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這是一本經過長時間實地訪察國內多所大學、技術學院與科技大學，針對校園資訊

科學教育所設計的書籍，廣泛且精要地探討資訊科學相關主題，內容涵蓋資訊科學

的核心知識與實務應用，佐以簡單明瞭的示意圖與表格、拍攝精緻的產品照片及精

美的編排方式，符合教師的教學需求並提升學生的學習興趣，除了當作教材之外，

亦適合自學的讀者。

本書內容

本書共包含十六章，從第1章「邁向資訊時代」開始，介紹電腦的用途、特質、發展過程、電腦的類型、電腦所衍生的社會與道德議題及未來新趨勢；接著的是第2章「電腦硬體」，帶領讀者瞭解資料在電腦內部的表示方式、數字系統、編碼系統及

電腦的基本組成 (輸入單元、處理單元、記憶單元、輸出單元)。

在認識電腦硬體後，繼續的是第3章「電腦軟體」、第4章「多媒體」、第5章「作業系統」和第6章「Windows 7」，引導讀者逐步認識電腦軟體的類型、智慧財產權與軟體授權、封閉與開放文件格式、開放原始碼、多媒體的類型、作業系統的功能與

相關技術、知名的作業系統及智慧型手機作業系統，然後以Windows 7示範實際上機操作。

在知道單機的電腦如何運作後，緊接著的是第7章「電腦網路與無線通訊」、第8章「網際網路」、第9章「全球資訊網」、第10章「電子郵件」和第11章「網頁設計」，介紹最新的網路技術，尤其是熱門的雲端運算、無線網路、行動通訊、4G標準 (WiMAX 2、LTE-Advanced) 等議題，然後以Windows Live Mail和Internet Explorer示範實際上機操作，再以HTML語法示範網頁設計。

在看過網路通訊的蓬勃發展後，隨之而來的是第12章「電子商務與網路行銷」、第13章「資訊安全與防毒」和第14章「資訊倫理與法律」，探討網路所蘊藏的無限商機及網路所引發的資安議題，教導讀者慎防惡意程式與網路詐騙，瞭解電腦犯罪的

手法、案例討論與相關刑責，而愈來愈深入生活的網路購物、網路拍賣、著作權等

相關法條亦不能錯過。

最後是第15章「資訊系統」和第16章「資料庫原理與應用」，介紹資訊管理的概念、資訊系統的類型、資料的階層架構及資料庫的應用，這些原理將有助於讀者學

習如何組織與管理資訊。

關 於 本 書

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計算機概論

關於本書

第三版異動之處

本書出版迄今，已經邁入第三版，這次主要的異動如下，期歷次的改版能夠讓內容

臻於完善，也歡迎教師與讀者繼續提供寶貴的意見：

● 修訂第1章並新增平板電腦 (iPad2、EeePad...)、小筆電、All-In-One PC、智慧型手機等時下流行的裝置。

● 修訂第2章的硬體資訊與產品照片，新增HDMI、USB 3.0、Express Card、DDR3、固態硬碟、藍光光碟、觸控式螢幕等硬體規格。

● 修訂第3章並新增封閉與開放文件格式的比較。

● 修訂第5章並新增常見的PDA與智慧型手機作業系統 (Android、iOS、Windows Phone、Symbian OS、BlackBerry OS、WebOS、Palm...)。

● 修訂第7章並新增無線網路與行動通訊，包括無線個人網路 (IEEE 802.15、藍芽、ZigBee、UWB)、無線區域網路 (IEEE 802.11/a/b/g/n/p⋯)、無線都會網路 (WiMAX、WiMAX 2)、無線廣域網路 (Wireless WAN)，其中無線廣域網路涵蓋「衛星網路」和「行動通訊」，而行動通訊又分為「第一代」、「第二代」(2G)、「第三代」(3G) 和「後3G」(3.5G、3.75G、4G)。

● 全面改寫第8章，尤其是新增雲端運算和Google Docs操作實例，新增「從Web 1.0到Web 2.0」議題，包括Web 2.0的意義和Web 2.0的應用實例，例如部落格、噗浪Plurk/推特Twitter等微網誌、臉書Facebook/愛情公寓等社群網路服務，YouTube/Flickr等社群共享平台、維基百科等。

● 第10章改用Windows Live Mail示範使用電子郵件的技巧。

● 第12章「電子商務與網路行銷」除了修訂原有的電子商務內容，還新增網路行銷議題，尤其是隨著Web 1.0演變至Web 2.0，所發展出來的病毒式行銷、部落格行銷、微網誌行銷等。

