หนวยประมวลผลกลางcentral processing unit

หนวยประมวลผลกลาง ภาษาองกฤษคอ central processing unitหรอยอวา CPU เปนวงจรอเลคทรอนกสทท างาน หรอประมวลผล ตามชดของค าสงเครองจากซอฟตแวร ค านเรมใชในอตสาหกรรมคอมพวเตอรตงแตตนศตวรรษ 1960s

หนวยประมวลผลเปรยบเสมอนเปนสมองของคอมพวเตอร ในการท าหนาทตดสนใจหรอค านวณ จากค าสงทไดรบมา เชน การเปรยบเทยบ การกระท าการทางคณตศาสตร ฯลฯ

โดยมกระบวนการพนฐานคอ...

อานชดค าสง (fetch)

ตความชดค าสง (decode)

ประมวลผลชดค าสง (execute)

อานขอมลจากหนวยความจ า (memory)

เขยนขอมล/สงผลการประมวลกลบ (write back)

การท างานของหนวยประมวลผลกลาง

การท างานของหนวยประมวลผลกลางแบงออกตามหนาทไดเปนหากลมใหญๆ ดงน โดยท างานทละค าสง จากค าสงทเรยงล าดบกนไวตอนทเขยนโปรแกรม

Fetch - การอานชดค าสงขนมา 1 ค าสงจากโปรแกรม ในรปของรหสเลขฐานสอง (Binary Code from on-off of BIT)

Decode - การตความ 1 ค าสงนนดวยวงจรถอดรหส (Decoder circuit)

ตามจ านวนหลก (BIT) วารหสนจะใหวงจรอนใดท างานดวยขอมลทใด

Execute - การท างานตาม 1 ค าสงนน คอ วงจรใดในไมโครโปรเซสเซอรท างาน เชน วงจรบวก วงจรลบ วงจรเปรยบเทยบ วงจรยายขอมล ฯลฯ

Memory - การตดตอกบหนวยความจ า การใชขอมลทอยในหนวยความจ าชวคราว (RAM, Register) มาใชในค าสงนนโดยอางทอย (Address)

Write Back - การเขยนขอมลกลบ โดยมหนวยจ า Register ชวยเกบทอยของค าสงตอไป ภายหลงมค าสงกระโดดบวกลบทอย

หนวยยอยของการประมวลผลกลาง

หนวยประมวลผลกลาง ประกอบดวยหนวยยอย ดงน

หนวยควบคม (Control Unit)

หนวยค านวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit ; ALU)

หนวยความจ าหลก (Main Memory Unit)

การสอสารระหวางหนวยตางๆ ใน CPU จะใชสายสญญาณทเรยกวา Bus Line หรอ Data Bus

หนวยควบคม (Control Unit)

หนวยควบคมท าหนาทควบคมการท างานของหนวยทกๆ หนวย ใน CPU และอปกรณอนทตอพวง เปรยบเสมอนสมองทควบคมการท างานสวนประกอบตาง ๆ ของรางกายมนษย เชน แปลค าสงทปอน ควบคมใหหนวยรบขอมลรบขอมลเขามาเพอท าการประมวลผล ตดสนใจวาจะใหเกบขอมลไวทไหน ถกตองหรอไม ควบคมให ALU ท าการค านวณขอมลทรบเขามา ตลอดจนควบคมการแสดงผลลพธ เปนตน

หนวยค านวณและตรรกะ (ALU; Arithmetic and Logic Unit)

หนวยค านวณและตรรกะ ท าหนาทค านวณทางคณตศาสตร (Arithmetic operations) และการค านวณทางตรรกศาสตร (Logical operations) โดยปฏบตการเกยวกบการค านวณไดแก การบวก (Addition) ลบ (Subtraction) คณ (Multiplication) หาร (Division) ส าหรบการค านวณทางตรรกศาสตร ประกอบดวย การเปรยบเทยบคาจรง หรอเทจ โดยอาศยตวปฏบตการพนฐาน 3 คาคอ

เงอนไขเทากบ (=, Equal to condition)

เงอนไขนอยกวา (<, Less than condition)

เงอนไขมากกวา (>, Greater than condition)

หนวยความจ าหลก (Main Memory Unit)

