五南官網-李家同老師專門替中學生寫的電腦入門

小五南-學習高手
李家同老師專門替中學生寫的電腦入門

作　　者：李家同、侯冠維
出版社別：小五南
書　　系：學習高手
出版日期：2021/07/27(1版2刷)
ＩＳＢＮ：978-957-763-741-3
書　　號：ZI32
頁　　數：258
開　　數：正20K
定　　價：390元
優惠價格：308元

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●配合108課綱議題：資訊科技
●幫助中學生了解電腦基本架構的入門書

AI人工智慧時代，世界各國都在加強資訊教育
配合十二年國教新課綱，資訊科技已列為國、高中必修科目
資訊教育不能晚，但你對電腦懂多少？

電腦是我們日常學習和工作所必須，在小學便有資訊課，教授認識軟體與操作和程式設計課程等，但是不教硬體內容，不討論電腦是如何組成和運作的。長大了會操作電腦的我們，對電腦本身也不見得知道多少原理。

本書的內容就是要分解電腦，讓讀者可以了解電腦有哪些零件，這些零件有哪些功能。雖然分解電腦說明功能的難度很高，但是更難的是──如何讓中學生看得懂。於是，有了本書的產生。

透過本書，你可以—
☆對國中生來說，對電腦的認識有限，本書可以讓讀者了解電腦的基本架構。
☆對不懂電腦的人來說，都能獲得一些有關電腦原理的知識。
☆除了文字，會實際拆解電腦，搭配照片和解說圖示意圖，幫助讀者了解。

李家同
現為國立清華大學鈺寶科技榮譽講座教授。
 
國立台灣大學電機工程學系學士，美國加州大學柏克萊校區電機及計算機博士。

曾任靜宜大學校長、暨南大學校長、清華大學代理校長，以及總統府無給職資政等。

研究領域為符號邏輯、演算法設計分析、生物計算、生物資訊等。

曾獲得許多獎項的肯定，包括科技部連續五屆傑出研究獎、教育部工科部學術獎、侯金堆傑出榮譽獎等，也是美國電機電子學會榮譽會員。

侯冠維
國立清華大學電機系博士就讀中
學歷
國立清華大學電機系碩士
經歷
旺宏電子工程師

第6章  電腦通訊

如今，我們可以用電腦上網，到許多不同的網站去取得資料，也可以傳送Email、傳訊息，甚至電腦上也已有相當好的通話功能，讓遠在不同國家的人們可以互相聯絡。另一方面，過去手機只能用來打電話，但如今我們可以用手機上網、傳送資料和照片。其實手機的內部也有CPU、記憶體等硬體，也有作業系統和許多軟體在其中，可以說手機其實也是一部電腦。我們將在這一章介紹電腦通訊是如何達成。

6.1　網際網路
兩部電腦間的通訊兩部電腦間的通訊如圖6.1-1。
我們可以看出，兩個電腦之間必須要用一條電纜線連接起來，當然在作業系統中要有負責傳送和接收資料的軟體。更重要的是，兩部電腦之間負責接收和發送資料的軟體必須符合一樣的規格，否則你傳了資料給對方，對方可能完全無法辨認，不知道接收到的是什麼。就像一個國家的外交部有一個禮賓司司長，這位官員懂得外交禮節，英文叫做
protocol。而電腦之間的protocol，被稱為通訊協定。也就是說，雙方的電腦都要按照一個共同的約定來互送資料。因為電腦通訊是全球性的，電腦的通訊協定因此也是國際性的。全世界的電腦，如果要和別的電腦通訊，必須遵守全世界共同的約定。
圖6.1-1的通訊是用一條傳輸線，資料為什麼能夠在這條線上面傳輸？傳輸的方法，是將資料編碼成為一連串的數字，並使用不同的電壓大小來代表不同的數字，因此纜線上面實際上傳送的是電。
除了用一條電纜線來傳輸以外，也有可能兩個電腦之間是無線的，如圖6.1-2。
沒有線連接的電腦通訊，要依靠電磁波來傳送資料，大家所熟知的WIFI，就是讓電腦使用無線通訊的一種技術。要如何使用電磁波來傳送資料，牽涉到很多的數學應用，超出了本書能夠解釋的範圍，大家若有興趣，未來可以更進一步研究。
希望大家了解，電腦通訊不同於我們熟悉的信件通訊。傳統上的郵寄信件，如果你要寄信給別人，你只要寫好信，放入信封，信封上註明對方的地址，再投入郵筒，對方就會收到你的信了。
但電腦通訊不是如此簡單，即使你知道了對方電腦在網路上的位址，你也不能用電腦打好一封信，然後用你的電腦將你的信送到對方的電腦去。因為電腦與電腦之間的通訊有很多繁文縟節的通訊協定，你是搞不清楚這些協定的。但是現在已經有不少的軟體公司替你服務，你只
要拜託他們就可以了。比方說，你可以用電郵系統（e-mail），他們就可以很有效率而且穩定地替你辦妥電腦通訊。

