1

บทท 1 องคประกอบของระบบคอมพวเตอร

1. ความหมายของคอมพวเตอร คอมพวเตอรมาจากภาษาละตนวา Computare ซงหมายถง การนบ หรอ การค านวณ พจนานกรม ฉบบ

ราชบณฑตยสถาน พ.ศ. 2525 ใหความหมายของคอมพวเตอรไววา "เครองอเลกทรอนกสแบบอตโนมต ท า หนาทเหมอนสมองกล ใชส าหรบแกปญหาตางๆ ทงายและซบซอนโดยวธทางคณตศาสตร" คอมพวเตอรจงเปนเครองจกรอเลกทรอนกสทถกสรางขนเพอใชท างานแทนมนษย ในดานการคดค านวณและสามารถจ าขอมล ทงตวเลขและตวอกษรไดเพอการเรยกใชงานในครงตอไป นอกจากน ยงสามารถจดการกบสญลกษณไดดวยความเรวสง โดยปฏบตตามขน ตอนของโปรแกรม คอมพวเตอรยงมความสามารถในดานตางๆ อกมาก อาทเชน การเปรยบเทยบทางตรรกศาสตร การรบสงขอมล การจดเกบขอมลในตวเครองและสามารถประมวลผลจากขอมลตางๆ ได แสดงแผนภาพการท างานของระบบคอมพวเตอรในปจจบนไดดงน

รปการท างานของระบบคอมพวเตอร

1.1 ประวตของคอมพวเตอร เปนเรองยากทจะชชดลงไปวาอปกรณใดจดเปนคอมพวเตอรยคแรก ๆ เพราะค าวา "คอมพวเตอร" เองกม

การตความเปลยนไปมาอยเสมอ แตจดเรมของค านหมายถงคนทท าหนาทเปนนกค านวณในสมยนน - ค.ศ. 1930 ถงชวงป ค.ศ. 1940 เปนชวงทโลกไดมคอมพวเตอรทสามารถโปรแกรมไดและค านวณ

2

ผลลพธไดมประสทธภาพจรง แตเปนการยากทจะตดสนไดวาคอมพวเตอรเครองแรกของโลก ENIAC (Electronics Numerical Integrator and Computer) เกดขนในป1946 และประดษฐโดยจอหน ดบลว มอชลย (John W. Mauchly) และ เจ เพรสเพอร เอคเกรต (J.Prespern Eckert) ท างานโดยใชหลอดสญญากาศจ านวน 18,000 หลอด มน าหนก 30 ตน ใชเนอทหอง 15,000 ตารางฟต เวลาท างานตองใชก าลงไฟถง 140 กโลวตต ค านวณในระบบเลขฐานสบ

- ค.ศ. 1941 เปนครงแรกทโลกไดมเครองคอมพวเตอรเครองแรกทสามารถตงโปรแกรมไดอยางอสระ ผพฒนาคอ Konrad Zuse และชอคอมพวเตอรคอ Z1 Computer - ค.ศ. 1953 ไอบเอม (IBM) ออกจ าหนาย EDPM เปนครงแรก และเปนกาวแรกของไอบเอมในธรกจคอมพวเตอร - ค.ศ. 1954 John Backus และ IBM รวมกนสรางภาษาคอมพวเตอรชอ FORTRAN ซงเปนภาษาระดบสง (high level programming language) ภาษาแรกในประวตศาสตรคอมพวเตอร - ค.ศ. 1955 (ใชจรง ค.ศ. 1959) สถาบนวจยสแตนฟอรด, ธนาคารแหงชาตอเมรกา, และ บรษทเจเนอรลอเลกทรก รวมกนสราง ERMA และ MICR ซงเปนคอมพวเตอรเครองแรกในธรกจธนาคาร - ค.ศ. 1958 Jack Kilby และ Robert Noyce เปนผสราง Integrated Circuit หรอ ชป(Chip) เปนครงแรก - ค.ศ. 1962 สตฟ รสเซลล และ เอมไอท ไดพฒนาเกมคอมพวเตอรเปนครง แรกของโลกชอวา "Spacewar" - ค.ศ. 1964 Douglas Engelbart เปนผประดษฐเมาส และ ระบบปฏบตการแบบวนโดวส - ค.ศ. 1969 เปนปทก าเนด ARPAnet ซงเปนจดเรมตนของอนเทอรเนต

- ค.ศ. 1970 (อนเทล) พฒนาหนวยความจ าชว คราวของคอมพวเตอรหรอ RAM เปนครง แรก - ค.ศ. 1971 Faggin, Hoff และ Mazor พฒนาไมโครโปรเซสเซอรตวแรกของโลกใหอนเทล (Intel) - ค.ศ. 1971 Alan Shugart และ IBM พฒนา ฟลอปปดสก เปนครง แรก - ค.ศ. 1973 Robert Metcalfe และ Xerox ไดพฒนาระบบอเทอรเนต (Ethernet) ส าหรบระบบ เครอขายคอมพวเตอร - ค.ศ. 1974 ถง ค.ศ. 1975 Scelbi และ Mark-8 Altair และ IBM รวมกนวางจ าหนายคอมพวเตอร ส าหรบผใชรายยอยเปนครงแรก - ค.ศ. 1976 ถง ค.ศ. 1977 ถอก าเนด Apple I, II และ TRS-80 และ Commodore Pet Computers ซงเปนคอมพวเตอรสวนบคคลรนแรกๆ ของโลก - ค.ศ. 1981 ไมโครซอฟท วางจ าหนาย MS-DOS ซงเปนระบบปฏบตการทไดรบความนยมทสดในชวงนน - ค.ศ. 1983 บรษทแอปเปล ออกคอมพวเตอรรน Apple Lisa ซงเปนคอมพวเตอรรนแรกทใชระบบ GUI - ค.ศ. 1984 บรษทแอปเปล วางจ าหนายคอมพวเตอรรน แอปเปล แมคอนทอช ซงท าใหมการใช คอมพวเตอรอยางกวางขวาง

- ค.ศ. 1985 ไมโครซอฟท วางจ าหนาย ไมโครซอฟท วนโดวส เปนครงแรก

3

2. ววฒนาการของคอมพวเตอร คอมพวเตอรนนมววฒนาการทรวดเรวมาก ตงแตยคสมยดกด าบรรพเปนตนมา มนษยเรามความ พยายามทจะคดคนเครองมอใหมาชวยในการค านวณและการนบ ตงแตเรมตนใชนวมอนบ จนมาใชกอนกรวด หน มนษยจงคดคนวธการทงายกวาน จนกลายมาเปนกลไกทใชในการค านวณ จนววฒนาการมาเปน คอมพวเตอรในปจจบน โดยแบงเปน 4 ยค ดงน

ยคกอนเครองจกรกล (Premachanical)

ยคเครองจกรกล (Mechanical)

ยคเครองจกรกลระบบอเลกทรอนกส (Electromechanical)

ยคเครองอเลกทรอนกส (Electronic)

2.1 คอมพวเตอรในยคกอนเครองจกรกล (ประมาณ 2,000 - 3,000 ปมาแลว) ประวตของคณตศาสตรเรมตนเมอคนเราตองจดนบปรมาณทมากกวาหนง มนษยเผาทเรรอนในยคแรกนบและบนทกจ านวนสตวในฝงไดแมไมมระบบจ านวนเปนลายลกษณอกษรในการนบ โดยเขาใชวธเกบกอนกรวดหรอเมลดพชไวในถง ถาจ านวนมคามากกจะใชนวตางๆ เปนสญลกษณแทนจ านวน 10 และ 20 พวกเขาไดพฒนาแนวคดเกยวกบจ านวนวาเปนสญลกษณซงแตกตางจากสงของทก าลงนบเมอการเกบขอมลและการนบมความซบซอนมากขน มนษยไดประดษฐเครองชวยในการท างานลกคดเปนเครองมอชนดหนงในยคแรก ซงไมสามารถชชดแหลงทมาแนนอนได แตเปนไปไดทจะมตนก าเนดมาจากชาวบาบโลน ลกคดเปนทรจกตงแตสมยกรกและโรมนตอนตน ในตอนแรกลกคดมผวหนาหยาบใชเมดมนๆ หรอเปนแผนหนใสเครองหมายเพอบอกต าแหนงจ านวนและใชกอนกรวดเปนตวนบชาวโรมนเรยกกอนกรวดนนวา แคลคไล ซงกอใหเกดค าวา แคลคเลชน ซงหมายถงการค านวณขน

