ส่วนประมวลผลข้อมูล (Central Processing Unit)

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