計算機基礎 - 快速指南

計算機基礎 - 緒論

作為現代的孩子，你一定使用過、見過或聽說過計算機。這是因為它們已經成為我們日常生活不可或缺的一部分。無論是學校、銀行、商店、火車站、醫院還是你自己的家，計算機無處不在，使我們的工作更容易、更快。由於它們是我們生活中如此不可或缺的一部分，我們必須瞭解它們是什麼以及它們是如何工作的。讓我們從正式定義“計算機”這個術語開始。

計算機的字面意思是能夠計算的裝置。然而，現代計算機能夠做的遠不止計算。**計算機**是一種電子裝置，它接收輸入，根據使用者指令儲存或處理輸入，並以所需格式提供輸出。

輸入-處理-輸出模型

計算機輸入稱為**資料**，根據使用者指令處理後獲得的輸出稱為**資訊**。可以利用算術和邏輯運算進行處理以獲得資訊的原始事實和數字稱為**資料**。

可以應用於資料的過程有兩種：

**算術運算** - 例如加法、減法、微分、平方根等計算。
**邏輯運算** - 例如大於、小於、等於、相反等比較運算。

實際計算機的對應圖看起來像這樣：

計算機的基本部件如下：

**輸入單元** - 用於向計算機輸入資料和指令的裝置（如鍵盤和滑鼠）稱為輸入單元。
**輸出單元** - 用於以所需格式向用戶提供資訊的裝置（如印表機和顯示器）稱為輸出單元。
**控制單元** - 正如其名稱所示，此單元控制計算機的所有功能。所有裝置或計算機部件都透過控制單元進行互動。
**算術邏輯單元** - 這是計算機的大腦，所有算術運算和邏輯運算都在這裡進行。
**儲存器** - 所有輸入資料、指令和過程中的中間資料都儲存在儲存器中。儲存器分為兩種型別：**主儲存器**和**輔助儲存器**。主儲存器位於 CPU 內，而輔助儲存器位於 CPU 外。

控制單元、算術邏輯單元和儲存器一起稱為**中央處理器**或**CPU**。我們可以看到和觸控到的計算機裝置（如鍵盤、滑鼠、印表機等）是計算機的**硬體**元件。使計算機使用這些硬體部件執行的指令或程式集稱為**軟體**。我們無法看到或觸控軟體。硬體和軟體對於計算機的工作都是必要的。

計算機的特性

為了理解為什麼計算機在我們生活中如此重要，讓我們來看一下它的一些特性：

**速度** - 通常情況下，計算機每秒可以執行 3-4 百萬條指令。
**精度** - 計算機具有非常高的精度。可能出現的錯誤通常是由於資料不準確、指令錯誤或晶片中的錯誤造成的——所有這些都是人為錯誤。
**可靠性** - 計算機可以反覆執行相同型別的工作而不會因疲勞或厭倦而產生錯誤，而這在人類中非常常見。
**通用性** - 計算機可以執行各種各樣的工作，從資料錄入和訂票到複雜的數學計算和持續的天文觀測。如果您可以輸入必要的資料並給出正確的指令，計算機將進行處理。
**儲存容量** - 計算機可以以遠低於傳統檔案儲存成本的方式儲存大量資料。此外，資料安全，不會出現與紙張相關的正常磨損。

使用計算機的優點

既然我們瞭解了計算機的特性，我們就可以看到計算機提供的優勢：

計算機可以重複地執行相同的任務，並保持相同的精度。
計算機不會感到疲勞或厭倦。
計算機可以承擔例行任務，從而將人力資源解放出來，用於更智慧的功能。

使用計算機的缺點

儘管有很多優點，但計算機也有一些缺點：

計算機沒有智慧；它們會盲目地遵循指令，而不考慮結果。
計算機需要穩定的電力供應才能工作，這在任何地方都可能很困難，尤其是在發展中國家。

啟動

啟動計算機或計算機嵌入式裝置稱為**啟動**。啟動分兩個步驟進行：

開啟電源
將作業系統載入到計算機的主儲存器中
使所有應用程式處於隨時準備狀態，以備使用者需要時使用

計算機啟動時執行的第一個程式或指令集稱為**BIOS**或**基本輸入輸出系統**。BIOS是**韌體**，即永久程式設計到硬體中的軟體。

如果系統已經在執行，但需要重新啟動，則稱為**重新啟動**。如果安裝了軟體或硬體，或者系統速度異常緩慢，則可能需要重新啟動。

啟動有兩種型別：

**冷啟動** - 當透過開啟電源啟動系統時，稱為冷啟動。冷啟動的下一步是載入 BIOS。
**熱啟動** - 當系統已經在執行並且需要重新啟動或重新引導時，稱為熱啟動。熱啟動比冷啟動快，因為 BIOS 沒有重新載入。

計算機基礎 - 分類

歷史上，計算機是根據處理器型別進行分類的，因為處理器和處理速度的提高是發展的基準。最早的計算機使用真空管進行處理，體積龐大，經常發生故障。然而，隨著真空管被電晶體然後是晶片所取代，它們的大小減小，處理速度成倍增加。

所有現代計算機和計算裝置都使用微處理器，其速度和儲存容量日益提高。計算機的開發基準現在是它們的大小。計算機現在根據其用途或大小進行分類：

桌上型電腦
筆記型電腦
平板電腦
伺服器
大型機
超級計算機

讓我們詳細瞭解所有這些型別的計算機。

桌上型電腦

**桌上型電腦**是為個人在固定位置使用而設計的**個人計算機 (PC)**。IBM 是第一家推出並普及桌上型電腦使用的計算機公司。桌上型電腦單元通常包括 CPU（中央處理器）、顯示器、鍵盤和滑鼠。桌上型電腦的推出使普通民眾普及了計算機的使用，因為它體積小巧且價格適中。

隨著桌上型電腦普及浪潮的興起，許多軟體和硬體裝置都是專門為家庭或辦公室使用者開發的。這裡最重要的設計考慮因素是使用者友好性。

筆記型電腦

儘管桌上型電腦非常流行，但在 2000 年代，它讓位於一種更緊湊、更便攜的個人計算機，稱為筆記型電腦。筆記型電腦也稱為**筆記型電腦**或簡稱**筆記本**。筆記型電腦使用電池供電，並使用 Wi-Fi（無線保真）晶片連線到網路。它們還具有節能晶片，以便在可能的情況下節省電力並延長使用壽命。

現代筆記型電腦具有足夠的處理能力和儲存容量，可用於所有辦公室工作、網站設計、軟體開發甚至音訊/影片編輯。

平板電腦

在筆記型電腦之後，計算機進一步小型化，開發出具有桌上型電腦處理能力但小到可以握在手中的機器。平板電腦具有通常為 5 到 10 英寸的觸控式螢幕，可以使用一根手指觸控圖示並呼叫應用程式。