หนวยความจ าหลก ซงมชอเรยกหลายชอ ไดแก Main Memory Unit, Primary Storage Unit, Internal Storage Unit เปนหนวยทใชเกบขอมล และค าสงเพอใชในการประมวลผล และเกบขอมลตลอดจนค าสง ชวคราวเทานน ขอมลและค าสงจะถกสงมาจากหนวยควบคม สามารถแบงไดเปน 2 ประเภท คอ

1. หนวยความจ าส าหรบเกบค าสง (Program Memory)

2. หนวยความจ าส าหรบเกบขอมลและค าสง (Data & Programming Memory

CPU

อปกรณตวหนงทมความส าคญและจ าเปนในการท างานของคอมพวเตอรซงอาจจะเรยกวาเปนหวใจของคอมพวเตอรเลยกได ซพย เปนตวควบคมการท างานของอปกรณตางๆ ไมวาจะเปนอปกรณทอยในคอมพวเตอร หรออปกรณตอพวงทตอรวมกบคอมพวเตอร

CPU คอ...

ชนดของ CPU

แบบท 1 ชอคเกต ( Socket )

CPU ประเภทนจะบรรจในรปแบบของสเหลยมจตรส ท าดวยพลานสตกหรอเซรามก หากมองจากดานบน CPU จะพบตวอกษรทเปนรายละเอยดตางๆไมวาจะเปน ยหอ ความเรว คาแรงไฟ คาตวคณ และอกหลายๆอยาง

แบบท 2 แบบสลอต

CPU มการพฒนาออกมาแบบแหวกแนว มลกษณะเปนแผนวงจรลเหลยมผนผาขนาดใหญ มพลาสตกสด า หอหมไวเปนตลบ

ความแตกตางของ ซอคเกตและสลอตแบบซอคเกตคอ ซอคเกตจะอยในตลบและถกครอบดวยพดลมเพอระบายความรอนแบบสลอตคอ จะเปนแผนพลาสตกบางๆประกบกนและจะเสยบ CPU ลงไปอกทหนง

ชนดของซพยทแบงตามจ านวนของแกนการประมวลผล

แกนเดยว ลกษณะเปนซพยทมแกนประมวลผลเพยงแกนเดยวอยในชป

ซพยแบบแกนค ลกษณะเปนซพยทมแกนประมวลผล 2 แกนอยในชปตวเดยวกน

ซพยแบบสามแกน ลกษณะเปนซพยทมแกนประมวลผล 3 แกนอยในชปอนเดยวกน

ซพยแบบสแกน ลกษณะเปนซพยทมแกนประมวลผล 4 แกน โดยแตละเเกนจะแยกการท างานกนอยางอสระเพมขนถง 4 เทา

รนของ CPU 1971 : 4004 Microprocessor รนแรกของ Intel ใชงานในเครองคดเลข 1972 : 8008 Microprocessor รนทพฒนาตอมา ใชงานแบบ "TV typewriter" กบ dump terminal 1974 : 8080 Microprocessor รนนเปนการใชงานแบบ Personal Computer รนแรก ๆ 1978 : 8086-8088 Microprocessor หรอรน XT ยงเปนแบบ 8 bit เปน PC ทเรมใชงานจรงจง 1982 : 80286 Microprocessor หรอรน AT 16 bit เรมเปนคอมพวเตอรทใชงานแพรหลายกนแลว 1985 : 80386 Microprocessor เรมเปน CPU 32 bit และสามารถท างานแบบ Multitasking ได 1989 : 80486 Microprocessor เขาสยคของการใชจอส และมการตดตง Math-Coprocessor ในตว 1993 : Pentium Processor หลายคนยงใชอยในตอนนครบ 1995 : Pentium Pro Processor ส าหรบเครอง Server และ Work Station 1997 : Pentium II Processor ปจจบนยงพอหาไดอยบาง 1998 : Pentium II Xeon(TM) Processor ส าหรบ Server และ Work Station 1999 : Celeron(TM) Processor ส าหรบตลาดระดบลางของ Intel ทตดความสามารถบางสวนออก 1999 : Pentium III Processor เปนทนยมกนมาก 1999 : Pentium III Xeon(TM) Processor ส าหรบ Server และ Work Station