● 第13章「資訊安全與防毒」修訂「惡意程式與防範之道」一節，包括程式後門、軟體炸彈、殭屍程式、電腦病毒、蠕蟲、特洛伊木馬、間諜軟體/廣告軟體、網路釣魚、垃圾郵件等，並討論手機病毒的散播方式及如何預防。

● 第14章「資訊倫理與法律」新增資訊網路應用的倫理守則，修訂電腦犯罪的手法，新增電腦犯罪的案例討論與相關刑責、網路購物與相關法條，新增智慧財產權與著

作權的相關法條、常見問答集、創用CC授權標誌。

第二章電腦硬體

2-1 電腦的基本單位

2-2 數字系統

2-3 數值表示法 2-4 文字表示法 2-5 數字系統轉換

2-6 電腦的基本組成 2-7 處理單元 2-8 記憶單元

2-9 輸入單元

2-10 輸出單元

在介紹電腦的基本單位之前，我們先

來說明數位與類比的觀念。在電腦世

界中，資料是數位的，所謂數位訊號 (digital signal) 就是以預先定義的符號表示不連續的訊號，比方說，我們可以使

用正電位表示電腦世界的1，負電位表示電腦世界的0，例如圖2.1(a)。

2-1 電腦的基本單位

圖2.1 (a) 類比訊號 (b) 數位訊號

(a)

(b)

和數位訊號相反的則是類比訊號 (analog signal)，這指的是連續的訊號，比方說，我們可以毫不間斷地在紙上描繪聲

波、光波、電波等類比訊號的波形，例

如圖2.1(b)。

電腦的基本單位叫做位元 (bit，binary digit)，一個位元有0與1兩個值，可以用來表示On或Off、Yes或No、開或關、對或錯、亮或暗等只有兩個狀態的資料，

我們將這種只有兩個值的系統稱為二進

位系統 (binary system)。

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電腦的基本組成包括下列四個單元：

● 輸入單元 (input unit)：輸入單元可以接收外面的資料，包括文字、圖形、聲

音與視訊，然後將這些資料轉換成電

腦看得懂的格式，傳送給處理單元做

運算，例如鍵盤、滑鼠、觸控板、數

位相機、數位攝影機、掃描器等。

● 處理單元 (processing unit)：處理單元指的是中央處理器 (CPU，central processing unit)，電腦的算術運算與邏輯運算都是由它來執行。

● 記憶單元 (memory unit)：記憶單元用來儲存處理單元進行運算時所需要的

資料或程式，以及儲存處理單元運算

完畢的結果。記憶單元又分為記憶體 (memory) 和儲存裝置 (storage device) 兩種類型，前者又稱為主要儲存媒

體 (primary storage)，用來暫時儲存資料，例如暫存器、快取記憶體、主記

憶體等；而後者又稱為次要儲存媒

2-6 電腦的基本組成

體 (secondary storage) 或輔助儲存媒體 (auxiliary storage)，用來長時間儲存資料，例如軟碟、硬碟、光碟、磁帶、

固態硬碟等。

● 輸出單元 (output unit)：輸出單元可以將處理單元運算完畢的資料轉換成使

用者可以理解的文字、圖形、聲音與

視訊，然後顯示出來，例如螢幕、印

表機、喇叭等。

前述的四個單元組成了電腦的硬體 (hardware)，不過，一個完整的電腦系統還必須包含軟體 (software)，也就是告訴電腦做什麼的指令。在接下來的小節

中，我們會介紹電腦的硬體，至於電腦

的軟體則留待第三章再做討論。

圖2.4 電腦的基本組成

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圖2.5 個人電腦 (圖片來源：宏碁電腦)

喇叭：喇叭可以播放聲音，屬於輸出單元

螢幕：螢幕可以顯示執行結果，屬於輸出單元

主機： 處理單元及主記憶體、硬碟、光碟等記憶單元均位於主機內

滑鼠：滑鼠可以取得使用者輸入的動作，屬於輸入單元

鍵盤：鍵盤可以取得使用者輸入的資料，屬於輸入單元

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電腦硬體

處理單元 (processing unit) 指的是中央處

理器 (CPU，central processing unit)，電腦的算術運算與邏輯運算都是由它來執

行。CPU位於一個盒狀、塑膠或金屬材質的機殼 (case) 內，又稱為主機。除了

CPU，主記憶體、硬碟、光碟等記憶單元，以及顯示卡、網路卡、音效卡等重

要的電子元件亦位於主機內，而諸如鍵

盤、滑鼠、螢幕、印表機、喇叭等輸入/輸出單元則位於主機外，透過纜線或紅

外線、無線電等無線介面與主機連接，

統稱為週邊 (peripheral)。

2-7-1 主機板

若將主機拆開，會看到一片如圖2.6的印

刷電路板 (PCB，printed circuit board)，這就是主機板 (motherboard)，上面搭載了CPU插槽、主記憶體插槽、介面卡擴充槽 (PCI、PCI Express⋯)、週邊裝置插槽 (序列埠、平行埠、PS/2、USB、IEEE 1394、IDE、SATA⋯)、晶片組、CMOS、時脈產生器等元件。

