh 等部分型號數位相機都可以使用,是現時數位相機記憶卡的後起之秀。

● eXtreme Digital (XD):xD-Picture Card 為 Fujifilm 及 Olympus 共同開發的記憶卡產品,生產部分則交由 Toshiba 負責,這三個品牌跟當年開發及推動 SmartMedia 的班底完全吻合。 xD 是 eXtreme Digital 縮寫,據廠方表示「 xD-Picture Card 」無論在讀寫的速度、耗電量及儲存容量方面都比現有的 SmartMedia 記憶卡作出明顯的改善。「 xD-Picture Card 」的設計概念與 SmartMedia 類似,記憶卡內並不包含控制晶片,能有效控制生產的成本。「 xD-Picture Card 」是目前體積最小的數位相機記憶卡,大小為 20.0 x 25.0 x 1.7 mm ,重量只有 2 克,而且結構上較 SmartMedia 為堅固,因此日後以 xD 為籃本的數位產品,可以更加輕薄。

USB Flash Drive:俗稱大拇哥的 USB 硬碟機,顧名思義大小和形狀都和你的姆指差不多,比起既大又脆弱的硬碟可是方便多了,你所需要的只是一個 USB port ,不再需要任何硬體轉接

資料來源:(連結外站

固態硬碟 SSD Solid State Disk

固態硬碟(Solid State Disk,簡稱SSD),運作原理是使用隨身碟或記憶卡常用的 Flash ROM 來儲存資料,你可以把它想像成可以通用一般電腦硬碟接口 IDE 或 STAT 連接埠的隨身碟。
SSD具有「效能高、體積小、重量輕、省電、靜音、防震、開關機快速」等眾多優勢。對筆電來說,SSD最重要的功能應該是硬碟防震,這才能讓筆電達到真的可以帶著走的境界。
通常具有 SLC 與MLC 兩種方案。一般作為筆電系統碟以SLC 最佳。SLC的可讀寫次數是MLC的10倍,寫入速度大約是5倍,不過,同樣容量的情況下,SLC成本會比MLC貴上2~5倍。兩者在「效能+壽命」與「容量+成本」間各具優勢

記憶體模組 記憶體模組是市面上一片片焊有記憶體晶片(chips)的印刷電路板(PCB,Printed Circuit Board),這種已經焊好的成品便稱為「記憶體模組」。這些記憶體晶片通常是DRAM晶片,在整合成記憶體模組後,便安裝在電腦主機板上的專用插槽(slot)上,這些DRAM晶片的數量及每個晶片的容量,才是決定記憶體模組設計的主要因素

SIMM(單面記憶體模組) SIMM,30pin/72pin單面記憶體模組。記憶體模組為一片鑲有記憶體晶片的印刷電路板(PCB,Printed Circuit Board),在電路板上有許多「動態隨機存取記憶體晶片」。這一片記憶體模組,是設計用來插入主機板上的記憶體插槽。而SIMM(Single In-Line Memory Module)便是記憶體模組的一種規格,目前SIMM有30 pin以及72 pin等兩種規格。 一條30腳位的記憶體模組是用來支援8位元的資料處理量,所以用在8位元的電腦上;而一條72腳位的記憶體模組則是用來支援32位元的資料處理量。因此,一次處理64位元的英特爾(Intel)中央處理器(CPU),便需要8條30腳位的記憶體模組來支援,或者是2條72腳位的記憶體模組來支援。 過去486主機板最常用到30pin與72pin兩種SIMM記憶體,因為在486主機板上,其匯流排(Data Bus)屬於32位元,若我們插的是30pin的SIMM,就必須一次插滿四排,若插的是 72 pin的SIMM,就沒有這個限制了。在Pentium主機板上,大多數僅使用72 pin的記憶體模組,由於Pentium的資料匯流排屬於64位元,所以插72 pin的SIMM時,便必須以兩條為單位。
DIMM(雙面記憶體模組) 與SIMM(Single In-Line Memory Module)單面記憶體模組一樣,DIMM(Dual In-Line Memory Module,168 pin雙面記憶體模組)亦是在一片小型的印刷電路板上建置許多記憶體晶片,但與SIMM不同的是它主要用來支援64位元或是更大的資料匯流排(Data Bus),所以DIMM通常用在64位元的桌上型電腦或伺服器。 由於DIMM是使用64位元的資料匯流排,所以在資料匯流排同樣為 64 位元的 Pentium 或是 Pentium II 主機板,僅需要一條DIMM便可支援電腦運作。目前DIMM以168pin的為主,提供電腦64位元的記憶體存取匯流排;另外有的DIMM也有採用200pin的記憶體模組,以提供電腦72位元的支援。 在外觀上,較長的記憶體模組是DIMM,較短的是72pin的SIMM,最短的則是30pin的SIMM了,相當容易分辨。目前採用這種記憶體模組的記憶體常見的有EDORAM以及SDRAM。
RIMM(Rambus記憶體模組) RIMM,RDRAM記憶體模組。RIMM為Direct Rambus DRAM (DRDRAM)記憶體模組,其同樣也是在一片小型的印刷電路板上,由許多記憶體晶片所組成,不同的卻是,RIMM已不是屬於SDRAM架構的記憶體產品,而是新的記憶體架構。RDRAM的記憶體模組有184pin腳,而且其資料的輸出方式為串列方式,與現行所使用的DIMM模組168pin,並列輸出的架構有很大的差異。
SODIMM(小型雙面記憶體模組) SODIMM,小型雙面記憶體模組。與SIMM、DIMM相同, SODIMM(Small-Outline Dual In-Line Memory Module)也是一片小型印刷電路板,它是由許多動態隨機存取記憶體(SDRAM)晶片所組成。SODIMM為144 pin的記憶體模組,主要是用來支援64位元或是更大的資料匯流排,通常用在64位元的筆記型電腦中。

