計算機概論

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計算機概論

第 1 章 電腦科技與現代生活 1-1 電腦發展史

1-2 電腦科技在生活方面的運用

1-3 智慧財產權與軟體授權

1-4 資訊安全與保護

1-5 資料表示法

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電腦發展史1-1

1. 資料處理工具的演進 計算工具的發展大致分為人力時期、機械時期和電子時期三個階段。1. 人力時期 人力時期的計算工具以算盤最具代表性2. 機械時期 1642 年的加法器 1694 年自動進位器 1822 年差分機 具備了現代電腦所需要的輸入、輸出、計算、記憶與流程控制之觀念與構想，奠定今日 電腦硬體架構的雛型如圖 1-2 ，巴貝基因此被尊稱為電腦之父。 1890 年電動製表機 1944 年繼電器式計算機

圖 1-1 算盤

圖 1-2 　電腦之父巴貝基與其發明的差分機圖 1-3 所示為 IBM 的商標。

3. 電子時期

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電腦發展史1-12. 電腦的發展世代第一代電腦：真空管時代（ 1945 年∼ 1955 年）ABC 電腦ENIAC 電腦1946 年，美國賓州大學毛其利 (John Machly) 與艾克特 (J. Presper Eckert) 兩位博士製造該機器由 18,800 個真空管組合而成，佔地 1,500 平方呎（約 42 坪），重達 30 噸，耗電量 150 千瓦，每秒鐘可以執行 5,000 次加法運算，據悉當時製造這部電腦耗資約 40 萬美元

圖 1-4 　真空管與 ENIAC 電腦

EDVAC 電腦UNIVAC-1 電腦

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電腦發展史1-1

2.第二代電腦：電晶體時代（ 1955年∼ 1965年） 電晶體電腦的體積僅為真空管時的百分之一，不僅耗電量大 幅減少，而且性能更穩定，在操作速度及運算能力更好

3. 第三代電腦：積體電路時代（ 1965 年∼ 1980 年） 積體電路 (integrated circuit ，簡稱 IC) 技術，所謂積體電路是在姆指般大小的晶片上， 放置許多的電晶體、電容、電阻等電子元件所聚集而成的電路 IBM 公司製造出第一台商用電腦 System 360 ，其特性為體積更小， 耗電量更少，速度比第二代電腦快上數十倍至數百倍，其功能及 穩定性都更為提高，售價反而比較便宜

圖 1-5 各種電晶體

圖 1-6 體積電路（ IC ）

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電腦發展史1-1第四代電腦：超大型積體電路 (VLSI) 時代（ 1980 年以後）IC 晶片上的電子元件密度不斷提高，從小型積體電路(small scale IC ，簡稱  SSI) 、中型積體電路 (MSI) 、大型積體電路 (LSI)

圖 1-7 VLSI 製成的 CPU

表 1-1 　各代電腦的比較

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電腦發展史1-15. 研發中的人工智慧電腦

專家系統 (expert system)

自然語言 (natural language)

電腦視覺 (computer vision)

語音辨識 (speech understanding)

機器人應用 (robotic application)

類神經網路 (artificial neural network)

圖 1-10 娛樂機器人

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電腦發展史1-1

3. 電腦的種類1. 超級電腦 超級電腦 (supercomputer) 是指那些運算能力最強、速度最快的電腦如圖主要用於國防（核武模擬）、太空和生物科技的研究， IBM 公司 2002 年再花費一億美元研製功能更強的「藍色基因 (BlueGene)」，由一百萬 個微處理器 (micro-processors) 組成

圖 1-11 　 IBM 公司與 NEC 公司的超級電腦

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電腦發展史1-12. 大型電腦大型電腦 (mainframe computer) 用於處理大量資料的輸出輸入，屬於多人多工的電腦系統大多用於大型金融機構、大型企業集團或研究機構，當作資料處理中心的電腦。常見的如 IBM370 系統、 CDC CYBER 系統、 DEC10 系統、 UNIVACll00 系統等等。

