第一章 電腦科技與現代生活 1-1 電腦發展史 一、計算機的發展過程 時間 發明者 發明 備註 西元前約 3000 年 中國人 算盤 西元 1642 年 巴斯卡 加法器 西元 1832 年 巴貝奇 差分器、分析器 被稱為電腦之父 西元 1890 年 何樂利 打孔卡處理機 協助美國政府進行人口普查，在 1924 年成立 IBM 西元 19371938 年 阿坦那索夫 ABC 第一部電子式計算機 西元 1946 年 毛琪雷等人 ENIAC 第一部通用型電子計算機 西元 1949 年 馮紐曼 EDSAC 第一部內儲式電子計算機，內儲式觀念的提出者 西元 1951 年 毛琪雷、艾特克二世 UNIVAC 第一部商業用途電子計算機。 二、電子計算機元件發展世代 世代 第一代 第二代 第三代 第四代 第五代 製造的主元件 真空管 電晶體 積體電路(IC) 超大型積體電路(VLSI) 人工智慧 (AI) 代表電子計算機 ENIAC IBM1620 IBM System/360 個人電腦、MAC 電腦 計算機的體積 大 小 執行速度 慢 快 可靠性、精確度 低 高 記憶體容量 小 大 架構複雜度 低 高 計算機功能性 弱 強 三、電腦分類 1、依使用訊號來區分 種類 說明 資料處理速度 準確度 類比電腦 使用連續性的訊號來處理資料 慢 較低 數位電腦 使用不連續性的訊號來處理資料，例如：目前的個人電腦 快 較高 混合型電腦 將類比電腦與數位電腦使用轉換器連接而成的電腦 中等 中等 2、依用途來區分 種類 說明 實例 一般用途電腦 1、 只有相關的應用的程式，就可以應用在不同的地方。 2、 應用範圍較廣。 個人電腦、商用電腦等。 特殊用途電腦 1、 針對某一個用途所設計的電腦，主要是讓工作項目更精確、更快速的處理。 2、 只能應用在特定的地方，設計以硬體為主。 嵌入式電腦，例如：裝在冷氣中，用來自動調控溫度的電腦。 3、 依處理資料量的大小來區分 種類 超級電腦 大型電腦 中型電腦 微電腦 嵌入式電腦 應用領域 國防科技 氣象預測 商業金融處理 大型企業 中小型企業 學術性機構 個人、家庭、學校 個人電腦、PDA 麥金塔電腦 家電設備 工廠設備 體積大小 大 小 記憶體容量 大 小 處理速度 快 慢 四、電子計算機的組成與運作 1、電腦系統的組成 電腦系統的組成 運作說明 使用者 1、一般使用者又稱終端使用者(End User) 2、操作電腦系統的人員，例如：維護電腦的專家、操作員、程式設計師等。 3、主要工作是下達資料處理的指令。 軟體： 1、 為使用者與硬體之間的橋樑。 2、 接收使用者所下達的命令，並指揮硬體工作進而達成使用者的命令。這些工作主要有： (1)輸入(Input)：接受軟體或使用者所下達的資料或指令。 (2)處理(Process)：按指令的指示，將資料作特定的處理(如排序、算術或邏輯的運算、統計)等。 (3)輸出(Output)：將處理的結果以特定的形式傳達給使用者。 (4)儲存(Store)：將輸入的資料或處理的結果儲存，以供未來使用。 硬體： 指的是電腦系統中看得到或摸得到的設備，用來執行使用者所下達命令的地方。又可分為： (1)主要設備：為電腦的硬體核心，例如：微處理器(CPU)、記憶體、主機板等 (2)週邊設備：為電腦輸入/出設備，例如：鍵盤、滑鼠、印表機、顯示器等。 五、電腦軟體簡介 軟 體系 統 軟 體作業系統 主要功能在於管理及分配電腦資源，並協助使用者可以輕易的操作電腦硬體。例如：Windows XP 程式語言翻譯程式 主要的工作是將各類的程式語言原始程式轉換成電腦可以看的懂的語言(機器語言)。例如 Visual Basic 的直譯程式。 公用程式 協助作業系統管理電腦硬體的小程式，例如：磁碟重組程式、磁碟掃描程式等。 應 用 軟 體套裝軟體 因應多數人需要而開發出來的軟體，並包裝成套來販買。例如：Word、Excel等 專案開發軟體 請專業程式設計師幫個人或企業組織量身訂作所開發的軟體。例如：某學校的成績管理系統。 六、電腦資料儲存的單位 1、位元(bit)：用來儲存二進位中的 0 或 1 的單位，為電腦中資料儲存的最小單位。在符號表示時通長使用b表示。 2、位元組(Bytes)：因為 bit 太小了，所以將每 8 個 bits 組成 1 個 Byte。在符號表示時通長使用B表示。 3、字組(Word)：電腦系統處理資料的基本單位，字組的長度隨 CPU 的類型而有所不同，例如：32bit 的 CPU，其字組長度為 32 位元，64bits 的 CPU，其字組長度為 64bits。 4、電腦的單位的常數 常數 代表的數值 常數 代表的數值 m(毫) 10-3 K 210 103 10-6 M 220 106 n(奈) 10-9 G 230 109 p(披、微微) 10-12 T 240 1012 5、1Byte=8bits 1KB=210Bytes=1024Bytes (K=210) 1MB=220Bytes=210KB (M=220) 1GB=230Bytes=210MB=220KB (G=230) 1TB=240Bytes=210GB=220MB=230KB (T=240) 七、 電腦速度的單位 1、 CPU 的時脈頻率(工作頻率)： (1) MHz 可看成M與Hz兩部分，而M的常數值為106、Hz為頻率的單位，為每秒執行多少次。