ECC 是一種主要用在高階個人電腦以及伺服器中的資料完整性檢測。ECC能夠偵測並修正單位元錯誤,而單位元錯誤修正通常在使用者發現錯誤之前就已經完成。利用特定的數學邏輯系統,並結合記憶體控制器, ECC電路在存入記憶體的資料位元中加入ECC位元,當CPU向記憶體要求資料時,記憶體控制器將ECC位元解碼並判斷是否有損壞位元組。如果有錯誤, ECC電路便立即作修正。因此比一般64位元記憶體模組, 含有ECC的記憶體模組頻寬便為72位元。

5.視訊介面

電視畫面撥放標準:NTSC、PAL與SECAM等三種。簡述如下表所示:
標準名稱
簡  述
NTSC 美國聯邦通訊委員會FCC所核備,每一畫面必須需具有525條掃描線,每秒鐘必須撥放30個畫面。應用於台灣、美國與日本等地
PAL 1949年英,德,瑞士所定。每一畫面必須有625條掃描線,每秒鐘撥放25個畫面。應用於中國大陸,西歐,東南亞等地
SECAM 法國所訂,每一畫面必須有819條掃描線,每秒鐘撥放25個畫面。應用於法國,東歐,俄羅斯等地
相關名詞如下:
HGA Hercules Graphics Adapter 單色顯示卡,亦稱MGA
CGA Color Graphics Adapter 彩色圖形顯示卡
EGA Enhanced Graphics Adapter 加強式圖形介面卡
VGA Video Graphics Array 視訊圖形陣列介面卡
XGA eXtended Graphics Array 延伸視訊圖形陣列介面卡
SVGA Super VGA 超級視訊圖形陣列介面卡
S Video 分離式視訊訊號,S端子
Composite Video AV端子
JPEG JPEG:靜態影像壓縮標準
MPEG MPEG:動態影像壓縮標準,為一種資料壓縮的演算法[88保送,84北夜]
DVI 數位視訊介面(DVI)也就是 Digital Visual Interface 的簡稱,是由美國英特爾公司、日本富士、IBM、Compaq, NEC, Hewlett-Packard, Silicon-Image 等多家公司聯合提出的(DDWG),DVI 的數位介面是為了符合未來增加的帶寬及性能上的需求。

DVI 可傳送數位信號和類比信號,支援數位視訊/多媒體的電腦主機與顯示裝置間的規格,適合傳輸無壓縮、高清晰度視訊信號,並可提供零幅射的高品質畫面,適用於簡報介紹、大畫面遊戲及 DVD 影片播放,達到更高的視覺效果。

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HDTV 1986年美國FCC(Federal Communication Commissions)邀請日本的高畫質電視在美國國會展出,緊接著美國FCC也組成先進電視服務諮詢委員會ACATS(Advisory Committee on Advanced Television Services)積極發展美規的高畫質數位電視,經過多年的測試,終於提出14個標準;在此同時,歐洲廣播業者也積極討論著數位電視之規格,並於1993年提出DVB(Digital Video Broadcasting)之歐規數位電視標準。而數位電視正式進入普及化則始於1998年,美國製造商開始提供HDTV數位電視,美國FCC並規劃未來在2006年當數位收視戶達85%以上後將全面回收類比頻道,不過目前HDTV推行並不順利。

數位電視能提供比傳統電視較銳利的畫質,與更好的環繞音響。但不是所有的數位電視(DTV)都是高畫質電視(HDTV),數位電視以解析度來歸類可分為標準(SDTV)與高畫質(HDTV)數位電視。由於數位訊號可以壓縮,相同的頻寬可傳送3-6個與目前相同解析度的電視頻道,或傳送一個高解像度的節目,因此電視廣播數位化最大的優點是能大幅增加頻寬使用效率。

