6.邏輯電路

期中考後，我們接觸了一言串的邏輯計算。


        電腦的硬體元件是由邏輯電路 ( logic circuit)所組成，而邏輯電路是由可以完成某些功能的邏輯匣(logic gate)所組成，邏輯匣可以接受一個或多個輸入訊號，然後產生一個或多個輸出訊號，至於邏輯電路的分析與設計則是透過布林代數( boolean algebra)。

***布林代數

1. 喬治布林(George Boolean)在1800年介紹「邏輯代數」，後來成為「布林代
    數」(Boolean Algebra)。
2. Clande E. Shannon於1938年發表布林代數對於二進制函數的應用。
3. 布林代數只處理0與1兩種狀態數值，比一般代數容易。
4. 布林代數是一種專門用來分析及推算二維(真與假)邏輯關係的方法。
5. 真值表可以看出所有條件狀態及結果的關係，所以，在邏輯電路中，經常利
    用「真值表」來表示輸入與輸出的關係。
布林代數的基本運算有三種
運算類型     運算符號         運算式                簡稱
加法邏輯         “＋”            Y＝A＋B               OR
乘法邏輯         “．”            Y＝A．B             AND
補數邏輯        “－”                Y＝A                 NOT


以下是我的筆記

5. 輸入輸出裝置

好幾個星期都是在上有關計算機概論的知識，接下來到了比較好懂的輸入輸出裝置。


輸入(input) 指的是使用者放進主記憶體的資料
   1. 軟體( software)
   2. 資料(data)
   3. 命令(command)
   4. 回應(response)
輸入裝置可以接受外來的資料包括文字、數字、圖形、影像、聲音、命令、軟體、條碼等，然後將這些資料轉換成電腦看得懂的格式，傳送給中央處理器做運算。

       
 
   



輸出(output device) 可以將電腦處理完畢的二進位資料轉換成使用者可以理解的文字、圖形、音訊或視訊，然後顯示出來。

映像管螢幕 : 成本低，耗電量高，也較佔空間
液晶螢幕 : 輕薄短小，省空間，質量輕，零輻射，不閃爍，耗電量低
電漿螢幕 : 超薄超輕，低分被超靜音，訊號反映時間更短，成本高
點陣式印表機 : 銷售市場已經不怎麼好
噴墨印表機 : 分為熱氣泡式和壓電式，最多人使用的印表機
 雷射印表機 : 價格比較貴，列印速度比較快
喇叭: 外接式喇叭通常是連接到音效卡，音效卡是處理類比訊號的裝置

4.中央處理器(CPU)

    這裡因為是考試重點，所以我獨立出來一個文章整理介紹。

以下是課本概要:
       CPU( central processing unit) 負責算術運算、邏輯運算與程式執行，又稱為微處理器(microprocessor)或處理器(processor)，由控制單元、算術邏輯單元及部分的記憶體單元(暫存器)所組成。

 
這是電腦的組成元件，中央處理器CPU佔了很大一部分




**控制單元(CU) : 可分為 硬體線路控制 和 微程式控制
**算術邏輯單元(ALU) : 可分為 資料傳送類型、算術邏輯類型、控制類型
**暫存器(register) : 是位於CPU內部的記憶體，用來暫時存放目前正在進行運算的資料或目前
                                 正好運算完畢的資料，可分為通用暫存器、資料暫存器、位址暫存器、條
                                件碼暫存器、程式計數器、指令暫存器、記憶體位址暫存器、記憶體緩衝
                                暫存器、ALU緩衝暫存器、中斷向量暫存器、程式狀態字組

**CPU時間 = CPU時間脈週期* 時脈週期時間(時脈週期是CPU執行一個程式所花費的時脈週期)

**快取記憶體 : 是介於CPU與主記憶體之間的記憶體，存取速度較快，成本也較高，分三層次
                           L1快取、L2快取、L3快取


**機器循環週期
   1. 指令擷取  (instruction fetch)
   2. 指令解碼  (instruction decode)
   3. 指令執行  (instruction excution)
   4. 結果回存  (result restored)