晶片組 (chipset) 的功能是控制主機板上面的元件與電路，協調各個介面，內含

快取介面控制卡、電源管理系統、匯

流排介面控制器、CPU介面控制器、主記憶體介面控制器等裝置。晶片組通常

分為北橋晶片和南橋晶片，前者負責

處理CPU與主記憶體及CPU與匯流排之間的訊號，速度較快，後者負責處理

與輸入/輸出相關的動作，速度較慢。至於CMOS (complementary metal-oxide semiconductor，互補金氧半導體) 則是儲存系統參數的晶片，這些參數包括硬碟

型態、軟碟規格、系統日期時間等。

2-7 處理單元

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PS/2滑鼠插槽 (綠色)

PS/2鍵盤插槽 (紫色)

內建顯示晶片插槽：用來連接螢幕

同軸輸出接頭：用來連接同軸傳輸線，以提供

數位音效給AC-3解碼器或內含AC-3解碼器的

外接喇叭

光纖輸出接頭：用來連接光纖傳輸線，以提供

數位音效給AC-3解碼器或內含AC-3解碼器的

外接喇叭

IEEE 1934埠：用來連接數位攝影機、行動硬

碟等週邊

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圖2.6 主機板

內建立體音效插孔

RJ-45插槽：用來連接乙太網路線

USB埠：用來連接印表機、隨身碟、數位相

機、滑鼠、鍵盤等週邊

PCI Express匯流排：用來連接顯示卡等介

面卡

PCI匯流排：用來連接音效卡、網路卡、數據

卡等介面卡

SATA插槽：用來連接硬碟

IDE插槽：用來連接硬碟、光碟等儲存裝置

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7 軟碟機插槽：用來連接軟碟

南橋晶片

北橋晶片

主記憶體插槽：用來安插主記憶體

CPU插槽：用來安插CPU

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2-7-2 中央處理器 (CPU)

中央處理器 (CPU，central processing unit) 的功能是進行算術運算與邏輯運算，

又稱為「微處理器」(microprocessor) 或「處理器」(processor)，包含下列三個 部分：

● 算術邏輯單元 (ALU，arithmetic/logic unit)：ALU是負責算術運算與邏輯運算的電路。

● 控制單元 (CU，control unit)：CU是負責控制資料流與指令流的電路，它可

以讀取並解譯指令，然後產生訊號控

制ALU、暫存器等CPU內部的元件完成工作。

● 暫存器 (register)：暫存器是位於CPU內部的記憶體，用來暫時儲存正在進行

運算或剛好運算完畢的資料。

圖2.7不僅描繪出CPU的結構，還可以看到CPU是透過匯流排 (bus) 存取主記憶

體 (main memory)，匯流排是主機板上面的鍍銅電路，負責傳送電腦內部的電子 訊號。

I B M相容 P C的C P U已經由 1 6位元的8088，32位元的386、486、 In te l Pentium、Intel Pentium II、AMD K6、Intel Celeron、Intel Pentium !!!、AMD Athlon、AMD Duron、Intel Pentium 4、AMD Athlon XP、AMD Sempron⋯，發展到64位元的Intel Itanium、Intel Core 2、AMD Phenom、AMD Athlon 64⋯，而且目前是以多核心CPU為市場主流 (圖2.8)。

所謂16、32或64位元CPU，指的是CPU一次能夠解譯並執行的位元數目，我們

將此稱為字組大小 (word size)。目前PC已經從32位元CPU和32位元作業系統 (例如Windows 9x/Me/XP/2003、Windows 7 32-bit)，演進為64位元CPU和64位元作業系統 (例如Windows XP Professional x64 Edition、Windows 7 64-bit)。