美國為加速推廣數位電視(DTV),因此特別以超高頻道(UHF)免費供無線電視台發射數位電視訊號,同時持續播送傳統的類比電視訊號。在2006年或85%以上的觀眾可以收視數位訊號時,傳統的類比式電視訊號將停止播送。

HDTV有不同的解析度,但最佳的數字是所謂的1,080p,也就是解析度為1,920×1,080像素(pixels),採用逐行掃描(progressive scanning)。此外,還有720p顯示格式的HDTV,其最高解析度為1,366 x 768像素。

還有一種1,080i的HDTV;這種機型具有最大數量的水平線,但採取的是交織掃描(interlaced scanning,“i”即是interlaced)。這意味著所有的奇數行均被著色,接著是偶數行,由此得到的影像會較採用逐行掃描所得到的影像品質稍差。(若要完全解釋該術語,需要提到非常深奧的技術議題,例如垂直抖動vertical jutter。)

因此1,080p是最佳選擇,支援720p解析度的較低價HDTV是第二選擇(如果價格是選購HDTV的主要考量條件慮的話)。注意,720p的畫面品質並不差,影像品質仍遠高於標準畫質的電視機;不過因為消費者偏好高像素值的電視,720p機種最後應該會消失。

連接外部網站

3GP 適用於具有視訊功能的手機所錄下的影像格式
DirectX 是 Windows 專用的多媒體程式庫,提供各種 2D、3D 繪圖加速、音效卡、搖桿、鍵盤、滑鼠等裝置的支援,讓多媒體程式更能發揮最佳的系統效能。
OpenGL

繼DirectX後,OpenGL可說是下一個最受歡迎的3D API。其實OpenGL比DirectX存在的時間更久,相對於DirectX只可以應用在微軟的平台,OpenGL則可以應用在很多不同的作業系統上。

一如DirectX,OpenGL的功能也一樣不斷地提升、更新及擴充,而目前所有3D顯示卡也都支援OpenGL。最新的3D特色都可以置入OpenGL中,而那些未以OpenGL格式來定義的3D特色則稱為OpenGL外掛程式。顯示晶片商通常都會在其驅動程式提供各自的外掛程式,來支援某些遊戲或應用程式中特定的效果。顯示晶片雙巨頭的晶片均支援OpenGL。可是,對XGI及S3來說,在OpenGL方面的發展可不見得這麼樂觀,因為兩者的驅動程式仍有改善空間。

雖然很多遊戲都掛上支援DirectX的頭銜,但是仍然有許多遊戲是針對OpenGL而設計的。其中最有名的當然是由德州公司id Software設計的遊戲,很多其他遊戲研發公司都會從id Software取得3D遊戲引擎的授權,並將之導入遊戲中

下兩圖便是具有OpenGL特效的比較。左圖乃是無效果的畫面,而右圖則是效果的畫面

6.周邊設備

一般週邊設備可以分為輸出與輸入設備。但是此處的分類對於該裝置處於不同角度時,則有不同的解釋。例如硬碟:當讀取資料時,便為輸入裝置。而當寫入資料時,便為輸出裝置。又如螢幕;觸控式螢幕為輸入裝置,當該螢幕顯示資料時,又為輸出裝置。讀者應當有此了解

輸入設備
  光碟與光碟機

CD:Compact Disc光碟機的速度乃是以每秒讀取150KB的資料量稱為單倍速。如果為32X的光碟機,則該光碟機的最大傳輸速度為150*32=4800KB。但是此一傳輸速度還受到電腦環境,光碟片等因素影響。故此一傳輸速度只為一參考值。

  • CD-ROM:唯讀光碟機Compact Disk-Read Only Memory,常見的光碟機,為一般電腦的基本配備,僅能讀取資料
  • CD-R:一次寫入光碟 WORM Write Once Read Many ,亦稱光碟燒錄機,可進行資料讀與寫,但僅能燒錄一次資料,資料卻可讀取多次
  • CD-RW:CD-RW (CD-Re/Write) (WMRA Write Many Read Always)是根據 CD-R 為基礎的一種更精進的儲存媒體,它利用可重複讀寫的光碟片,可以將記錄過後的資料刪除,再度寫入其它資料,做重覆抹寫的動作,通常可以作為備份設備。若以52x32x48x表示該RW機的速度,則52x表示CD讀取,32x表示RW覆寫,48x表示CD燒錄
  • CD-MO:磁性光碟機(Magneto Optical、MO) MO (Magneto Optical),主要用來作為資料儲存、線上及時資料備份的一項電腦儲存設備。原理是利用光學雷射與磁場的改變來記錄到MO光碟片上。目前主流容量以640MB及1.3GB為主,它有攜帶方便及容量大的優點,甚者可將作業系統帶著走,MO此高容量可攜性儲存媒體相信是未來儲存媒體的主流。和一般可讀寫光碟片 (CD-ROM) 相同,但是具有重複錄製的效果,其外型和軟碟片相當,分別有5.25 英吋和 3.5 英吋,以及最新流行的 2.5 英吋迷你光碟 (MD) 三種。