鍵盤也可以在需要時虛擬顯示，並使用觸控筆觸。在平板電腦上執行的應用程式稱為**應用程式**。它們使用微軟（Windows 8 及更高版本）或谷歌（Android）的作業系統。蘋果電腦開發了自己的平板電腦，稱為**iPad**，它使用專有的作業系統，稱為**iOS**。

伺服器

伺服器是具有高處理速度的計算機，它向**網路**上的其他系統提供一項或多項服務。它們可能有也可能沒有連線到它們的螢幕。一組連線在一起以共享資源的計算機或數字裝置稱為**網路**。

伺服器具有強大的處理能力，可以同時處理多個請求。網路上最常見的伺服器包括：

檔案或儲存伺服器
遊戲伺服器
應用程式伺服器
資料庫伺服器
郵件伺服器
列印伺服器

大型機

**大型機**是由銀行、航空公司和鐵路公司等組織使用的計算機，用於每秒處理數百萬甚至數萬億次線上交易。大型機的特點包括：

體積龐大
比伺服器快數百倍，通常每秒數百兆位元組
價格昂貴
使用製造商提供的專有作業系統
內建硬體、軟體和韌體安全功能

超級計算機

**超級計算機**是地球上速度最快的計算機。它們用於為科學和工程應用執行復雜、快速和時間密集型計算。超級計算機的速度或效能以 teraflops 為單位測量，即每秒 10¹² 次浮點運算。

中國超級計算機**神威·太湖之光**是世界上最快的超級計算機，其額定速度為每秒 93 petaflops，即每秒 93 萬億次浮點運算。

超級計算機最常見的用途包括：

分子繪圖和研究
天氣預報
環境研究
石油和天然氣勘探

計算機基礎 - 軟體概念

如你所知，硬體裝置需要使用者指令才能執行。實現單一結果的一組指令稱為程式或過程。許多程式一起執行以完成一項任務構成一個**軟體**。

例如，文字處理軟體允許使用者建立、編輯和儲存文件。網頁瀏覽器允許使用者檢視和共享網頁和多媒體檔案。軟體分為兩大類：

系統軟體
應用軟體
實用程式軟體

讓我們詳細討論一下。

系統軟體

執行計算機硬體部件和其他應用軟體所需的軟體稱為系統軟體。系統軟體充當硬體和使用者應用程式之間的介面。需要介面是因為硬體裝置或機器和人類使用不同的語言。

機器只理解二進位制語言，即0（無電訊號）和1（有電訊號），而人類則使用英語、法語、德語、泰米爾語、印地語和許多其他語言。英語是與計算機互動的主要語言。需要軟體將所有人類指令轉換為機器可理解的指令。這正是系統軟體所做的。

根據其功能，系統軟體分為四種類型：

作業系統
語言處理器
裝置驅動程式

作業系統

負責所有硬體部件的功能及其互操作性以成功執行任務的系統軟體稱為作業系統 (OS)。作業系統是計算機啟動時載入到計算機記憶體中的第一個軟體，這稱為啟動。作業系統管理計算機的基本功能，例如將資料儲存在記憶體中，從儲存裝置檢索檔案，根據優先順序安排任務等。

語言處理器

如前所述，系統軟體的一個重要功能是將所有使用者指令轉換為機器可理解的語言。當我們談論人機互動時，語言分為三種類型：

機器級語言 - 這是一種機器可以理解的0和1字串。它完全依賴於機器。
彙編級語言 - 此語言透過定義助記符引入了抽象層。助記符是類似英語的單詞或符號，用於表示長串的0和1。例如，單詞“READ”可以定義為計算機必須從記憶體中檢索資料。完整的指令還會說明記憶體地址。彙編級語言是依賴於機器的。
高階語言 - 此語言使用類似英語的語句，並且完全獨立於機器。使用高階語言編寫的程式易於建立、閱讀和理解。

用Java、C++等高階程式語言編寫的程式稱為原始碼。機器可讀形式的指令集稱為目的碼或機器程式碼。將原始碼轉換為目的碼的系統軟體稱為語言處理器。有三種類型的語言直譯器：

彙編器 - 將彙編級程式轉換為機器級程式。
直譯器 - 將高階程式逐行轉換為機器級程式。
編譯器 - 將高階程式一次性轉換為機器級程式，而不是逐行轉換。

裝置驅動程式

控制和監視計算機上特定裝置功能的系統軟體稱為裝置驅動程式。每個需要外部連線到系統的裝置（如印表機、掃描器、麥克風、揚聲器等）都與其相關的特定驅動程式。連線新裝置時，需要安裝其驅動程式，以便作業系統知道如何管理它。

應用軟體

執行單個任務且不執行其他任務的軟體稱為應用軟體。應用軟體在其功能和解決問題的方法方面非常專業化。因此，電子表格軟體只能對數字進行運算，而不能執行其他操作。醫院管理軟體將管理醫院活動，而不會執行其他操作。以下是一些常用的應用軟體：

文字處理
電子表格
簡報
資料庫管理
多媒體工具

實用程式軟體

協助系統軟體完成工作的應用軟體稱為實用程式軟體。因此，實用程式軟體實際上是系統軟體和應用軟體之間的交叉。實用程式軟體的示例包括：

防病毒軟體
磁碟管理工具
檔案管理工具
壓縮工具
備份工具

計算機基礎 - 系統軟體

如您所知，系統軟體充當底層硬體系統的介面。在這裡，我們將詳細討論一些重要的系統軟體。

作業系統

作業系統 (OS) 是計算機的生命線。您連線所有基本裝置，如CPU、顯示器、鍵盤和滑鼠；插入電源並開啟它，認為一切就緒。但是，除非安裝了作業系統，否則計算機不會啟動或執行，因為作業系統：

使所有硬體部件保持準備狀態以遵循使用者指令
協調不同裝置之間的工作
根據優先順序安排多項任務
為每個任務分配資源
使計算機能夠訪問網路
使使用者能夠訪問和使用應用軟體

除了初始啟動之外，這些還有一些作業系統的功能：

管理計算機資源，如硬體、軟體、共享資源等。
分配資源
防止軟體使用過程中出現錯誤
控制計算機的濫用

最早的作業系統之一是MS-DOS，由微軟為IBM PC開發。它是一個命令列介面 (CLI) 作業系統，徹底改變了PC市場。DOS由於其介面難以使用。使用者需要記住指令才能完成任務。為了使計算機更容易訪問和使用，微軟開發了基於圖形使用者介面 (GUI) 的作業系統Windows，它改變了人們使用計算機的方式。

彙編器

彙編器是一種系統軟體，可將彙編級程式轉換為機器級程式碼。

這些是彙編級程式設計提供的優勢：

提高程式設計師的效率，因為記住助記符更容易
提高生產力，因為錯誤數量減少，從而減少除錯時間
程式設計師可以訪問硬體資源，因此在編寫針對特定計算機定製的程式方面具有靈活性