รปลกคดของชาวจน และเครองค านวณของปาสคาล

4

อปกรณชนดแรกของโลกทเปนเครองมอในการค านวณกคอลกคดนนเอง ซงถอไดวา เปนอปกรณใช ชวยการค านวณทเกาแกทสดในโลกและคงยงใชงานมาจนถงปจจบน ในป พ.ศ. 2158 นกคณตศาสตรชาวสกอตแลนดชอ John Napier ไดสรางอปกรณใช ชวยการค านวณขนมา เรยกวา Napier's Bones มรปรางคลายสตรคณในปจจบน ในป พ.ศ. 2185 นกคณตศาสตรชาวฝรงเศสชอ Blaise Pascal คดวานาจะมวธทจะค านวณตวเลขไดงายกวา เขาไดออกแบบ เครองมอชวยในการค านวณโดย ใชหลกการหมนของฟน เฟองหนงอนถกหมนครบ 1 รอบ ฟนเฟองอกอนหนงซงอย ทางดานซายจะถกหมนไปดวยในเศษ 1 สวน 10 รอบ เครองมอของปาสคาลนถกเผยแพรออกสสาธารณะชน เมอ พ.ศ. 2188 แตไมประสบความส าเรจเทาทควรเนองจากราคาแพง และเมอใชงานจรงจะเกดฟนเฟองตดขดบอยๆ ท าใหผลลพธทไดไมคอยถกตองตรงความเปนจรง 2.2 คอมพวเตอรในยคเครองจกรกล (ประมาณ ค. ศ. 1791-1871) ชารล แบบเบจ (Charles Babbage) นกคณตศาสตรชาวองกฤษประดษฐเครองวเคราะห (Analytical Engine หรอ Difference Engine) มความสามารถค านวณ, พมพตารางคาของตรโกณมตฟงกชนทางคณตศาสตรและสมการโพลโนเมยล (Polynomial) คกบสมการผลตาง (Difference equation) ไดเครองจกรกลชนดนท างานดวยเครองยนตพลงไอน า มขอมลบนทกอยใน บตรเจาะร (Punched Card) จงสามารถค านวณไดโดยอตโนมตและเกบผลลพธไวในหนวยความจ ากอนพมพออกทางกระดาษ หลกการท างานทมการรบขอมลการประมวลผล การแสดงผลไดอยางอตโนมตน ไดน ามาเปนพนฐานสรางคอมพวเตอรในยคตอมาจนถงปจจบน จงไดยกยองให ชารล แบบเบจ เปนบดาแหงเครองคอมพวเตอร

รปแบบจ าลองเครอง Analytical Engine หรอ Difference Engine

5

ในป ค. ศ. 1815-1852 มการสรางโปรแกรมคอมพวเตอรครงแรกโดย เอดา ออกสตา (Ada Augusta) นกคณตศาสตรน าเอาหลกการของ แบบเบจ มาใช โดยน าเครอง Analytical Engine มาแกปญหาทางวทยาศาสตรไดส าเรจโดยสรางค าสง ควบคมการแกปญหาไวลวงหนา จงยกยอง เอดา ออกสตา (AdaAugusta) วาเปน “โปรแกรมเมอร(Programmer)” หรอผสรางโปรแกรมคอมพวเตอรเปนคนแรกของโลก

รป ออกสตา ผสรางโปรแกรมคอมพวเตอรคนแรกของโลก

2.3 คอมพวเตอรในยคเครองจกรกลระบบอเลกทรอนกส เครองมอทงหลายทถกประดษฐขนมาในยคกอนนนสวนมากประกอบดวยฟน เฟอง รอก คาน ซงเปน วสด ทมขนาดใหญ และมน าหนกมากท าใหการท างานลาชาและผดพลาดอยเสมอ ดงนนในยคตอมาจงพยายาม พฒนาเครองมอ ใหมขนาดเลกลง แตมประสทธภาพสงขน ดงน พ.ศ. 2480 ศาสตราจารย Howard Aiken แหงมหาลยวทยาลยฮาวารด ไดพฒนาเครองค านวณตามแนวคด ของ Babbage รวมกบวศวะกรของบรษท IBM สรางเครองค านวณตามความคดของ Babbage ได ส าเรจ โดยเครองดงกลาวท างานแบบเครองจกรกลปนไฟฟา และใชบตรเจาะรเปนสอในการน าเขาขอมลส เครองเพอท าการประมวลผล การพฒนาดงกลาวมาเสรจสนในปพ.ศ. 2487 โดยเครองมอนมชอวา MARK 1 และเนองจากเครองนส าเรจไดจากการสนบสนน ดานการเงนและบคลากรจากบรษท IBM ดงนนจงมอกชอ หนงวา IBM Automatic Sequence Controlled Calculator และนบเปนเครองค านวณแบบอตโนมตเครองแรกของโลก

รป เครอง MARK 1

6

พ.ศ. 2486 ซงเปนชวงสงครามโลกครงท 2 ศนยวจยของกองทพบกสหรฐอเมรกามความจ าเปนทจะตอง คดคนเครองชวยค านวณ เพอใชค านวณหาทศทางและระยะทางในการสงขปนาวธซงถาใชเครองค านวณทม อยในสมยนนจะตองใชเวลาถง 12 ชว โมงในการค านวณ การยง 1 ครงดงนนกองทพจงใหกองทนอดหนนแก John W. Mauchly และ Persper Eckertจากมหาวทยาลยเพนซลวาเนย ในการสรางคอมพวเตอรจากอปกรณอเลกทรอนกสขนมา โดยน าหลอดสญญากาศ(Vacuum Tube) จ านวน 18,000 หลอด มาใชในการสรางซงมขอดคอ ท าใหเครองมความเรว และมความถกตองแมนย าในการค านวณมากขน ในดานของความเรวนนเครองจกกลมความเฉอยของการเคลอนทของชนสวนประกอบ แตคอมพวเตอรอเลกทรอนกส จะใชอเลกตรอนเปนตวเคลอนท ท าใหสามารถสงขอมลดวยกระแสไฟฟาได ดวยความเรวใกลเคยงกบความเรวของแสงสวนความถกตองแมนย าในการท างานของเครองจกรกลอาศยฟนเฟอง รอก คาน ในการท างาน ท าใหท างานไดชา และเกดความผดพลาดไดงาย

รป หลอดสญญากาศ

พ.ศ. 2489 เครองคอมพวเตอรท Mauchly และ Eckert คดคนขนไดมชอวา ENIAC ยอมาจาก(Electronic Numberical Integrater and Caculator) ประสบความส าเรจในป พ.ศ. 2489 ถงแมวาจะไมทน ใชในสงครามโลกครงทสอง แตความเรวในการค านวณของ ENIAC ท าใหวงการคอมพวเตอรขณะนนยอมรบความสามารถของเครองคอมพวเตอรอเลกทรอนกส แตอยางไรกตาม ENIAC ท างานดวยไฟฟาทงหมดท าใหในการท างานแตละครงจงท าใหเกดความรอนสงมาก จ าเปนตองตดตงไวในหองทมเครองปรบอากาศดวย นอกจากน ENIAC ยงเกบไดเฉพาะขอมลทเปนตวเลขขนาด 10 หลก และเกบไดเพยง 20 จ านวน เทานน สวนชดค าสง นนยงไมสามารถเกบไวในเครองได การสงชดค าสง เขาเครองจะตองใชวธการเดนสายไฟสรางวงจรถามการแกไขโปรแกรม กตองมการเดนสายไฟกนใหม ซงใชเวลาเปนวน

7

คอมพวเตอรในยคเครองจกระบบระบบอเลกทรอนกส เชน ENIAC เวลาโปรแกรมตองใชวธการเปลยนสายเชอมตออปกรณตางๆ ซงเปนวธการทยงยากมาก จงเกดแนวคดวาตวโปรแกรมนาจะจดเกบอยในสวนทสามารถปรบเปลยนแกไขไดงาย เปนทมาของแนวคดทท าการจดเกบขอมลตางๆรวมถงโปรแกรมไวในหนวยความจ า หรอ memory ท าใหคอมพวเตอรจะไดรบค าสง โดยการอานค าสง จากหนวยความจ า และการ ปรบเปลยนโปรแกรมสามารถท าไดโดยการเปลยนแปลงคาภายในหนวยความจ าโดยมแนวคดทรจกในชอวา "Stored-Program Concept" หรอ อกชอวาสถาปตยกรรม von Neumann โดยเขาใจวา J. Presper Eckert และ John William Mauchly ซงเปนนกออกแบบ ENIAC เปนผคดคนขนตอมาไดน า แนวคดการท างานแบบ Stored-Program เปนแนวคดหลกของการท างานในคอมพวเตอรจนถงปจจบน โดยแนวคดนจะแบงการท างานของคอมพวเตอรเปน 4 สวนหลกไดแก สวนท 1 หนวยประมวลผลในรปแบบขอมล Binary หรอทเรยกวา Arithmetic-Logical Unit (ALU) เปรยบเสมอนหวใจของคอมพวเตอร หนาทหลกของมนคอท าการประมวลผลทางคณตศาสตรขน พนฐานอนไดแกการบวกและลบและการท าการเปรยบเทยบขอมลสองขอมลวามคาเทากนหรอไมถาไมจะมคามากกวาหรอนอยกวา สวนท 2 หนวยความจ า หรอ Memory ใชส าหรบเกบขอมล (Data) และ ค าสง (Instructions) โดยขอมลภายในหนวยความจ าจะถกแบงเปนสวนๆเลกๆเทาๆกน แตละสวนมทอย (address) เพอใชเขาถงขอมลทถกจดเกบเอาไว สวนท 3 อปกรณอนพตและเอาตพต หรอ I/O Device เปนสวนทใชน าขอมลจากโลกภายนอกเขามาภายในระบบคอมพวเตอร เพอน ามาประมวลผล และเมอไดผลลพธกจะน าขอมลทไดมาแสดงผลใหโลกภายนอกคอมพวเตอรไดรบทราบ สวนท 4 หนวยควบคมการท างาน หรอ Control Unit เปนสวนทใชเชอมตอแตละสวนเขาดวยกน หนาทหลกๆคอท าการอานขอมลค าสง ทอยภายในหนวยความจ าหรอทไดจากอปกรณอนพต ท าการแปลความหมายและสงไปประมวลผลใน ALU จากนนน าผลทไดไปจดเกบในหนวยความจ าหรออปกรณเอาตพต หนาทหลกอกประการ คอ ควบคมล าดบการท างานของแตละขนตอนใหอยในเวลาทเหมาะสม