圖 1-12 　大型電腦的一款

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電腦發展史1-13.伺服器與工作站電腦伺服器 (server) 電腦：可以說是網路系統中的主機 (host)工作站 (workstation) 電腦：是電腦系統上的終端機

圖 1-13 　伺服器電腦 圖 1-14 　工作站電腦

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電腦發展史1-14.微電腦1981 年 IBM推出其第一部微電腦 (microcomputer) 稱為 IBM PC ，配備有 Intel微處理器(microprocessor) 及 DOS 作業系統電腦逐漸個人化、家庭化，微電腦因此又稱為個人電腦(personal computer ，簡稱 PC)

（ a ）一般桌上型電腦 （ b ）筆記型電腦

IBM PC 因為架構公開，相容機種多，市場佔有率高， Apple 公司的麥金塔 (Macintosh) 電腦常見機種有 i Mac 及 Power Mac 。

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電腦發展史1-15.嵌入式電腦

一顆具有特定功能的微處理晶片裝置在先進的科技產品上

6.PDA （個人數位助理）PDA(personal digital assistant) 是一種外型如手掌大的小型電腦

圖 1-16 具有嵌入室電腦的產品

圖 1-17 PDA

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電腦科技在生活方面的運用1-2

1. 在個人方面的應用1. 資料查詢

利用各式電腦、行動電話或 PDA 上網快速取得所要的資訊。入口網站：提供網站分類搜尋、電子信箱、相簿、行事曆、個人網頁等服務搜尋引擎：在浩翰如海的網際網路，提供快速取得所需網站資訊的查詢系統

2. 資料處理 文書處理 、 電子試算表、 簡報製作 、 影像處理

圖 1-18 文書處理及試算表軟體

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電腦科技在生活方面的運用1-23. 訊息傳遞電子郵件 (E-mail) 、即時通 (message) 、網路電話 (I-Phone)

4.休閒娛樂連線上網後可以收聽線上廣播、線上音樂或下載合法的 MP3音樂，當接上電視卡 ( 盒 )後也可以收看數位或有線電視電腦遊戲 (PC game) 更是迷人

圖 1-19 影音播放軟體 RealPlayer

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電腦科技在生活方面的運用1-25.消費購物在網路訂購所需的商品，並且透過 ATM轉帳或信用卡付款方式完成交易，取得商品。電子商務 (electronic commerce ，簡稱 EC)ATM ：自動櫃員機網路書店2. 在家庭方面的應用智慧型住家系統

圖 1-21 　智慧型住家系統

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電腦科技在生活方面的運用1-22.住家保全系統建置網路監控系統監看家中房間的動態

圖 1-22 　住家保全系統

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電腦科技在生活方面的運用1-2

3. 家庭財務處理式各樣由電腦列印出來的帳單透過網路銀行進行轉帳繳費、或 ATM金融卡轉帳繳費；銀行、證券公司或相關理財網站所提供的理財資訊如圖 1-23 ，例如：即時財經新聞、金融行情、基金動態

圖 1-23 　 PC home網路家庭理財網頁

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電腦科技在生活方面的運用1-2

3. 家庭財務處理式各樣由電腦列印出來的帳單透過網路銀行進行轉帳繳費、或 ATM金融卡轉帳繳費；銀行、證券公司或相關理財網站所提供的理財資訊如圖 1-23 ，例如：即時財經新聞、金融行情、基金動態

4. 家庭旅遊資訊上網蒐集各觀光景點的特色，查詢交通動線、旅遊氣象，進行行程規劃，到網路訂車票、機票、網路訂住宿房間等

圖 1-24 　旅遊資訊軟體

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電腦科技在生活方面的運用1-2電腦導覽系統：可以透過所設置的電腦導覽系統，依螢幕指示操作或按鈕，它就會幫我們解說各項展示品的內容 GPS(global position system 全球定位系統，簡稱 GPS) ：設於太空之衛星無線定位、導航、時間換算之系統。