DVD:Digital Versatile Disc,數位多功能光碟(數位影音光碟),其資料存取的速度為單倍速,為CD的9倍,約1350KB/sec。連接外站:DVD規格說明

DVD區碼

  1. 第一區:美國、加拿大、美國管轄區域
  2. 第二區:日本、歐洲、南非、中東(包括埃及)
  3. 第三區:台灣、東南亞、東亞(包括香港及韓國等)
  4. 第四區:澳洲、新西蘭、太平洋各島、中美洲、墨西哥、南美洲、加勒比海
  5. 第五區:東歐(前蘇聯)、印度大陸、非洲、北韓、蒙古
  6. 第六區:中國大陸
  7. 第七區:暫時未有指定區域
  8. 第八區:特別國際管轄地區(例如飛機及遊艇)
  9. ALL區:所有區域播放機器

COMBO:結合CD-RW與DVD-ROM功能,同時具有DVD讀取,CD-R燒錄一次,CD-RW覆寫燒錄功能的複合機。若標示為52X32X52X16X表示以52倍速CD-R寫入,32倍速CD-RW覆寫,52倍速CD-ROM讀取,16倍速DVD-ROM讀取

光碟資料的儲存格式為螺旋雷射光軌,與磁碟的同心圓磁軌記錄資料不同。DVD-RAM則是同心圓資料軌

Blu-Ray Disk藍光光碟:

  鍵盤

依鍵盤上的按鍵數可以分為84,101,104鍵,桌上型電腦搭配Windows98所使用的鍵盤為104鍵的設計,而筆記型電腦的設計則以84鍵為主

依其按鍵設計模式可分為
薄膜式鍵盤 此種鍵盤主要利用兩片佈滿銀色線路的塑膠薄膜與鍵盤內的碳心接點產生不同的排列組合以產生不同的訊號,而達到輸入的目的。 因為此種鍵盤不像機械式鍵盤一般,在輸入時會發出達達的按鍵聲,而且利用塑膠薄膜可達到阻隔水分滲入,減少鍵盤故障的因素,所以薄膜式鍵盤又被稱為『無聲鍵盤』或是『防水鍵盤』
機械式鍵盤 此種鍵盤是以獨立的微動開關來達到輸入的目的,主要是利用各個獨立的按鍵,來控制各個需要輸入的訊號,使用此種鍵盤的優點在於,若是鍵盤中的某一個輸入鍵發生故障時,只要更換掉故障的按鍵即可。
  滑鼠

分為機械式,光學式,與半光學半機械式。新近則有藍牙滑鼠

  光筆與手寫板 比較知名的大廠是Wacom手寫板的使用說明。而此一硬體亦有搭配手寫輸入法的廠商(蒙恬科技),出品手寫輸入法,是不會用鍵盤輸入法的電腦使用者在輸入資料時的最好幫手
  條碼掃描器

讀取的條碼模式可以分為一維條碼與二維條碼

QRCode 是由日本企業 Denso Wave 於 1994 年開發,原本的用意是為了可以快速讀取條碼內容,如同它原本的名字即是 Quick Response Code 的縮寫。最早的用途是用於追蹤汽車製造用的零件,後來被廣泛用到各種倉儲系統。你若注意你買的 3C 用品,會發現不少設備上都印上了 QRCode 或 Micro QRCode。QRCode 是日本應用最廣泛的二維條碼。

你可以利用手機把左側的圖形照下來,看看裡面有哪些資料。這個網站可以幫你做出屬於自己的QR Code

一般條碼視為輸入媒體。相關條碼的資訊請參閱條碼資訊網

 

光學記號閱讀機

OMR,聯考時電腦閱卷讀卡
  光學字元辨識器 OCR,文件經掃描後,把掃描圖形辨識為文字
  磁性墨水辨識器 MICR,銀行支票磁性墨水閱讀器
  掃描器

Scanner, 掃描器是一種將靜態影像轉為數位影像的設備,主要有饋紙式及平台式兩種主要的掃瞄方式,但目前市面上較常見的掃瞄器多是平台型掃瞄器。使用方式有點類似影印機,不同的是將捕捉到的文件或影像,經過數位化的過程,使其能儲存於電腦中,當然也可以與印表機搭配,達到影印的效果,但與影印機比較起來,解析度較高。 不過目前的掃瞄器體積較佔空間,部分機型掃瞄時間較長,解析度的清晰度是以DPI(DOT PER INCH)表示之,DPI越高解析度也越好,但掃瞄的時間也較長。

