basic computer hardware : ธันวาคม 2015

วันอังคารที่ 15 ธันวาคม พ.ศ. 2558

ส่วนประมวลผลข้อมูล(Central Processing Unit)

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ ที่จะขาดไม่ได้เลยคือหน่วยประมวลผลกลาง หรือ ซีพียู เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า โปรเซสเซอร์ (Processor) หรือ ชิป (chip) นับเป็นอุปกรณ์ ที่มีความสำคัญมากที่สุดของฮาร์ดแวร์ เพราะมีหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนเข้ามาทางอุปกรณ์อินพุต ตามชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการใช้งาน ส่วนประกอบของหน่วยประมวลผลกลางนั้นประกอบไปด้วย

1. หน่วยคำนวณ และตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU)

หน่วยคำนวณและตรรกะ เป็นวงจรเชิงผสมรูปแบบหนึ่งโดยออกแบบมา เพื่อให้ทำตัวเองเป็นวงจรที่ดำเนินการทางการคำนวณ (Arithmetic) และตรรกะ (Logic) ได้ โดยมีสัญญาณคำสั่ง (command) เป็นตัวควบคุม ถูกเสนอครั้งแรกโดย จอห์น ฟอน นอยมันน์ =ชีวิต == จอห์น ฟอน นอยมันน์ในขณะที่ออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ให้ Princeton Institute of Advanced Studies (IAS) เครื่องคอมพิวเตอร์ IAS ของเขานี้ได้รวมแนวคิดต่างๆของเขา รวมถึงการสร้าง หน่วยคำนวณและตรรกะ อีกด้วย ตัวจอห์น ฟอน นอยมันน์ เชื่อว่าคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องมีส่วนหน่วยคำนวณและตรรกะ เพื่อยืนยันและปรับแก้ได้ซึ่งความสามารถทางการคำนวณและตรรกะของคอมพิวเตอร์เหล่านั้น

2. หน่วยควบคุม (Control Unit)

หน่วยควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของหน่วยทุกๆ หน่วย ใน CPU และอุปกรณ์อื่นที่ต่อพ่วง เปรียบเสมือนสมองที่ควบคุมการทำงานส่วนประกอบต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ เช่น แปลคำสั่งที่ป้อน ควบคุมให้หน่วยรับข้อมูลรับข้อมูลเข้ามาเพื่อทำการประมวลผล ตัดสินใจว่าจะให้เก็บข้อมูลไว้ที่ไหน ถูกต้องหรือไม่ ควบคุมให้ ALU ทำการคำนวณข้อมูลที่รับเข้ามา ตลอดจนควบคุมการแสดงผลลัพธ์ เป็นต้นรับชุดคำสั่งจาก RAM แล้วทำการอ่านและแปลชุดคำสั่งควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ภายในระบบ โดยเฉพาะส่วนประกอบของ Processor ควบคุมการไหลของโปรแกรมและข้อมูลเข้าสู่ RAM และออกจาก RAM และควบคุมการไหลของสารสนเทศ (Processed data) เข้าสู่ RAM ตาม Address ที่ว่างก่อนนำไปแสดงผล

3. หน่วยความจำหลัก (Main Memory)

หน่วยความจำหลัก (Main Memory) คือ หน่วยความจำหลักเป็นหน่วยความจำพื้นฐานในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง เป็นหัวใจของการทำงานในรูปแบบอัตโนมัติ มีหน้าที่เก็บข้อมูลต่างๆ ที่ป้อนเข้ามาเพื่อให้หน่วยประมวลผลนำไปใช้ และเก็บข้อมูลที่เกี่ยวกับคุณสมบัติและระบบการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ด้วย
หน่วยของข้อมูลที่จัดเก็บในหน่วยความจำเรียกว่าไบต์ (byte) 1 ไบต์ จะประกอบไปด้วย 8 บิต นอกจากนี้ยังมีหน่วยเป็นกิโลไบต์ (kilobyte หรือ KB ) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1,024 ไบต์ , เมกะไบต์ (megabyte หรือ MB) มีค่าโดยประมาณหนึ่งล้านไบต์ หรือ 1,024 KB , กิกะไบต์ ( gigabyte หรือ GB ) มีค่าประมาณหนึ่งพันล้านไบต์หรือหนึ่งล้านกิโลไบต์และเทราไบต์ ( terabyte หรือ TB ) มีค่าประมาณหนึ่งล้านล้านไบต์ หน่วยความจุของข้อมูลในหน่วยความจำสรุปได้ดังนี้

8 bits = 1 byte
1024 bytes = 1 kilobyte (KB)
1024 KB = 1 megabyte (MB)
1024 MB = 1 gigabyte (GB)
1024 GB = 1 terabyte (TB)

หน่วยความจำหลักที่เป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางมี 3 ประเภท คือ แรม (RAM) รอม (ROM) และซีมอส (CMOS)

แรม (RAM)