最後要說明的是如何評估CPU的效能，首先，我們來認識主機板上面一個重

要的元件，叫做時脈 (clock)，又稱為系

統時鐘，這是一個類似時鐘的裝置，

每計數一次，稱為一個時脈週期 (clock cycle)，CPU就能完成少量工作。

圖2.7 CPU的結構

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在過去，完成一個指令需要多個時脈週

期，但現在，一個時脈週期就能完成多

個指令，而且時脈的速度非常快，通常

是以MHz (百萬赫茲)、GHz (十億赫茲) 為單位，即每秒鐘幾百萬次 (106) 或每秒鐘幾十億次 (109)。

我們可以從下列幾個名詞來瞭解CPU的速度，而且CPU的內頻愈高，速度就愈快，但不同等級的電腦不能純粹以內頻

來做比較，例如Celeron 600MHz就不一定比PowerPC G5 400MHz快，因為兩者的設計架構不同：

● 外頻：這是CPU外部的工作頻率，即CPU存取主記憶體的速度，單位為MHz，例如800、1066、1333MHz，頻率愈高，速度就愈快。

● 內頻：這是CPU內部的工作頻率，通常是外頻的倍數，而此倍數稱為

倍頻，舉例來說，假設CPU的內頻為3.2GHz，外頻為800MHz，則倍頻為3.2GHz／800MHz = 4。

除了MHz、GHz之外，CPU的速度也可以使用下列幾個單位：

● MIPS (million instructions per second)：意指每秒鐘可以完成幾百萬個指令，

適用於PC、工作站或大型電腦。

● MFLOPS (million floating operations per second)：意指每秒鐘可以完成幾百萬個浮點數運算，適用於需要大量浮點

數運算的機器，例如超級電腦。

● TPS (transactions per second)：意指每秒鐘可以完成幾個交易，適用於商業交

易機器。

原則上，電腦的速度與效能主要是取決

於CPU的效能，但也會受到其它元件的影響，例如主記憶體的多寡、快取記憶

體的多寡、匯流排的速度、儲存裝置與

主記憶體之間的資料傳輸速率等。

圖2.8 (a) Intel Core 2 CPU (b) AMD Phenom CPU (圖片來源：Intel公司、AMD公司)

(a) (b)

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電腦硬體

2-7-3 連接埠與介面卡

市面上有許多不同造型的主機，圖2.9是主機的正面，上面有數個按鈕、燈號、光碟機或USB等連接埠，而圖2.10是主機的背面，上面有許多連接埠 (port) 和插槽 (slot)，這些連接埠和插槽有一部份內建於主機板，例如平行埠或序列埠，另一部份則取決

於主機板上面安插了哪些介面卡 (interface)，又稱為控制卡 (controller)，例如網路卡通常是安插於主機板上面的PCI匯流排，提供了用來連接網路線的RJ-45插槽。

此外，符合PC99規格的主機板會以顏色來區分連接埠和插槽，PC99是Microsoft公司和Intel公司於1998年聯合制定的規格，該規格鼓勵PC硬體標準化，以提升與視窗作業系統的相容性，同時針對PC的連接埠和插槽制定顏色碼，以方便使用者尋找及判斷，例如PS/2鍵盤插槽為紫色、PS/2滑鼠插槽為綠色。

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光碟機

退出按鈕：按下此鈕可以退出或收回光碟片

的托盤

耳機或喇叭插孔

麥克風插孔

USB連接埠：用來連接諸如數位相機、隨

身碟等USB週邊

硬碟指示燈：電腦正在讀寫硬碟的資料時，

此燈會閃爍或持續亮起

電源按鈕：按下此鈕可以啟動或關閉電腦

電源指示燈：電腦開機時會亮起

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圖2.9 主機的正面

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不同的主機板可能會內建不同的連接埠，常見的如下：

● 硬碟、光碟與軟碟控制介面：諸如IDE (ATA)、SATA等控制介面可以用來連接硬碟、光碟與軟碟。

● PS/2埠：PS/2埠有紫色和綠色兩個，分別用來連接PS/2鍵盤及PS/2滑鼠。

● 序列埠 (serial port，COM1/COM2)：序列埠一次可以傳送一個位元，由於傳輸速率較慢，目前已經很少使用。

● 平行埠 (parallel port，LPT)：平行埠一次可以傳送多個位元，由於傳輸速率較慢，目前已經很少使用。

● 內建音效晶片插孔：當主機板內建音效晶片時，就會有這些插孔。

● USB (universal serial bus)：這個介面可以串接127個週邊，支援隨插即用與熱抽換，也就是作業系統可以偵測到使用者在開機狀態下所抽換的週邊，無須重新啟動電腦。

USB 1.0/1.1的傳輸速率為1.5M/12Mbps，USB 2.0的傳輸速率提昇至480Mbps，而USB 3.0的傳輸速率更大幅提昇至4.8Gbps以上。

