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电脑与资讯工艺(高中上册)-第一章 认识电脑


电脑与资讯工艺(高中上册) 电脑与资讯工艺(高中上册)
第一章 认识电脑
引言 随着电脑科技的发达与普及化,实际生活与电脑愈来愈密不可分,透 过电脑的应用,让我们能够将最不想做且最花费时间的事情交给电脑 来处理,使得我们的生活更加便利与轻松。在本章里,我们将针对电 脑的基本概念及应用,为大家做一个简单的整体介绍。 课前讨论 步入廿一世纪,电脑的应用已经开始融入

我们生活中的每一个部 分,无论是日常生活、休闲生活或是工作方面,都离不开电脑的应 用。你能够说出电脑在下列各方面应用的例子吗? o 电脑在个人与家庭方面的应用; o 电脑在学校方面的应用; o 电脑在社会与职业生活方面的应用。 什么是电脑素养(Computer literacy) ?资讯素养(Information literacy) 又是什么?两者之间又有什么区别?你知道吗? 学习目标 通过本章的学习,你会了解: ? 资讯革命时代的发展趋势; ? 电脑、数据、资讯的基本概念及其关系; ? 各类电脑硬体的组成元件; ? 电脑的特性及其基本概念; ? 各类型电脑及其应用领域; ? 电脑资讯系统的组成元素; ? 电脑在各个领域应用的例子。

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本章内容 1-1 1-2 资讯革命时代的来临 何谓电脑? 1-2-1 数据与资讯 1-2-2 资讯处理周期 电脑硬体的组成元件 电脑软体 1-4-1 系统软体 1-4-2 应用软体 1-4-3 软体开发 电脑网络与互联网 电脑的种类 1-6-1 微型电脑 1-6-2 中型电脑 1-6-3 大型电脑 1-6-4 超级电脑 1-6-5 嵌入式电脑 电脑资讯系统的组成元素 电脑应用的例子

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1-1

资讯革命时代的来临 资讯革命(Information revolution)是指由于资讯科技迅速发展所引 起的社会及生活的变迁和影响。自上世纪 40 年代中期电脑问世 以来,在全世界兴起的第一次资讯革命对人类社会产生了空前的 影响,资讯产业应运而生,人类迈向资讯社会。 资讯革命的特征是数位化、网络化、多媒体化,我们能够透过高 速的网络来传递资料、图像、声音、影像等资讯,其服务的范围 包括教育、卫生、娱乐、商业、金融和科技研究领域,资讯科技 突飞猛进的发展对人类所带来的影响,已经成为一股不可阻挡的 趋势。我们能够确确实实的感觉到每天都有新生事物在我们身边 出现,工作方式的改变、电子商务的出现、在家上班等,都是因 为资讯革命带来的社会、经济变迁,这些现象的兴起实实在在的 告诉我们:一个人类史上的大变迁已经来临了!

图 1.1 革命性的资讯科技产品对人类的生活起了非常大的影响 何谓电脑 电脑是一种可以接收数据、指令,并加以分析、整理及迅速处理数 据,并输出结果的电子化设备。由于其作用与人脑类似,因此又称电 脑;美国国家标准协会(American national standards institute: ANSI)曾为 电脑下了一个明确的定义:『一部可以接收问题与数据的机器,并且 可将数据加以合理运算处理,进而产生答案或结果。』简单的说,电 脑是一部自动的电子资料处理机器,能够在程式的控制下处理输入的 资料,并将所得结果加以输出。

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图1.2

1-1-1 数据与资讯 数据(Data)是指一群在我们日常生活中所产生的文字、数字、声 音、图像或影像等讯息。因此,它只是对基本事实描述的记录。 例如小学生的身高体重检查,可得知如图 1.3 的数据:
135

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1.3

上述所列之数据在未加以组织、整理、分类或统计的情况下,对 使用者而言,包含的意义相当有限。 资讯(Information)是经过组织、整理、分析过的数据,它可能就 会改变使用者的看法、判断、决策或行动,因此,对于某些特定 的使用者是具有特定的意义和价值的。例如将马来西亚地区年龄 介于 10~12 岁学童的身高体重进行分析后,对于家长或卫生局 就有意义了,这将促成他们采取某些预防儿童体重超重的行动。 因此,资讯就是数据经过处理后所产生具有意义的结果。而数据 处理(Data Processing)则是指将数据转化成资讯的过程。若以人力 方式来进行,我们称之为人工数据处理(Manual data processing); 若以电脑来处理,则称之为电子数据处理(Electronic data processing)。