Random access memory หรือ RAM เป็นอุปกรณ์หรือแผงวงจรที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรมคอมพิวเตอร์ หน่วยความจำแรม บางครั้งเรียกว่าหน่วยความจำชั่วคราว (volatile) ทั้งนี้เนื่องจากโปรแกรมและข้อมูลที่ถูกเก็บในหน่วยความจำแรมจะถูกลบหายไป เมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ดังนั้นถ้าต้องการเก็บข้อมูลและโปรแกรมที่อยู่ในแรมไว้ใช้งานในอนาคตจะต้องบันทึกข้อมูลเหล่านั้น ลงในหน่วยความจำสำรอง (secondary storage) ก่อนที่จะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกครั้ง เครื่องคอมพิวเตอร์พกพาบางประเภทจะใช้หน่วยความจำ ที่เรียกว่า flash ROM หรือ flash memory ซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลและโปรแกรมไว้ได้

รอม (ROM)

Read - 0nly memory หรือ ROM เป็นหน่วยความจำที่บันทึกข้อสนเทศและคำสั่งเริ่มต้น (start -up) ของระบบ คุณสมบัติเด่นของรอมคือ ข้อมูลและคำสั่งจะไม่ถูกลบหายไป ถึงแม้ว่าจะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงแล้วก็ตาม

หน่วยความจำ CMOS

CMOS ย่อมาจาก complementary metal-oxide semiconductor เป็นหน่วยความจำที่ใช้เก็บข้อสนเทศที่ใช้เป็นประจำของระบบคอมพิวเตอร์ เช่น ประเภทของแป้นพิมพ์ เมาส์ จอภาพ และเครื่องอ่านแผ่นดิสก์ (disk drive) CMOS ใช้กระแสไฟจากแบตเตอรี่ ดังนั้นเมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อสนเทศใน CMOS จึงไม่สูญหายลักษณะเด่นของ CMOS อีกอย่างหนึ่งคือ ข้อสนเทศที่บันทึกใน CMOS สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น การเพิ่ม RAM และฮาร์ดแวร์อื่น ๆ

หน่วยความจำ (Memory Unit)

4.หน่วยความจำ (Memory Unit)

หน่วยความจำ (Memory Unit) ทำหน้าที่เก็บโปรแกรมหรือข้อมูลที่รับมาจากหน่วยรับข้อมูล เพื่อเตรียมส่งออกหน่วยประมวลผลกลางทำการประมวลผล และรับผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล และเตรียมส่งออกหน่วยแสดงผลข้อมูลต่อไป ซึ่งหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้
4.1) หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการจดจำข้อมูล และโปรแกรมต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ บางครั้งอาจเรียกว่า หน่วยเก็บข้อมูลหลัก (Primary storage) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

4.1.1) หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory – ROM) เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ) เป็นความจำที่ซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากน่วยความจำ (nonvolatile)

4.1.2) หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory – RAM) เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดในการอ่านและเขียนข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว

ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กำลังทำงาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล ของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น

4.2) หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storage Unit)

สามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 4 ประเภท ดังนี้

4.2.1) แบบจานแม่เหล็ก เป็นอุปกรณ์สำรองข้อมูลที่เป็นลักษณะของจานแม่เหล็กสำหรับบันทึกข้อมูลไว้ภายใน Disk ได้รับความนิยมและใช้งานมานานพอสมควรซึ่งเป็น ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ ที่ใช้หลักๆ เลยในปัจจุบัน ยกตัวอย่างเช่น ฮาร์ดดิสก์

4.2.2) แบบแสง เป็นสื่อเก็บข้อมูลสำรองที่ได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน โดยใช้หลักการทำงานของแสง การจัดการข้อมูลจะคล้ายกับแผ่นจานแม่เหล็ก ต่างกันที่การแบ่งจะเป็นรูปก้นหอย และเริ่มเก็บบันทึกข้อมูลจากส่วนด้านในออกมาด้านนอก ที่เป็นที่นิยมและรู้จักกันดี เช่น CD , DVD

4.2.3) แบบเทป เป็นสื่อเก็บข้อมูลที่สามารถเก็บข้อมูลได้เป็นจำนวนมากและเข้าถึงข้อมูลแบบเรียงลำดับต่อเนื่องกันไป มีการผลิตขึ้นมาหลากหลายขนาดแตกต่างกันไป เช่น DAT และ QIC เป็นต้นปัจจุบันไม่ค่อยถือเป็น ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์

4.2.4) แบบอื่นๆ เป็นสื่อเก็บข้อมูลแบบใหม่ที่พบได้ทั่วไปในปัจจุบัน มีชื่อเรียกแตกต่างกันไป เช่น Flash Drive, Thumb Drive , Handy Drive เป็นต้น อีกชนิดคือ Memory Card เพื่อใช้เก็บข้อมูลในกล้องดิจิตอลแบบพกพา

ส่วนแสดงผล (Output Unit)

3.ส่วนแสดงผล (Output Unit)

หน่วยแสดงผล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ โดยมากจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท
3.1) หน่วยแสดงผลชั่วคราว (Soft Copy) หมายถึง การแสดงผลออกมาให้ผู้ใช้ได้รับทราบในขณะนั้น แต่เมื่อเลิกการทำงานหรือเลิกใช้แล้วผลนั้นก็จะหายไป ไม่เหลือเป็นวัตถุให้เก็บได้ ถ้าต้องการเก็บผลลัพธ์นั้นก็สามารถส่งถ่ายไปเก็บในรูปของข้อมูลในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เพื่อให้สามารถใช้งานได้ในภายหลัง ได้แก่