圖 1-25 　以觸控螢幕進行導覽或資訊介紹

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電腦科技在生活方面的運用1-25. 家庭影音無論家庭聚會或外出旅遊，我們常會把珍貴的影像利用數位相機或攝影機拍錄下來，留作紀念 1.影像處理軟體 2. 數位相片管理及播放軟體 3.影片剪輯製作軟體

6.Internet 與家庭生活中所需的食衣住行育樂各種資訊的取得

圖 1-26 　網際網路上各項豐富的資訊

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電腦科技在生活方面的運用1-23. 在學校方面的應用

1. 電腦輔助教學將教材內容以趣味生動的腳本，配合電腦活潑的圖片、語音或動畫多媒體，使學習變得活潑有趣，提昇學習效果，這就是電腦輔助教學 (computer assisted instruction ，簡稱 CAI)

圖 1-27 　電腦輔助教學範例

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電腦科技在生活方面的運用1-22.線上電腦廣播教學教師將要講授的教材內容，透過電腦螢幕或液晶投射器傳送到學生面前，進行即時臨場的教學

圖 1-28 　線上電腦廣播教學

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電腦科技在生活方面的運用1-23.線上測驗

利用電腦題庫命題系統命製試卷，利用電腦閱卷系統，快速正確地完成閱卷

4.遠距教學圖 1-29 線上測驗

遠距教學是指教師與學習者處於不同的時空，教師藉由平面或電子等傳播媒體將教學內容，傳遞給學習者進行的教學活動。

圖 1-30 遠距教學

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電腦科技在生活方面的運用1-25.虛擬實境與模擬訓練虛擬實境 (virtual reality ，簡稱 VR) 是一種融合 3D 圖片、影音動畫及感知裝置的電腦模擬系統， VR 提供使用者即使不在現場，仍然可以感受到如同身歷其境般的臨場真實感

圖 1-31 　虛擬實境與模擬訓練

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電腦科技在生活方面的運用1-26.校務行政電腦化校務行政電腦化通常區分為：教務、學務、總務、…等，教務方面例如學籍管理、課務管理、成績管理、教學資源管理系統等，學務方面例如曠缺課管理、獎懲管理、社團管理等，總務方面例如財產管理、標案管理系統等

圖 1-32 　校務行政電腦化

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電腦科技在生活方面的運用1-24. 在社會方面的應用

1. 電子化政府 建立政府對政府 (G to G) 、政府對企業 (G to B) 及政府對民眾 (G to C)網網相連及資訊流通 的環境

圖 1-33 　電子化政府

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電腦科技在生活方面的運用1-2

圖 1-34 讀卡機與 IC卡

2. 智慧型運輸系統 應用電腦、通訊、感測與電子控制等先進科技，提供即時的資訊， 以改善人、車、路溝通與連結的互動關係，才能有效地改善交通 秩序，降低交通事故，增進運輸效能。 電子收費系統 (ETC, Electronic Toll Collection)

3.IC卡在一張塑膠卡片上嵌入一片 IC 晶片，該晶片可以被讀卡機讀取或寫入資料； IC卡讀卡的方式有接觸式和感應式兩種

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電腦科技在生活方面的運用1-24.醫學研究

1. 電腦醫療儀器2. 智慧型電腦診斷系統3.藥品研發

圖 1-35 　電腦與醫學研究5.遠距醫療 遠距醫療包含遠距會診 (teleconsultation) 、及遠距教學 (teleeducation) 等，即地方 醫療院所可經由電腦網路連線，請求遠 端醫學中心提供各類醫療技術上的支援 ，醫學中心間則可視其專長相互提供會 診與教學。

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電腦科技在生活方面的運用1-25. 在職業生活上的應用1.辦公室自動化OA就是將辦公室的工作電腦化如圖 1-36 ，其目的就是為了提高資料處理的效率及競爭力。辦公室自動化的項目包括：文件報表的建立與儲存、資料的查詢與修改、資料的運算與分析、資訊的取得與傳遞、決策及稽核等等