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斤公 :重体 岁 :龄年 强小马:名姓 分公 :高身

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5 (Body Mass Index, BMI)

1-1-2 资讯处理周期 一般上,使用者将数据或指令输入电脑,数据经电脑处理后,输 出成有用的资讯,有关的数据及资讯则可加以储存,以供未来的 使用需求。而这一连串的输入、处理、输出及储存的动作,我们 则可称之为资讯处理周期(Information processing lifecycle)。现今 大多数的电脑都具备通讯的功能,因此,通讯也成了资讯处理周 期的其中一个重要的元素。

图 1.4 数据处理的过程 1-2

电脑硬体的组成元件 电脑是由许多的元件所组成的,除了外部可以看到的主机外壳、 键盘、荧幕、滑鼠及相关的周边设备(Peripheral devices)之外,拆开 周边设备 电脑的外壳后还可以看到许多内部的元件,包括主机板、中央处 理器、记忆体及许多介面卡(Interface card) 。 介面卡

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图 1.5 电脑系统及其周边设备 系统单元 系统单元(System unit)也称为主机单元,其外观是由金属或塑胶 所制成的机箱,主要的功能是保护机箱内的元件免遭破坏,而系 统单元内都安装了一片主机板(Motherboard),它是连接各种电脑 元件的电路板。主机板上通常有两个主要的元件,即中央处理器 (Central processing unit, CPU)及主记忆体(Main memory)。 中央处理器负责执行系统指定的指令,以让电脑进行数据的处理 及运算工作。在处理的过程中,中央处理器也同时将待执行的指 令及数据置放在主记忆体中;主记忆体是一个让指令及数据暂存 的地方。 系统单元是整个电脑最重要的部分,电脑的处理的速度要依中央

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处理器的效能来决定,而电脑元件所能扩充的种类和数量则由主 机板来决定,没有了系统单元,则电脑就无法运作了。

图1.6 输入装置 输入装置(Input devices)可让使用者将外界的各类数据或指令输 入并转换成电脑所能够处理的讯号,然后传送至中央处理器和主 记忆体中,以便做进一步的加工处理或执行。它所扮演的角色就 好像人类的眼睛和耳朵,能够将所看见的景物或听到的声音传送 到大脑内。常见的输入装置除了键盘及滑鼠外,还有麦克风、扫 描器及游戏摇杆等。

图1.7 输出装置 输出装置(Output devices)就有如人类的手、脚或嘴巴,专门负责将电 脑处理完成的数据转换成适当的形式,加以输出或显示给使用者。例 如数据处理完成后,可透过荧幕显示出结果或利用印表机列印出报 表。常见的输出装置有印表机、显示器及喇叭等。

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图1.8 储存装置 储存装置(Storage devices)可永久性的储存所有的数据。储存装置 可将数据储存在储存媒体(Storage medium)中,储存媒体是储存所 有数据的实体,而储存装置则负责对储存媒体进行存取的动作。 常见的储存装置有软碟机、硬碟机、CD 光碟机、DVD 光碟机、 USB 行动碟等。

图 1.9 内置式硬碟及光碟机必需安装在电脑的系统单元内才能够 使用 通讯装置 通讯装置(Communications devices)可让电脑使用者之间进行近距离或 远距离通讯及进行数据交换。数据机(Modem)是电脑使用者最常使用的 通讯装置,我们可使用数据机,透过电话线或其它传输媒体连接远端 的电脑,以进行远程通讯及交换数据。