若掃瞄機內建光罩,則可將 35mm 的幻燈片或負片轉換成數位檔案

  數位相機

Digital Camera。與傳統相機在外型或功能上都相同,主要都是在將動態或靜態影像作瞬間捕捉並保存下來。 數位相機與傳統相機最顯而易見的不同點就在儲存媒介上,數位相機是利用可記錄影像的磁碟片或記憶卡來存取影像,拍攝完畢之後則可以使用RS-232、EPP、USB等標準電腦連線方式傳輸到電腦做處理,也可以由具有特殊功能的印表機直接列印出來,其最大的優點在於當拍攝效果不滿意時,可以及時刪除並且重拍,同時在儲存媒介上也不需要像傳統相機一般時常購買底片,可以節省底片的費用,並且同時節省沖印費! 而在處理的效率方面,數位相機也比傳統相機佔了非常大的優勢。

所使用的元件包括:CCD與CMOS。CCD電荷耦合元件 (CCD,Charge-coupled Device)是一種積體電路,上有許多排列整齊的電容,能感應光線,並將影像轉變成數位訊號。經由外部電路的控制,每個小電容能將其所帶的電荷轉給它相鄰的電容。近年來,利用互補金氧半導體(CMOS)的製程,已能製造實用的主動像素感測器(Active Pixel Sensor)。CMOS是所有矽晶片製作的主流技術,CMOS感光元件不但造價低廉,也能將訊號處理電路整合在同一部裝置上。CMOS感光元件的另一個優點是,其耗電量低於CCD。

  不斷電系統 UPS;Uninterruptible Power Supply,內建電流轉換迴路及電池組,在正常供電時,先將市電的交流電轉換為直流電並分成兩部分。除了將一部份電力轉換成潔淨交流電供設備使用外,另一部份電力則持續對電池組充電;一旦市電異常時,即將儲存於電池中的直流電供變流器轉換為交流電,供給負載繼續使用,達到不斷電的功能。
  全球衛星定位系統 GPS:Global Positioning System
  MP3 Player 播放MP3音樂的隨身聽,亦可以作為隨身碟使用。較出名的以Apple公司的IPOD為主
  RfID

射頻識別(RFID)是一種運用無線電波傳輸訊息的識別技術,一組射頻識別系統由標籤與讀取機組成。標籤上裝有電路,不需要電池。當讀取機從一段距離外間歇發射能量給標籤時,標籤上的電路即可通電,與讀取機交換訊息。標籤基本上是在一塊矽晶片上加裝簡單的天線,然後以玻璃或塑膠組件封裝而成,詳見科學人2004 年2月號〈未來生活的隱形僕人〉

外站連接:http://www.rtc.itri.org.tw/RFID/

基本原裡:http://www.rtc.itri.org.tw/research/rfid.htm#title1

  PMP

Portable Media Player

外站連接:PSP官方網站

輸出設備
  顯示器

顯示模式計有CRT陰極射線管與LCD液晶螢幕

可以區分為交錯式與非交錯式。早期為節省製作成本,均是以交錯式為主,後期全面以非交錯式為主。至於電視則是以交錯式掃描,以便撥放動態畫面。

掃描動作乃是以水平掃描頻率與垂直掃描頻率為主。其中水平掃描頻率決定顯示器的解析度。垂直掃描方式則決定該顯示器為交錯式或非交錯式顯示影像,對人眼有相當影響

常見的顯示器解析度規格:(單位:pixel)
640*480 800*600 1024*768 1280*1024

目前因為顯示卡的內建記憶體與顯示器的技術提昇,桌面顯示解析度也大幅提昇

計算題:欲設定桌面解析度為1280*1024,色彩設定為32位元高彩,則顯示卡上的記憶體至少需多少,以符合此顯示解析度?

LCD的規格

1. 尺寸 :LCD 顯示器跟CRT顯示器在尺寸的認定有一點很大的不同,一般而言CRT的真正顯示尺寸會比宣稱尺寸少個一吋左右,這是因為一般CRT標示的尺寸為映像管尺寸,而映像管重量少說要十來公斤,因此要將映像管牢牢固定在螢幕的機殼中,必須犧牲四個邊角來作固定,因此CRT的尺寸標示比較實在的廠商通常會標示映像管尺寸與可視尺寸兩個項目,反之LCD由於採平版設計、面板本身的設計上沒有CRT的困擾,標示的面板尺寸幾乎就等於消費者的可見尺寸,因此LCD實際顯示畫面的尺寸跟規格尺寸相當接近,甚至是相同的!

