4/26 第五章 電腦的儲存裝置

考試訊息：下週二考Ch3, 4, 5章節

4/26 第五章 電腦的儲存裝置

1.儲存裝置V.S主記憶體

	主記憶體	儲存裝置
存取方式	直接由CPU存取	需透過輸入/輸出介面(I/O interface)
歸類	屬於「線上儲存裝置(on-line storage)」	屬於「離線儲存裝置(off-line storage)
特性	具揮發性(關閉電源，資料消失)	非揮發性(關閉電源，資料不會消失)
速度	快	慢
價格	高	低
容量	小	大

儲存裝置存取的方式又可分為「循序存取(sequential access)」和「隨機存取(random access)」二種。

循序存取：必須按照一定的順序，也就是說想要存取後面的位置，必須要先存取前面的位置，像是錄音帶、磁帶等。→聽錄音帶若要聽第五首，得先進行快轉，不能直接跳到第五首歌曲。

隨機存取：不須按照任何順序，也就是說想要存取哪個位置，就可以直接存取哪個位置。像是軟碟、硬碟、光碟等。→想聽CD的第五首歌曲，可直接點選跳到第五首歌曲，無須快轉。

2.當一個磁碟以FAT檔案系統進行格式化，在磁碟上會產生4個區域：

即為開機紀錄(BOOT record)、檔案配置表(File-allocation table ,FAT)、根資料夾(root folder)資料區(data area)。

3.硬式磁碟機(hard disk)：即是硬碟，可用來存放OS作業系統、應用程式及使用者相關資料，內部構造包含碟片(platter)、主軸馬達(moter)、存取臂(access arm)及讀寫頭(read/write head)

以下為各名詞解釋：

磁軌(track)：沿著碟片上表面或下表面走過一個圓形軌跡，以讀取或寫入資料，這個圓形區塊即是磁軌。

磁區(sector)：碟片的一個磁軌可以分割為多個圓狐。每個磁軌包含相同數量的磁區，每個磁區為512位元組，也就是說磁片內圈磁軌的位元密度比外圈磁軌大。→讀取外圈資料比內圈來得快。

磁簇(cluster)：數個磁區集合而成。→當使用者要讀、寫硬碟的資料時，即必須要以磁簇為單位。

磁柱(cylinder)：各個碟片上相同磁區的集合。
計算方法：假設為4sector/磁片~64sector磁碟，4*512byte→2*1024→為2M分頁
 

4.磁碟陣列(RAID)：為避免磁碟損毀，資料不見，因此可透過磁碟陣列備份資料。
分為鏡射與等量分配二種。
鏡射：等量備份，A容量備份成A1容量。
等量分配：讀A時，四個讀寫頭。也就是每個磁碟會分成數個部份，放置在不同磁碟，稱為等量分配(striping)
如下圖所示：→圖片引用自老師「第5章 計算機組織」上課PPT

5.下圖為暫存器、快取記憶體、記憶體、儲存裝置的比較圖。

暫存器包含CPU中的MAR,MBR,IR,PC,AC,I/O AR,I/O BR。

速度Register→Cache→Memory→Storage

      快→→→→→→→→→→→→慢

容量Register→Cache→Memory→Storage

      小→→→→→→→→→→→→大

6. X OR Y= X+Y, X AND Y= X．Y, X'即是與X相反

備註：X+1=1, X．1=X, X+X'=1, X．X'=0, (X')=X, X+X=X

A) (X+Y)'= X'．Y'

X	Y	X+Y	(X+Y)’	X’	Y’	X’．Y’
0	0	0	1	1	1	1
0	1	1	0	1	0	0
1	0	1	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	0

B) (X．Y)'= X'+Y'

X	Y	X．Y	(X．Y)’	X’	Y’	X’+Y’
0	0	0	1	1	1	1
0	1	0	1	1	0	1
1	0	0	1	0	1	1
1	1	1	0	0	0	0

C) X+(Y．Z)= (X+Y)．(X+Z)

X	Y	Z	Y．Z	X+(Y．Z)	X+Y	X+Z	(X+Y)(X+Z)
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	0	0	1	0
0	1	0	0	0	1	0	0
0	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	0	1	1	1	1
1	0	1	0	1	1	1	1
1	1	0	0	1	1	1	1
1	1	1	1	1	1	1	1

D) X*(Y+Z)= X*Y+X*Z

X	Y	Z	Y+Z	X*(Y+Z)	X*Y	X*Z	(X*Y+X*Z)
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	1	0	0	0	0
0	1	0	1	0	0	0	0
0	1	1	1	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0
1	0	1	1	1	0	1	1
1	1	0	1	1	1	0	1
1	1	1	1	1	1	1	1

4/19 電腦的輸入、輸出單元

4/19 電腦的輸入、輸出單元

1.輸入輸出單元

 先前課堂中介紹的電腦五大單元，包含輸入單元(Input Unit)、輸出單元(Output Unit)、運算邏輯單元(Arithmetic & Logic Unit)、控制單元(Control Unit)、記憶單元(Memory Unit) 。
今天課堂中，老師介紹了輸入與輸出單元，包含使用的相關設備與裝置。
輔入單元的定義：輸入指的是使用者放進主記憶體的資料，包含的類型有軟體、資料、命令、回應等。也就是我們使用電腦的週邊設備如：鍵盤、滑鼠、掃瞄器等等。
輸入裝置：指的是可以接受外來的資料，像是文字、數字、圖形、影像、聲音、命令、軟體、條碼等等，然後將這些資料轉換成電腦看得懂的格式，傳送給CPU做運算。像是玩遊戲的桿、方向盤、從事繪圖的數位板、光筆、磁卡/智慧卡、眼球追蹤、數位攝影機(DV)等等。
輸出單元的定義：指的是電腦的運算結果，其類型包含文字、圖形、音訊及視訊。也就是我們使用的印表機、螢幕、喇叭等等設備。
輸出裝置：可以將電腦處理完畢的二進位資料轉換為我們可以理解的文字、圖形、音訊或是視訊，並顯示出來。如：傳統CRT螢幕、PDA、LCD、工程人員使用的繪圖機(plotter)、電漿螢幕(PDP)、智慧型終端機(ATM提款機)、語音回應系統、電子書(e-book)等。

2.電腦效能

CPU時脈週期(CPU clock cycle)是指CPU執行一個程式所花費的時脈週期，公式為
CPU時間 = CPU時脈週期 * 時脈週期時間

以下為相關名詞解譯：

時脈(clock)：指的是電腦內部一個類似時鐘的裝置，每計數一次即是一個時脈週期(clock cycle)。
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，而時脈每計數一次所經過的時間，稱為時脈週期時間(clock cycle time)，時脈週期時間為時脈速度的倒數。
也就是說1MHz、1GHz的時脈週期為10-6(微秒)、10-9(奈秒)。
CPI(clock cycle per instruction)：即是每個指令所需的時脈週期，會受到硬體架構和指令集(instruction set)的影響。
MIPS(million instructions per second)：即是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。
MFLOPS(million floating operations per second)：即是每秒鐘可以完成幾百萬個浮點數運算，適用於需大量浮點數運算的機器，如超級電腦。
TPS(transactions per second)：即是每秒鐘可以完成幾個交易，適用於商業交易機器。

3.以下為電腦相關網址

Explaining Computers(含軟體、硬體、網路、WEB 2.0等的定義與說明)
http://explainingcomputers.com/hardware.html

以下影片為組裝電腦的步驟：