8

รป แนวคดการท างานของคอมพวเตอรแบบ Stored Program

2.4 คอมพวเตอรในยคเครองอเลกทรอนกส ประเภทของคอมพวเตอรถาจ าแนกตามลกษณะ วธการท างานภายในเครองคอมพวเตอรแบงไดเปน 2 ประเภท คอ แอนะลอกคอมพวเตอร (analog computer) และดจทลคอมพวเตอร (digital computer) แอนะลอกคอมพวเตอร (analog computer)เปนเครองค านวณอเลกทรอนกสทไมไดใชคาตวเลขเปนหลกของการค านวณ แตจะใชคาระดบแรงดนไฟฟาแทน แอนะลอกคอมพวเตอรจะมลกษณะเปนวงจรอเลกทรอนกสทแยกสวนท าหนาทเปนตวกระท าและเปนฟงกชนทางคณตศาสตร จงเหมาะส าหรบงานค านวณทางวทยาศาสตร และวศวกรรมทอยในรปของสมการทางคณตศาสตร เชน การจ าลองการบน การศกษาการสนสะเทอนของตกเนองจากแผนดนไหว เปนตน ในปจจบนไมคอยพบเหนแอนะลอกคอมพวเตอรเพราะผลการค านวณมความละเอยดนอย ท าใหมขดจ ากดใชไดกบงานเฉพาะบางอยางเทานน

รป แอนะลอกคอมพวเตอร

9

ดจทลคอมพวเตอร (digital computer) เปนเครองค านวณอเลกทรอนกสทใชงานเกยวกบตวเลข คาตวเลขของการค านวณในดจทลคอมพวเตอรจะแสดงเปนหลก แตจะเปนระบบเลขฐานสองทมสญลกษณตวเลขเพยงสองตว คอ 0 และ 1 เทานน โดยสญลกษณทงสองตวน จะแทนลกษณะการท างานภายในซงเปนสญญาณไฟฟาทตางกน การค านวณภายในดจทลคอมพวเตอรจะเปนการประมวลผลดวยระบบเลขฐานสองทงหมด เครองดจทลคอมพวเตอรหรอนยมเรยกสนๆ วา คอมพวเตอร ก าลงไดรบความนยมกนมากในขณะน และพบเหนอยทวไปในปจจบน

รป ดจตลคอมพวเตอร

ระหวางป พ.ศ.2502 – 2506 มการน าทรานซสเตอร (transistor) ผทคดคนคอนกวทยาศาสตรของ หองปฏบตการเบลล (Bell laboratories) แหงสหรฐอเมรกา ไดแก บารดน (J.Bardeen) แบรทเทน (H.W.Brattain)และชอคเลย (W.Shockley) ท าใหเครองคอมพวเตอรมขนาดเลกลง และสามารถเพมประสทธภาพในการท างานใหมความรวดเรวและแมนย ามากยงขน โดยทรานซสเตอรทพฒนาขนเปนครงแรกมขนาด 1 ใน 100 ของหลอดสญญากาศเทานน นอกจากนในยคนยงไดมการคดภาษาเพอใชกบเครองคอมพวเตอรเชน ภาษาฟอรแทน (FORTRAN) จงท าใหงายตอการเขยนโปรแกรมส าหรบใชกบเครอง

เครองคอมพวเตอรทรานซสเตอร

ทรานซสเตอร

10

ลกษณะเฉพาะของเครองคอมพวเตอรทรานซสเตอร

ใชอปกรณ ทรานซสเตอร (Transistor) ซงสรางจากสารกงตวน า (Semi-Conductor) เปนอปกรณหลก แทนหลอดสญญากาศ เนองจากทรานซสเตอรเพยงตวเดยว มประสทธภาพในการท างานเทยบเทาหลอดสญญากาศไดนบรอยหลอด ท าใหเครองคอมพวเตอรในยคนมขนาดเลก ใชพลงงานไฟฟานอย ความรอนต า ท างานเรวและไดรบความนาเชอถอมากยงขน

เกบขอมลได โดยใชสวนความจ าวงแหวนแมเหลก (Magnetic Core)

มความเรวในการประมวลผลในหนงค าสง ประมาณหนงในพนของวนาท (Millisecond : mS)

สงงานไดสะดวกมากขน เนองจากท างานดวยภาษาสญลกษณ (Assembly Language)

เรมพฒนาภาษาระดบสง (High Level Language) ขนใชงานในยคน คอภาษาฟอรแทรน (FORmular TRANslation : FORTRAN) ในงานทางดานคณตศาสตรและวศวกรรมศาสตร และภาษาโคบอล (Common Business Oriented Language : COBOL)

พ.ศ.2507 – 2512 ไดมการประดษฐคดคนเกยวกบวงจรรวม (Integrated-Circuit) หรอเรยกกนยอๆ วา "ไอซ"(IC) ซงไอซนท าใหสวนประกอบและวงจรตางๆ สามารถวางลงไดบนแผนชป (chip) เลกๆ เพยงแผนเดยว เชน แผนซลคอนขนาดเลกกวา 1/8 ตารางนว จงมการน าเอาแผนชปมาใชแทนทรานซสเตอรท าใหประหยดเนอทไดมาก

เครองคอมพวเตอรในยควงจรรวม

วงจรรวม (Integrated circuit : IC)

11

ลกษณะเฉพาะของเครองคอมพวเตอรยควงจรรวม

มความเชอถอได หมายความวา ไมวาจะใชงานกครงกจะไดผลลพธเหมอนเดม คอมพวเตอรทใชหลอดสญญากาศจะเกดการขดของโดยเฉลยแลวทกๆ 15 วนาท สวนไอซมปญหาเชนนนอยมาก คอ 1 ครง ใน 23 ลานชวโมง

อปกรณมขนาดเลกกะทดรด มความเรวในการท างานเพมมากขน เพราะวงจรอยใกลกนมากระยะเวลาในการเดนทางของกระแสไฟฟาจะนอยลง

ราคาถก เนองจากมการผลตในปรมาณมากๆ ท าใหตนทนถกลง

ใชพลงงานไฟฟานอย ท าใหประหยด

ท างานไดดวยภาษาระดบสงทวไป

เปนยคทน าสารกงตวน ามาสรางเปนวงจรรวมความจสงมาก (Very Large Scale Integrated : VLSI) ซง สามารถยอสวนไอซธรรมดาหลายๆ วงจรเขามาในวงจรเดยวกน และมการประดษฐ ไมโครโพรเซสเซอร (Microprocessor) ขน ท าใหเครองมขนาดเลก ราคาถกลง และมความสามารถในการท างานสงและรวดเรวมาก จงท าใหมคอมพวเตอรสวนบคคล(Personal Computer) ถอก าเนดขนมาในยคน

Personal Computer : PC

Microprocessor

ลกษณะเฉพาะของเครองคอมพวเตอรยควแอลเอสไอ

ใชอปกรณ วงจรรวมสเกลขนาดใหญ (Large Scale Integration : LSI) และ วงจรรวมสเกลขนาดใหญมาก

(Very Large Scale Integration : VLSI) เปนอปกรณหลก

มความเรวในการประมวลผลแตละค าสงประมาณหนงในพนลานวนาท (Nanosecond : nS) และพฒนาตอมา

จนมความเรวในการประมวลผลแตละค าสงประมาณหนงในลานลานของวนาท (Picosecond : pS) หลงจากทมการคดคนวงจรวแอลเอสไอขนเพอใชเปนหนวยประมวลผลกลางและหนวยความจ าหลกในคอมพวเตอรแลว การพฒนาวงจรวแอลเอสไอกยงคงมอยางตอเนองและรวดเรว จนในปจจบนสามารถบรรจ

12

ทรานซสเตอรลงบนแผนซลคอนขนาดเลกเพมขนเปน 2 เทา ทกๆ 18 เดอน เปนผลใหคอมพวเตอรมขดความสามารถเพมขนอยางรวดเรว เมอคอมพวเตอรในปจ จบนสามารถท างานไดเรวขน ประมวลผลขอมลไดทละมากๆ ท างานไดหลายงานพรอมกน รวมทงสามารถแสดงผลในรปของสอประสมได ความนยมน าคอมพวเตอรมาชวยงานจงขยายอยางรวดเรว ยคนจะมความพยายามในการประยกตใชคอมพวเตอรกบงานหลายประเภท เชน มความพยายามน าคอมพวเตอรมาชวยในการตดสนใจและแกปญหาใหดยงขน นอกจากนในยคนกมการพฒนาเครอขายคอมพวเตอรเพอใหคอมพวเตอรทเชอมตอกนอยในเครอขายสามารถใชทรพยากรรวมกนและแลกเปลยนขอมลระหวางกนได สามารถใชอปกรณรอบขาง เชน เครองพมพรวมกนได สามารถเรยกใชขอมลทอยในเครองอนในกลมได จากความสะดวกสบายของการท างานบนเครอขายคอมพวเตอร ท าใหเทคโนโลยนไดรบความนยมสงมาโดยตลอดมผลใหมการพฒนาและการประยกตใชงานบนเครอขายคอมพวเตอรมาก เชน มการพฒนาสายเชอมโยงใหมความทนทานและสามารถสงขอมลไดมากขน ส าหรบดานซอฟตแวรจะเหนไดวาปจจบนมการพฒนาโปรแกรมส าหรบการตดตอสอสารในหลายรปแบบ ไมวาจะเปนการสงไปรษณยอเลกทรอนกส การพดคยหรอเลนเกมแบบออนไลน การน าเสนอขอมลผานทางเวบ เปนตน