2. 解析度:LCD 顯示器的解析度是與尺寸有相對關係的,除了少數特殊規格的機種之外,一般而言17、18及19吋的LCD顯示器的解析度為1280x1024,這也是該尺寸LCD顯示器的最佳顯示解析度,這時作業系統最好也是設定成跟最佳解析度一樣,不然會出現模糊或者顯示不正確的情形喔!

3. 亮度:亮度的單位為cd/m2或nits,常見的LCD基本的亮度都在250 nits以上,但不少廠商都推出高亮度機種,雖說過高的亮度顯示會讓眼睛感到不舒服,也比較耗電,不過從規格的角度來看,亮度較高的面板可調整的幅度也較寬,初期使用可以調整到自己習慣的亮度。

4. 對比度:對比度指的是螢幕在全白以及全黑兩個狀況下所測得的亮度比值,簡單的說,以如果您買到的LCD在全白的狀況下亮度為1000 nits,全黑的狀況下亮度為2 nits,那麼所計算出來的對比度則是500:1,而這也是亮度與對比的換算,也是驗證LCD規格的很好的方式,當某一台LCD的亮度高達800 nits,但對比卻只有200︰1,那便可能要注意一下其在全黑的狀況下,會不會有漏光,或者對比度根本就是造假的情況。

5. 可視範圍:可視範圍是指在畫面可清楚被看見的範圍,大一點的可視範圍,可避免因為觀看位置偏移而看不清楚畫面,當然LCD的可視範圍會不如CRT來得好,但相對的隱密性也會比較高,加上目前大部分LCD的可視範圍都還能應付幾個使用者並排觀看,所以除非是要將LCD用來當電視看,且經常很多人一起看,不然似乎不太需要特別強調超大可視範圍。

6. 訊號輸入方式:目前主流的訊號輸入方式仍是D-Sub為主,內建DVI的機種在價位上會較高些,不過目前兩者價差有拉近的情況,甚至有廠商推出低價的DVI機種LCD,加上現在的顯示卡大多有提供DVI輸出介面,購買內建DVI介面的LCD顯示器,會較不用擔心未來升級的問題,除此之外,DVI屬於全數位的視訊訊號,在多數的情況之下顯示的品質會較為優異。

 

印表機

繪圖機

可以區分為:撞擊式與非撞擊式兩類

類別
種類名稱
列印速度單位/解析度
撞擊式[註:參考外站] 菊輪式、點陣式 CPS/360dpi
非撞擊式 噴墨式、雷射式、熱感印式 LPS,PPM/300,600,1200dpi

噴墨式印表機又依據其噴墨方式的不同可以分為氣泡式與壓電式

噴墨式印表機
代表廠家
技術說明
氣泡式 HP,Canon 列印頭有多組小管與墨水夾相連,墨水進入小管,加熱電阻對加熱小管,管中產生氣泡,氣泡隨加熱便大,最後將鄰近噴嘴的墨水滴因受氣泡擴張的壓力而擠壓出去,加熱電阻冷卻返回最初狀態,並以此反覆,產生連續墨點
壓電式 Epson 利用壓電元件至於噴嘴中,因施加壓使壓電元件變形彎曲,進而擠壓管中墨水而產生墨滴,此一原理與擠壓鋼筆墨水管,墨水會噴出的情形相同

雷射印表機乃是利用靜電原理產生影像列印效果

印表接連接電腦的平行埠介面Parallel port,該連接埠為集中式輸出入介面Centronic I/O介面。Centronics 是一種工業上的標準,它通常用在電腦和週邊設備的溝通,例如在個人電腦上的平行埠 (parallel port) 便是一種 centronics 輸出入的介面,它可連接 centronics 印表機以印資料[丙級檢定]

部分大廠在墨夾內建晶片,以便偵測墨夾內尚存之墨水容量。而此晶片亦具有與印表機相互溝通的能力

  事務機 一般可分為三合一或是四合一。指的是影印、掃瞄、列印(三合一)或多加傳真(四合一)功能的機種。
輸出與輸入設備
  磁碟Disk

磁碟機主要讀取1.44Mb或是1.2Mb的磁碟片,為早期IBM電腦的標準配備。

此種磁碟片,以軟式磁碟為主,新購磁片必須經過格式化,將磁片劃分為大小同心圓(磁軌Track),並在每一同心圓劃分為等距區域(磁區Sector),每一磁區內可儲存512Kb,所以此種磁片的容量為:

磁片種類
磁軌
磁區
容量
5.25" 2DD
2
40
9
360kb
5.25" 2HD
2
80
15
1.2Mb
3.5" 2DD
2
80
9
720Kb
3.5" 2HD
2
80
18
1.44Mb

每一磁軌的磁區,其密度均相同。磁軌的編號係由外而內,磁軌0在最外圈,第0軌的第0區,該磁區為啟動磁區Boot Sector,用來載入作業系統。FAT表亦位於第0軌