图1.10

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电脑的特性 电脑具备速度快、记忆容量大、稳定可靠、准确性高等特点,而 其未来发展趋势则有以下五点: (1) 功能愈来愈强大,而体积愈来愈小; (2) 记忆容量愈来愈大,而存取时间愈来愈短; (3) 可靠性与精准度愈来愈高; (4) 硬体架构愈来愈精简,而执行速度愈来愈快; (5) 通讯能力愈来愈强,而使用愈来愈人性化。 电脑软体(Computer software) 一般上,将程式安装到储存装置后,可以在电脑上执行的程式,都可 称为软体。例如Windows XP、OpenOffice、Adobe Illustrator….等。虽 然无法用手去触摸,但是这些软体却可以帮助我们完成许多工作。例 如Adobe Illustrator,可以使用滑鼠或绘图板在电脑中绘制图形,然后 经由荧幕或印表机输出,就如同我们在纸张上绘制一样,这就是软体 的功能。

图1.11

图 1.12 安装与使用电脑软体 在电脑系统中,硬体指的是有形的设备;软体则是指无形的程式或数 据,必须透过适当的指令或硬体设备,才能让人们所使用。软体和硬

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体是构成一套完整的电脑系统不可或缺的两个要素。通常电脑软体是 依附在电脑硬体上面执行的,电脑系统有了软体才会有生命力,软体 的多样性选择和使用方面的弹性,使得电脑系统的功能变得更加强 大。 软体主要是由程式设计人员透过程式开发工具所编写的程式(Program) 所构成的,而程式又是由一连串的电脑指令所组成的。软体可概分为 系统软体和应用软体两大类。 系统软体 系统软体(System software)是维持整个电脑系统正常运作所需的软体。 它负责管理与协调电脑系统,并提供资源分配、程式执行及系统检测 功能。系统软体包含作业系统及工具程式等。

图1.13 应用软体 应用软体(Application software)是针对特定的使用者需求所开发出来的 功能导向软体。常见的应用软体有办公室应用软体、影像绘图软体、 多媒体应用软体、网络应用软体、通讯软体等。

图1.14 1-2-1 软体开发(Software development) 电脑程式设计师(Computer programmer),就是编写电脑程式的人 员,他们利用程式语言 程式语言(Programming language)所编写的一连串按 程式语言 一定逻辑顺序执行的指令或叙述,能够控制电脑运作以达成某项 工作。电脑软体是驱动电脑工作的所有程式的总称,是因应电脑

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使用者特定的作业需求而开发。

图 1.15 程式开发人员利用程式开发工具来撰写程式 早期的软体多由电脑制造商所提供,由于工商业对软体的需求十 分殷切,使软体工业的发展非常的迅速,软体的功能与种类也大 幅度提升。目前各类软体的制造已经被专业的软体公司所取代, 像微软公司(Microsoft corporation)即为目前世界最大的电脑软体 制造商。

图 1.16 我们可在商店内购买到各式各样的电脑软体。 电脑网络与互联网 在资讯科技快速变迁的时代,电脑网络(Computer network)已经成为大 多数人日常生活中不可或缺的一部分。无论是学校或各行各业,也都 纷纷引入网络科技,对教学或文件传送方面,提供更有效率的作业流 程。然而,什么是电脑网络呢? 简单的说,电脑网络就是由两台或以上的电脑,透过通讯装置及线路 等连接起来,让使用者可以进行资讯交流、共用档案、分享软体及共

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|图1.18在主从式网络 图 主从式网络 主从式网络(Client/Server Network)中,客户端电脑(Client)存取 由伺服器(Server)管理的各类资源,同时也允许多个使用者共用一台印 表机。
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根据网络所涵盖的范围,也就是网络的规模大小来看,可将网络分为 区域网络(Local area network, LAN)、都会网络(Metropolitan area network, MAN)及广域网络(Wide area network, WAN)三类。

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享周边设备等。

图1.17

互联网(Internet)是世界上最大的电脑网络,它可将来自世界各地大大小 小的电脑网络连接在一起,这些电脑网络来自学术机构、政府机构、 商业机构等。每一天,来自世界各地的使用者都能够透过电脑及通讯 设备连上互联网,分享多不胜数的资源。

图1.19互联网可连接来自世界各地的电脑网络。

图1.20使用者因不同的需求而连上互联网 1-3 电脑的种类 虽然电脑最基本的原理都是相同的,但依照人们需求上的不同, 而生产出各种不同类型的电脑,以满足各类操作上的需求。电脑 的种类,可利用其体积、功能、速度及价格来区分为微电脑、中 型电脑、大型电脑及超级电脑等。

