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1、種籽團隊課程(4)電腦工作原理 電腦內部的運作2004/3/16,2-1 電腦系統的組成2-2 電腦的基本架構與運作2-3 資料的表示與儲存,2-1 電腦系統的組成,2-1.1 電腦硬體2-1.2 電腦軟體2-1.3 資料和使用者,本節重點：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦硬體（1/3）,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦硬體（2/3）,電腦主機電腦運作的中樞例如：中央處理器、記憶體、主機板等,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦硬體（3/3）,電腦週邊設備泛指主機以外的所有電腦設備例如：鍵盤、滑
2、鼠、螢幕、印表機等,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦軟體（1/3）,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦軟體（2/3）,系統軟體目的：(1)使電腦系統有效運作(2)使用者能有效使用電腦資源包含作業系統與工具軟體,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,電腦軟體（3/3）,應用程式目的：處理或解決某些特定問題包含套裝軟體與專案開發軟體,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,資料與使用者,資料經電腦處理後，轉換成有用的資訊 電腦的使用者系統管理者程式設計師一般使用者,第二章 電腦工作原理-
3、電腦內部的運作/2-1 電腦系統的組成,2-2 電腦的基本架構與運作,2-2.1 電腦的基本架構2-2.2 CPU的構造,本節重點：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,電腦的基本架構（1/5）,電腦的組成單元,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,電腦的基本架構（2/5）,電腦組成單元輸入單元-電腦接受指令及資料輸入的管道中央處理單元-電腦進行資料運算及處理的地方-整部電腦進行運作的核心-包括控制單元與算術/邏輯單元,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,接下頁,電腦的基本架構（3/5）,電腦組成單元
4、記憶單元-電腦存放程式與資料的地方輸出單元-電腦輸出資料的管道,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,電腦的基本架構（4/5）,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,匯流排的種類,電腦的基本架構（5/5）,匯流排的線路資料匯流排（Data Bus）位址匯流排（Address Bus）控制匯流排（Control Bus）,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,CPU的構造（1/5）,CPU的組成控制單元-負責控制及協調電腦 各單元間的相互運作算術/邏輯單元-算術單元-負責資料的運算 邏輯單元-負責資料的邏輯
5、判斷,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,接下頁,CPU的構造（2/5）,CPU的組成暫存器-負責暫時儲存CPU運算中的資料及記錄程式 的執行狀態-種類：(1)累加器(4)指令暫存器(2)位址暫存器(5)程式計數器(3)一般用途暫存器(6)旗標暫存器,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,接下頁,CPU的構造（3/5）,CPU的組成快取記憶體-負責存放CPU最近經常 需使用的資料或指令,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,CPU的構造（4/5）,電腦執行指令的步驟,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作
6、/2-2 電腦的基本架構與運作,CPU的構造（5/5）,機器週期（又稱指令週期）指令時間執行時間,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-2 電腦的基本架構與運作,2-3 資料的表示與儲存,2-3.1 數字系統2-3.2 資料的儲存單位2-3.3 資料表示法,本節重點：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統（1/6）,數字系統計量事物及處理資料所使用的數制例如：人類常用的十進位數字系統、電腦內部所使用的二進位數字系統,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統（2/6）,基數：數制進位的單位權值：每一個數字所在位置所代表的值數
7、值：數字 權值的總和,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,10進位數字系統基數：10使用數字：09共10個權值：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統（3/6）,數字系統（4/6）,2進位數字系統基數：2使用數字：01共2個權值：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統（5/6）,8進位數字系統基數：8使用數字：07共8個權值：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統（6/6）,16進位數字系統基數：16使用數字：09及英文字母AF共16個權值：,第二章 電腦工作