2. 工廠自動化FA 從建廠的工廠計劃到產品設計、製造、及生產管理等皆可配合電腦來進行自動化。

圖 1-38 　工廠自動化圖 1-36 　辦公室電腦化圖 1-37 　網路會議

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電腦科技在生活方面的運用1-24. 在生產管理方面

1. 電腦輔助設計 (CAD)2. 電腦輔助製造 (CAM)3. 電腦輔助工程 (CAE)

3. 電腦結帳系統在便利商店、超級市場及百貨 公 司的 電腦結帳系統這個系統通常稱為銷售點管理系統(point of sale ，簡 稱 POS)

圖 1-39 便利商店結帳系統。

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電腦科技在生活方面的運用1-2

圖 1-40 條碼

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電腦科技在生活方面的運用1-24.SOHO族

SOHO 為 small office home office 的縮寫，意為小型的家庭辦公室就資訊科技而言，擁有一技之長的電腦高手，不管是電腦排版、軟體設計、網頁設計、多媒體影像處理、系統維護、…等，都可以成為 SOHO 一族

5. 人力仲介網路化提供各式各樣的求職求才資訊

6. 電腦認證勞委會職訓局所辦的技術士技能檢定職種有：電腦軟體應用（乙、丙級）、網頁設計（丙級）、電腦硬體裝修（乙、丙級）、網站架設 (丙級）、電腦軟體設計（ Java乙級、 C++乙級、丙級）、圖文組版（文字處理丙級、電腦排版乙級、圖像組版乙級 ) 、電腦輔助機械製圖（乙、丙級）等。微軟 (Microsoft)也有辦理電腦相關認證例如：微軟認證講師 (MCT) 、微軟認證系統管理員 (MCSA) 、…等

圖 1-41 　人力仲介網站

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智慧財產權與軟體授權1-３１．認識電腦智慧財產權１．電腦智慧財產權的重要性　　財產可以分為有形和無形兩種，有形的有：現金、股票、黃金、土地、房子等　　；無形的財產通常是指人類腦力辛勤創作的結晶，在無形方面的權利統稱為智　　慧財產權 (intellectual property rights ，簡稱 IPR) ，相關法律有著作權法、專利權　　及商標權法、積體電路佈局保護法、營業秘密法等。

２．著作權重要條文在我國智慧財產權的主管機構為經濟部智慧財產局

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智慧財產權與軟體授權1-３

主要項目 相關法語

著作人 受雇人於職務上完成之著作，以該受雇人為著作人。但契約約定以雇用人為著作人者，從其約定。

著作人格權 著作人於著作之原件或其重製物上或於著作公開發表時，有表示其本名、別名或不具名之權利。

著作財產權著作人除本法另有規定外，專有重製其著作之權利。著作人專有公開口述其語文著作之權利。著作財產權得全部或部分讓與他人或與他人共有。

著作財產權之存續期間

著作人於著作完成時享有著作權。著作財產權，除本法另有規定外，存續於著作人之生存期間及其死亡後 50 年。

罰　則 擅自以重製之方法侵害他人之著作財產權者，處三年以下有期徒刑、拘役，或科或併科新臺幣七十五萬元以下罰金。

表 1-2 　著作權法相關條文 (參考網址：「 http://www.tipo.gov.tw 」 )

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智慧財產權與軟體授權1-３3. 電腦方面著作權相關知識「永久性重製」就是將自行購得的原版程式重新複製一份備用，這是合法的「暫時性重製」是指當使用電腦觀看影片、聆聽音樂或上網瀏覽資料時，系統自動將該資料內容暫時存放到電腦的隨機記憶體 (RAM) ，當播放完畢或關機後1.串流 (stream) 技術：點選後只能播放，檔案無法儲存在個人電腦或儲存裝置2. P2P （ peer to peer ，多點對多點）：使用者執行一個叫做 BT (Bit Torrent) 的 P2P 軟體和其他網友同儕進行對等的檔案交換傳輸下載MP3 少量而且是自己欣賞符合「合理使用」原則大量下載轉錄成 CD販售，造成「市場替代」效果，影響著作人權益時，則屬於違法。