1-3-1 微型电脑 微型电脑(Microcomputer),也称为个人电脑(Personal computer, PC),其中又可分为桌上型电脑、笔记型电脑、平板电脑及掌上 型电脑等。

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桌上型电脑 桌上型电脑(Desktop computer) 是较常见的一种个人电脑,从外观设计和摆放位置来看,一般上 桌上型电脑就是固定的置放在办公桌上或书桌上的个人电脑。依 照桌上型电脑的销售方式,又分为品牌电脑及组装电脑两种,许 多电脑大厂(例如:Dell、HP、Acer)推出固定规格的个人电 脑,称为品牌电脑;而自行到电脑商店根据购买者需求而自由指 定规格组合而成的电脑,则称为组装电脑。

图1.21

笔记型电脑 笔记型电脑(Notebook computer)也称为膝上型电脑(Laptop Computer)或手提式个人电脑,是为了方便随身携带所设计的电 脑。它的特点有体积小、重量轻等。

图1.22 平板电脑(Tablet PC) 平板电脑 平板电脑(Tablet PC)的外型酷似笔记型电脑,除了具备一般笔记 型电脑的功能之外,它还具备手写输入的功能,可以用手书写图

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形或文字,将资料储存成手抄笔记一样,储放在电脑中,就如同 带着一个大笔记本般。

图 1.23 平板电脑 掌上型电脑 掌上型电脑(Handheld computer)又称为个人数位助理(Personal digital assistant, PDA),是目前逐渐流行及普及化的便携式个 人电脑。掌上型电脑具有体积小、容量大、易于携带等优点, 并且可与电脑连线进行资料交换的工作,达到掌上型电脑与电 脑同步更新资料等好处。随着掌上型电脑的使用人口逐渐增 加,也因应需求增加了通讯与多媒体功能,使得记事、上网、 听音乐、拍照、玩游戏、收发电子邮件和查询资料等,全都可 以在掌上型电脑上完成,使之成为个人随身最方便携带的个人 电脑。

图 1.24 掌上型电脑 1-3-2 电脑工作站 电脑工作站(Workstation),日常也称作工作站,它提供比一般个 人电脑还要强大的操作性能,尤其是在图形的处理能力方面。一 台工作站的价格通常会比个人电脑贵很多,那是因为它配置了许 多昂贵的内部配件,例如:高端的 3D 加速卡、单颗或多颗 64 位 元处理器、大量的记忆体以及设计优秀的冷却系统等等。

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1-3-3 大型电脑 大型电脑(Mainframe computer)的运算速度相当快也相当昂贵,适 用于需要进行大量数据处理的大型企业、金融机构、军事机构及
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中型电脑 中型电脑(Mid-Range computer)过去也被称为小型电脑(Mini computer),就是我们常见的小型伺服器,功能强大,价格却相对的较 为便宜,通常使用在中小型组织之中,例如学术机构、中小型企业、 网站架设、研究单位等。使用者一般上都是透过个人电脑或终端机 终端机 (Terminal)连线至中型电脑,使用中型电脑中所提供的服务或资源。

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图1.26 图 1.25 电脑工作站

学术机构等。SUN 和 IBM 是生产大型电脑的公司,他们所生产 的大型电脑所具备的优质性能与价格和性能比都是相当高的。

图 1.27 大型电脑 超级电脑 超级电脑(Super computer)的功能相当强大,它可处理非常复杂的问题 和计算,同时它可以在一台主机内使用数十颗以上的处理器来处理数 据,且具有热插拔(Hot plug/Hot swap)的功能,可以不关机就进行运算、 热插拔 维修、升级等作业。超级电脑的价格相当昂贵,所以通常用在需要复 杂的计算问题上,例如气象研究、太空研究、生物研究等高科技领 域。

图1.28

(Hot-plugging

Hot swap)

