電腦概論

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1、電腦硬體的五大單元：                                                         

輸入單元、輸出單元、CPU內部的控制單元、算數邏輯單位與記憶體。

 

CPU的工作主要在於管理與運算，分為算數邏輯單位與控制單元。

算數邏輯單位主要負責程式運算與邏輯判斷。

控制單元則主要協調各組件與各單元間的工作。

 

CPU讀取的資料都是從記憶體讀取，記憶體內的資料則是從輸入單元輸入進來的，

而CPU處理完畢的資料也必須要先寫會記憶體中，最後資料才從記憶體傳輸到輸出單元。

 

2、主板                                                                           

電腦最重要的介面裝置是主板。

主板負責將所有的裝置串連在一起，讓所有的裝置能夠進行協調與通訊。

而主板上最重要的組件就是主板晶片集，這個晶片集可以將所有的裝置彙集在一起。

其他重要的裝置還有：存放裝置、顯示裝置和網路裝置等。

 

晶片集通常又分為兩個橋接器來控制各組間的通訊：

① 北橋——負責連線速度較快的CPU、記憶體與顯卡等組件；

② 南橋——負責連線速度較慢的周邊介面，包括硬碟、USB、網卡等。

 

3、電腦的運作流程                                                               

假設電腦是一個人體，那麼每個組件對應的部位分別為：

CPU=大腦；

記憶體=大腦中的記錄區塊

硬碟=大腦中的記憶區塊

主板=神經系統

各項介面裝置=人體與外界通訊的手、腳、皮膚、眼睛等。

顯卡=腦袋中的影象

電源（power）=心臟

 

4、CPU頻率                                                                      

頻率就是CPU每秒鐘可以進行的工作次數。

CPU頻率是由CPU的“外頻”與“倍頻”相乘得來的。

外頻指的是CPU與外部組件進行資料轉送/運算時的速度。

倍頻則是CPU內部用來加速工作效能的一個倍數。

 

5、記憶體                                                                           

①個人電腦的記憶體主要組件為動態隨機訪問記憶體（Dynamic Random Access Memory, DRAM）,

   隨機訪問記憶體只有在通電時才能記錄與使用，斷電後資料就會消失，因此RAM為揮發性記憶體。

   另外唯讀記憶體（Read Only Memory, ROM）是一種非揮發性記憶體。

② CPU的第二緩衝，即為靜態隨機訪問記憶體（Static Random Access Memory, SRAM），

     用來加快CPU的運行效能。

③ BIOS（Basic Input Output System）是一套寫死到主板上面的一個記憶體晶片中的程式，

    它對電腦系統來講非常重要，掌握了系統硬體的詳細資料與開機裝置的選擇等。

 

6、硬碟                                                                           

硬碟組成：主要由碟片、機械手臂、磁頭和主軸馬達所組成，而資料的寫入是在碟片上。碟片又分出扇區（sector）與柱面（cylinder）兩種單位，其中扇區每個為512bytes。

整塊磁碟的第一個扇區最為重要，因為它記錄了整塊磁碟的重要訊息：

① 主引導分區（Master Boot Record, MBR） :可以安裝引導載入程式的地方，有446bytes。MBR非常重要（特別是對安裝多重啟動的系統），

    因為當系統在啟動的時候會主動去讀取這個區塊的內容，這樣系統才會知道你的程式放在哪裡且該如何進行啟動。 

② 分區表（partition table）:記錄整塊硬碟分區的狀態，有64bytes。

 

主要磁碟分割、擴充分區與邏輯分區的簡單定義：

① 主要磁碟分割與擴充分區最多可以有四個（硬碟的限制）；

② 擴充分區最多隻能有一個（作業系統的限制）；

③ 邏輯分區是由擴充分區持續切割出來的，如果擴充分區被破壞，所有邏輯分區將會被刪除；

④ 能夠被格式化後作為資料訪問的分區為主要磁碟分割與邏輯分區，擴充分區無法格式化；

⑤ 邏輯分區的數量依作業系統而不同。Linux系統中，IDE硬碟最多有59個邏輯分區（5號到63號），SATA硬碟則有11個邏輯分區（5號到15號）。

 

購買硬碟時考慮硬碟的主要要素：

① 容量；

② 緩衝儲存空間——將硬碟內常用的資料緩衝起來，以加速系統的讀取效能；

③ 轉速；

④ 硬碟保養。

 

7、作業系統                                                                      

作業系統其實是一組程式，這組程式的重點在於管理電腦的所有活動以及驅動系統中的所有硬體。

核心功能：① 系統調用介面； ② 程式管理； ③ 記憶體管理； ④ 檔案系統管理； ⑤ 裝置驅動。

 

作業系統與驅動程式：

① 作業系統必須要能夠驅動硬體，如此應用程式才能夠使用該硬體功能。

② 一般來說，作業系統會提供開發介面，讓開發商製作他們的驅動程式。

③ 要使用新硬體功能，必須要安裝廠商提供的驅動程式才行。

④ 驅動程式是由廠商提供的，與作業系統開發人員無關。

 

8、開機流程以及引導載入程式（Boot loader）                                                     

開機流程：

① BIOS：開機主動啟動並執行韌體，會認識第一個可開機裝置； 

② MBR：第一個可開機裝置的第一個扇區內的主引導分區塊，內含引導載入程式； 

③ 引導載入程式(Boot loader)：一支可讀取核心檔案來執行的軟體； 

④ 核心檔案：開始作業系統的功能。

BIOS和MBR都是硬體本身會支援的功能。

 

引導載入程式(Boot loader)的主要任務：

① 提供菜單：使用者可以選擇不同的開機選項，這也是多重開機的重要功能！ 

② 載入核心檔案：直接指向可開機的程式區段來開始作業系統； 

③ 轉交其他loader：將引導載入功能轉交給其他loader負責。

 

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