** 記憶體的階層 : 暫存器(register) 、快取記憶體(cache memory) 、主記憶體(main memory)

3. 系統單元

        計概課在介紹完一連串的運算後，開始了一些需要記憶的電腦基本知識，是學習計算機概論最主要須知道的內容。

 下面試一些課本概要和一些上課內容：

       電腦的系統單元 (sysytem unit) 包含中央處理器 (CPU) 與主記憶體 (main memory/ primary storage) 兩個部分，前者可以執行指令或程式，將從輸入裝置(input device) 所取得的資料處理成您需要的結果，後者可以暫時存放CPU進行運算時所需要的資料或程式，或暫時存放CPU處理完畢的結果，再將結果傳送到輸出裝置(ouput device)。因此，電腦還需要儲存裝置 (secondary storage )來存放永久性或非永久性資料。




**桌上型電腦(desktop)有兩種；直立式 和 橫放式
**拆開機殼後我們會看到
   1.主機板---晶片組
   2.電源供應器 : 以瓦特為單位
   3.散熱風扇
   4.固定架
   5.連接埠




這裡主要是一些大綱，之後在接下來的blog再慢慢介紹:)

Slideshare 運用

http://www.slideshare.net/EileenKuo/ss-22551690/1/yes

           這是計算機概論課的專題報告，我和小蝸(郭筑菱)兩個人一組，將老師從課本中分配的頁碼做成PPT介紹，接著錄音講解，再把兩個檔案分別傳到slideshare上並調整音頻軌道。我們這次的主題是全球資訊網的內部，主要是通訊協定和網頁製作。

錯誤更正漢明碼

錯誤更正碼(ECC)

由於同位位元檢查和循環冗餘碼(CRC)均無法提供足夠的資訊來更正錯誤，所以就有人提出ECC的概念，它不僅能夠偵測錯誤，還可以更正錯誤。

 漢明碼(Hamming Code)，是在電信領域的一種線性偵錯碼，以發明者Richard Hamming的名字命名。漢明碼在傳輸的訊息流中插入驗證碼，以偵測並更正單一位元錯誤。由於簡單的漢明編碼，它們被廣泛應用於內存(RAM)。
0 1 0 1 1 1 偶
1 0 1 0 1 0 奇
1 0 1 1 0 1 偶
0 1 0 0 1 0 偶
0 1 0 0 1 0
偶奇偶偶 偶 偶

        如果一條訊息中包含更多用於糾錯的位，且透過妥善安排這些糾錯位使得不同的出錯位產生不同的錯誤結果，那麼我們就可以找出出錯位了。在一個7位的訊息中，單個位出錯有7種可能，因此3個錯誤控制位就足以確定是否出錯及哪一位出錯了。
漢名研究了包括五取二碼在內的編碼方案，並歸納了他們的想法。

資料位位置		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	...
編碼後資料位置		p1	p2	d1	p4	d2	d3	d4	p8	d5	d6	d7	d8	d9	d10	d11	p16	d12	d13	d14	d15
奇偶校驗位 覆蓋率	p1	X		X		X		X		X		X		X		X		X		X
	p2		X	X			X	X			X	X			X	X			X	X
	p4				X	X	X	X					X	X	X	X					X
	p8								X	X	X	X	X	X	X	X
	p16																X	X	X	X	X

podomatic錄音

podomatic

        這次課堂上，老師介紹一個以錄音來說很好操作的軟體，Audacity，每人錄一段課本中有關的文字說明，再上傳到podomatic上已註冊的帳號。

2:)

數值表示法
        雖然二進位系統能夠正確的表示整數與小數，但卻僅限於正數，因此數學家們提出了補數的概念。

十進位	帶符號大小	1’s補數	2’s補數	十進位	帶符號大小	1’s補數	2’s補數
+8	無	無	無	-8	無	無	1000
+7	0111	0111	0111	-7	1111	1000	1001
+6	0110	0110	0110	-6	1110	1001	1010
+5	0101	0101	0101	-5	1101	1010	1011
+4	0100	0100	0100	-4	1100	1011	1100
+3	0011	0011	0011	-3	1011	1100	1101
+2	0010	0010	0010	-2	1010	1101	1110
+1	0001	0001	0001	-1	1001	1110	1111
+0	0000	0000	0000	-0	1000	1111	0000
1's補數和原數字0,1相反；2's補數為1's補數加1