รป พฒนาการของ Transistor

3. ชนดของคอมพวเตอร จ าแนกตามสภาพการท างานของระบบเทคโนโลยทประกอบอยและสภาพการใชงานของคอมพวเตอรในยกตเครองอเลกทรอนกสไดดงน 1) ไมโครคอมพวเตอร (microcomputer) 2) สถานงานวศวกรรม (engineering workstation) 3) มนคอมพวเตอร (minicomputer) 4) เมนเฟรมคอมพวเตอร (mainframe computer) 5) ซเปอรคอมพวเตอร (supercomputer) หรอคอมพวเตอรประสทธภาพสง (high performance

13

computer) ไมโครคอมพวเตอร (microcomputer) มขนาดเลกทสด แตกมประสทธภาพสง นยมใชกนมากในปจจบนเนองจากมาขนาดเลก น าหนกเบา ราคาไมแพงสามารถเคลอนยายไดงายและสะดวก สามารถแบงแยก ไมโครคอมพวเตอรตามขนาดของเครองไดดงน 1. คอมพวเตอรแบบตงโตะ (desktop computer) เปนไมโครคอมพวเตอรมขนาดเลกไดรบการออกแบบมาใหตงบนโตะ มการแยกชนสวนประกอบเปน จอภาพ เคส(case) และแปนพมพ

รป คอมพวเตอรแบบตงโตะ

2. โนตบกคอมพวเตอร (notebook computer) เปนไมโครคอมพวเตอรมขนาดเลกสามารถหวพกพาไปในทตางๆ ได มน าหนกประมาณ 1.5 – 3 กโลกรม เครองประเภทนมประสทธภาพเหมอนเครองแบบตงโตะ

รป โนตบคคอมพวเตอร

3. ปาลมทอปคอมพวเตอร (Personal Digital Assistance) เปนไมโครคอมพวเตอรแบบพกพาทมขนาดเลกสามารถใสกระเปาเสอได ใชส าหรบท างานเฉพาะอยาง เชน เปนสมดจดบนทกประจ าวน เปนพจนานกรม

14

Personal Digital Assistance

สถานงานวศวกรรม (engineering workstation) เหมาะส าหรบงานกราฟก การสรางรปภาพและการท า ภาพเคลอนไหว การเชอมโยงสถานงานวศวกรรมรวมกนเปนเครอขายท าใหสามารถแลกเปลยนขอมลและการใชงานรวมกนอยางมประสทธภาพ โดยใชระบบปฏบตการยนกซ ประสทธภาพของซพยอยในชวงหลายรอยลานค าสงตอวนาท (Million Instructions Per Second : MIPS) อยางไรกตาม หลงจากทใชซพยแบบรสก (Reduced InstructionSet Computer : RISC) กสามารถเพมขดความสามารถเชงค านวณของซพยสงขนอก

รป สถานงานวศวกรรม (Work Station)

มนคอมพวเตอร (minicomputer) เปนเครองทสามารถใชงานพรอมๆ กนไดหลายคน จงมเครองปลายทางทเชอมตอกน ราคามกจะสงกวาเครองสถานงานวศวกรรม น ามาใชส าหรบประมวลผลในงานสารสนเทศขององคกรขนาดกลาง จนถงองคกรขนาดใหญทมการวางระบบเปนเครอขาย เชน งานบญชและการเงน งานออกแบบทางวศวกรรม งานควบคมการผลตในโรงงานอตสาหกรรม ปจจบนคอมพวเตอรในกลมนเปลยนเปนสถานบรการบนเครอขายในรปแบบเซรฟเวอร (Server)

15

รป มนคอมพวเตอร

เมนเฟรมคอมพวเตอร (mainframe computer) มขนาดใหญ ประสทธภาพสง มความเรวในการท างานและมหนวยความจ าสงมาก เหมาะกบหนวยงานขนาดใหญเชนธนาคาร เปนตน ปจจบนเมนเฟรมไดรบความนยมนอยลงทงนเพราะคอมพวเตอรขนาดเลกมประสทธภาพและความสามารถดขน ราคาถกลง ขณะเดยวกนระบบเครอขายคอมพวเตอรกดขนจนท าใหการใชงานบนเครอขายกระท าไดเหมอนการใชงานบนเมนเฟรม

รป เมนเฟรมคอมพวเตอร

ซเปอรคอมพวเตอร (supercomputer) หรอคอมพวเตอรประสทธภาพสง (high performance computer) เปนเครองคอมพวเตอรทเหมาะสมกบงานค านวณทตองมการค านวณตวเลขจ านวนหลายลานตวภายในเวลาอนรวดเรวเชน งานพยากรณอากาศ ทตองน าขอมลตางๆ เกยวกบอากาศทง ระดบภาคพนดน และระดบชนบรรยากาศเพอดการเคลอนไหวและการเปลยนแปลงของอากาศ หรองานดานการควบคมขปนาวธ งานควบคมทางอากาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย งานดานวทยาศาสตร และงานดานวศวกรรมการออกแบบ ซเปอรคอมพวเตอรท างานไดเรว และมประสทธภาพสงกวาคอมพวเตอรชนดอนเพราะมการพฒนาใหม

16

โครงสรางการค านวณพเศษ เชน การค านวณแบบขนานทเรยกวา เอมพพ (Massively Parallel Processing : MPP) ซงเปนการค านวณทกระท ากบขอมลหลายๆ ตวในเวลาเดยวกนดวยขดความสามารถของไมโครโพรเซสเซอรทสงขนมาก จงมการพฒนาระบบไมโครคอมพวเตอรตอรวมกนเปนเครอขาย และใหการท างานรวมกนในรปแบบการค านวณเปนกลมหรอทเรยกวา คลสเตอร (cluster computer)คอมพวเตอรประเภทนจงท าการค านวณแบบขนานและสามารถค านวณทางวทยาศาสตรไดดนอกจากนยงมการประยกตคอมพวเตอรจ านวนมากบนเครอขายใหท างานรวมกน โดยกระจายการท างานไปยงเครองตางๆ บนเครอขาย ทงนท าใหประสทธภาพการค านวณโดยรวมสงขนมาก เราเรยกระบบการค านวณบนเครอขายแบบนวาคอมพวเตอรแบบกรด (grid computer)

ซเปอรคอมพวเตอร

กรดคอมพวเตอร

4. องคประกอบของระบบคอมพวเตอร องคประกอบของระบบคอมพวเตอร ประกอบดวย 3 สวน คอ ฮารดแวร (Hardware) ซอฟตแวร (Software)และ บคลากร (People ware)

ฮารดแวร(Hardware) คอ ตวเครองและอปกรณตางๆ ของคอมพวเตอรทกๆ ชน รวมถงอปกรณภายนอก(Peripheral device) อนๆ เชน จอภาพ คยบอรด เมาส พรนเตอร ฮารดดสก แผงวงจรหลก (Mainboard) แรม การดจอ ซพย เปนตน

ซอฟตแวร(Software) คอ โปรแกรมหรอชดขอมลค าสงตางๆ ทสงงานใหคอมพวเตอรท างานตามวตถประสงค

17

บคลากร(Peopleware) คอ ผใชงานหรอผทท างานอยกบเครองคอมพวเตอรรวมถงชาง โปรแกรมเมอร นกวเคราะหระบบ และอนๆ

5. หลกการท างานของระบบคอมพวเตอร เมอขอมลถกสงผานเขามาทางหนวยรบขอมล (Input Unit) กจะถกสงตอเพอน าไปจดเกบหรอพกขอมลไวชวคราวทหนวยความจ า (Memory Unit) กอน จากนนจงคอยๆ ทยอยจดสงขอมลตางๆ ทจดเกบไว ไปให หนวยประมวลผล (Processing Unit) เพอประมวลผลขอมล แลวสงไปยงหนวยสดทายคอ หนวยแสดงผล (Output Unit) เพอท าการแสดงผลออกทางอปกรณตางๆ ตอไป

รป หลกการท างานของระบบคอมพวเตอร

สามารถอธบายหลกการท างานของแตละหนวยพอสงเขปไดดงน o หนวยรบขอมล (Input Unit) หนวยรบขอมลเปนสวนแรกทตดตอกบผใช หนาทหลกคอ ตอบสนองการสงงานจากผใชแลวรบเปนสญญาณขอมลสงตอไปจดเกบหรอพกไวทหนวยความจ า ซงอปกรณทท าหนาทเปนหนวยรบขอมลมมากมายเชน Mouse, Keyboard, Joystick, Touch Pad เปนตน o หนวยประมวลผล (Processing Unit) หนวยประมวลผลถอเปนสวนทส าคญทสดของเครองคอมพวเตอร เปรยบไดกบสมองของมนษย หนาทหลกของหนวยนคอ น าเอาขอมลทถกจดเกบหรอพกไวในหนวยความจ า มาท าการคดค านวณประมวลผลขอมลทางคณตศาสตร (Arithmetic Operation) และเปรยบเทยบขอมลทางตรรกศาสตร (Logical Operation) จนไดผลลพธออกมาแลวจงคอยสงขอมลทเปนผลลพธเหลานนไปยงหนวยแสดงผลตอไป อปกรณทท าหนาทเปนหนวยประมวลผลในเครองคอมพวเตอรกคอ ซพย (Central Processing Unit)

