1,第一章 資訊時代,快速建立對電腦的認知 電腦的用途及發展歷史 電腦的特性及組織成分,2,資訊(information)和資料(data)有何差別？簡單的說，資訊指的是資料經過處理後所獲得有用的東西。 電腦能夠將資料轉化為有用的資訊。,3,大綱,1.1 電腦與生活 1.2 電腦的特性 1.3 電腦的演進 1.3.1 電腦的誕生 1.3.2 電腦的演進歷史 1.3.3 未來的電腦（第五代電腦） 1.4 電腦的種類 1.4.1 電腦的分類 1.4.2 個人電腦 1.5 電腦的組成 1.5.1 硬體 (Hardware) 1.5.2 軟體 (Software) 1.6 重點回顧 本章習題,4,1.1 電腦與生活,電腦與人類的生活已經密不可分，舉凡自動控制、 交通運輸、文件處理、教育訓練、休閒娛樂、生產製造、醫療體系、金融交易、行政業務、電腦繪圖、電腦模擬、連線網路、網際網路均能夠看到電腦應用帶給人們生活上的改變。 自動控制： 交通運輸：,5,文件處理：教育訓練：,1.1 電腦與生活,製作統計報表是 電腦常見的功能之一,電腦輔助教學,6,1.1 電腦與生活,休閒娛樂：生產製造：,電影剪輯,機器人本身就是一部電腦,7,1.1 電腦與生活,醫療體系：金融交易：,電腦與醫療設備的結合,ATM其實也是一台電腦，並與銀行主機連線,8,1.1 電腦與生活,行政業務：電腦繪圖：,政府採購也已經上網,摩天大樓的電腦繪圖,9,1.1 電腦與生活,電腦模擬：,飛行模擬器也內含電腦控制,10,連線網路：網際網路：,1.1 電腦與生活,樂透彩券也是電腦連線的一項應用,透過網路蒐集資訊非常方便,11,1.2 電腦的特性,電腦之所以如此流行，是因為電腦具備了下列優點： 速度快 量測電腦速度的表示方法 使用電腦內部處理速度來表示，微秒(ms)、奈秒(ns) 、百萬赫茲(MHz)、十億赫茲(GHz) 。 使用每秒可執行多少工作為準，每秒可執行多少百萬個指令(MIPS)、每秒可執行多少百萬個浮點數運算(MFLOPS)、每秒可執行多少個交易(TPS)。 儲存能力強 電腦容量的單位 以二進制為主， 一個二進制位數稱為一個位元(bit；通常使用小寫b表示)， 8個位元構成一個位元組(Byte；通常使用大寫B表示)。位元組是電腦容量最常被使用的表示單位 K Bytes（千位元組）、M Bytes (百萬位元組)、G Bytes (十億位元組)、T Bytes（兆位元組）。 可靠度高 Y2K千禧蟲問題 具備通訊能力,12,電腦並非毫無缺點，以下是大量應用電腦所帶來的問題： 容錯能力 健康問題 著作權爭議 網路言論 跨國犯罪 環保議題 其他： 網路資料外洩的隱私權爭議問題,1.2 電腦的特性,13,1.3 電腦的演進(Self-Study),電腦早期並非如同我們現在所看到的電腦外觀，在本節中，我們將重新回顧電腦的誕生及歷史演變，並介紹電腦未來的發展方向。 1.3.1 電腦的誕生 電腦(computer)又被稱為計算機（如同本書書名），雖然後來為了避免與傳統計算器(calculator)產生混淆，而使用電腦一詞加以翻譯。 中國最早的計算工具 算盤 西方最早的加法器 1642年，法國數學家巴斯卡(Blaise Pascal)利用齒輪的機械原理設計加法器。 乘法器 加法器發明30年後，德國人萊伯尼茲(Gottfried Leibnitz)又發明了一台乘法器，使用反覆加法原理製作而成。 1820年，法國人湯瑪斯(C. X. Thomas) 則改良該乘法器，變成一台可以做加減乘除四則運算的機器。,14,1.3.1 電腦的誕生(Self-Study),現代計算工具 計算工具一直沒有大多的發展，直到十九世紀中葉，英國數學家巴基貝(Charles Babbage)建造了一台差分機(Difference engine)可以進行複雜的計算等式差數的工作，差分器使用打孔紙卡來控制一連串的動作，這是一個突破性的發展。 