直譯器

彙編級語言的主要優勢在於它能夠最佳化記憶體使用和硬體利用率。但是，隨著技術的進步，計算機擁有更多記憶體和更好的硬體元件。因此，編寫程式的簡易性比最佳化記憶體和其他硬體資源更重要。

此外，人們覺得需要將程式設計從少數受過訓練的科學家和計算機程式設計師手中解放出來，以便計算機能夠在更多領域使用。這導致了高階語言的開發，由於命令類似於英語，因此易於理解。

用於將高階語言原始碼逐行翻譯成機器級語言目的碼的系統軟體稱為直譯器。直譯器獲取每一行程式碼，將其轉換為機器程式碼，並將其儲存到目標檔案中。

使用直譯器的優點是它們非常易於編寫，並且不需要大量的記憶體空間。但是，使用直譯器有一個主要缺點，即解釋程式執行時間很長。為了克服這個缺點，尤其是在大型程式中，編譯器被開發出來。

編譯器

儲存完整程式、掃描程式、將完整程式翻譯成目的碼然後建立可執行程式碼的系統軟體稱為編譯器。表面上看，編譯器與直譯器相比處於不利地位，因為它們：

比直譯器更復雜
需要更多的記憶體空間
編譯原始碼需要更多時間

但是，編譯後的程式在計算機上執行速度非常快。下圖顯示了原始碼如何逐步轉換為可執行程式碼的過程：

將原始碼編譯成可執行程式碼的步驟如下：

預處理 - 在此階段，解釋預處理器指令，通常由C和C++等語言使用，即轉換為彙編級語言。
詞法分析 - 在這裡，所有指令都轉換為詞法單元，例如常量、變數、算術符號等。
語法分析 - 在這裡，檢查所有指令是否符合該語言的語法規則。如果有錯誤，編譯器會要求您在繼續之前修復它們。
編譯 - 在此階段，原始碼轉換為目的碼。
連結 - 如果有任何指向外部檔案或庫的連結，它們的執行檔案的地址將被新增到程式中。此外，如果需要為了實際執行而重新排列程式碼，則會重新排列它們。最終輸出是準備執行的可執行程式碼。

計算機基礎 - 作業系統的功能

如您所知，作業系統負責計算機系統的執行。為此，它執行這三類廣泛的活動：

基本功能 - 確保資源的最佳和有效利用
監控功能 - 監控並收集與系統性能相關的資訊
服務功能 - 為使用者提供服務

讓我們來看一下與這些活動相關的一些最重要的功能。

處理器管理

管理計算機的CPU以確保其最佳利用稱為處理器管理。管理處理器基本上包括將處理器時間分配給需要完成的任務。這稱為作業排程。必須以如下方式安排作業：

CPU 的利用率最大化
週轉時間（即完成每個作業所需的時間）最短
等待時間最短
每個作業獲得最快可能的響應時間
實現最大吞吐量，其中吞吐量是完成每個任務的平均時間

作業系統有兩種作業排程方法：

搶佔式排程
非搶佔式排程

搶佔式排程

在這種排程型別中，處理器要執行的下一個作業可以在當前作業完成之前安排。如果出現更高優先順序的作業，則可以強制處理器釋放當前作業並執行下一個作業。有兩種排程技術使用搶佔式排程：

輪詢排程 - 定義一個稱為時間片的小時間單位，每個程式一次只能獲得一個時間片。如果在此時間內未完成，則必須加入作業佇列的末尾，並等待所有程式都獲得一個時間片。這裡的優點是所有程式都獲得平等的機會。缺點是如果程式在時間片結束之前完成執行，則CPU在剩餘時間內處於空閒狀態。
響應比排程 - 響應比定義為

$$\frac{已用時間}{獲得的執行時間}$$

響應時間較短的作業具有更高的優先順序。因此，即使較大的程式比較短的程式早請求，也可能必須等待。這提高了CPU的吞吐量。

非搶佔式排程

在這種排程型別中，只有在當前作業完成後才做出作業排程決策。永遠不會中斷作業以優先處理更高優先順序的作業。使用非搶佔式排程的排程技術包括：

先到先服務排程 - 這是最簡單的技術，首先提出請求的程式首先完成。
最短作業優先排程 - 在這裡，接下來排程的是執行時間最短的作業。
截止日期排程 - 接下來排程執行具有最早截止日期的任務。

記憶體管理

調節計算機記憶體並使用最佳化技術來增強整體系統效能的過程稱為記憶體管理。記憶體空間在現代計算環境中非常重要，因此記憶體管理是作業系統的重要角色。

眾所周知，計算機有兩種型別的記憶體——主存和輔存。主存速度快但價格昂貴，輔存價格便宜但速度慢。作業系統必須在這兩者之間取得平衡，以確保系統性能不會因主存過少而受到影響，也不會因主存過多而導致系統成本飆升。

輸入和輸出資料、使用者指令以及程式執行期間的中間資料需要高效地儲存、訪問和檢索，以實現高系統性能。一旦程式請求被接受，作業系統就會根據需要為其分配主存和輔存區域。執行完成後，分配給它的記憶體空間將被釋放。作業系統使用許多儲存管理技術來跟蹤所有已分配或空閒的儲存空間。

連續儲存分配

這是最簡單的儲存空間分配技術，其中為每個程式分配連續的記憶體位置。作業系統必須在分配之前估計整個程序所需的記憶體量。

非連續儲存分配

顧名思義，程式和相關資料不必儲存在連續的位置。程式被分成較小的元件，每個元件儲存在不同的位置。一個表記錄了程式的每個元件的儲存位置。當處理器需要訪問任何元件時，作業系統使用此分配表提供訪問。

在現實情況下，主存空間可能不足以儲存整個程式。在這種情況下，作業系統藉助虛擬儲存技術，程式物理上儲存在輔存中，但看起來儲存在主存中。這會在訪問程式元件時引入極小的時滯。虛擬儲存有兩種方法：

程式分頁 - 程式被分解成固定大小的頁並存儲在輔存中。這些頁從 0 到 n 被賦予邏輯地址或虛擬地址。一個頁表將邏輯地址對映到物理地址，用於在需要時檢索頁面。
程式分段 - 程式被分解成稱為段的邏輯單元，從 0 到 n 分配邏輯地址並存儲在輔存中。一個段表用於將段從輔存載入到主存。

作業系統通常結合使用分頁和程式分段來最佳化記憶體使用。大型程式段可以分解成頁，或者多個小型段可以儲存為單個頁。

檔案管理

資料和資訊以檔案的形式儲存在計算機上。管理檔案系統以使使用者能夠安全正確地儲存其資料是作業系統的重要功能。作業系統管理檔案系統稱為檔案管理。檔案管理需要為這些與檔案相關的活動提供工具：