18

o หนวยความจ า (Memory Unit) หนวยความจ าเปนหนวยทส าคญ ทจะตองท างานรวมกนกบหนวยประมวลผลอยโดยตลอด หนาทหลกคอ จดจ าและบนทกขอมลตางๆทถกสงมาจากหนวยรบขอมล จดเกบไวชวคราว กอนทจะสงตอไปใหหนวยประมวลผล นอกจากนยงท าหนาทเปนเสมอนกระดาษทด ส าหรบใหหนวยประมวลผลใชคดค านวณประมวลผลขอมลตางๆ ดวย o หนวยแสดงผล (Output Unit) หนวยแสดงผลเปนหนวยทใชในการแสดงผลลพธทไดออกมาในรปแบบตางๆ กนตามแตละอปกรณ เชน สญญาณภาพออกสหนาจอ และงานพมพจากเครองพมพ เปนตน 6. สวนประกอบของเครองคอมพวเตอร 6.1 หนวยรบขอมล อปกรณรบเขาในปจจบนมหลายประเภท แตละประเภทมวธการในการน าเขาขอมลทตางๆ กน เราอาจแบงประเภทของอปกรณรบเขาตามลกษณะการรบขอมลเขาไดดงน 6.1.1 อปกรณรบเขาแบบกด 1) แปนพมพ หรอ คยบอรด (Keyboard) เปนอปกรณส าหรบน าเขาขอมลขนพนฐาน ท าหนาทเชอมความสมพนธระหวางมนษยกบระบบคอมพวเตอร โดยสงค าสงหรอขอมลจากผใชไปสหนวยประมวลผลในระบบคอมพวเตอร ภายใน แปนพมพจะมแผงวงจรหลกทจะประกอบดวยชนสวนอเลกทรอนกสจ านวนมาก ซงมลกษณะเปนแผนบางๆ ทถกฉาบดวยหมกทเปนตวน าไฟฟา เมอถกกดจนตดกนกจะมกระแสไฟฟาไหลในตววงจร เมอผใชกดแปนใดแปนหนง ขอมลในรปของสญญาณไฟฟาจากแปนกดแตละแปนจะถกเปรยบเทยบรหส (Scan Code) กบรหสมาตรฐานของแตละแปนทกด เพอเปลยนใหเปนตวอกษร ตวเลข หรอสญลกษณไปแสดงบนจอภาพ

รป คยบอรด

19

6.1.2 อปกรณรบเขาแบบชต าแหนง 1) เมาส (Mouse) เมาสเปนอปกรณทใหความรสกทดตอการใชงาน ชวยใหการใชงานงายขนดวยการใชเมาสเลอนตวชไปยงต าแหนงตาง ๆ บนจอภาพในขณะทสายตาจบอยทจอภาพกสามารถใชมอลากเมาสไปมาไดระยะทางและทศทางของตวชจะสมพนธและเปนไปในแนวทางเดยวกบการเลอนเมาสเมาสแบงไดเปนสองแบบคอ เมาสแบบทางกล (Mechanical) และเมาสแบบใชแสง (Optical) แบบทางกลเปนแบบทใชลกกลงกลมทมน าหนกและแรงเสยดทานพอด เมอเลอนเมาสไปในทศทางใดจะท าใหลกกลงเคลอนไปมาในทศทางนน ลกกลงจะท าใหกลไกซงท าหนาทปรบแกนหมนในแกน X และแกน Y แลวสงผลไปเลอนต าแหนงตวชบนจอภาพ เมาสแบบทางกลนมโครงสรางทออกแบบไดงาย มรปรางพอเหมาะมอ สวนลกกลงจะตองออกแบบใหกลงไดงายและไมลนไถล สามารถควบคมความเรวไดอยางตอเนองสมพนธระหวางทางเดนของเมาสและจอภาพ เมาสแบบใชแสงอาศยหลกการสงแสงจากเมาสลงไปบนแผนรองเมาส (mouse pad) เมาสแบบใชแสงอาศยหลกการสงแสงจากเมาสลงไปบนแผนรองเมาสซงเปนตาราง (grid) ตามแนวแกน X และ Y เมอเลอนตวเมาสเคลอนไปบนแผนตารางรองเมาสกจะมแสงตดผานตารางและสะทอนขนมาท าใหทราบต าแหนงทลากไปเมาสแบบนไมตองใชลกกลงกลม แตตองใชแผนตารางรองเมาสพเศษ

เมาสแบบทางกล (Mechanical)

เมาสแบบใชแสง (Optical Mouse) 2) อปกรณชต าแหนงส าหรบเครองคอมพวเตอรโนตบก เนองจากเครองคอมพวเตอรโนตบกเปนเครองคอมพวเตอรทผลตขนมาเพอความสะดวกในการพกพาไปในทตางๆ จงจ าเปนตองออกแบบใหมอปกรณทตอพวงนอยทสด และใชเนอทในการใชงานนอยทสด ดงจะเหนวาเครองคอมพวเตอรดงกลาวมแผงแปนอกขระตดอยกบจอภาพ และอปกรณอกอยางหนงทถอเปนสงจ าเปนในการใชงานเครองคอมพวเตอรในปจจบนคอเมาส จงตองมการคดคนอปกรณทจะท าหนาทแทนเมาส โดยจะตองออกแบบใหสามารถตดอยกบตวเครองไดเลย สะดวกในการพกพา และใหพนทในการท างานนอย ในปจจบนเรามอปกรณทท าหนาทและมคณสมบตดงทกลาวมาอย 3 ชนด ไดแก

20

ก) ลกกลมควบคม (Track ball) ลกกลมควบคมมลกษณะเปนลกบอลกลมอยภายในเบาตรงบรเวณแผงแปนอกขระของเครองคอมพวเตอรโนคบค ผใชสามารถใชอปกรณชนดนควบคมการเคลอนทของตวชบนจอภาพโดยการหมนลกกลมไปในทศทางทตองการ ข) แทงชต าแหนง (Track point) แทงชต าแหนงมลกษณะเปนแทงพลาสตกทสวนยอด หมดวยยางโผลขนมาตรงกลางในแผงแปนอกขระของเครองคอมพวเตอรโนตบก ผใชสามารถใชอปกรณชนดน ควบคมการเคลอนทของตวชบนจอภาพโดยการโยกแทงชควบคมไปในทศทางทตองการ ค) แผนรองสมผส (Touch pad) แผนรองสมผสเปนแผนพลาสตกทไวตอการสมผส อย ตรงหนาแผงแปนอกขระของเครองคอมพวเตอรโนตบก เปนอปกรณทนยมตดตงบนเครองคอมพวเตอรแบบ โนตบกในปจจบน เนองจากใชงานงาย ผใชสามารถใชอปกรณชนดนควบคมการเคลอนทของตวชบนจอภาพ โดย การแตะสมผสไปแผนรองสมผสและสามารถคลกหรอดบเบลคลก เพอเลอกรายการได

Track Ball

Track Point

Touch Pad 3) กานควบคม (Joystick) อปกรณรบเขาชนดนเปนทคนเคยของนกเรยนทนยมเลนเกมคอมพวเตอรชนดทมการแสดงผลเปนกราฟก ทตวผเลนทปรากฏบนจอภาพตองมการเคลอนทเพอท าภารกจตามกตกาของเกม ตวผเลนทปรากฏบนจอภาพเปรยบไดกบตวชต าแหนงทปรากฏในการซอฟตแวรประยกตทวไป และกานควบคมนกท าหนาทเหมอนเมาสทคอยก าหนดการเคลอนทของตวชบนจอภาพ โดยลกษณะของกานควบคมจะคลายกลองทมกานโผลออกมา และกานนนสามารถบดขน ลง ซาย ขวาไดการเคลอนทของกานนเองทเปนการก าหนดทศทางการเคลอนทของตวชต าแหนง

21

6.1.3 อปกรณรบเขาระบบปากกา อปกรณรบเขาในกลมนจะมสวนประกอบอยชนหนงเปนสวนประกอบส าคญคอ อปกรณทมรปรางเหมอนปากกา แตจะมแสงทปลาย งานทใชอปกรณชนนมกเปนงานเกยวกบกราฟกทตองมการวาดรป งานวาดแผนผง และงานคอมพวเตอรชวยออกแบบ (Computer Aided Design : CAD) ซงถาใชอปกรณทรปรางเหมอนปากกาจะชวยใหท างานไดสะดวกและรวดเรวขน อปกรณรบเขาระบบปากกาทมใชงานอยแพรหลายไดแก 1) ปากกาแสง (Light pen) ป า ก ก า แ ส ง ( Light pen) เปนอปกรณทไวตอแสงทนอกจากจะใชในการวาดรปส าหรบงานกราฟกแลว ยงสามารถท าหนาทเหมอนเมาสในการชต าแหนงบนจอภาพ หรอท างานกบรายการเลอกและสญรปเพอสงงานเครองคอมพวเตอร โดยทปลายขางหนงของปากกาชนดนจะมสายเชอมทสามารถตอเขากบเครองคอมพวเตอร เมอมการแตะปากกาทจอภาพขอมลจะถกสงผานสายนไปยงเครองคอมพวเตอรท าใหสามารถรบรต าแหนงทชและกระท าตามค าสงได นอกจากน เมอมการใชเครองคอมพวเตอรชนดพกพาหรอปาลมทอปอยางแพรหลายกมการน าปากกาชนดนมาใชในการรบขอมลทเปนลายมอบนเครองคอมพวเตอรชนดน