綜合以上，MHzCPU 每秒鐘可以執行 106個步驟的單位。 (2)同理 GHz 可看成 CPU 每秒鐘可以執行 109個步驟的單位。 2、CPU 執行指令的速度： (1)MIPS 指的是 CPU 每秒鐘可執行多少百萬個指令。 (2)MFLOPS：指的是 CPU 每秒鐘可執行多少百萬個浮點運算指令。 3、資料傳輸速度： bps：每秒傳輸多少個 bit(位元)資料。 (1) Kbps：每秒傳輸 210bit(位元)資料的單位。(K=210) (2) Mbps：每秒傳輸 220bit(位元)資料的單位。(M=220) (3) Gbps：每秒傳輸 230bit(位元)資料的單位。(G=230) B/S 每秒傳輸多少個 bytes(位元組)資料。 (1) KB/S：每秒傳輸多少個 210Bytes(位元)資料。(K=210) (2) MB/S：每秒傳輸多少個 220Bytes(位元)資料。(M=220) (3) GB/S：每秒傳輸多少個 230Bytes(位元)資料。(G=230) 4、 時間單位 (1)1 ms(毫秒)=10-3秒 (m=10-3) (2)1=10-6秒 (=10-6) (3)1 ns(奈秒)=10-9秒 (n=10-9) (4)1 ps(披秒、微微秒)=10-12秒(p=10-12) 1-2 電腦科技在生活上的應用 一、電腦在網路上的應用 名詞 說明 網際網路 Internet，前身為 1969 年的 ARPNET，現在為連結全世界大大小小區域網路所形成的超大型網路。是一個開放式網路。 台灣學術網路 TANet，為教育部與幾個國立大學共同建置的網路，主要是支援台灣各級學校的教學、研究為目的。 乙太網路 目前運用最多最廣的區域網路架構，訊號是以廣播方式傳送，在乙太網路上任一部電腦發送訊號，網路上的電腦都會接收到訊號。 ISP 網際網路服務提供者，提供使用者連接網際網路服務的單位。 ICP 網際網路內容提供者，指的是在網際網路上提供各種服務內容的廠商。如雅虎 Yahoo，中時電子報等。 ADSL 非對稱數位用戶迴路，上傳與下載速率不一樣，一般下載上傳速度，故稱為非對稱式網路，一般使用電話線路及 ADSL 數據機來達到連上網際網路的目的。 CATV Network 利用 Cable Modem 及有線電視網路來達成連上網際網路的目的。 專線固接 透過一條數據電纜上網，並保持二十四小時連通，其傳輸速度快，線路品質佳，但費用較高，一般是通訊量較大的單位才會使用。 寬頻網路 傳輸速度很快的網路或同時可以傳送多種訊號的網路。 頻寬 Bandwidth，指單位時間網路可以傳輸的資料量，一般的單位有 bps。 無線區域網路(802.11) 使用 2.4GHz、5.8GHz 的無線電波來傳送資料，具有穿透性，通訊距離約 100 公尺。目前有 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n 等規格。 無線基地台 主要功能是用來接收無線區域網路卡所傳送的訊號、再生，然後再轉送出去，以延長傳輸距離，主要功能為無線與有線網路設備的轉接設備。 無線廣域網路 (802.16) 全球微波存取互通介面(Worldwide Interoperability for Microwave Access)以 IEEE 802.16 為標準架構，傳輸速率為 70Mbps ，傳輸距離為 50 公里。 3G 一般俗稱第 3 代的行動通訊技術標準，主要應用於影像電話服務，在高速行動的狀態，可提供 384Kbps 的傳輸速率，在低速或是室內的狀態下，則可提供高達 2Mbps 的傳輸速率。 藍芽 適用於小型低速的無線通訊網路，除傳輸資料外，也可以傳送聲音，傳輸距離最遠約 10公尺，若接上放大器則可達 100 公尺、資料傳輸速率可達 1Mbps。 IP 分享器 可讓家中多台電腦同時透過計時制的 ADSL 或 Cable Moden 連上網際網路的設備。 網路卡 1、 連接電腦與傳輸媒體之間的介面卡 ， 主要功能為電腦與傳輸媒體訊號的相互轉換。 2、 網路卡的傳輸速率有：10Mbps、100Mbps、1000Mbps。 數據機(Modem) 1、 電腦中的數位訊號與電話線或有線電視纜線類比訊號的相互轉換設備，又稱為調變解調器。 2、 為家中連接網際網路的基本設備。 二、電腦科技在個人生活上的應用 名詞 說明 WWW 全球資訊網，由 HTML 檔案所構成，檔案所呈現的內容包括語音、動畫、圖片等，可透過超連結提供線上檢索功能，使用者在全球資訊網上可以跳躍式讀取所需要的資訊。 E-MAIL 電子郵件的概念與現實生活中的郵件相同，但電子郵件是以網際網路來傳遞電子郵件。 即時通訊 一種能讓使用者藉由網路來傳送即時訊息的服務，例如：MSN，Yahoo 即時通。 部落格 Blog，又稱為網誌，一種常更