建立新檔案以儲存資料
更新
共享
透過密碼和加密保護資料
系統故障時的恢復

裝置管理

作業系統對裝置的實施、操作和維護過程稱為裝置管理。作業系統使用稱為裝置驅動程式的實用程式軟體作為裝置的介面。

當許多程序訪問裝置或請求訪問裝置時，作業系統以一種有效的方式在所有程序之間共享裝置。程序透過系統呼叫介面訪問裝置，這是作業系統提供的程式設計介面。

計算機基礎 - 作業系統型別

隨著計算機和計算技術的多年發展，其在許多領域的應用也得到了發展。為了滿足不斷增長的需求，越來越多的定製軟體湧入市場。由於每個軟體都需要作業系統才能執行，因此作業系統也隨著時間的推移而發展，以滿足對其技術和能力不斷增長的需求。在這裡，我們將根據它們的工作技術和一些常用的作業系統來討論一些常見的作業系統型別。

圖形使用者介面作業系統 (GUI OS)

GUI 是圖形使用者介面的縮寫。呈現包含圖形和圖示的介面的作業系統稱為GUI 作業系統。GUI 作業系統非常易於導航和使用，因為使用者無需記住要執行每個任務的命令。GUI 作業系統的示例包括 Windows、macOS、Ubuntu 等。

分時作業系統

排程任務以高效利用處理器的作業系統稱為分時作業系統。當位於不同終端的多個使用者需要處理器時間來完成其任務時，作業系統使用分時或多工處理。分時作業系統使用許多排程技術，例如輪循排程和最短作業優先排程。

即時作業系統

保證處理即時事件或資料並在規定時間內交付結果的作業系統稱為即時作業系統。它可以是單任務的或多工的。

分散式作業系統

管理許多計算機但向用戶呈現單個計算機介面的作業系統稱為分散式作業系統。當單臺計算機無法滿足計算要求並且必須使用更多系統時，需要這種型別的作業系統。使用者互動僅限於單個系統；它是作業系統將工作分配到多個系統，然後將合併的輸出呈現出來，就好像一臺計算機處理了手頭的難題一樣。

流行的作業系統

最初，計算機沒有作業系統。每個程式都需要完整的硬體規範才能正確執行，因為處理器、記憶體和裝置管理必須由程式本身完成。然而，隨著複雜硬體和更復雜的應用程式的發展，作業系統變得必不可少。隨著個人電腦在個人和小型企業中普及，對標準作業系統的需求也增長了。讓我們來看看目前一些流行的作業系統：

Windows - Windows 是由微軟於 1985 年首次開發的 GUI 作業系統。最新版本的 Windows 是 Windows 10。Windows 被全球近 88% 的 PC 和筆記型電腦使用。
Linux - Linux 是一個開源作業系統，主要用於大型機和超級計算機。開源意味著其程式碼可免費使用，任何人都可以基於它開發新的作業系統。
BOSS - 印度作業系統解決方案是基於 Debian 作業系統的印度版 Linux 發行版。它是本地化的，可以支援印度當地語言。BOSS 包括：

Linux 核心
辦公應用程式套件BharteeyaOO
網路瀏覽器
電子郵件服務Thunderbird
聊天應用程式Pidgim
檔案共享應用程式
多媒體應用程式

移動作業系統

用於智慧手機、平板電腦和其他移動裝置的作業系統稱為移動作業系統。一些最流行的移動作業系統包括：

Android - 這個由 Google 開發的基於 Linux 的作業系統是目前最流行的移動作業系統。幾乎 85% 的移動裝置都使用它。
Windows Phone 7 - 這是微軟開發的最新移動作業系統。
Apple iOS - 這個移動作業系統是由 Apple 專為其自己的移動裝置（如 iPhone、iPad 等）開發的。
Blackberry OS - 這是所有黑莓移動裝置（如智慧手機和平板電腦）使用的作業系統。

計算機基礎 - 實用程式軟體

協助作業系統執行某些特定任務的應用程式軟體稱為實用程式軟體。讓我們來看看一些最流行的實用程式軟體。

防毒軟體

病毒可以定義為一種惡意程式，它會附加到宿主程式並自行建立多個副本，從而減慢、損壞或破壞系統。幫助作業系統為使用者提供無病毒環境的軟體稱為防毒軟體。防毒軟體會掃描系統中的任何病毒，如果檢測到病毒，則會透過刪除或隔離病毒來清除它。它可以檢測多種型別的病毒，例如引導病毒、特洛伊木馬、蠕蟲、間諜軟體等。

當任何外部儲存裝置（如 USB 驅動器）連線到系統時，防毒軟體會掃描它，並在檢測到病毒時發出警報。您可以將系統設定為定期掃描，或者在需要時進行掃描。建議結合使用這兩種技術來保持系統的無病毒狀態。

檔案管理工具

眾所周知，檔案管理是作業系統的一項重要功能，因為所有資料和指令都以檔案的形式儲存在計算機中。提供定期檔案管理任務（如瀏覽、搜尋、更新、預覽等）的實用程式軟體稱為檔案管理工具。Windows 作業系統中的Windows 資源管理器、Google 桌面、Directory Opus、Double Commander等都是此類工具的示例。

壓縮工具

在計算機系統中，儲存空間始終非常寶貴。因此，作業系統始終在尋找最小化檔案佔用儲存空間的方法。壓縮工具是協助作業系統縮短檔案以減少空間佔用的實用程式。壓縮後，檔案將以不同的格式儲存，無法直接讀取或編輯。在可以訪問以供進一步使用之前，需要對其進行解壓縮。一些流行的壓縮工具包括WinRAR、PeaZip、The Unarchiver等。

磁碟清理

磁碟清理工具可幫助使用者釋放磁碟空間。該軟體會掃描硬碟以查詢不再使用的檔案，並透過刪除它們來釋放空間。

磁碟碎片整理

磁碟碎片整理程式是一種磁碟管理實用程式，它透過重新排列碎片檔案到連續位置來提高檔案訪問速度。大型檔案被分解成碎片，如果找不到連續位置，可能會儲存在非連續位置。當用戶訪問此類檔案時，由於碎片整理，訪問速度會變慢。磁碟碎片整理實用程式會掃描硬碟並嘗試組合檔案碎片，以便它們可以儲存在連續位置。

備份

備份實用程式允許備份檔案、資料夾、資料庫或完整的磁碟。進行備份是為了在資料丟失時能夠恢復資料。備份是所有作業系統都提供的服務。在獨立系統中，備份可以在相同或不同的驅動器中進行。在聯網系統的情況下，可以在備份伺服器上進行備份。

計算機基礎 - 開源軟體

其原始碼免費分發，並附帶許可證，允許任何人出於任何目的學習、更改和進一步分發的軟體稱為開源軟體。開源軟體通常是團隊合作的結果，專門的程式設計師會改進原始碼並在社群內共享更改。由於其蓬勃發展的社群，開源軟體為使用者提供了這些優勢：

