100.4.26電腦的儲存裝置!!

今天上課的內容是第五章電腦的儲存裝置內容摘要如下:

一、儲存裝置（stoarage device）:用來存放資料、指令或程式。不能直接由CPU存取，必須透過輸入/輸出介面才能作存取動作，為離線儲存裝置。具有非揮發性，即便關掉電源，所儲存資料不會消失，存取速度慢、成本低、容量大。存取方式分為循序存取及隨機存取。

二、主記憶體（main memory）:可以直接由CPU存取，為線上儲存裝置，具揮發性，一旦關掉電源，所儲存資料全部消失，存取速度快、成本高、容量小。

三、邏輯性格式化：

由Windows系統所創造出來的四個磁區來執行，磁碟在格式化時這四個區域就會被劃定（1）主要開機記錄（2）檔案配置表（3）根（目錄）資料夾（4）資料區。

四、硬式磁碟機（Hard disk）

可用來存放作業系統、應用程式及使用者資料，它的內部構造主要有碟片（platter）、主軸馬達（moter）、存放臂（access arm）及讀寫頭（read/write head）

五、資料存放在硬碟的方式:

1.    磁區法（sector method）

將資料以水平方式放在數個磁區，透過碟片的磁面編號和磁區編號，水平移動讀寫頭找到所要讀寫的磁區，然後加以讀寫。

2.    磁柱法（cylinder method）

將資料以垂直方式存放在數個磁性，讀寫時只要更換碟片與碟片之間的讀寫頭，不易移動讀寫頭，效率自然佳。

六、磁區（sector）：碟片的一個磁軌可以分割為多個圓弧，稱為磁區。

磁簇（cluster）：數個磁區的集合。

磁柱（cyclinder）：各個碟片上相同磁區的集合。

七、硬碟規格:

1.    磁碟快取（disk cache）：為了提昇存取效率，於是在硬碟的外部加上快取記憶體，將最近使用過或經常使用到的資料暫存在快取記憶體，當系統要讀取資料時，就先去快取記憶體找，找不到的話再去硬碟找，當資料存在快取記憶體時，這種做法顯然比較快。

2.    平均搜尋時間（average seek time）：硬碟的搜尋時間指的是從硬碟找到資料位置所需的平均時間，以ms(毫秒)為單位，通常硬碟的轉速愈高、碟片密度愈高，平均搜尋時間就愈短。

3.    資料傳輸速率（data transfer rate）：從硬碟找到資料位置後，還要將資料傳送給電腦，資料傳輸速率指的就是將資料傳送給電腦的速率，以Mbps為單位。

八、磁碟效能最佳化：

（1）    磁碟清理程式（2）新增或移除程式（3）磁碟重組（4）磁碟掃描。

九、備份策略：磁碟陣列（RAID）

稱為獨立磁碟容餘陣列，連結任意數量磁碟機的儲存系統，視為單一的磁碟，資料被寫入兩個或更多磁碟中，在更多精密的磁碟陣列結構中，資料從單一的檔案中擴散到多重磁碟，複製版本也跟著完成，有提供檢查錯誤的功能。

十、光學儲存裝置：

（1）    唯讀光碟（CD-ROM）：目前最普遍的光碟，只能讀寫不能寫入，直徑約12公分，播放時間約74分鐘，容量約650MB。

（2）    影音光碟（VCD）：專門用來儲存影像、聲音的數位媒體，儲存約74分鐘。

（3）    數位影音光碟DVD：具有高容量與高畫質，多重音聲、多重攝影角度、內容多樣化、操控容易等特性。

100.4.19電腦的輸出入裝置

　　考完第一次單元考試後，有點自責自己考試時的粗心及緊張。數字系統的轉換，自己演練書本中的隨堂練習題目，也清楚瞭解計算及轉換方式，但因自己除法計算的粗心，使自己計算錯誤題目，唉!真是可惜，不過，也讓我知道要更加強釐清數字系統轉換的觀念，並且克服自己考試時緊張的情緒。（可能太久未曾有考試的情形吧!所以才會有緊張的情緒）最後，還是要期許自己：經過這次的經驗，可以在下次考試時，克服這次的緊張與粗心，好好表現!

本週內容:

一、電腦的輸入裝置（input device）

1.鍵盤（keyboard ）

2.指向裝置（pointing device ）

（1）滑鼠（mouse）、軌跡球光學滑鼠（trackball optical mouse）

（2）軌跡球（trackball）

（3）觸控板（touchpad）

（4）指向桿（pointing stick）

（5）觸控式螢幕（touch monitor）

（6）光筆（lightpen）、尖筆（stylus）

（7） 搖桿（joystick）、方向盤（wheel）、踏板（pedal）

3.視訊輸入（video input）

（1）條碼閱讀機（bar-code reader）

（2）光學記號辨識OMR（optical mark recognition）

（3）光學字元辨識OCR（optical character recognition）

（4）掃描器（scanner）

（5）數位相機（digital camera）、數位攝影機（DV）

4.音訊輸入

（1）MIDI(musical instrument digital interface)