每一磁碟都有一索引孔,分別代表磁區的起始位址。軟式磁碟視磁區定位不同而有硬式分區與軟式分區之分,硬式分區在磁片圓心部分有許多小孔,代表磁區起始位置,此磁片容量固定。而軟式分區只有一個索引孔,磁軌所包含的磁區數與磁區所存放的容量,視格式化formating程式而定[87保甄]

新式軟式磁碟機例如:ZIP,LS-120等均以更大的容量作為儲存資料用途

ZIP軟碟機
[88中夜]
ZIP目前只有荷蘭商艾美加公司(IO-Mega)才擁有製造的技術,與一般傳統磁碟機一樣,ZIP主要功能都在幫助電腦使用者將資料量較小的資料,轉存至ZIP所專用的磁碟片中,讓使用者可以輕易將該資料在不同的電腦中分享或是編輯。 但ZIP軟碟機與一般軟碟機最大的不同就在於容量的部分,ZIP基本上屬於高容量軟碟機的一種,容量共有100M和250M兩種,介面上也有內接式的IDE介面和外接式的SCSI、PPT和USB等不同模式,由於容量較大且連接上也有選擇,所以使用者有較大的使用空間及彈性。
LS-120軟碟機 LS-120與一般傳統磁碟機一樣,主要功能都在幫助電腦使用者將資料量較小的資料,轉存至磁碟片或是LS-120專用的磁片中,讓使用者可以輕易將該資料在不同的電腦中分享或是編輯。 LS-120也是屬於一種高容量的軟碟機,也有人稱為SUPER DISK,LS-120的容量為120MB,它最大的特色就是可以讀取傳統的1.44MB磁片,也就是說你若買了LS-120,你以前存在1.44MB磁片照樣可以讀取或寫入資料。當然也有LS-120專用磁片,容量就是120MB,不過傳統的1.44MB軟碟機可無法讀取LS-120專用磁片。
多功能讀卡機 由於數為周邊設備多數使用FLASH ROM快閃記憶體作為資料存取記憶體,因此多規格的讀卡機設備也開始利用US介面裝置在個人電腦 主機上。各型記憶卡的規格,請看簡介
虛擬磁碟機Virtual Disk[88中夜]
又稱RAM Disk。利用設備驅動程式(RAMDRIVE.SYS)將主記憶體一部分模擬為磁碟機,因為係利用主記憶體的電子裝置,此種虛擬的磁碟機存取資料的速度比利用機械裝置存取資料的相關輔助記憶體還為快速
磁碟陣列RAID[詳細說明]
  Redundant Array of Inexpensive Disks,常用於網路Server磁碟機資料備份的一種技術。因為Server上的資料通常都很重要,因此RAID即是利用低成本、低容量、低效率的磁碟陣列模擬高成本、高容量、高效率的昂貴單一顆硬碟(SLED),用來備份資料並使得磁碟存取的效能增加。另外,RAID也為磁碟機系統引進了更高的失誤容忍能力
  硬碟Hard Disk

硬碟係由多片磁片組合而成,其劃分方式與磁片相同,亦劃分為磁軌與磁區。而不同碟片,但是編號相同的磁軌,則稱為磁柱Cylinder

SMART(自我監測分析報告) SMART(Self Monitoring Analysis and Reporting Technology)又稱為「自我監測分析報告技術」。這是硬碟機本身透過持續的監視,及分析其參數的變化,讓使用者能在硬碟機故障之前,就透過系統提出預警,有足夠的時間作必要的因應措施,防止資料流失。目前多數的硬碟機均具備有此一功能

傳輸介面分為:

  • SCSI(Small Computer System Interface):並列傳輸,多工且具彈性
  • IDE(Integrated Device Electronics):即AT-bus介面,並列傳輸,目前多數週邊裝置所支援的介面
  • ESDI(Enhanced Small Device Interface):為串列式傳輸
  • Ultra DMA:也稱為Ultra ATA,目前以Ultra DMA66與Ultra DMA100較多,但主機板必須支援這項功能以及使用專用的硬碟排線,才能發揮66或100MB/s的傳輸速度。

硬碟存取時間Access Time為以下三種時間的總和:

搜尋時間
Seek Time

(最外磁軌移到最內磁軌所需時間)/2
磁頭移到存取磁柱Cylinder所需時間

旋轉延遲時間
Rotational Delay Time

磁頭轉到所需存取的磁區Sector
(轉一圈所需時間)/2   註:平均旋轉時間

資料傳輸時間
Data Transfer Time

傳輸一個Sector所需時間,資料所需總傳輸時間

例如:

 一磁碟機,每分鐘5400轉資料移轉時間為每秒3百萬位元組,平均搜尋時間為16毫秒,則同一磁柱內的3000位元組之隨機存取時間為多少毫秒?