安全
經濟適用性
透明
可在多個平臺上互操作
由於定製而靈活
可以本地化

免費軟體

免費使用和分發的軟體，但由於其原始碼不可用，因此無法修改，稱為免費軟體。免費軟體的示例包括 Google Chrome、Adobe Acrobat PDF Reader、Skype 等。

共享軟體

最初免費且也可以分發給他人的軟體，但在規定時間後需要付費，稱為共享軟體。其原始碼也不可用，因此無法修改。

專有軟體

只有在向其開發人員付費獲得許可後才能使用的軟體稱為專有軟體。個人或公司可以擁有此類專有軟體。其原始碼通常是嚴格保密的，並且可能有重大限制，例如：

禁止進一步分發
可使用該軟體的使用者數量
可安裝該軟體的計算機型別，例如多使用者或單使用者等。

例如，Microsoft Windows是一種專有作業系統軟體，有多個版本可供不同型別的客戶端使用，例如單使用者版、多使用者版、專業版等。

計算機基礎 - 辦公工具

協助使用者完成日常辦公任務的應用程式軟體，例如建立、更新和維護文件、處理大量資料、建立簡報、安排日程等，稱為辦公工具。使用辦公工具可以節省時間和精力，許多重複性任務可以輕鬆完成。一些執行此類任務的軟體包括：

文字處理器
電子表格
資料庫系統
簡報軟體
電子郵件工具

讓我們詳細瞭解其中一些。

文字處理器

用於建立、儲存和處理文字文件的軟體稱為文字處理器。一些常見的文字處理器包括MS-Word、WordPad、WordPerfect、Google文件等。

文字處理器允許您：

建立、儲存和編輯文件
設定文字屬性，如字型、對齊方式、字型顏色、背景顏色等。
檢查拼寫和語法
新增影像
新增頁首和頁尾，設定頁邊距和插入水印

電子表格

電子表格是一種協助使用者處理和分析表格資料的軟體。它是一種計算機化的會計工具。資料始終輸入到單元格（行和列的交點），並且可以輕鬆使用公式和函式來處理一組單元格。一些流行的電子表格軟體包括MS-Excel、Gnumeric、Google Sheets等。以下是電子表格軟體中可以執行的一些活動：

簡單的計算，例如加法、平均值、計數等。
根據一組相關資料準備圖表。
資料輸入
資料格式化
單元格格式化
基於邏輯比較的計算

演示工具

演示工具使使用者能夠演示分解成小塊並排列在稱為幻燈片的頁面上的資訊。一系列呈現給觀眾連貫想法的幻燈片稱為簡報。幻燈片可以包含文字、影像、表格、音訊、影片或其他多媒體資訊。

資料庫管理系統

透過建立資料庫來管理儲存、更新和檢索資料的軟體稱為資料庫管理系統。一些流行的資料庫管理工具包括MS-Access、MySQL、Oracle、FoxPro等。

計算機基礎 - 領域專用工具

根據其用途，軟體可以是通用的或專用的。通用軟體是可以執行不同場景中多種任務而無需修改的軟體。例如，任何人都可以使用文字處理器軟體建立不同型別的文件，例如報告、白皮書、培訓材料等。專用軟體是用於特定應用程式的軟體，例如鐵路預訂系統、天氣預報等。讓我們來看一些領域專用工具的例子。

學校管理系統

學校管理系統處理學校的各種活動，例如考試、考勤、招生、學生費用、時間表、教師培訓等。

庫存管理

管理任何業務中與原材料或加工商品相關的多種活動，例如採購、銷售、訂單、交付、庫存維護等，稱為庫存管理。庫存管理軟體確保庫存永遠不會低於指定限額，並及時進行採購/交付。

工資軟體

工資軟體處理員工的完整工資計算，處理休假、獎金、貸款等。在中型到大型組織中，工資軟體通常是人力資源 (HR) 管理軟體的一個組成部分。

財務會計

財務管理軟體保留組織所有財務交易的電子記錄。它有很多功能部門，例如應收賬款、應付賬款、貸款、工資等。

餐廳管理

餐廳管理軟體幫助餐廳經理跟蹤庫存水平、每日訂單、客戶管理、員工排班、餐桌預訂等。

鐵路預訂系統

鐵路預訂系統是一種處理多個模組的軟體，例如火車路線、火車管理、座位預訂、食品預訂、火車維護、火車狀態、旅行套餐等。

天氣預報系統

天氣預報系統是一個即時軟體，透過收集大量有關大氣溫度、溼度、風力水平等的即時資料來預測某地的天氣。它用於預測重大災害，例如地震、颶風、海嘯等。

計算機基礎 - 數制

表示和處理數字的技術稱為數制。十進位制數制是最常見的數制。其他流行的數制包括二進位制數制、八進位制數制、十六進位制數制等。

十進位制數制

十進位制數制是基數為10的數制，具有從0到9的10個數字。這意味著可以使用這10個數字表示任何數值。十進位制數制也是一種位置值系統。這意味著數字的值將取決於其位置。讓我們來看一個例子來理解這一點。

假設我們有三個數字 - 734、971和207。這三個數字中7的值是不同的：

在734中，7的值是7百或700或7 × 100或7 × 10²
在971中，7的值是7十或70或7 × 10或7 × 10¹
在207中，7的值是7個單位或7或7 × 1或7 × 10⁰

每個位置的權重可以表示如下：

在數字系統中，指令是透過電訊號給出的；變化是透過改變訊號的電壓來完成的。在數字裝置中使用10種不同的電壓來實現十進位制數制是困難的。因此，已經開發出許多更容易在數字上實現的數制。讓我們詳細瞭解它們。

二進位制數制

透過電訊號改變指令最簡單的方法是二態系統——開和關。開表示為1，關表示為0，儘管0實際上並不是沒有訊號，而是較低電壓的訊號。只有這兩個數字——0和1——的數制稱為二進位制數制。

每個二進位制數字也稱為位。二進位制數制也是位置值系統，其中每個數字的值都以2的冪表示，如下所示。

在任何二進位制數中，最右邊的數字稱為最低有效位 (LSB)，最左邊的數字稱為最高有效位 (MSB)。

這個數字的十進位制等價值是每個數字與其位置值的乘積之和。

11010₂ = 1×2⁴+ 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 0×2⁰

= 16 + 8 + 0 + 2 + 0

= 26₁₀

計算機記憶體以其可以儲存的位數來衡量。這是一個記憶體容量轉換表。

1 位元組 (B) = 8 位
1 千位元組 (KB) = 1024 位元組
1 兆位元組 (MB) = 1024 KB
1 吉位元組 (GB) = 1024 MB
1 太位元組 (TB) = 1024 GB
1 艾位元組 (EB) = 1024 PB
1 澤位元組 = 1024 EB
1 堯位元組 (YB) = 1024 ZB

