💻 A – 電腦系統基礎
📘 簡介
本主題涵蓋電腦系統的基本結構和操作。它解釋了硬件組件如何協同工作、數據如何存儲和處理，以及不同類型軟件的角色。了解這些基礎知識有助於支持後續主題中的問題解決和系統設計。
（資料來源：資訊及通訊科技課程及評估指引，第17頁）
🎯 學習目標
完成本主題後，學生應能夠：
- 解釋電腦系統中硬件的功能
- 描述CPU及其組件的結構和功能
- 概述取指令-解碼-執行循環的步驟
- 描述RAM、ROM和緩存記憶體的功能和特性
- 為特定情境選擇並證明適當的輸入/輸出設備
- 描述存儲設備的特性（訪問方法、易失性、容量、速度）
- 了解系統軟件、應用軟件和實用程序的功能
- 說明實用程序和驅動程序的功能和需求
- 區分操作模式（如批處理、實時、並行）
（資料來源：資訊及通訊科技課程及評估指引，第17-20頁）
🔑 關鍵概念
⚙️ 基本機器組織
- CPU（中央處理器）：執行指令；包括ALU、控制單元和寄存器
- 取指令-解碼-執行循環：
- 從記憶體取指令
- 解碼指令
- 執行操作
- 記憶體類型：
- RAM：易失性，臨時存儲（如正在運行的程序）
- ROM：非易失性，存儲固件（如BIOS）
- 緩存：靠近CPU的高速記憶體，用於存儲頻繁使用的數據
- 存儲設備：
- 例如：硬盤驅動器、固態驅動器、USB閃存、光盤、磁帶
- 特性：隨機訪問與順序訪問、易失性與非易失性、容量、傳輸速率
- 輸入/輸出設備：
- 根據數據類型（文本、圖像、音頻、視頻）和情境選擇
- 考試中需要證明合理性（例如，「在超市使用條碼掃描器以實現快速、準確的輸入」）
📦 系統軟件
- 系統軟件：管理硬件並為應用程序提供平台（如Windows、macOS、Linux）
- 應用軟件：執行用戶任務（如Word、Excel、瀏覽器）
- 實用程序：維護系統性能（如防病毒軟件、磁盤碎片整理程序、文件壓縮程序）
- 驅動程序：實現操作系統與硬件設備之間的通信
⏱️ 操作模式
- 批處理：收集作業並稍後處理（如工資單）
- 實時處理：需要立即響應（如安全氣囊系統）
- 並行處理：多個CPU同時工作
- 分佈式處理：任務在聯網的電腦之間共享
- 虛擬化：在一台機器上運行多個操作系統環境