主電源插座：連接電源線

電壓調整鈕：切換110V/115V和220V/230V電壓

散熱風扇：移除主機內部的高溫

PS/2鍵盤插槽 (紫色)：連接PS/2介面的鍵盤

PS/2滑鼠插槽 (綠色)：連接PS/2介面的滑鼠

內建顯示晶片插槽：連接螢幕

平行埠 (粉紅色)：連接諸如印表機、數位相機等

較高速的週邊

序列埠 (深綠色)：連接諸如滑鼠、數據機等較低

速的週邊

USB埠：連接USB介面的週邊

內建網路晶片插槽：連接網路線

內建音效晶片插槽：

中央聲道與重低音喇叭插孔 (橘色) 後置環繞喇叭插孔 (黑色)側邊環繞喇叭插孔 (灰色)音源輸入插孔 (淺藍色，連接錄音機、音響等音效

輸出裝置)音效輸出插孔 (草綠色，連接耳機、喇叭等音效接

收裝置)麥克風插孔 (粉紅色)

如有安插其它介面卡，則會在此處出現相關插槽

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圖2.10 主機的背面 7-23

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● IEEE 1394 (FireWire)：這個介面可以串接63個週邊，支援隨插即用與熱抽換。IEEE 1394a-2000 (FireWire 400) 的傳輸速率約400Mbps，IEEE 1394b-2002 (FireWire 800) 的傳輸速率約800Mbps，而其擴充規格S1600與S3200的傳輸速率約1.6Gbps和3.2Gbps。

● Express Card：這個介面用來取代CardBus/PC Card (PCMCIA) 介面，支援隨插即用與熱抽換，最大傳輸速率

可達3Gbps，不少筆記型電腦會配備Express Card插槽，以安插網路卡、數據卡、記憶卡、隨身碟、行動硬碟或

其它週邊。

● HDMI (high definition multimedia interface)：HDMI是為了配合使用者欣賞高解析度影像而衍生的數位顯示介

面，特點是整合影音訊號一起傳輸，

和傳統的影音訊號分離傳輸不同。

2009年5月HDMI工作小組推出最新的1.4版，除了延續1.3版的10.2Gbps高頻寬之外，亦加入錄影功能，使用者只

要一條接線，就能完成影音錄工作。

此外，主機板通常還會內建擴充槽以安

插介面卡，當主機板上面安插其它介面

卡時，主機的背面就會有對應的插槽，

常見的如下：

● 音效卡：音效卡可以將CPU處理完畢的數位訊號，轉換成喇叭所能播放的

類比訊號，或將麥克風或錄音所得到

的類比訊號，轉換成CPU所能處理的數位訊號。音效卡通常是安插在主機

板上面的PCI匯流排，提供了和內建音效晶片相同的插孔。

● 數據卡：數據卡可以將CPU處理完畢的數位訊號，轉換成電話網路所能傳

送的類比電波，或將接收自電話網路

的類比電波，轉換成CPU所能處理的數位訊號。數據卡通常是安插在主機

板上面的PCI匯流排，提供了用來連接電話線的插槽，傳輸速率以bps (bits per second) 為單位。

● 網路卡：網路卡可以將電腦內部的資

料轉換成傳輸媒介所能傳送的訊號，

或將傳輸媒介收到的訊號轉換成電腦

所能處理的資料。網路卡通常是安插

在主機板上面的PCI匯流排，提供了用來連接雙絞線的RJ-45插槽。

● 顯示卡：顯示卡可以將CPU處理完畢的數位訊號，轉換成螢幕所能顯示的

類比訊號，它所提供的D-sub插槽可以用來連接螢幕訊號線。

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早期顯示卡是安插在主機板上面的PCI (peripheral component interconnect) 匯流排或AGP (accelerated graphics port) 匯流排，但目前已經改用PCI Express匯流排，這是Compaq、IBM、Intel、AMD、HP、Microsoft等公司聯合制定的序列傳輸匯流排，它將繼ISA、PCI之後成為第三代主流的匯流排標準。

顯示卡最初的功能很單純，就是基本的

影像輸出，但現在，由於3D動畫遊戲的盛行，使得顯示卡廠商無不致力於提昇

其處理速度、顯示記憶體、解析度、色

彩深度等規格。

顯示記憶體 (VRAM，video RAM) 用來儲存顯示晶片所需要的資料，這種記憶體

和主記憶體一樣，VRAM的數量愈多，解析度與色彩深度就愈高，其中解析

度 (resolution) 指的是單位距離內所能顯示的點數，以像素 (pixel) 為單位，例如1024×768表示水平方向有1024個像素，垂直方向有768個像素，像素愈多，畫面就愈細緻，能夠顯示的資料就愈多；