後來巴基貝又構思了一台分析機(analytical engine)，該機器具有輸入單元、輸出單元、記憶單元、算數單元、控制單元等五項單元。 到了十九世紀末，在美國人口調查局工作的赫羅瑞斯(Herman Hollerith)，則使用卡片上不同的打孔位置來儲存資料，自製了一台表格運算機器，並且使用六週完成全美人口普查作業，取代了原本人力必須花費七年所完成的工作。值得注意的是，這台機器對於卡片、打卡機與讀卡機等輸出入方式建立了基礎，一直被沿用至1980年。 後來，赫羅瑞斯獨自創立了列表機器公司，這家公司可以說是國際商業機器公司IBM(International Business Machine Corporation)的前身。,15,1.3.1 電腦的誕生(Self-Study),使用繼電器的計算工具 除了打卡機與讀卡機之外，一種小型且利用人工操作機器的計算器(calculator)也是在十九世紀中葉被發展出來，但當時的計算器是完全機械式的，操作不易。 在1937年，美國貝爾電話實驗室(Bell Telephone Laboratories)的史提必茲(George Stibitz)則開始使用電力操作機械作業的計算器，稱為電動計算器(Electrodynamic calculator)，此機器採用繼電器(Relay)作為機械作業的元件，透過繼電器的電路中斷與連續來記錄資料，並於1940年完成第一部繼電式電腦(Relay Computer)。 同一時期，在1937年，哈佛大學的愛肯教授(Professor Howard Aiken)設計了另一台電動式計算器，經由IBM的製造，於1944年問世，稱之為Mark I計算器。此機器長約51英呎，寬約8英呎，重達5噸，也是一台繼電式計算器，可以在0.3秒完成加法或減法運算，乘法則平均需時4秒，除法最多必須花費16秒。除了四則運算外，它還可以參考事先計算好的函數表，進行演算的工作。,16,1.3.1 電腦的誕生(Self-Study),使用真空管的計算工具 另一方面，在1942年，美國愛荷華州立大學愛特納索夫教授(Professor John V. Atanasoff)及其助理貝瑞(Clifford Berry)則完成了由45個真空管構成記憶體的數位計算機，這部機器是世界上第一部電子數位計算機，並以他們兩個人的名字命名為ABC(Atanasoff-Berry Computer)。隔年，英國為解出德軍密碼，則使用電子電路方式，製作了Colosuss機器。 在1946年，賓州大學電機系毛琦雷教授(Professor J. W. Mauchly) 與它的學生愛克特(J. P. Eckert)則透過ABC電腦的基礎設計了一台可以計算大砲發射軌道的機器，稱為電子數值積分及計算器(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，命名為ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，此為史上第一部全電子式數位電腦。 爾後1952年，賓州大學又完成了第二部機器，名稱為電子離散變數計算機，命名為EDVAC。事實上，毛琦雷教授與愛克特，在完成ENIAC之後，便於1947年成立了毛琦雷-愛克特公司，該公司後來被雷明頓蘭得(Remington Rand)公司收購，並於1951年完成了世界上第一部商業用途電腦，命名為UNIVAC(Universal Automatic Computer)。在此同時，使用真空管所設計的機器淘汰了使用繼電器所設計的機器。並且真空管確立了電腦發展歷史的確切地位，稱為第一代電腦。,17,自從真空管電腦出現後，電腦的組織元件不斷推陳出新，歷經真空管、電晶體、積體電路、超大型機體電路等四個階段，分別被稱之為第一代、第二代、第三代、第四代電腦。