尋找時間Seek Time 16ms(應該取平均值,題意已標明為平均尋找時間
旋轉時間Rotational Delay Time

5400/60=90轉/秒,故一轉為1/90秒=0.011sec(1 track=1/60)

旋轉延遲時間為(60*1000)/(5400*2)=5.5ms

資料傳輸時間Data Transfer Time 3000/3*10^6=1ms

所以硬碟的存取時間為16+5.5+1=22.5ms(毫秒)

固態硬碟SSD Solid State Disk

採用DRam或Flash取代傳統硬碟碟片,加上一顆控制晶片以及傳統硬碟機的介面,模擬為硬碟機。其優點是具有硬碟機的共通性,並有記憶體的高搜尋效率、無聲、低溫等優勢。

 

  磁帶機

磁帶機 (Tape Drive) 磁帶機是最早的週邊儲存媒體之一,它使用薄而長的磁性帶子作為儲存媒體,適合循序存取使用,因為電腦系統的程式和資料在執行時的特性是屬於隨機存取,因此程式和資料比較不適合在磁帶上執行,因為磁帶具有容量大而且價格低廉的特性,所以目前一般電腦系統均將磁帶機作為輔助儲存裝置,也就是備份資料的設備

磁帶機的單位名詞:
IRG Inter Record Gap 紀錄間隙
IBG Inter Block Gap 紀錄組間隙
BPC Bytes per Centimeter 每公分儲存的位元數
BPI Bytes per Inch 每英吋儲存的位元數
CPI Character per Inch 每一英吋字元數
BF 一個實體記錄中所含之邏輯記錄數目,稱之為區段因子。區段因子愈大,磁帶的使用率愈高 區段因子
  個人數位助理 Personal Digital Assistant,PDA是一種類似手掌大小的小型電腦,其內部包含了簡易的文書處理、統計、計算、資料庫及繪製報表的能力,雖然速度不及筆記型電腦,但是包含了個人一般常用的功能,而且大多還具有無線或是有線傳輸的能力,能夠和一般個人電腦交換資料
  程式控制器PLC 程式控制器在發表初期被稱為(Programmable Logic -Controller)簡稱PLC,最先的目的是取代繼電器,執行繼電器邏輯及其他計時或計數等功能的順序控制為主,所以也稱順序控制器,其結構也像一部微電腦,所以也可稱為微電腦可程式控制器
  電池 一般筆記型電腦多以cell表示電池內部串連的電池個數。輕薄型的筆記型電腦以串連兩個電池為主(2 cell),若是標準筆電則是以4 cell為主,而新的筆記型電腦則是增加到6 cell為主流標準

7.電腦選購與保養

綠色電腦:指電腦符合省電、低噪音、低污染、無毒性、可回收等具有環保特性的電腦

能源之星:指當電腦在非工作模式下,會進入省電模式,讓消耗電力節省50-75%,符合本規格者即授與能源之星徽章中華民國能源之星網站

DPMS規範:VESA(Video Electronics Standard Association)的 DPMS(Display Power Management Signalling)規範為電源顯示管理訊號,在液晶電視沒有輸入任何訊號時,此功能會保護螢幕並進入省電模式以減少液晶電視所消耗的功率。電器正常運作,指示燈亮綠色。省電模式時,指示燈亮黃色。

蒙特婁議定書:根據二十多年科學證據之收集顯示應用於冷凍、空調、發泡、電子清洗劑及溶劑之氟氯碳化物(CFCs)、四氯化碳、三氯甲烷及作為滅火劑之海龍(halon,含碳、溴、氟等) 為主要破壞臭氧層物質。1985年國際間互相協調通過「維也納保護臭氧層協定」,1987年9月16日世界51個國家在加拿大蒙特婁市舉行國際會議,其中24個國家簽訂「臭氧層保護條約協定書」亦即「蒙特婁議定書」,規定各國階段性減少五種氟氯碳化物及三種海龍之消費量與生產量。1989年1月1日起蒙特婁議定書正式生效,並每年召開一次締約國大會,簽訂蒙特婁議定書原案之國家已達174個。由於美國及其他先進國家之支持,蒙特婁議定書規定1996年1月1日起不得生產及消費氟氯碳化物,未簽署之國家可能會遭到貿易抵制。(參考網站:環保署

京都協定書:歐盟於1997年簽署京都協定書(Kyoto Protocol),並具體承諾將在2012年時減少百分之八的溫室氣體排放(相對於1990年之數據)。自此後,歐盟開始在許多重要國際會議中推動歐盟會員國對京都協定內容的認可;而京都議定所載明的各項規範及內容並正式於2005年2月16號開始在歐盟生效。

8.參考網站

9.歷屆聯考題選