2. 電腦軟體的授權銷售軟體 (marketing software) 為一般市面上銷售的商業軟體。共享軟體 (shareware) 此類軟體提供使用者試用，滿意後再行付費購買。免費軟體 (freeware) 此類軟體無任何商業色彩，完全不需付費。公共軟體 (public domain software) 該軟體不具著作權，使用者不必付費即可複製及使用。廣告軟體 (AD ware )畫面特定區域會出現廣告商標 (AD Banner) 。

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智慧財產權與軟體授權1-３2. 電腦軟體的取得依照使用者身分及功能的多寡區分成教育版 (education version) 、標準 (standard)版、專業 (professional)版、企業 (enterprise)版、…等授權方式：個別授權將軟體逐一包裝，並給予授權序號的方式進行銷售者。集體授權將軟體以群體使用者方式，給予授權碼進行銷售者。

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資訊安全與保護1-41. 資訊安全的種類1.影響資訊安全的因素1.天然災害 2. 人為疏失 3.惡意破壞 4.環境因素2. 資訊安全的維護 硬體安全維護 放置電腦設備的場所電腦教室應訂定使用規則要準備工作日誌加裝不斷電系統 UPS 軟體安全維護 資料的備份不同權限，加裝防毒程式 個人資料安全維護 密碼的設定 網路安全維護 建構一個防火牆防火牆是指：以硬體及軟體的搭配，隔絕內部及外部網路，使外部網路的 使用者無法直接入侵或破壞內部網路的資料。

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資訊安全與保護1-42. 電腦病毒的認識指具有破壞力、傳播性及重覆複製能力的一種電腦程式。它們會經由儲存媒體（磁碟、光碟、記憶卡）或網路傳輸侵入電腦，隱藏在主記憶體上，伺機破壞該電腦的功能。1. 電腦病毒的種類 開機型病毒 感染磁碟的開機磁區 檔案型病毒 依附在執行檔 複合型病毒 同時具備檔案與開機兩者的病毒 巨集病毒 將病毒附加於具有巨集功能的文件 千面人病毒 會變更病毒碼 特洛伊木馬病毒 將破壞性的病毒碼夾帶在正常程式（例如螢幕保護程式）中，提供給使用者下載 又稱為後門程式。

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資訊安全與保護1-4電腦蠕蟲是一個複製能力很強的程式

2. 電腦病毒的防治1.使用合法的軟體2. 不下載來路不明的程式及文件、或開啟陌生人寄來的信件及附件。3. 在使用外來的儲存媒體時，一定要記得先掃毒。4. 定期備份資料，並經常執行病毒掃描程式。

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資料表示法1-5

圖 1-42 　 1 和 0 所代表的意義

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資料表示法1-5

1. 數字系統及其轉換1. 各種常用數字系統

表 1-4 　各種進制對照表

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資料表示法1-52. 十進制轉換為 N 進制

4242

資料表示法1-52. 十進制轉換為 N 進制

4343

資料表示法1-52. 十進制轉換為 N 進制

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資料表示法1-52.文字編碼的方式

1.ASCII 美國標準資訊交換碼，讀作“ As-key”) 是 PC 及資料通訊中最常用的編碼系統，表 1-5 為部份 ASCII字碼表，其中每一個字元都會對應到一組 7 個位元的二進位碼

圖 1-43 　 ASCII碼示意圖

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資料表示法1-5

表 1-5 　 ASCII 字碼表

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資料表示法1-5

2.EBCDIC3. Big-5 與中文標準交換碼採用兩個位元組編碼1.內碼：在資訊處理系統表達形式2. 輸入碼：以鍵盤輸入某一中文字時，所輸入的按鍵組合稱之，例如倉頡碼、嘸蝦米碼、注音符號碼等3.交換碼：進行中文資訊交換時所使用的一種代碼。4. Unicode 萬用碼 一種使用 16 位元的編碼系統3. 資料的儲存單位1. 位　元

圖 1-44 　位元的觀念

圖 1-45 　 byte 與 bit 的關係： 1 byte =8 bits

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資料表示法1-52. 位元組