色彩深度 (color depth) 指的是每個像素所能顯示的色彩數，8bit表示最多256 (28) 色，24bit表示最多16,777,216 (224) 色。

圖2.11 (a) 網路卡 (b) 顯示卡 (c) 電視卡

(b)

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計算機概論

電腦硬體

記憶單元 (memory unit) 用來儲存處理單元進行運算時所需要的資料或程式，以及

儲存處理單元運算完畢的結果，又分為

「記憶體」和「儲存裝置」兩種類型。

2-8-1 記憶體

記憶體 (memory) 用來暫時儲存資料，例如暫存器、快取記憶體、主記憶體等。

我們可以根據儲存能力與電源的關係，

將記憶體分為RAM和ROM兩種：

● RAM (random access memory，隨機存取記憶體)：RAM屬於揮發性 (volatile) 記憶體，也就是在中斷電源後，RAM所儲存的資料會消失。RAM又分為下列兩種：

◆ DRAM (dynamic RAM，動態隨機存取記憶體)：DRAM是使用電容 (capacitor) 儲存資料，它之所以命名為「動態」是因為電容上的微小電

荷容易流失，必須藉由更新電路不

斷重建，電腦的主記憶體就是採用

DRAM。基本上，電腦的主記憶體數量愈多，速度就愈快，至於電腦

最多支援多少主記憶體，則視其設

計架構及作業系統而定。

◆ SRAM (static RAM，靜態隨機存取記憶體)：SRAM是使用正反器 (flip-flop) 儲存資料，它之所以命名為「靜態」是相對DRAM而來，因為SRAM無須藉由更新電路不斷重建，存取速度比DRAM快，成本比DRAM高，電腦的快取記憶體就是採用SRAM。

2-8 記憶單元

● ROM (read only memory，唯讀記憶體)：ROM屬於非揮發性 (nonvolatile) 記憶體，也就是在中斷電源後，ROM所儲存的資料不會消失。ROM又分為下列三種：

◆ PROM (programmable ROM，可程式唯讀記憶體)：PROM是透過燒錄器寫入資料，資料一經寫入後，就無

法抹除或更新。

◆ EPROM (erasable PROM，可抹除可程式唯讀記憶體)：EPROM是透過紫外線寫入或更新資料。

◆ EEPROM (electronically EPROM，電子式可抹除可程式唯讀記憶體)：EEPROM是透過電流寫入或更新資料，快閃記憶體 (flash memory) 就是一種特殊的EEPROM。

正由於ROM所儲存的資料不會隨著電源的中斷而消失，因此，電腦的啟動指

令和其它重要的資料就是儲存在ROM裡面。此外，一些高階的印表機也是將字

元集的資料儲存在ROM裡面。

除了前述的分類之外，我們亦可根據記

憶體所在的位置、用途及速度，將記憶

體劃分成如圖2.12的階層：

● 暫存器 (register)：這是位於CPU內部的記憶體，用來暫時儲存目前正在進行

運算或剛好運算完畢的資料，速度最

快、容量最小。

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● 快取記憶體 (cache memory)：這是介於CPU與主記憶體之間的記憶體 (通常內建於CPU，少數是以晶片的形式安插在主機板上面)，用來暫時儲存最近存取過或經常存取的資料，當CPU需要資料時，就先到快取記憶體找，若

找不到，才要到主記憶體找，速度居

中、容量居中。

● 主記憶體 (main memory)：這是安插於主機板的記憶體，位於CPU外部，中間透過匯流排來存取，用來暫時

儲存CPU進行運算時所需要的資料或程式，或暫時儲存CPU處理完畢的結果，速度較慢、容量較大。

註：DRAM又分成FPM RAM (fast page mode RAM)、EDO RAM (extended data output RAM)、Burst EDO RAM、SDRAM (synchronize DRAM)、VCM (virtual channel memory)、DRDRAM (direct rambus DRAM)、DDR SDRAM (double data rate SDRAM)⋯，其中以DDR SDRAM為主流，工作時脈約200 ~ 400MHz，它的成功來自於DDR為開放標準，無須支付權利金，而且設計延伸自

SDRAM，製造廠商不會增加額外的設備成本。第二代的DDR2 SDRAM和第三代的DDR3 SDRAM不僅將工作時脈提昇至400 ~ 800MHz、800 ~ 1600MHz，而且晶片顆粒愈小、耗電量愈低 (圖2.13)。