รป Light Pen

2) เครองอานพกด (Digitizing tablet) เครองอานพกด (Digitizing tablet) หรอเรยกวาแผนระนาบกราฟก (graphic tablet) เปนอปกรณรบเขาทมสวนประกอบ 2 ชน ไดแก กระดานแบบสเหลยมทมเสนแบงเปนตาราง(grid) ของเสนลวดทไวตอสมผสสง และปากกาทท าหนาทเปนตวชต าแหนงหรอวาดรปบนกระดาษขางตน คอมพวเตอรสามารถรบรต าแหนงของกระดานทมการสมผสหรอวาดเสนและเสนทวาดจะแสดงบนจอภาพได อปกรณชนนมกใชในการออกแบบรถยนตหรอหนยนต

Digitizing Tablet

22

6.1.4 อปกรณรบเขาแบบจอสมผส จอสมผส (Touch screen) เปนจอภาพแบบพเศษคอทจอภาพจะเคลอบสารพเศษท าใหสามารถรบต าแหนงของการสมผสดวยมอมนษยไดทนท ซงผใชเพยงแตะปลายนวลงบนจอภาพในต าแหนงทก าหนดไว เพอเลอกการท างานทตองการ ซอฟตแวรทใชจะเปนตวคนหาวาผใชเลอกทางเลอกใด และท างานใหตามนน หลกการนนยมใชกบเครองไมโครคอมพวเตอร เพอชวยใหผทใชเครองคอมพวเตอรไมคลองนกสามารถเลอกขอมลทตองการไดอยางสะดวกรวดเรว จะพบการใชงานมากในรานอาหารแบบเรงดวน หรอใชแสดงขอมลการทองเทยว เปนตน

รป Touch Screen

6.1.5 อปกรณรบเขาแบบกวาดตรวจ 1) เครองอานรหสแทง (Barcode Reader) การท างานของเครองใชหลกการของการสะทอนแสง โดยเครองอานจะสองล าแสงไปยงรหสแทงทอยบนสนคา แลวแปลงรหสทอานไดเปนสญญาณไฟฟาสงผานสายทเชอมตอกบเครองคอมพวเตอร เพอใหซอฟตแวรทสรางขนใชงานรวมกบอปกรณชนนโดยเฉพาะน าไปประมวลผล

Barcode Reader

2) เครองกราดตรวจ (Scanner) อปกรณชนนสามารถน าเขาขอมลทเปนรปภาพหรอขอความทอยบนสงพมพไดโดยใช หลกการสะทอนแสง ขอมลทรบเขาโดยอปกรณชนนจะเปนรปภาพทไดรบการแปลงใหอยในรปแบบทเครองคอมพวเตอรสามารถเขาใจและตความได การพจารณาคณภาพของสแกนเนอรจะพจารณาจากความละเอยดของ

23

ภาพซงมหนวยเปนจดตอนว (dot per inch : dpi) ภาพทมจ านวนจดตอนวมากจะมความละเอยดสงซงจะเหมอนรปจรงมาก

รป เครอง Scanner

3) ก ลอ ง ถา ย ภ า พ ดจทล (Digital camera) เปนกลองถายภาพทเกบภาพเปนขอมลดจตอล และสามารถน าภาพทเปนขอมลดจตอลเขาเครองคอมพวเตอรเพอใชงานไดโดยไมตองใชอปกรณสแกนเนอรอก

รป กลอง Digital

6.1.6 อปกรณรบเขาแบบจดจ าเสยง เปนอปกรณทใชรบสญญาณเสยงทมนษยพด และแปลงเปนสญญาณดจตอลเกบขอมลไวในคอมพวเตอร สงใหคอมพวเตอรท างานทางเสยงแทนทจะใชแปนพมพปจจบนนยมน ามาใชกบผทท างานหลายอยางไมมเวลาวางพอทจะกดแปนพมพ หรอผพการเชนคนตาบอด 6.2 หนวยประมวลผลกลาง หนวยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) หรอไมโครโพรเซสเซอรของไมโครคอมพวเตอร มหนาทน าค าสงและขอมลทเกบไวในหนวยความจ ามาแปลความหมายและกระท าตามค าสง พนฐานของไมโครโพรเซสเซอรซงแทนไดดวยรหสเลขฐานสอง หนวยประมวลผลกลางเปนวงจรไฟฟา ซงองคประกอบภายในของซพยทส าคญคอ 1) หนวยควบคม (Control Unit) และ 2) หนวยค านวณและตรรกะ (Arithmetic Logical Unit :ALU) รายละเอยดดงน

24

1) หนวยควบคม (Control Unit : CU) ท าหนาทควบคมการท างาน ควบคมการเขยนอานขอมลระหวางหนวยความจ าของซพย ควบคมกลไกการท างาน ทงหมดของระบบ ควบคมจงหวะเวลา โดยมสญญาณนาฬกา เปนตวก าหนดจงหวะการท างาน หนวยนท าหนาทคลายกบสมองคนซงควบคมใหระบบอวยวะตางๆ ของรางกายท างานประสานกน สามารถเปรยบเทยบการท างานของหนวยควบคมกบการท างานของสมองไดดงน

2) หนวยค านวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit : ALU) ท าหนาทค านวณทางเลขคณตไดแก การบวก ลบ คณ หาร และเปรยบเทยบทางตรรกะเพอท าการตดสนใจ การท างานของหนวยนจะรบขอมลจากหนวยความจ ามาไวในทเกบชวคราวของเอแอลยซงเรยกวา register เพอท าการค านวณแลวสงผลลพธกลบไปยงหนวยความจ า ทงนในการสงขอมลระหวางอปกรณตางๆ ขอมลและค าสงจะอยในรปของสญญาณไฟฟาแลวสงไปยงอปกรณตางๆ ผานระบบสงถายขอมลภายในเรยกวาบส (bus) ความเรวของซพยถอไดวาเปนปจจยส าคญอยางหนงทบงบอกถงประสทธภาพของเครองคอมพวเตอร ซงองคประกอบทสงผลตอประสทธภาพของซพยม 3 สวนหลกๆ คอ 1. สญญาณนาฬกาภายในซพย เปนสญญาณทใหจงหวะในการท างานภายในตวซพย หรอจะกลาวไดวาเปนความเรวของซพยนนเอง 2. สญญาณภายนอกซพย เปนสญญาณทใหจงหวะในการท างานแกบสทซพยใชรบสงขอมลกบนวยความจ า โดยบสทเชอมตอระหวางซพยกบหนวยความจ านจะเรยกวา “ฟรอนตไซคบส” (Front Side Bus) หรอเรยกยอๆ วา “เอฟเอสบ”(FSB) 3. หนวยความจ าแคช (Cache memory) คอสวนทท าหนาทเกบขอมลหรอค าสงทซพยมกมการเรยกใชงานบอยๆ เพอลดการท างานระหวางซพยกบหนวยความจ าหลก โดยไมตองเสยเวลาโหลดขอมลจากนวยความจ าหลกมาบอยๆ ซงจะชากวามาก หนวยความจ าแคช ในปจจบนมความเรวเทากบความเรวของซพยและบรรจอยภายในซพย มอย 2 ระดบ คอแคชระดบ 1 หรอทเรยกวา “L1 cache” และ แคชระดบ 2 หรอทเรยกวา “L2 cache” (ซพยของ AMD บางรนเชน รน K6-2, K6-3 สามารถใชแคชระดบ 3 ทเรยกวา “L3 cache” อยบนเมนบอรดได)

25

3.2.1 บรรจภณฑ (Packaging) และฐานรอง (Socket) ของซพย สามารถแบงเปน 4 แบบ 1) แบบตลบ (Cartridge) ใชส าหรบเสยบลงในชองเสยบบนเมนบอรดทเรยกวาสลอต (Slot) ซงซพยแตละคายจะใช Slot ของตนเองและไมเหมอนกน ในปจจบนไดเลกผลตแลว เชน ซพยของ Intel รน Pentium II และซพยของ AMD รน K7 เปนตน 2) แบบ BGA (Ball Grid Array) จะมลกษณะเปนแผนแบนๆ ทดานหนงจะมวตถทรงกลมน าไฟฟาขนาดเลกเรยงตวกนอยางเปนระเบยบท าหนาทเปนขาของชป เวลาน าไปใชงานสวนมากมกจะตองบดกรยดจดสมผสตางๆ ตดกบเมนบอรดเลย จงมกน าไปใชท าเปนชปทอยบนเมนบอรดซงเปลยนแปลงไมได เชน ชปเซต และ ชปหนวยความจ า เปนตน