其特色如下表格：,1.3.2 電腦的演進歷史,18,8,真空管 大、不大可靠 、 產生大量的熱磁鼓 在一個讀/寫頭下方旋轉的記憶裝置讀卡器 磁帶裝置 這些循序附屬儲存裝置的發展,第一代硬體 1951 -1959,19,9,電晶體 取代真空管、快 、小、 耐久、便宜磁蕊 取代磁鼓、 資訊隨時可用磁碟 取代磁代、 資料可以直存取,第二代硬體 1959 -1965,20,10,積體電路 取代電路板、更小、更便宜、更快、更可靠 電晶體 現在用來建構記憶體終端機 一種具有鍵盤與螢幕的輸入/輸出裝置,第三代硬體 1965-1971,21,11,大型積體電路 此時晶片技術有極大的進展個人電腦，商業市場， 工作站 由於個人電腦的推出，造就了如 Apple 以及 Atari等新公司的成立，工作站也在此時期出現。,第四代硬體 1971-?,22,下一代(Next Generation)的電腦，究竟會出現什麼重大的變化？ 這實在很難說。但歷史上曾經出現第五代電腦的說法 日本在1980年曾經提出發展第五代電腦的十年計劃，目標是要設計一個高度人工智慧的電腦，使電腦不但具有智慧、專家性質，並且能與人類透過自然語言溝通及解決問題。雖然計劃最終宣告失敗，但在此十年當中，人工智慧(AI)研究得以蓬勃發展，並且在前幾年日本成功推出風靡一時的智慧寵物（如機器狗）。 下一代的電腦究竟會出現什麼變化尚且不知，除了人工智慧之外，電腦目前正朝向更快的電腦、更小的電腦、容量更大的電腦、更安全的電腦等方向努力，並且未來的電腦系統將具備網路及無線網路設備、並擁有更大的頻寬以及更方便、舒適的使用環境。,1.3.3 未來的電腦（第五代電腦）,23,1.4 電腦的種類,1.4.1 電腦的分類 電腦的分類可以依據用途、處理資料的類型、綜合分類等選項來加以分類如下： 一、依用途分類 一般用途電腦 (General Purpose Computer) 特殊用途電腦(Special Purpose Computer) 二、依處理資料的類型分類 類比式電腦(Analog Computer) 數位式電腦(Digital Computer) 混合式電腦(Hybrid Computer) 三、依據記憶容量、處理速度、軟體支援度、體積、價格綜合分類 超級電腦、大型電腦（機架電腦）、中型電腦、小型（迷你）電腦、工作站、微型個人電腦,24,1.4.2 個人電腦,凡是價格便宜、針對個人或家庭設計的電腦都屬於個人電腦(Personal Computer；PC) 目前較流行的個人電腦包含蘋果(Apple)公司的麥金塔(Macintosh)電腦及IBM相容個人電腦(PC；Personal Computer)。 IBM相容PC造就了三項大事： 組裝電腦大行其道 微軟崛起 以CPU做為個人電腦名稱。 麥金塔電腦的設計架構和IBM PC不同，它採用的是motorola的CPU，又稱為Power PC。麥金塔電腦的作業系統是蘋果公司獨立開發的Mac-OS系列，並且具有親切的人機介面。 筆記型電腦(NoteBook)為了隨身攜帶，因此具有重量輕、體積小、散熱快、低耗電量等特點。 迅馳(Centrino)不是一顆CPU也不是一顆晶片，它只是一種 Intel為了行動運算技術而訂定出來的一種技術規格（例如支援無線通訊、使用 Intel 855 晶片等），凡是符合該技術規格者，Intel將允許該筆記型電腦使用Intel Centrino標籤出售。,25,1.4.2 個人電腦,DeskNote是介於Desktop（桌上型）與NoteBook（筆記型）電腦之間的一種電腦機型，外觀與筆記型電腦一樣，但需要插上電源才能夠執行。 個人數位助理(PDA)是一種非常小型的掌上電腦，使用者可以直接使用手寫輸入、觸控螢幕等來輸入資料。 平板電腦(Tablet PC)的體積及性能與筆記型電腦差異不大，但可以直接使用手寫輸入、觸控螢幕等來輸入資料。 純平板電腦沒有鍵盤 而摺疊式平板電腦仍具有鍵盤，且螢幕可以旋轉。 網路電腦(Network Computer)是一種過度性產品，它具有CPU與記憶體，可以連結到電視，讓使用者透過電視及網路連上Internet，進行網路活動。,