（2）折疊式鍵盤（Portable keyboard）

※ADC(analog-to-digital converter)將聲波轉換成數位訊號

二、電腦的輸出裝置（output device）

   1.螢幕（monitor）：分為映像管螢幕（CRT）、液晶螢幕（LCD）、電漿螢幕(PDP）

   2.數位投影機（DLP projector）

   3.印表機：點陣式印表機（dotmatrix printer）、行列式印表（line  pinter） 噴墨印表機（ink-jet printer）、雷射印表機（laser printer）、熱感應印表機（thermal printer）、相片印表機（photo printer）多功能事務機（multifuncion printer）、繪圖機（plotter） 

   4.音訊輸出：喇叭（speaker）、音效卡。

三、電腦的效能

     電腦的效能取決於時脈速度、CPI和指令數目等因素。

     CPI（clock cycle per instruction）是指每個指令所需的時脈週期，會受到硬體架構和指令集（instruction set）影響，指令數目是程式中的指令數目，會受到指令集和編譯程式影響。

時脈（clock）是電腦內部一個類似時鐘的裝置，它每計數一次，稱為一個脈週期（clock cycle），電腦就可以完成少量工作。

時脈速度（clock rate）指的是時脈計數的速度，單位為MHz（百萬赫茲）或GHz（十億赫茲），也就是每秒鐘幾百萬次或每秒鐘幾十億次，而時脈每數一次所經過的時間為時脈週期時間（clock cycle time）。

＊ 電腦速度也可使用MIPS（million instructions per second）意指每秒鐘可以完成幾百萬個指令，適用於PC、工作站或大型主機。

補充說明：有興趣瞭解電腦相關資料的介紹（例如：如何安裝電腦主機板），亦可透過下列網址得到更詳細的資料。

網址:http://www.explainingcomputers.com/videos.html

100.3.29電腦的系統單元

因為考試將屆，認真教學且善良的王老師還是幫我們做了隨堂測驗，讓我們藉此重溫之前所練習過的浮點數表示法及錯誤更正碼；同時，一再提醒我們要多演練之前已教過的課程內容，並且也利用課堂時間將容易搞混的觀念，講解一、二個例子讓我們更能釐清觀念。王老師就像望子成龍、望女成鳳的母親般，雖然課堂上會有嚴格的課堂要求，但其實內心既疼愛我們又擔心我們的學習效果或學習成績，總不免提醒我們要看清楚題目及想清楚觀念。王老師，謝謝您！我們一起加油吧!

一、電腦的系統單元包括中央處理器（CPU）與主記憶體。

圖示:

●    CPU負責算術運算、邏輯運算與程式執行。CPU是由控制單元、算術邏輯單元及部份的記憶體單元（暫存器）所組成的。

                 

      二、控制單元（CU）

          是負責控制資料流向與指令流向的電路，控制單元的製作方式有硬體線路控制與微程式控制。

三、算術邏輯單元（ALU）

      是負責算術運算與邏輯運算的電路。

  四、暫存器（register）

      是位於CPU內部的記憶體，用來暫時存放目前正在進行運算的資料或目前正好運算完畢的資料。暫存器和主記憶體不同，暫存器位於CPU內部，主記憶體位於CPU外部，中間透過匯流排來存取，匯流排（bus）是主機板上面的鍍銅電路，負責傳送電腦內部的電子訊號。暫存器又分為下列幾種：

      資料暫存器（data register）：用來存放資料。

      位址暫存器（address register）：用來存放位址。
通用暫存器（general purpose register）：用來存放資料、指令或位址，數目愈多，CPU的執行效率愈佳，成本也愈高。

   五、控制與狀態暫存器又分成下列幾種：

       程式計數器（program counter；PC）：用來存放下一個要執行之指令在主記憶體的位址。

       指令暫存器（instruction register；IR）：用來存放最近從主記憶體讀取出來的指令。

       記憶體位址暫存器（memory address register；MAR）：用來存放要存取的主記憶體位址。

       記憶體緩衝暫存器（memory buffer register；MBR）：用來存放從主記憶體讀取出來的資料，或在CPU將資料寫入主記憶體之前，暫時存放這些資料。

       ALU緩衝暫存器（ALU buffer register）：用來存放ALU的運算結果。

       中斷向量暫存器（interrupt vector register）：用來記錄系統的向量式中斷。

       程式狀態字組（program status word）：用來存放條件碼或狀態訊息。

課堂補充說明：

       I/O AR （Input/Out Address）

       I/O BR （Input/Output Buffer）

       AC （Acumulator）累加器

    六、CPU相關規格

        外頻：是CPU外部的工作頻率，也就是CPU存放主記憶體的速度。

        倍頻：CPU核心所採用的頻率通常是外頻的倍數，而這個倍數就叫做倍頻。

        內頻：是CPU工作時所採用的頻率（工作頻率），也就是倍頻乘以外頻。

    七、匯流排（bus）

        是主機板上面的鍍銅電路，其中系統匯流排負責傳送CPU與主記憶體之間的資料，擴充匯流排負責傳送CPU與週邊之間的資料，如果沒有特別指明哪種匯流排，表示為系統匯流排。匯流排決定了電腦一次可以同時傳送多少位元，電路愈多，匯流排寬度愈大，傳送速度愈快。