แบบตลบ

แบบ BGA

แบบ PGA

แบบ LGA 3) แบบ PGA (Pin Grid Array) จะมลกษณะเปนแผนแบนๆ ทดานหนงจะมขา (Pin) จ านวนมากยนออกมาจากตวชป เปนแบบทนยมใชกนมานาน ขาจ านวนมากเหลานจะใชเสยบลงบนฐานรองหรอทเรยกวาซอคเกต (Socket)ทอยบนเมนบอรด ซงเอาไวส าหรบเสยบซพยแบบ PGA น โดยเฉพาะ โดย socket นมหลายแบบ ส าหรบซพยแตกตางกนไปเสยบขาม socket กนไมได เพราะมจ านวนชองทใชเสยบขาซพยแตกตางกน 4) แบบ LGA (Land Grid Array) เปนบรรจภณฑท Intel น ามาใชกบซพยรนใหมๆ ลกษณะจะเปนแผนแบนๆ ทดานหนงจะมแผนตวน าวงกลมแบนเรยบขนาดเลกจ านวนมากเรยงตวกนอยอยางเปนระเบยบ ท าหนาทเปนขาของชป ท าใหเมอเวลามองจากทางดานขางจะไมเหนสวนใดๆ ยนออกมาจากตวชปเหมอนกบแบบอนๆทผานมา ซพยทใชบรรจภณฑแบบนจะถกตดตงลงบนฐานรองหรอSocket แบบ Socket T หรอชอทางการ

26

คอ LGA 775 โดย Socket แบบนจะไมมชองส าหรบเสยบขาซพยเหมอนกบแบบ PGA แตจะมขาเลกๆจ านวนมาก ยนขนมาจากฐานรอง 6.2.2 อปกรณชวยระบายความรอนใหซพย (Heat Sink) ขณะทซพยท างานจะเกดความรอนคอนขางมาก จงตองมอปกรณทเรยกวาฮตซงค (Heat Sink) มาชวยพาความรอนออกมาจากซพยใหเรวทสด และจะตองใชพดลมเปาเพอระบายความรอนออกไปโดยเรว

รป อปกรณระบายความรอนส าหรบซพย

6.2.3 สารเชอมความรอน (Thermal Grease) สารเชอมความรอน หรอทเรยกกนโดยทวไปวา ซลโคน (Silicone) เปนสารชนดหนงทท ามาจากซลโคนผสม กบสารน าความรอนบางชนด เชน Zinc Oxide ซงมคณสมบตเปนตวกลางในการน าพาความรอนไดด มกใชทาฉาบไวบางๆ เพอไมใหมชองวางระหวางซพยกบ Heat Sink และท าหนาทชวยในการถายเทหรอพาความ รอนจากซพยไปส Heat Sink ไดดยงขน

รป สารเชอมความรอน

27

6.3 หนวยความจ า 6.3.1 โครงสรางของล าดบขนหนวยความจ า

รป ล าดบชนของหนวยความจ า ตามแผนภาพดานบนหนวยความจ า ของเครองคอมพวเตอรมการจดโครงสรางเปนแบบล าดบชน ซงชนสงสดและอยใกลกบโปรเซสเซอรมากทคอ รจสเตอร(Register)ทอยภายในโปรเซสเซอร จากนนลงมากเปนหนวยความจ าแคช (Cache) หนงหรอสองระดบ ซงถามหลายระดบมกจะเรยกวา Cache ระดบ L1, L2,… จากนนจงเปนหนวยความจ าหลกซงมกจะสรางมาจาก DRAM (Dynamic Random Access Memory) ซงหนวยความจ าทกลาวมาทงหมดนจดวาเปนสวนทอยภายในเครองคอมพวเตอร และโครงสรางล าดบชนยงขยายตอออกไปทหนวยความจ าภายนอกเครองคอมพวเตอร ซงมกจะหมายถงอปกรณทมความเรวสง เชน ฮารดดสก นอกเหนอจากนไดแก อปกรณ ZIP อปกรณออพตก และเทปแมเหลก เปนตน ต าแหนงการอางองขอมลในหนวยความจ าหลกโดยโปรเซสเซอรนน มกจะเปนต าแหนงเดม ดงนนหนวยความจ า Cache มกจะคดลอกขอมลในหนวยความจ าหลกทเคยถกอางองไปแลวเอาไว ซงถาการท างานของ Cache ไดรบการออกแบบมาเปนอยางดแลว สวนใหญโปรเซสเซอรกจะเรยกใชขอมลทอยใน Cache 6.3.2 รจสเตอร (Register) รจสเตอร (Register) ถอวาเปนหนวยความจ าทมความจนอยสด มความเรวสงสด และมราคาแพงสด โดยถกสรางเปนสวนหนงของชปหนวยประมวลผลกลาง โดยอยทต าแหนงบนสดในล าดบชนบนสดของหนวยความจ า ใชเกบขอมลเขาและผลลพธตามทระบไวในแตละค าสงของชดค าสงของหนวยประมวลผลกลาง ตวอยางเชน

28

-รจสเตอรทใชเกบต าแหนงตางๆ ของหนวยความจ า (address registers) -รจสเตอรทใชเกบคาคงท (constant registers) ทสามารถอานไดอยางเดยว -รจสเตอรทมหนาทเฉพาะอยาง (special purpose registers) เชน program counter ทมหนาทเกบต าแหนงของค าสงถดไปทตองประมวลผลและสแตคพอยทเตอร ทมหนาทเกบต าแหนงของขอมลลาสดในสแตค 6.3.3 แคช (Cache) หนวยความจ า Cache สรางขนมาเพอทจะใหเปนหนวยความจ าทท างานไดเรวทสด โดยปกตแลวจะท าหนาทเกบส าเนาขอมลบางสวนในหนวยความจ าหลกเอาไว เมอเทคโนโลยกาวหนามากขน ชวยใหสามารถใส Cache เขาไปเปนสวนหนงของชพโปรเซสเซอรได ซงเรยกวา on-chipcache เครองคอมพวเตอรในยคปจจบนมการน าCache มาใชงานรวมกน และเรยกโครงสรางประเภทนวา Cache 2 ระดบ โดย Cache ระดบท 1(L1) หมายถง on-chip cache และ Cache ระดบท 2(L2) หมายถง Cache ภายนอก เหตผลทตองม L2 Cache เนองจากถาหากโปรเซสเซอรไมสามารถหาขอมลไดจาก L1 Cache ขอมลสวนหนงจะถกพบทน ซงชวยใหการเขาถงขอมลนนรวดเรวกวาการเขาถงหนวยความจ าหลกโดยตรง โดยเฉพาะถาชพทน ามาสราง L2 Cache เปนแบบ SRAM ทมความเรวเทากบบสแลว ขอมลในนจะถกน าสงโปรเซสเซอรไดโดยไมมการรอจงหวะสญาณนาฬกา (zero-wait state transaction) เกดขนเลยซงเปน L2 Cache ชนดทเรวทสด

6.3.4 หนวยความจ าหลกแบบแกไขได (Random-Access Memory : RAM) หนวยความจ าหลก (RAM) คณลกษณะทส าคญของRAM มอย2 ประการคอ ประการแรกสามารถอานหรอบนทกขอมลไดอยางงายดายและรวดเรวดวยการใชสญญานไฟฟา ประการทสองคอขอมลทเกบอยนนเปนการเกบไวชวคราว หนวยความจ า RAM จะตองไดรบพลงงานไฟฟามาปอนอยางตอเนองตลอดเวลา เมอไมมพลงงานไฟฟาขอมลทงหมดทเกบอยในหนวยความจ ากจะหายไปทนท ดงนน RAM ตวนจงถกน ามาใชเปนหนวยความจ าชวคราว

29

3.3.4.1 หนวยความจ าชวคราวแบงออกเปน 2 ประเภทใหญ ดงน 1) DRAM หรอ (Dynamic RAM) เปนหนวยความจ าทประกอบดวยเซลลทใชเกบขอมลทใชอดประจไฟฟาเขาไปเกบไวในตว capacitor เปนระยะอยเสมอเพอทจะไดสามารถเกบรกษาขอมลเอาไวได และแมวา เซลลของ DRAM จะถกน ามาใชในการเกบขอมลดจตอลเพยงบตเดยวทมคาเปน “0” หรอ“1” กตามแตกจดไดวาเปนอปกรณประเภทอะนาลอก

รป Dynamic RAM

2) SRAM หรอ (Static RAM) จะท างานแตกตางจาก Dynamic RAM และจดวาเปนอปกรณดจตอล ทมการจดเรยงอปกรณภายในเปนลกษณะเดยวกบโครงสรางของโปรเซสเซอร ใน SRAM คาไบนาร “0” หรอ“1” จะถกเกบไวดวย flip-flop logic gate ซงสามารถเกบคาไวในตวเองไดนานตราบเทาทมพลงงานไฟฟาปอนใหอยางตอเนอง โดยไมตองอาศยการถายเทประจไฟฟาเหมอนกบทเกดขนใน DRAM