USB

IEEE 1394

图 1.29

嵌入式电脑 嵌入式电脑(Embedded computer)指的是被置放在其他设备内部以控制

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该设备执行特定功能的电脑系统。因为它的体积非常的小,所以一般 人很少会意识到自己身上往往携带了好几个嵌入式电脑系统——手机、 手表或者智能卡都具有嵌入式系统,而且他们在与汽车、电梯、厨房 设备、电视、录像机以及娱乐系统的嵌入式系统交互使用时也往往对 此毫无觉察。嵌入式电脑也同时在工业机器人、医药设备、电话系 统、卫星、飞行系统等领域扮演了一个重要的角色。

图1.30

电脑资讯系统的组成元素 为了让所得的资讯更具价值,资讯本身应该具备下列各种特性:精确 度高、有组织、及时性、可用性高、理解性高并能够有效的提高生产 力。要透过电脑来产生有如上述特点的资讯,则应具备下列五项元 素:硬体、软体、数据、人员及程序,而电脑资讯系统(Computer information system)则是由上述这五项元素所组成。图1.31将说明电脑资 讯系统在商业上应用的例子。

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图1.31 对各项电脑资讯系统组成元素的要求: 电脑资讯系统 要 求 的组成元素 硬体系统必须稳定可靠,以应付大量的数据处 硬 体 理需求。 软 体 软体开发过程必须严谨,并经过严格测试。 数 据 数据必须准确无误的输入到电脑。 包括系统开发人员与系统的应用对象。其中, 人 员 IT 人员必须拥有专业的知识与能力,并能够给 予其他使用者适当的培训。 所有的应用程式必须具备完整的应用程序手 程 序 册,以供使用者参考。 1-4 电脑应用的例子

个人与家庭方面 个人与家庭方面 与家庭 随着电脑的普及化,电脑与现实生活愈来愈密不可分,无论是日常生 活、休闲生活或是个人财务管理,处处可见电脑普及应用的踪迹,例 如:玩电脑游戏、和朋友在网上聊天、利用电脑来进行收支管理等。 电脑不仅在个人方面的应用上十分方便,在家庭生活中的应用也带来 许多的便利性,例如:整合电脑化的资讯家电、视讯电话的应用等, 都是提升家庭生活品质的电脑应用实例。

图1.32 学校方面 电脑与教育方面同样是息息相关,透过网络与电脑的应用,不但 能提供学生在学习方面的便利性,更能提升学习效果。而在学生

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数据管理以及与家长联系方面,也都可以透过电脑与网络轻松完 成。常见的例子有:电脑辅助教学(Computer aided instruction, CAI)、远距教学(Distance learning)、校务行政系统(School administration management system, SAMS)的应用、数位图书馆 数位图书馆 数位 (Digital library)等。

图1.33

社会与职业生活方面 社会与职业生活方面 与职业生活 电脑在社会方面的应用,更是不容忽视,无论是交通运输、警务或是 医疗方面,都必须仰赖整合电脑功能的设备,来达到更精准的引导与 协助,例如:导航系统、电子化政府服务、电子商务、公路电子收费 系统等。电脑的应用在职场上更是随处可见,将以往人工与劳力的作 业模式,转换成电脑化作业,不仅可以提升作业效率,也可提高产品 的品质与降低错误发生的机率。例如:办公室自动化系统(Office automation system, OA)、工厂自动化、电脑辅助设计(Computer aided design, CAD)、视讯会议(Video conferencing)等。

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图1.34

本章回顾 1. 资讯革命时代的来临对人类日常生活产生了空前的影响,资讯革 命所带来的社会、经济变迁,已经成为一股不可阻挡的趋势。 2. 电脑是一种可以接收数据、指令,并加以处理及将结果输出及储 存的电子化设备。 3. 数据是指一群在我们日常生活中所产生的文字、声音、影像、图 像等,未经处理的讯息;而资讯则是指将原始数据经过分析整理 后,具有参考及利用价值的结果。将数据转化为资讯的过程则称 为数据处理。 4. 将数据进行一连串的输入、处理、输出及储存的过程,我们称之 为资讯处理周期。 5. 电脑是由许多的元件所组成的,其中包括:系统单元、输入装 置、输出装置、储存装置、通讯装置及其它周边装置等。 6. 电脑具备速度快、记忆容量大、稳定可靠、准确性高等特点,而 其未来发展趋势则有以下五点: (1) 功能愈来愈强大,而体积愈来愈小; (2) 记忆容量愈来愈大,而存取时间愈来愈短; (3) 可靠性与精准度愈来愈高; (4) 硬体架构愈来愈精简,而执行速度愈来愈快; (5) 通讯能力愈来愈强,而使用愈来愈人性化。 7. 一般上,可在电脑上执行的程式,都可称之为软体。可分为:系 统软体和应用软体两大类。 8. 电脑程式设计师利用程式语言编写程式,软体是驱动电脑工作的 所有程式的总称,是因应电脑使用者特定作业需求而开发的。

