計算機概論-計算機硬體概述_1

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前導

由五大單元組成,分別為算數邏輯單元、控制單元、記憶體單元、輸入單元、輸出單元

其中,算數邏輯單元、控制單元又可合稱為中央處理單元。

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其中,記憶單元是微電腦用來存放指令和資料的地方,可分成(主記憶體)和(輔助記憶體),(主記憶體)是設計在主機板上的的記憶體,(輔助記憶體)則是設計在主機板外的記憶體。

主記憶體

主記憶體 是程式執行時必備的裝置,程式必須先載入到記憶體內,CPU才能執行。存取速度快,但通常具有較小的容量,且大部分屬於 揮發性記憶體,即電源關閉後資料會遺失。

而主記憶體主要類型為:

  • 隨機存取記憶體(RAM, Random Access Memory)
  • 唯讀記憶體(ROM, Read-Only Memory)

其中RAM又可細分為:

  • DRAM(Dynamic RAM): 常見於一般電腦系統,存取速度較慢但容量較大,需要定期刷新數據。
  • SRAM(Static RAM): 速度更快但成本較高,通常用於快取記憶體(Cache Memory)。快取記憶體內建於CPU,用於加速 CPU 與記憶體之間的資料交換。

ROM,非常適合那些在生命周期中幾乎不會被更改的軟體,例如電腦和手機的操作系統、CPU和GPU的程式等,這種裝配了重要軟體的唯讀記憶體也可叫作「韌體」,可永久儲存電腦的指令。

電腦開機時所執行的基本I/O控制系統程式BIOS就是存放在一個ROM中,電腦開機的時候BIOS提供一連串的指令對中央處理器(CPU)等元件進行初始化,在初始化過程中,BIOS程式初始化並檢查RAM。早年,BIOS儲存於ROM晶片上;現在的BIOS多儲存於快閃記憶體晶片上,這方便了BIOS的更新。

快閃記憶體,儘管除了「唯讀」之外也能夠「刪除」資料,但依然可以算是ROM。

輔助記憶體

輔助記憶體 (如固態硬碟、隨身碟)為非揮發性,主要用於長期儲存資料與程式,即使電源關閉,資料仍然保留。其存取速度比主記憶體慢,但容量通常較大且價格便宜。

輔助記憶體需要透過輸出入單元進行資料存取工作。

輸出入單元

輸出入單元,是計算機用來與外部設備進行資料交換的部分,負責接收輸入數據以及輸出處理結果。

  • 資料輸入: 從外部設備(如鍵盤、滑鼠、感測器)接收資料並傳送給 CPU 或記憶體。
  • 資料輸出: 將 CPU 處理後的結果傳送至外部設備(如顯示器、印表機、揚聲器)。

總之,透過輸入單元,由輸入裝置(例如硬碟、鍵盤)讀入相關命令、程式與資料至記憶體,CPU負責執行儲存於記憶體內的城市與資料,處理完畢後,將處理結果經果輸出單元送至輸出裝置,例如螢幕,或儲存結果在磁碟機中。整個過程會由CPU內部的控制單元擔任控制中樞,完成各單元的協調工作。


好,本章節先介紹到這邊,剩下的硬體單元會放到下一章節解說。

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