圖2.12 記憶體的階層

圖2.13 主記憶體 (DDR3 SDRAM規格)

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COMPU

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計算機概論

電腦硬體

固定狀態儲存裝置

固定狀態儲存裝置 (solid state storage device) 是使用非揮發性記憶體晶片儲存資料 (例如快閃記憶體)，有別於傳統的磁性儲存裝置 (例如硬碟、磁帶) 和光學儲存裝置 (例如光碟)，具有輕薄短小、可靠度高、可攜性等特點，常見的 如下：

● 隨身碟：結合快閃記憶體和USB介面的USB隨身碟，取代了不少容量在GB以下的可攜式儲存裝置，例如軟碟、

LS120/240、ZIP、MO等，目前更朝多功能的方向發展，例如MP3隨身聽、數位錄音筆、語言學習機等。

● 記憶卡：記憶卡廣泛應用於數位相

機、數位攝影機、MP3隨身聽、數位錄音筆、PDA的擴充卡等攜帶式數位裝置，例如SmartMedia (SM)、CompactFlash (CF)、Memory Stick (MS)、xD (eXtremeDigital)。

● 固態硬碟 (SSD，solid state drive)：固態硬碟是使用快閃記憶體儲存資料，有

別於傳統的硬碟，沒有存取臂、主軸

馬達、讀寫頭等機械構造，優點是體

積小、無噪音、防震、省電等，而缺

點則是成本較高，但目前已經愈來愈

普及。

圖2.17 (a) USB隨身碟 (b) xD記憶卡 (c) 固態硬碟 (圖片來源：SanDisk公司)

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輸入單元 (input unit) 可以接收外面的資料，包括文字、圖形、聲音與視訊，然

後將這些資料轉換成電腦看得懂的格

式，傳送給處理單元做運算。

在日常生活中，我們可以看到各式輸入

裝置，例如桌上型電腦的鍵盤與滑鼠、

筆記型電腦的軌跡球、觸控板或指向

桿、ATM櫃員提款機的按鍵、條碼閱讀機的雷射掃描裝置、玩遊戲的搖桿、

方向盤或踏板、從事繪圖的數位板、地

理資訊系統的觸控式螢幕、銀行的語音

轉帳系統、光學字元辨識 (OCR)、手寫辨識系統、語音辨識系統、光學記號辨

識 (OMR)、光筆、磁卡/智慧卡、眼球追蹤、掃描器、數位相機、數位攝影機、

Webcam、虛擬實境所使用的頭盔、感應手套等生物回饋裝置。

鍵盤

鍵盤 (keyboard) 是多數電腦必備的輸入裝置之一，早期的鍵盤只有101鍵，而在Windows 9x普及後，鍵盤上多出了三顆Windows 9x專用鍵，成為104KEY鍵盤。

至於市面上的多媒體鍵盤則又比標準的

104KEY鍵盤多了一些功能鍵，例如關機、切換至睡眠狀態、喚醒、開機、調

整音量、上網等。拜紅外線、無線電及

藍芽等無線技術之賜，現在更發展出無

線鍵盤，這種鍵盤本身有一個發射器，

而且要安裝鹼性電池，接收器則是連接

到PS/2埠或USB埠。

指向裝置

指向裝置 (pointing device) 是藉由控制螢幕上的指標 (pointer)，又稱為游標 (cursor)，來達到輸入、執行、拖曳、搬移等動作，不同的指標形狀表示不同的