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9. 电脑网络可将多台电脑透过通讯装置及线路连接,以进行软硬体 及数据的共享与交流。它可根据规模及覆盖的范围分成:区域网 络、都会网络及广域网络。 10. 互联网是全世界最大的网络,它可将来自世界各地大大小小的电 脑网络连接起来,让电脑使用者分享多不胜数的资源。 11. 电脑的种类,根据其不同的应用领域及特性,可分为: (1) 微型电脑: 桌上型电脑、笔记型电脑、平板电脑、掌上型电脑 (2) 电脑工作站 (3) 中型电脑 (4) 大型电脑 (5) 超级电脑 (6) 嵌入式电脑 12. 电脑资讯系统是由硬体、软体、数据、人员及程序等五个要素所 组成的。 13. 目前电脑的应用非常普遍及广泛,包含个人与家庭、学校、社会 与职业生活及其它领域。 名词解释 电脑 数据 资讯 数据处理 资讯处理周期 周边设备 输入装置 输出装置 储存装置 通讯装置 系统软体

是一种可以接收数据、指令,并加以分析、整理以 迅速处理数据,并输出结果的电子化设备。 是指一群在我们日常生活中所产生的文字、数字、 声音、图像及影像等讯息的记录与储存。 是经过组织、整理、分析过的数据,对某些特定的 使用者是具有特定的意义和价值。 是指将数据转化成资讯的过程。 是指一连串的输入、处理、输出及储存的动作。 是指能够安装或连接到系统单元内外,并能够扩充 电脑功能的装置。 可将外界的各类数据或指令输入电脑的装置。 可将电脑处理完成的数据输出的装置。 可永久性的储存数据、资讯及程式的装置。 可让电脑使用者之间进行近距离或远距离通讯及进 行数据交换的装置。 是维持及控制整个电脑系统运作所需的软体。

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应用软体 软体开发 电脑网络 桌上型电脑 笔记型电脑 平板电脑 掌上型电脑 电脑工作站 中型电脑 大型电脑 超级电脑 嵌入式电脑

是指针对特定的使用者需求所开发出来的功能导向 软体。 电脑程式设计师利用电脑程式语言编写程式,以控 制电脑运作以达成电脑使用者特定的作业需求。 由两台或以上的电脑装置,透过通讯装置及线路等 连接起来的电脑系统。 固定置放在桌上使用的电脑。 具桌上型电脑功能并方便携带的电脑。 外型酷似笔记型电脑并具备手写输入功能的电脑。 体积小、便于携带,并可置放在手掌上使用的电 脑。 操作性能比一般电脑还要强大的电脑,价格也比一 般个人电脑来得昂贵。 一般使用于学术机构或中小型企业的小型伺服器。 体积较大、运算能力强的电脑,通常使用于大型企 业、金融机构等。 具有超强的运算能力,价格也最昂贵,通常使用于 军事、太空或科学研究等高科技研究领域。 是指置放在特定设备的内部以控制该设备执行特定 功能的系统。

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2.

3.

4.

5.

自我评量 学完本章后,我能够了解: 非常 了解 电脑素养与资讯素养 资讯革命时代的发展趋势 电脑、数据、资讯的基本概念及其 关系 各类电脑硬体的组成元件 电脑的特性及其未来发展趋势 电脑软体与软体开发的基本概念 电脑网络与互联网的基本概念 各类型电脑及其应用领域 电脑资讯系统的组成元素 电脑在各个领域应用的例子 电脑的起源及其发展史 了 解 普 通 不太 了解 非常不 了解

除此之外, 我还想学。

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