八進位制數制

八進位制數制有八個數字 - 0、1、2、3、4、5、6和7。八進位制數制也是位置值系統，其中每個數字的值都以8的冪表示，如下所示：

任何八進位制數字的十進位制等價值是每個數字與其位置值的乘積之和。

726₈ = 7×8²+ 2×8¹ + 6×8⁰

= 448 + 16 + 6

= 470₁₀

十六進位制數制

八進位制數制有16個符號 - 0到9和A到F，其中A等於10，B等於11，依此類推，直到F。十六進位制數制也是位置值系統，其中每個數字的值都以16的冪表示，如下所示：

任何十六進位制數字的十進位制等價值是每個數字與其位置值的乘積之和。

27FB₁₆ = 2×16³ + 7×16² + 15×16¹ + 10×16⁰

= 8192 + 1792 + 240 +10

= 10234₁₀

數制關係

下表顯示了十進位制、二進位制、八進位制和十六進位制數制之間的關係。

十六進位制	十進位制	八進位制	二進位制
0	0	0	0000
1	1	1	0001
2	2	2	0010
3	3	3	0011
4	4	4	0100
5	5	5	0101
6	6	6	0110
7	7	7	0111
8	8	10	1000
9	9	11	1001
A	10	12	1010
B	11	13	1011
C	12	14	1100
D	13	15	1101
E	14	16	1110
F	15	17	1111

ASCII

除了數值資料外，計算機還必須能夠處理字母、標點符號、數學運算子、特殊符號等，這些符號構成了英語的完整字元集。完整的字元或符號集稱為字母數字程式碼。完整的字母數字程式碼通常包括：

26個大寫字母
26個小寫字母
10個數字
7個標點符號
20到40個特殊字元

現在計算機只理解數值，無論使用什麼數制。因此，所有字元都必須具有數值等價物，稱為字母數字程式碼。最廣泛使用的字母數字程式碼是美國資訊交換標準程式碼 (ASCII)。ASCII 是一個 7 位程式碼，有 128 (2⁷) 個可能的程式碼。

ISCII

ISCII 代表印度文字資訊交換程式碼。IISCII 的開發是為了支援計算機上的印度語言。IISCI 支援的語言包括梵文、泰米爾語、孟加拉語、古吉拉特語、古爾穆基語、泰米爾語、泰盧固語等。IISCI 主要由政府部門使用，並且在它流行之前，引入了名為Unicode的新通用編碼標準。

Unicode

Unicode 是一種國際編碼系統，設計用於不同的語言文字。每個字元或符號都被分配一個唯一的數值，主要在 ASCII 的框架內。早些時候，每種文字都有自己的編碼系統，這些系統可能會相互衝突。

相反，這就是 Unicode 官方的目標：Unicode 為每個字元提供一個唯一的數字，無論平臺、程式或語言如何。

數制轉換

正如您所知，十進位制、二進位制、八進位制和十六進位制數制是位置值數制。要將二進位制、八進位制和十六進位制轉換為十進位制數，我們只需要將每個數字與其位置值的乘積相加。在這裡，我們將學習這些數制之間的其他轉換。

十進位制轉換為二進位制

十進位制數可以透過反覆將數字除以2並記錄餘數來轉換為二進位制數。讓我們來看一個例子，看看這是如何發生的。

應從下往上讀取餘數以獲得二進位制等價值。

43₁₀ = 101011₂

十進位制轉換為八進位制

十進位制數可以透過反覆將數字除以8並記錄餘數來轉換為八進位制數。讓我們來看一個例子，看看這是如何發生的。

從下往上讀取餘數，

473₁₀ = 731₈

十進位制轉換為十六進位制

十進位制數可以透過反覆將數字除以16並記錄餘數來轉換為八進位制數。讓我們來看一個例子，看看這是如何發生的。

從下往上讀取餘數，我們得到：

423₁₀ = 1A7₁₆

二進位制轉換為八進位制，反之亦然

要將二進位制數轉換為八進位制數，請遵循以下步驟：

從最低有效位開始，將三位一組。
如果在分組時少了一位或兩位，可以在最高有效位之後新增0
將每個組轉換為其等效的八進位制數

讓我們來看一個例子來理解這一點。

1011001010₁₂ = 2625₈

將八進位制數轉換為二進位制數，需要根據下表將每個八進位制數字轉換為其 3 位二進位制等效值。

八進位制數字	0	1	2	3	4	5	6	7
二進位制等效值	000	001	010	011	100	101	110	111

54673₈ = 101100110111011₂

二進位制到十六進位制

將二進位制數轉換為十六進位制數，需要遵循以下步驟：

從最低有效位開始，將位分組為四位一組。
如果分組時剩餘一位或兩位，可以在最高有效位之後新增 0。
將每個組轉換為其等效的八進位制數。

讓我們來看一個例子來理解這一點。

10110110101₂ = DB5₁₆

將八進位制數轉換為二進位制數，需要將每個八進位制數字轉換為其 3 位二進位制等效值。

微處理器概念

微處理器是計算機的大腦，負責完成所有工作。它是一種計算機處理器，將中央處理器 (CPU) 的所有功能整合到單個積體電路 (IC) 或最多幾個 IC 上。微處理器於 20 世紀 70 年代初首次推出。4004 是英特爾在構建個人電腦時使用的第一款通用微處理器。低成本通用微處理器的出現，對現代社會的發展起到了至關重要的作用。

我們將詳細學習微處理器的特性和元件。

微處理器特性

微處理器是多用途裝置，可以設計用於通用功能或專用功能。筆記型電腦和智慧手機的微處理器是通用的，而為圖形處理或機器視覺設計的微處理器則是專用的。所有微處理器都有一些共同的特性。

以下是微處理器最重要的定義特性：

時鐘速度
指令集
字長

時鐘速度

每個微處理器都有一個內部時鐘，它調節執行指令的速度，並將其與其他元件同步。微處理器執行指令的速度稱為時鐘速度。時鐘速度以 MHz 或 GHz 為單位測量，其中 1 MHz 表示每秒 100 萬個週期，而 1 GHz 等於每秒 10 億個週期。這裡週期指的是單個電訊號週期。

目前，微處理器的時鐘速度在 3 GHz 範圍內，這是當前技術所能達到的最大速度。超過此速度會產生足夠的熱量，從而損壞晶片本身。為了克服這個問題，製造商正在使用多個並行工作的處理器。

字長

處理器在一個指令中可以處理的位數稱為其字長。字長決定了可以一次訪問的 RAM 量和微處理器上的引腳總數。輸入和輸出引腳的總數反過來決定了微處理器的架構。

第一款商用微處理器英特爾 4004 是一款 4 位處理器。它有 4 個輸入引腳和 4 個輸出引腳。輸出引腳的數量始終等於輸入引腳的數量。目前，大多數微處理器使用 32 位或 64 位架構。