รป Static RAM

ถาเราเปรยบเทยบระหวาง DRAM กบ SRAM ทง Dynamic และ Static แรมสามารถเกบขอมลไดเพยงชวคราว คอจะตองมพลงงานไฟฟาสงเขามาอยางตอเนองเพอจะไดเกบขอมลเอาไวได DRAM นนจะมโครงสรางทงายกวา และมขนาดเลกกวา สามารถบรรจจ านวนเซลลตอพนทไดมากกวา ท าใหมราคาถกกวา SRAM ทมขนาดความจเทาๆกน แตอยางไรกตาม DRAM จ าเปนจะตองมวงจรส าหรบการกระตน (refresh cycle) เปนระยะๆ อยางสม าเสมอ ซงการท างานทเพมขนในสวนนเปรยบเทยบเปนตนทนคงทไมวาหนวยความจ า DRAM จะมปรมาณนอยหรอนอยเทาใดกตาม ท าใหนยมน า DRAM มาใชในปรมาณทมาก

30

สวน SRAM นนมความเรวในการท างานสงกวา ดวยขอดและขอเสยดงทกลาวน ระบบคอมพวเตอรสวนใหญจงน า DRAM มาใชเปนหนวยความจ าหลก และน า SRAM มาใชเปนหนวยความจ า cache ทงชนด on-chip และ off-chip 6.3.4.2 หนวยความจ าชวคราวแบงออกเปน 2 โมดล ดงน 1) SIMM หรอ Single In-line Memory Module โดยท Module ชนดน จะรองรบ data path 32 bit โดยทงสองดานของ circuit board จะใหสญญาณ เดยวกน 2) DIMM หรอ Dual In-line Memory Module โดย Module นม data path ถง 64 บต ทงสองดานของ circuited board จะใหสญญาณทตางกน ตงแต CPU ตระกล Pentium เปนตนมา ไดมการออกแบบใหใชงานกบ data path ทมากวา 32 bit เพราะฉะนน เราจงพบวาเวลาจะใส SIMM RAM บน slot RAM จะตองใสเปนค ใสโดด ๆ แผง เดยวไมได Memory Module ปจจบนมอย 3 รปแบบคอ 30-pin, 72-pin, 168-pin ทนยมใชในเวลานคอ 168-pin 6.3.5 หนวยความจ าหลกแบบอานไดอยางเดยว (Read Only Memory : ROM) หนวยความจ า หลกแบบอานไดอยางเดยว (ROM) เปนหนวยความจ าทมคณสมบตในการเกบขอมลไวไดตลอดโดยไมตองใชไฟฟาหลอเลยง แมจะปดเครองไปแลวเมอเปดเครองใหมขอมลในรอมกยงอยเหมอนเดม นยมใชเปนหนวยความจ าส าหรบเกบชดค าสงในการเรมตนระบบ หรอชดค าสงทส าคญๆ ของคอมพวเตอร ขอเสยของรอมคอจะไมสามารถแกไขหรอเพมเตมชดค าสงไดในภายหลง รวมทงความเรวในการท างานชากวาหนวยความจ าแบบแรม นอกจากนปจจบนยงมรอมทเปนชพพเศษ เชน PROM , EPROM, EEPROM และ Flash memory ซง นยมน ามาใชเกบ BIOS ในเครองรนใหมๆ

รป ROM

3.3.6 หนวยความจ าส ารอง 1) ฮารดดสก (Hard disk) รปแบบของหนวยความจ าทถกทสดและใชกนอยางกวางขวางทกวนนคอ ฮารดดสก มหลกการท างานคลายกบฟลอปปดสก แตฮารดดสกท ามาจากแผนโลหะแขงเรยกวา Platters ท าใหเกบขอมลไดมากและท างานไดรวดเรว สวนมากจะถกยดตดอยภายในเครองคอมพวเตอร แตมบางรนทเปน

31

แบบเคลอนยายได โดยจะเปนแผนแมเหลกเพยงแผนเดยวอยในกลองพลาสตกบางๆ สามารถเกบขอมลไดตงแต 1กกะไบตขนไป A. ชนดของ Hard Disk แบงตามการเชอมตอ (Interface)

I. แบบ IDE (Integrate Drive Electronics) Hard Disk แบบ IDE เปนอนเทอรเฟซรนเกาท การเชอมตอโดยใชสายแพขนาด 40 เสน โดยสายแพ 1 เสนสามารถทจะตอ Hard Disk ได 2 ตว บนเมนบอรดนนจะมขวตอ IDE อย 2 ขวดวยกน ท าใหสามารถพวงตอ Hard Disk ไดสงสด 4 ตว ความเรวสงสดในการถายโอนขอมลอยท 8.3 เมกะไบต/ วนาท ส าหรบขนาดความจกยงนอยอกดวย เพยงแค 504 MB

รป Hard disk แบบ IDE

II. แบบ E-IDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) Hard Disk แบบ E-IDE พฒนามาจากประเภท IDE ดวยสายแพขนาด 80 เสน ผานคอนเนคเตอร 40 ขา เชนเดยวกนกบ IDE ซงชวยเพมศกยภาพ ในการท างานใหมากขน โดย Hard Disk ทท างานแบบ EIDE นนจะมขนาดความจทสงกวา 504 MB และความเรวในการถายโอนขอมลทสงขนโดยสงถง 133 เมกะไบต/ วนาท

รป Hard disk แบบ E-IDE

วธการรบสงขอมลของ Hard Disk แบบ E-IDE แบงออกเปน 2 โหมด คอ PIO และ DMA โหมด PIO (Programmed Input Output) เปนการรบสงขอมลโดยผานการประมวลผลของ ซพย คอรบขอมลจาก Hard Disk เขามายงซพย หรอสงขอมลจากซพยไปยง Hard Disk การท างานในโหมดนจะเนนการท างานกบซพย ดงนนจงไมเหมาะกบงานทตองการเขาถงขอมลใน Hard Disk บอยครงหรอการท างานหลาย ๆ งานพรอมกน

32

ในเวลาเดยวทเรยกวา Multitasking environment โหมด DMA (Direct Memory Access) จะอนญาตใหอปกรณตาง ๆ สงผานขอมลหรอตดตอไปยงหนวยความจ าหลก (RAM) ไดโดยตรงโดยไมตองตดตอไปทซพยกอนเหมอนกระบวนการท างานปกต ท าใหซพยจดการงานไดรวดเรวขน III. แบบ SCSI (Small Computer System Interface)Hard Disk แบบ SCSI เปน Hard Disk ทมอนเทอรเฟซทแตกตางจาก E-IDE โดย Hard Disk แบบ SCSI จะมการดส าหรบควบคมการท างาน โดยเฉพาะ เรยกวาการด SCSI ส าหรบการด SCSI น สามารถทจะควบคมการท างานของอปกรณทมการท างานแบบ SCSI ไดถง 7 ชนอปกรณ ผานสายแพแบบ SCSI อตราความเรวในการ ถายโอนขอมลของ แบบ SCSI มความเรวสงสด 320 เมกะไบต/วนาท ก าลงรอบในการหมนของจานดสกปจจบนแบงเปน 10,000 และ 15,000 รอบตอนาท ซงมความเรวทมากกวาประเภท E-IDE ดงนน Hard Disk แบบ SCSI จะน ามาใชกบงานดานเครอขาย (Server) เทานน

รปแบบการเชอมตอ Hard disk แบบ SCSI ส าหรบเครอง Mac

IV. แบบ Serial ATA Hard Disk แบบ Serial ATA เปน อนเทอรเฟซทก าลงไดรบความนยม

มากในปจจบน เมอการเชอมตอในลกษณะParallel ATA หรอ E-IDE เจอทางตนในเรองของความเรวทมความเรวเพยง 133 เมกะไบต/วนาทสวนเทคโนโลยเชอมตอรปแบบ แบบใหมทเรยกวา Serial ATA ใหอตราความเรวในการ ถายโอนขอมลขนแรกสงสดถง 150 เมกะไบต/วนาท โดยเทคโนโลย Serial ATA นถกคาดหวงวาจะสามารถ ขยายชองสญญาณ (Bandwidth) ในการสงผานขอมลไดเพมขนถง 2-3 เทา และยงรองรบขอมลไดมากยงขน ไมเฉพาะ Hard Disk เพยงเทานนทจะมการเชอมตอในรปแบบน แตยงรวมไปถง อปกรณตวอน ๆ อยาง CDRW หรอ DVD

33

รป Hard disk แบบ Serial ATA

2) ออปตคสดสก (Optical Disk) มหลกการท างานคลายกบการเลนซดเพลงคอใชเทคโนโลยของแสงเลเซอร ท าใหสามารถเกบขอมลไดจ านวนมหาศาลในราคาไมแพงมากนก ในปจจบนมอยหลายแบบซงใชเทคโนโลยตางกนไป เชน a. CD-ROM อานขอมลไดเพยงอยางเดยว ไมสามารถแกไข หรอลบขอมลในแผน CD ได

b. CD-R เปน CD ทสามารถเขยนขอมลหรอ write ทเรยกวาการ burning ไดครงเดยวสามารถอานไดหลายครง แตไมสามารถลบขอมลได ปจจบนมความจตงแต 650 MB ขนไป

c. CD-RW คลายกบ CD-R ตางกนตรงทสามารถเปลยนแปลงขอมลไดคอสามารถอานเขยนขอมลเพมได หลายครง d. DVD สามารถบนทกขอมลไดสงถง 4.7 GB ขนไป ซงปจจบนสามารถบนทกขอมลไดถง 17 GB