區域網路（Local Area Network, LAN）
說明了兩部電腦之間的通訊，我們再來介紹一群電腦之間的通訊。
我們可以想見：一家公司、一家醫院，或者一所學校內部，一定有很多的電腦，這些電腦都要互通訊息。比方說，醫生如果要看病人的X光片，他的電腦就要和醫院內的的另外一部電腦通訊。例如：從放射科的一部電腦取得病人的X光片資料。醫生結束診斷以後，要將資料傳送給醫院的藥局，讓藥劑師來準備他所開的藥，這個訊息也是由他的電腦傳送到藥局的電腦。如此，這些資料不需要透過紙本傳遞，只要透過電腦，就可以很快地傳送給不同的人，病患也可以更快地就完成看診並拿到藥。而在學校裡，學生要註冊時需要向學校提供許多個人資料，或者老師要將學生的成績傳到學校，師生們想要問圖書館有沒有某一本書，這些都可以藉由電腦通訊來完成，讓電腦幫我們傳送訊息，使得生活變得更加便利。
這種將距離相近的一群電腦連接起來的技術，稱為區域網路。因為區域網路要讓一群電腦能互相通訊，它們所用的通訊方法也是很特別的。圖6.1-3顯示一種叫做乙太網路（ethernet）的技術，這種網路專門用在區域網路上。

廣域網路（wide area network, WAN)）
在介紹廣域網路之前，我們必須先介紹IP位址，又稱為網際網路協定位址（internet protocol address）。

網際網路協定位址（P位址）
我們前面已經介紹過MAC位址，它就像人民的身分證一樣，每一臺電腦都有獨一無二的MAC位址。假如我們換了新的電腦，就會有一個新的MAC位址。倘若我們永遠只用MAC位址來和別的電腦通訊，這會造成一些麻煩，比方說，我們原本要連上Google的網頁，這個網頁一定在某一臺電腦裡面，而Google某一天換了一臺新電腦，把舊電腦丟掉了，我
們就無法再用舊的MAC位址連上Google網頁了，因此我們必須要用IP位址。
就好像A國家在另一個B國家設立了大使館，大使館當中有外交官，外交官是會換的，比方說：A國家的侯外交官今天被開除了，換成了李外交官，如果我手上只有侯外交官的電話，頓時我將無法再和A國家交涉，這是嚴重的問題。而IP位址就像是一個房子的地址一樣，是不會換的。就好像大使館當然有一個地址，假如B國家想要和A國家交涉，可以直接到大使館就好，而不用擔心目前負責的外交官是哪一位。
簡單地說，假設你在家裡用一臺電腦A，因為某種原因，你改用電腦B，這兩臺電腦的MAC地址的確不同，但IP位址不變。我們以後會解釋，為何你的電腦仍然可以順利地對外通訊。
IP位址是一個32位元的二進位數字，通常被寫成每8位元為一組的四組數字，例如：在本書撰寫的期間，清華大學的網頁所在的電腦IP位址是140.114.69.135，大家可以試著把這串數字輸入到你的瀏覽器中，應該可以看到學校的網頁。為什麼四組8位元數字會長這個樣子？在第二章，我們已經介紹了二進位數字，一個8位元的二進位數字，可以表示的數字範圍是0∼255之間，因此全世界任何一臺電腦所在的IP位址都會是
n1.n2.n3.n4的形式，其中n1、n2、n3、n4都是0~255之間的數字。要注意IP位址就像地址一樣，是不會常常換的，我們可以換新電腦，MAC位址就會不同，但是IP位址仍然一樣。

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