減法:因為電腦系統中沒有減法概念，所以減法要改成加負數 

作法:   被減數 加上 減數 的 2's 補數

1. 觀察加法完成後進位 (end carry)
2. 有進位發生，捨去進位即可 (代表 A大於等於B)
3. 沒有進位發生，將所得結果取2's進位補數，再加上負數 (代表A小於B)

ALU的輸出和輸入

控制單元、暫存器    →→    ALU  →→   旗號、暫存器

浮點數
       是屬於有理數中某特定子集的數的數位表示，在電腦中用以近似表示任意某個實數。具體來說，這個實數由一個整數或定點數（即尾數）乘以某個基數（電腦中通常是2）的整數次冪得到，這種表示方法類似於基數為10的科學記數法。
       一個浮點數a由兩個數m和e來表示：a = m × b^e。在任意一個這樣的系統中，我們選擇一個基數b（記數系統的基）和精度p（即使用多少位來儲存）。m（即尾數）是形如±d.ddd...ddd的p位數（每一位是一個介於0到b-1之間的整數，包括0和b-1）。如果m的第一位是非0整數，m稱作正規化的。有一些描述使用一個單獨的符號位（s 代表+或者-）來表示正負，這樣m必須是正的。e是指數。

 

 

 

 

1:)

資料寬度

1. 位元組(byte): 8位元
2. 字組(word): 16位元
3. 雙字組(double word): 32位元
4. 四字組(quad word): 64位元

電腦的儲存容量

1. 千位元組:KB
2. 百萬位元組:MB
3. 十億位元組:GB
4. 兆位元組:TB

數字系統 : 在日常生活中，我們常用的是十進位系統，而電腦的世界裡，採用的是   
                            二位系統，由於一串的 0 和 1 並不容易閱讀，因此人們想出各種不同的速記
                            法，其以八進位系統和十六進位系統最普遍。

十進位	二進位	八進位	十六進位	十進位	二進位	八進位	十六進位
0	0000	0	0	16	10000	20	10
1	0001	1	1	17	10001	21	11
2	0010	2	2	18	10010	22	12
3	0011	3	3	19	10011	23	13
4	0100	4	4	20	10100	24	14
5	0101	5	5	21	10101	25	15
6	0110	6	6	22	10110	26	16
7	0111	7	7	23	10111	27	17
8	1000	10	8	24	11000	30	18
9	1001	11	9	25	11001	31	19
10	1010	12	A	26	11010	32	1A
11	1011	13	B	27	11011	33	1B
12	1100	14	C	28	11100	34	1C
13	1101	15	D	29	11101	35	1D
14	1110	16	E	30	11110	36	1E
15	1111	17	F	31	11111	37	1F

十進位換算二進位

(1) 59.7510 = 5910 + 0.7510

(2) 找出整數部分的二進位表示法   

                 2  59     1 (59除以2的餘數)

                 2  29     1 (29除以2的餘數)

                 2  14     0 (14除以2的餘數)

                 2   7      1 (7除以2的餘數)

                 2   3      1 (3除以2的餘數)

                1            1 (最大有效字元)

(3)找出小數部分的二進位表示法

   0.75          取得小數部分乘以2
                                                   x     2

  小數點右邊第一位                  1.50                            
                                                    0.50         取得小數部分乘以2
                                                   x      2

  小數點右邊第二                      1.00          小數部分等於0時停止

二進位轉成八進位

011 010 111.101 1002 = 3 2 7. 5 48

整數部分每三個數字一組，不足三個的就在左邊補上0 小數部分每三個數字一組，不足三個的就在右邊補上0  

二進位轉成十六進位

0010 1101 0111 1010. 1111 00102 = 2 D 7 A. F 216

整數部分每四個數字一組，不足四個的就在左邊補上0

小數部分每四個數字一組，不足四個的就在右邊補上0