หลกการท างานของ CPU

โดยวงรอบของการท าค าสงของซพยประกอบดวยขนตอนการท างานพนฐาน 4 ขนตอนดงน

1. ขนตอนการรบเขาขอมล ( fatch )เรมแรกหนวยควบคมรบรหสค าสงและขอมลทจะประมวลผลจากหนวยความจ า

2. ขนตอนการถอดรหส ( decode )เมอรหสค าสงเขามาอยในซพยแลว หนวยควบคมจะถอดรหสค าสงแลวสงค าสงและ

ขอมลไปยงหนวยค านวณและตรรกะ

3.ขนตอนการท างาน ( execute )หนวยค านวณและตรรกะท าการค านวณโดยใชขอมลทไดรบการถอดรหสค าสง และ

ทราบแลววาตองการท าอะไร ซพยกจะท าตามค าสงนน

4.ขนตอนการเกบ ( store )หลงจากท าค าสง กจะเกบผลลพธทไดไวในหนวยความจ า

เมนบอรด

เมนบอรดท าหนาทควบคม ดแลและจดการๆ ท างานของ อปกรณชนดตางๆ แทบทงหมดในเครองคอมพวเตอร ตงแตซพย ไปจนถงหนวยความจ าแคช หนวยความจ าหลก ฮารดดกส ระบบบส บนเมนบอรดประกอบดวยชนสวนตางๆ มากมาย

เมนบอรด คอ...

รนของเมนบอรด

เมนบอรดแบบ 386เมนบอรดแบบ 386 จะเปน AT ส าหรบเมนบอรดประเภทนเปนเมนบอรดทเกาแลว

เรมใชตงแตมเครองคอมพวเตอร 386 ประสทธภาพการใชงาน สามารถใชเลนคาราโอเกะ NCN ได ตองเลอกอยางนอยประมาณรน 386 DX1-40 ถาต ากวาน ไมสามารถใชงานได สวนโปรแกรมตางๆ ยงสามารถใชงานไดเปนบางตว เชน เกมสการศกษาของเดกๆ โปรแกรมบน DOS

เมนบอรดแบบ 486จากตวอยางเปนเมนบอรด 486DX4-100 ยงไดวาเปนรนทยงนาเลนอย ไวใชพมพงาน

ไวใชอนเตอรเนตได สวนโปรแกรมยงมโปรแกรมส าหรบเครองในระดบนใหเลอกใชอยคอนขางมาก เปนเมนบอรดทเรมมการน าตวคอนโทรลเลอรมาตดเขากบเมนบอรดและไดกลายเปนมาตรฐานเรอยมาจนถงปจจบน

เมนบอรดแบบ Socket 370เมนบอรด Socket 370 ถกออกแบบมาส าหรบซพยอนเทล Celeron แบบ PPGA

ลกษณะจะคลายแบบ Socket 7 มาก แตกตางกนมมมตด Socket 370 จะมมมตด 2 มม สวน Socket 7 จะมมมเดยวส าหรบสวนประกอบอนๆ กไมแตกตางกนมาก ทมมาหลกๆ เชน ระบบความเรวของบสเปน 100 MHz หรอสงกวาสลอต (Slot)

เมนบอรดแบบ Slot Iเปนเมนบอรดทมความหลากหลายมากบอรดหนง ส าหรบซพยอนเทล Pentium II/III

และ Celeron บางรนมการเพมคณสมบตใหมๆ เขามา เชน Ultra ATA-66 หรอความสามารถในการรบสงขอมลไดเรวถง 66 MB/วนาท รองรบระบบบสถง 133 MHz บอรดบางรนจะมทงการดจอ การดเสยงการดเนตเวรค การดโมเดมในตว (On board)

จดท าโดย นายจรฐา ปาลกะวงศ ณ อยธยา เลขท 3 นางสาวอนธอร เจกนอย เลขท 6 นางสาววสาลณ ประเวทจตร เลขท 8 นายชาคร วนเพญ เลขท 10 นางสาวศรณยพร กาบแกว เลขท 11 นางสาวปญญศา วฒนชยานนท เลขท 15 นายนฐวฒ ไทยไจอน เลขท 36 นายจรภทร ไชยเลศ เลขท 38

ชนมธยมศกษาปท 4.12