指令集

給數字機器發出執行資料操作的命令稱為指令。微處理器設計用來執行的基本機器級指令集稱為其指令集。這些指令執行以下型別的操作：

資料傳輸
算術運算
邏輯運算
控制流
輸入/輸出和機器控制

微處理器元件

與第一代微處理器相比，今天的處理器非常小，但它們仍然擁有從第一代型號開始就具備的這些基本部件：

CPU
匯流排
記憶體

CPU

CPU 製作為超大規模積體電路 (VLSI)，並具有以下部件：

指令暫存器 - 它儲存要執行的指令。
譯碼器 - 它對指令進行譯碼（轉換為機器級語言），併發送到 ALU（算術邏輯單元）。
ALU - 它具有執行算術、邏輯、記憶體、暫存器和程式排序操作的必要電路。
暫存器 - 它儲存程式處理過程中獲得的中間結果。使用暫存器來儲存這些結果而不是 RAM，因為訪問暫存器的速度幾乎比訪問 RAM 快 10 倍。

匯流排

用於連線微處理器晶片內部部件的連線線稱為匯流排。微處理器中有三種類型的匯流排：

資料匯流排 - 傳輸資料到記憶體和從記憶體傳輸資料的線路稱為資料匯流排。它是一個雙向匯流排，其寬度等於微處理器的字長。
地址匯流排 - 它是一個單向匯流排，負責將記憶體位置或 I/O 埠的地址從 CPU 傳輸到記憶體或 I/O 埠。
控制匯流排 - 傳輸控制訊號（如時鐘訊號、中斷訊號或就緒訊號）的線路稱為控制匯流排。它們是雙向的。表示裝置已準備好進行處理的訊號稱為就緒訊號。指示裝置中斷其處理過程的訊號稱為中斷訊號。

記憶體

微處理器有兩種型別的記憶體

RAM - 隨機存取儲存器是一種易失性儲存器，一旦電源關閉，其內容就會被擦除。所有資料和指令都儲存在 RAM 中。
ROM - 只讀儲存器是一種非易失性儲存器，即使電源關閉後，其資料也能保持不變。微處理器可以隨時從中讀取資料，但不能寫入資料。它預先安裝了製造商提供的最基本資料，例如引導序列。

微處理器的評估

1971 年推出的第一款微處理器是一款 4 位微處理器，具有 4m5KB 記憶體，並有一組 45 條指令。在過去的 50 年中，微處理器的速度每兩年翻一番，正如英特爾聯合創始人戈登·摩爾預測的那樣。目前的微處理器可以訪問 64 GB 記憶體。根據微處理器可以處理的資料寬度，它們分為以下幾類：

8 位
16 位
32 位
64 位

指令集的大小是分類微處理器時的另一個重要考慮因素。最初，微處理器的指令集非常小，因為複雜的硬體既昂貴又難以構建。

隨著技術的進步克服了這些問題，越來越多的複雜指令被新增到微處理器中以增加其功能。然而，很快人們意識到，擁有大型指令集是適得其反的，因為許多很少使用的指令都閒置在寶貴的記憶體空間中。因此，支援較小指令集的舊思想獲得了普及。

讓我們進一步瞭解基於指令集的兩種型別的微處理器。

精簡指令集計算機 (RISC)

RISC 代表精簡指令集計算機。它有一組高度最佳化的少量指令。複雜的指令也可以使用更簡單的指令來實現，從而減少指令集的大小。RISC 的設計理念包含以下要點：

指令數量應最少。
指令長度應相同。
應使用簡單的定址方式
透過新增暫存器來減少檢索運算元的記憶體引用

RISC 架構使用的一些技術包括：

流水線 - 即使這意味著指令在獲取和執行方面存在重疊，也會獲取一系列指令。
單週期執行 - 大多數 RISC 指令需要一個 CPU 週期來執行。

RISC 處理器的示例包括英特爾 P6、奔騰 4、AMD K6 和 K7 等。

複雜指令集計算機 (CISC)

CISC 代表複雜指令集計算機。它支援數百條指令。支援 CISC 的計算機可以完成各種任務，使其成為個人電腦的理想選擇。以下是 CISC 架構的一些特點：

更大的指令集
指令長度可變
複雜的定址方式
指令需要多個時鐘週期
與更簡單的編譯器配合良好

CISC 處理器的示例包括英特爾 386 和 486、奔騰、奔騰 II 和 III、摩托羅拉 68000 等。

顯式並行指令計算 (EPIC)

EPIC 代表顯式並行指令計算。它是一種介於 RISC 和 CISC 之間的計算機架構，試圖兼顧兩者的優點。其重要特性包括：

並行指令而不是固定寬度
將編譯器的執行計劃與硬體通訊的機制
程式必須具有順序語義

一些 EPIC 處理器包括英特爾 IA-64、安騰等。

計算機基礎 - 主存

計算機需要記憶體來儲存資料和指令。記憶體在物理上被組織成大量能夠儲存單個位的單元。從邏輯上講，它們被組織成稱為字的位組，並分配一個地址。資料和指令透過這些記憶體地址進行訪問。訪問這些記憶體地址的速度決定了記憶體的成本。記憶體速度越快，價格越高。

可以說計算機記憶體是以分層方式組織的，其中訪問速度最快、成本最高的記憶體位於頂部，而訪問速度最慢、成本最低的記憶體位於底部。根據這一標準，記憶體分為兩種型別：主存和輔存。這裡我們將詳細介紹主存。

區分主存和輔存的主存主要特點是：

它可以直接被處理器訪問
它是可用的最快記憶體
每個字都被儲存以及
它是易失性的，即一旦電源關閉，其內容就會丟失

由於主存價格昂貴，因此開發了最佳化其使用的技術。以下是可用的主要記憶體的廣泛型別。

RAM

RAM 代表隨機存取儲存器。處理器直接訪問所有記憶體地址，而不管字長如何，從而使儲存和檢索速度更快。RAM 是可用的最快記憶體，因此也是最昂貴的。這兩個因素意味著 RAM 的可用量非常小，最多 1GB。RAM 是易失性的，但可能是以下兩種型別之一

DRAM（動態 RAM）

DRAM中的每個儲存單元由一個電晶體和一個電容組成，儲存一位資料。但是，這個單元會在不到千分之一秒的時間內開始丟失電荷，從而丟失儲存的資料。因此，它需要每秒重新整理一千次，這會佔用處理器時間。然而，由於每個單元的尺寸很小，一個DRAM可以擁有大量的單元。大多數個人電腦的主儲存器都是由DRAM構成的。

SRAM（靜態隨機儲存器）

SRAM中的每個單元由一個觸發器組成，儲存一位資料。它在電源接通時會保留其位，不需要像DRAM那樣重新整理。與DRAM相比，它還具有更短的讀寫週期。SRAM用於專用應用程式。