動作，例如在Windows環境下， 為文

字編輯區內指標， 為選取或選擇連線

指標， 為無效指標，表示目前的動作

無效。

常見的指向裝置有滑鼠、軌跡球、觸控

板、指向桿、繪圖板、觸控式螢幕、光

筆、搖桿、方向盤、踏板等。

早期的滑鼠 (mouse) 屬於「機械式滑鼠」，底部有一顆會隨著滑鼠移動而滾

動的圓球，藉由圓球的滾動來偵測滑鼠

的移動方向及距離，由於靈敏度較差，

而且使用久了圓球會沾粘灰塵，使用者

必須自行除塵，所以已經停產，取而代

之的是「光學式滑鼠」，這種滑鼠是以

發光器和感光器來計算滑鼠的移動方向

及距離。

至於觸控式螢幕 (touch monitor) 則允許使用者直接以手指觸碰螢幕的方式來做

輸入，常見的應用有ATM櫃員提款機、美術館、博物館或觀光景點的導覽系

統。觸控式螢幕的運作原理有兩種，其

一是感應使用者手指頭的壓力來判斷位

置，其二是在螢幕的四周發射相互交錯

的垂直及水平光線，當使用者手指頭觸

碰到螢幕時，藉由被打斷的光線來判斷 位置。

2-9 輸入單元

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COMPU

TERS

計算機概論

電腦硬體

掃描器

掃描器 (scanner) 可以將圖形、文件、照片等靜態影像，藉由光學掃描成電腦所

能讀取的數位資料，有饋紙式、平台式

與手持式等類型，運作原理均相同，只

是外觀及使用方式有些微差異。

以平台式掃描器為例，其使用方式和影

印機類似，一樣是將文件放在掃描器的

平台，然後進行光學掃描，不同的是掃

描結果為數位的圖形檔，可以儲存於電

腦。若搭配數據機，則成了傳真機；若

搭配印表機，則成了影印機。

掃描器的解析度是以DPI (dots per inch) 為單位，意指在一英吋的寬度內，可以

細分成幾個點，例如600DPI是在一英吋的寬度內，可以細分成600個點，DPI值愈大，掃描品質就愈細緻。

數位相機

數位相機 (digital camera) 的外觀及使用方式均和傳統相機差不多，不同的是數

位相機將所拍攝的畫面以數位格式儲存

於CompactFlash、SmartMedia、Memory Stick、xD等記憶卡，然後透過USB、IEEE 1394等連接埠傳輸到電腦，以進行編輯、儲存、列印或沖洗成照片，而傳

統相機所拍攝的畫面是儲存於底片，必

須沖洗成照片才看得到。數位相機的解

析度是以像素為單位，像素愈多，照片

品質就愈細緻。

除了拍照之外，數位相機通常也會內建

攝影及錄音功能，只是長度較短、解析

度較低。此外，數位相機會內建小型液

晶螢幕供使用者預覽相片，不喜歡的

話，可以刪除重拍。如果使用者有相片

印表機，還可以自行列印，不用送到沖

洗店。

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數位攝影機

傳統的攝影機是以類比方式來捕捉並儲

存連續影像，若要儲存成數位格式，

必須透過影像擷取卡，而數位攝影機 (DV，digital video camera) 一開始就是以數位方式來捕捉並儲存連續影像，然後

透過USB、IEEE 1394等連接埠傳輸到電腦，以進行儲存、觀賞、編輯或燒錄

成DVD。隨著寬頻上網的普及，有愈來愈多人透過解析度較低、價格較便宜的

Webcam和遠方的親友進行視訊對話。

圖2.18 (a) 鍵盤與滑鼠 (b) 搖桿 (c) 數位相機 (圖片來源：SONY) (d) Webcam (e) 掃描器 (f) 數位攝影機 (圖片來源：Panasonic)

(e)

(c)

(f)

(d)

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COMPU

TERS

計算機概論

電腦硬體

輸出單元 (output unit) 可以將處理單元運算完畢的資料轉換成使用者可以理解

的文字、圖形、聲音與視訊，然後顯示 出來。

在日常生活中，我們可以看到各式輸出

裝置，例如桌上型電腦、筆記型電腦、

手機及儀器儀表板的液晶螢幕、工程人

員使用的繪圖機、從事簡報的液晶投影

機或數位投影機、印表機、喇叭、智慧

型終端機 (例如ATM櫃員機、收銀機)、語音回應系統、電子書等。

螢幕

電腦通常是透過螢幕 (monitor) 顯示CPU的運算結果，我們習慣將螢幕的輸出稱

為軟拷貝 (soft copy)，印表機的輸出稱為硬拷貝 (hard copy)。螢幕上的畫面是由顯示卡所產生，原則上，畫面的清晰度、

亮度及穩定度取決於螢幕，而畫面的解

析度及色彩深度取決於顯示卡與螢幕。

早期螢幕大多為映像管螢幕 (CRT，cathode ray tube)，CRT和電視一樣採用陰極映像管技術，也就是經由陰極映像

管中的三個電子槍射出紅、綠、藍三個

電子束，撞擊在玻璃面的螢光質而產生 色彩。

雖然CRT的成本較低，但耗電量較高，同時也較佔空間，之後逐漸被液晶螢

幕 (LCD，liquid crystal display) 所取代，LCD是以偏光板和液晶會改變光線角度的原理來顯像，也就是在兩片平行的玻

璃平面之間放置液態的晶體及許多垂

直、水平的細小電線，透過通電與否來

控制桿狀水晶分子改變方向將光線折射

以產生畫面，具有輕薄短小、省空間、

質量輕、不閃爍、零輻射、可視角度

大、耗電量低等特點。

(b)

(a)

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