8、原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（1/12）,十進位轉二進位（(29.75)10為例）整數部分：連除2，由下往上取餘數小數部分：連乘2，由上而下取乘數的整數部分例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（2/12）,二進位轉十進位（(11101.11)2為例）將各數字所代表的數值乘以其權值的加總例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,(11101.11)2=124+123+122+021+120+12-1+12-2=16+8+4+0+1+0.5+0.25=(29.75)10,數字系統的轉換（3
9、/12）,十進位轉八進位（(29.75)10為例）整數部分：連除8，由下往上取餘數小數部分：連乘8，由上而下取乘數的整數部分例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（4/12）,八進位轉十進位（(35.6)8為例）將各數字所代表的數值乘以其權值的加總例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,(35.6)8=381+580+68-1=24+5+0.75=(29.75)10,數字系統的轉換（5/12）,十進位轉十六進位（(29.75)10為例）整數部分：連除16，由下往上取餘數小數部分：連乘16，由上而下取乘數的整數部分例：,
10、第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（6/12）,十六進位轉十進位（(1D.C)16為例）將各數字所代表的數值乘以其權值的加總例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,(1D.C)16=1161+D160+C616-1=16+13+0.75=(29.75)10,數字系統的轉換（7/12）,二進位轉八進位（(11101.11)2為例）將二進位數每3個為一組轉換成對應的八進位數（分組位數不足時，整數部分向左補0，小數部分向右補0）例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（8/12）,八
11、進位轉二進位（(35.6)8為例）將每個八進位數字轉換成每3個存一組的二進位數例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（9/12）,二進位轉十六進位（(11101.11)2為例）將二進位數每4個為一組轉換成對應的十六進位（分組位數不足時，整數部分向左補0，小數部分向右補0）例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（10/12）,十六進位轉二進位（(1D.C)16為例）將每個十六進位數轉換成每4個存一組的二進位數例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（11/12）
12、,八進位轉十六進位（(3416)8為例）將八進位數轉換成每3個為一組轉換成對應的二進位數後，再將二進位數每4個為一組轉換成對應的十六進位數例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,數字系統的轉換（12/12）,十六進位轉八進位（(70E)16為例）將十六進位數轉換成每4個為一組二進位數，再以每3個為一組轉換成對應的八進位數例：,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,資料的儲存單位（1/2）,位元（Bit）每一個位元只能儲存一個1或0 位元組（Byte）八個位元合成一組 字組（word）CPU一次能處理的資料位元數字組越長，CPU處理資料的速
13、度就越快,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,資料的儲存單位（2/2）,儲存單位的換算1Kilo Byte（KB）=1024 bytes=210 bytes1Mega Byte（MB）=1024 KB=220 bytes1Giga Byte（GB）=1024 MB=230 bytes1Tera Byte（TB）=1024 GB=240 bytes1000 bytes=1K1000 K=1M,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,資料表示法,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,正整數的表示法,若電腦以2bytes（
14、=16 bits）來表示正整數，則可表示的範圍為065535（=216）例如：(56)10,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,負整數的表示法（1/3）,符號位元表示法最左位元用來表示正（0）、負號（1）有2種表示法可用來表示0，會造成運算及電路設計上的困擾,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,負整數的表示法（2/3）,1的補數法將一個數的每一位元取其反相（即1變0，0變1）有2種表示法可用來表示0，會造成運算及電路設計上的困擾,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,負整數的表示法（3/3）,2的補數法將一個數的
15、每一位元取其反相，再加1,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,字元資料表示法（1/4）,ASCII以8 bits來表示一個字元可用來表示英文字母大小寫、阿拉伯數字、各種符號可分為可見字元及不可見字元兩類,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,字元資料表示法（2/4）,EBCDIC以8 bits來表示一個字元主要使用在IBM的大型電腦上,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,字元資料表示法（3/4）,Unicode（又稱統一碼、萬國碼、萬用碼）以16 bits來表示一個字元由IBM、DEC、Sun、Apple等公司所組成的編碼組織制訂全球通用的文字編碼系統,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,字元資料表示法（4/4）,BIG-5碼（又稱大五碼）以16 bits來表示一個字元由資策會所制訂廣泛使用在台灣、香港等地區其它常見的中文碼通用碼、倚天碼、GB碼（中文簡體字適用）,第二章 電腦工作原理-電腦內部的運作/2-3 資料的表示與儲存,