ROM（只讀儲存器）

ROM代表**只讀儲存器**。顧名思義，ROM只能被處理器讀取。不能向ROM寫入新資料。要儲存到ROM中的資料在製造階段寫入。它們包含不需要更改的資料，例如計算機的啟動序列或數學應用程式的演算法表。ROM比RAM慢，因此更便宜。即使電源關閉，它也能保留資料，即它是非易失性的。ROM不能像RAM那樣被更改，但有技術可以程式設計這些型別的ROM：

PROM（可程式設計只讀儲存器）

PROM可以使用稱為PROM程式設計器或PROM燒錄器的專用硬體裝置進行程式設計。

EPROM（可擦除可程式設計只讀儲存器）

EPROM可以使用特殊的電訊號或紫外線擦除，然後進行程式設計。可以使用紫外線擦除的EPROM稱為UVEPROM，可以使用電訊號擦除的稱為EEPROM。但是，處理電訊號比紫外線更容易更安全。

快取記憶體

處理器可以使用的小塊高速易失性記憶體稱為**快取記憶體**。快取可能是主記憶體的保留部分、CPU上的另一個晶片或獨立的高速儲存裝置。快取記憶體由高速SRAM組成。將某些資料和指令儲存在快取記憶體中以加快訪問速度的過程稱為**快取**。當一組資料或指令被反覆訪問時，就會進行快取。

每當處理器需要任何資料或指令時，它都會先檢查快取。如果快取中沒有，則訪問主記憶體，最後訪問輔助儲存器。由於快取速度非常快，每次訪問它所花費的時間與如果資料確實在快取中所節省的時間相比可以忽略不計。在快取中找到資料或指令稱為**快取命中**。

計算機基礎 - 輔助儲存器

您知道處理器記憶體，也稱為主記憶體，既昂貴又有限。更快的記憶體也是易失性的。如果我們需要永久儲存大量資料或程式，我們需要更便宜和永久的記憶體。這種記憶體稱為**輔助儲存器**。在這裡，我們將討論可用於儲存大量資料、音訊、影片和多媒體檔案的輔助儲存器裝置。

輔助儲存器的特性

以下是一些輔助儲存器的特性，它們將輔助儲存器與主記憶體區分開來：

它是**非易失性**的，即在電源關閉時保留資料
它具有高達TB級的**大容量**
它比主記憶體**更便宜**

根據輔助儲存器裝置是否屬於CPU的一部分，輔助儲存器有兩種型別：固定式和可移動式。

讓我們來看一些可用的輔助儲存器裝置。

硬碟驅動器

硬碟驅動器由一系列稱為**磁碟**的圓形磁碟組成，這些磁碟彼此相隔近1/2英寸，圍繞一個**主軸**排列。磁碟由非磁性材料（如鋁合金）製成，並塗有10-20nm的磁性材料。

這些磁碟的標準直徑為14英寸，旋轉速度從個人電腦的4200 rpm（每分鐘轉數）到伺服器的15000 rpm不等。資料透過磁化或消磁磁性塗層來儲存。磁性讀寫頭用於從磁碟讀取資料和向磁碟寫入資料。典型的現代HDD容量為TB（太位元組）。

CD驅動器

CD代表**光碟**。CD是圓形磁碟，使用光線，通常是雷射，來讀取和寫入資料。它們非常便宜，因為您可以以不到一美元的價格獲得700 MB的儲存空間。CD插入內置於CPU機箱中的CD驅動器中。它們是行動式的，您可以彈出驅動器，取出CD並隨身攜帶。CD有三種類型：

**CD-ROM（光碟 - 只讀儲存器）** - 這些CD上的資料由製造商錄製。專有軟體、音訊或影片都發布在CD-ROM上。
**CD-R（光碟 - 可錄製）** - 使用者可以在CD-R上寫入一次資料。以後不能刪除或修改。
**CD-RW（光碟 - 可重寫）** - 可以在這些光碟上反覆寫入和刪除資料。

DVD驅動器

DVD代表**數字影片顯示**。DVD是光學裝置，可以儲存CD儲存資料的15倍。它們通常用於儲存需要高儲存容量的豐富的多媒體檔案。DVD也有三種類型：只讀、可錄製和可重寫。

隨身碟

隨身碟是一種行動式儲存裝置，它使用固態儲存器而不是磁場或雷射來記錄資料。它使用的技術類似於RAM，只是它是**非易失性**的。它也稱為USB驅動器、鑰匙驅動器或快閃記憶體。

藍光光碟

藍光光碟（BD）是一種光學儲存介質，用於儲存高畫質（HD）影片和其他多媒體檔案。與CD/DVD相比，BD使用波長更短的雷射。這使得寫入臂能夠更緊密地聚焦在磁碟上，從而可以容納更多資料。BD最多可以儲存128 GB的資料。

計算機基礎 - 輸入/輸出埠

充當計算機和外部裝置（如滑鼠、印表機、調變解調器等）之間介面的連線點稱為**埠**。埠有兩種型別：

**內部埠** - 它將主機板連線到內部裝置，如硬碟驅動器、CD驅動器、內部調變解調器等。
**外部埠** - 它將主機板連線到外部裝置，如調變解調器、滑鼠、印表機、快閃記憶體驅動器等。

讓我們來看一些最常用的埠。

序列埠

序列埠一次順序傳輸一位資料。因此，它們只需要一根線就能傳輸8位。然而，這也使得它們速度較慢。序列埠通常是9針或25針的公頭聯結器。它們也被稱為COM（通訊）埠或RS323C埠。

並行埠

並行埠可以一次傳送或接收8位或1位元組的資料。並行埠採用25針母頭的形式，用於連線印表機、掃描器、外部硬碟驅動器等。

USB埠

USB代表通用序列匯流排。它是短距離數字資料連線的行業標準。USB埠是一個標準化的埠，用於連線各種裝置，如印表機、攝像頭、鍵盤、揚聲器等。

PS-2埠

PS/2代表**個人系統/2**。它是一個6針母頭埠標準，連線到公頭迷你DIN電纜。PS/2由IBM推出，用於將滑鼠和鍵盤連線到個人電腦。現在此埠大多已過時，儘管某些與IBM相容的系統可能具有此埠。

紅外埠

**紅外埠**是一種埠，它可以在10米半徑內實現資料的無線交換。具有紅外埠的兩個裝置彼此相對放置，以便可以使用紅外線束共享資料。

藍牙埠

**藍牙**是一種電信規範，它可以透過短距離無線連線在手機、計算機和其他數字裝置之間建立無線連線。藍牙埠支援藍牙裝置之間的同步。藍牙埠有兩種型別：

**傳入** - 用於接收來自藍牙裝置的連線。
**傳出** - 用於請求連線到其他藍牙裝置。

FireWire埠

FireWire是蘋果電腦的介面標準，用於使用序列匯流排實現高速通訊。它也稱為IEEE 1394，主要用於音訊和影片裝置，如數碼攝像機。

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