– จอภาพ (Monitor)

– อุปกรณ์ฉายภาพ (Projector)

– อุปกรณ์เสียง (Audio Output)

3.2) หน่วยแสดงผลถาวร (Hard Copy) หมายถึง การแสดงผลที่สามารถจับต้อง และเคลื่อนย้ายได้ตามต้องการ มักจะออกมาในรูปของกระดาษ ซึ่งผู้ใช้สามารถนำไปใช้ในที่ต่าง ๆ หรือให้ผู้ร่วมงานดูในที่ใด ๆ ก็ได้ อุปกรณ์ที่ใช้เช่น

– เครื่องพิมพ์ (Printer)

– เครื่องพลอตเตอร์ (Plotter)

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ และหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์จะมีวงจรการทำงานพื้นฐาน 4 อย่าง (IPOS cycle)

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ และหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์จะมีวงจรการทำงานพื้นฐาน 4 อย่าง (IPOS cycle) คือ
1.ส่วนรับข้อมูล (Input Unit)

ทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้เข้าสู่หน่วยความจำหลัก ปัจจุบันอุปกรณ์มากมายแบ่งเป็นประเภทต่างๆ ได้ดังนี้

– Keyboard (คีย์บอร์ด)

Keyboard เป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในการนำข้อมูลลงในเครื่องคอมพิวเตอร์ มีลักษณะเป็นปุ่มตัวอักษรเหมือนปุ่มเครื่องพิมพ์ดีด เป็นอุปกรณ์รับเข้าพื้นฐานที่ต้องมีในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง จะรับข้อมูลจากการกดแป้นแล้วทำการเปลี่ยน เป็นรหัสเพื่อส่งต่อไปให้กับคอมพิวเตอร์ แป้นพิมพ์ที่ใช้ในการป้อนข้อมูลจะมีจำนวนตั้งแต่ 50 แป้นขึ้นไป แผงแป้นอักขระส่วนใหญ่มีแป้นตัวเลขแยกไว้ต่างหาก เพื่อทำให้การป้อนข้อมูลตัวเลขทำได้ง่ายและสะดวกขึ้น

– Mouse (เมาส์)

Mouse เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ป้อนข้อมูลอย่างหนึ่งแต่ที่เห็นการทำงาน โดยทั่วไปจะเป็นตัวที่ใช้ควบคุมลูกศรให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งต่างๆ บนจอภาพ เหมาะสำหรับใช้งานเมื่อต้องเลือก หรือเลื่อนวัตถุต่างๆ บนจอ

– Scanner (สแกนเนอร์)

สแกนเนอร์ คือ อุปกรณ์จับภาพและเปลี่ยนแปลงภาพ จากรูปแบบของแอนาลอกเป็นดิจิตอล ซึ่งคอมพิวเตอร์ สามารถแสดง, เรียบเรียง, เก็บรักษาและผลิตออกมาได้ ภาพนั้นอาจจะเป็นรูปถ่าย, ข้อความ, ภาพวาด หรือแม้แต่วัตถุสามมิติ

– Webcam (เว็บแคม)

เว็บแคมหรือชื่อเรียกเต็มๆว่า Web Camera แต่ในบางครั้งก็มีคนเรียกว่า Video Camera หรือ Video Conference เว็บแคมเป็นอุปกรณ์อินพุตที่ สามารถจับภาพเคลื่อนไหวของเราไปปรากฏในหน้าจอมอนิเตอร์ และสามารถส่งภาพเคลื่อนไหวนี้ผ่านระบบเครือข่ายเพื่อให้คนอีกฟากหนึ่งสามารถเห็นตัวเราเคลื่อนไหว ได้เหมือนอยู่ต่อหน้า

– Microphone (ไมโครโฟน)

ไมโครโฟน คือ อุปกรณ์รับเสียงแล้วทำการแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อประมวลผลในเครื่องขยายเสียงหรืออุปกรณ์ผสมเสียงอื่นๆ ไมโครโฟนจะประกอบด้วยขดลวดและแม่เหล็กเป็นหลัก เมื่อเสียง
กระทบตัวรับในไมโครโฟนจะทำให้ขดลวดสั่นสะเทือนตัดกับสนามแม่เหล็ก จึงทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้า

– Touch screen (ทัชสกรีน)

ทัชสกรีน คือ จอภาพแบบสัมผัส ซึ่งเป็นจอภาพแบบพิเศษที่เป็นทั้งอุปกรณ์แสดงผลข้อมูล และอุปกรณ์นำเข้าข้อมูล มักนำไปใช้กับ เครื่องเอทีเอ็ม ซึ่งผู้ใช้งานเพียงแต่นำนิ้วหรือใช้แท่งคล้ายดินสอหรือปากกา แตะ/กดลงบนตำแหน่งที่ต้องการบนจอภาพ