O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.

โครงสร้างคอมพิวเตอร์และหลักการทำงานเบื้องต้น

3.019 visualizações

Publicada em

คอมพิวเตอร์

Publicada em: Dispositivos e hardware
  • Seja o primeiro a comentar

โครงสร้างคอมพิวเตอร์และหลักการทำงานเบื้องต้น

  1. 1. โครงสร้างคอมพิวเตอร์และการทางานเบื้องต้น ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง - บอกความหมาย และส่วนประกอบที่สาคัญของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้ - อธิบายลักษณะของคอมพิวเตอร์ชนิดต่างๆ ได้ - เข้าใจขั้นตอนการทา งานต่างๆ ของไมโครโปรเซสเซอร์ - ยกตัวอย่างและอธิบายคุณลักษณะของอุปกรณ์อินพุตเอาท์พุตได้
  2. 2. คอมพิวเตอร์คือ….????? ความหมายของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ (computer) เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ สามารถจา ข้อมูลต่างๆ ได้ สามารถคิดคา นวณตัวเลข ตอบสามารถสนองต่อ การกระทา ของผู้ใช้ได้ และมีความสามารถในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า บางชนิด เพื่อสั่งให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นทา งานตามคา สั่งได้ คอมพิวเตอร์ (ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525) หมายถึง เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทา หน้าที่เหมือนสมองกล ใช้ สา หรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีการคณิตาาสตร์
  3. 3. ความหมายของคอมพิวเตอร์ ลักษณะที่สำ คัญของคอมพิวเตอร์  เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (electronic device)  ทางานอย่างอัตโนมัติ (automatically)  มีหน่วยความจาภายใน (internal memory)  มีความเร็วในการประมวลผลสูง (high speed processing)  มีความถูกต้องแม่นยาในการประมวลผล (accuracy processing)  จัดเก็บข้อมูลไว้ภายนอกได้ (external storage)  ประยุกต์ใช้งานได้กว้าง (wide application)
  4. 4. ขนั้ตอนกำรทำ งำนของคอมพิวเตอร์ ประกอบไปดว้ย 3 ขนั้ตอนใหญ่ๆ คือ รับข้อมูล (input) ประมวลผล (processing) แสดงผล (output)
  5. 5. แต่ถ้ำหำกมองถึง ส่วนประกอบภายนอก ประกอบดว้ย องค์ประกอบหลกั 5 ส่วน คือ หน่วยรับเข้า (input unit) หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit) หรือซีพียู (CPU) หน่วยส่งออก (output unit) หน่วยความจา (memory) หน่วยความจาหลัก (main memory) หน่วยความจารอง (secondary)
  6. 6. ประเภทของคอมพิวเตอร์ จำ แนกได้หลำยประเภท ข้นึอยู่กับ ขนำดของคอมพิวเตอร์ ประสิทธิภำพ ลักษณะกำรใช้งำน สำมำรถแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้
  7. 7. ประเภทของคอมพิวเตอร์ ประเภทของคอมพิวเตอร์  ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ (Supercomputer)  เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframecomputer)  มินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer)  ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)
  8. 8. 1. ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) ประเภทของคอมพิวเตอร์ จัดเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพการทา งานสูงที่สุด จะใช้ในงานที่ต้องการประมวลผลกับข้อมูลจา นวนมากด้วยความเร็วสูงๆ เช่น งานด้านพยากรณ์อากาา การคา นวณต่างๆ งานออกแบบใน อุตสาหกรรม งานวิจัยขีปนาวุธ งานโครงการอวกาาสหรัฐ (NASA) งาน สื่อสารดาวเทียม เป็นต้น
  9. 9. 2. เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer) ประเภทของคอมพิวเตอร์ เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ที่ต้องการประมวลผลข้อมูล จา นวนมากด้วยความเร็วสูง มีหน่วยความจา ขนาดใหญ่ มักใช้ใน องค์กรที่มีผู้ใช้จา นวนมาก เช่น ระบบธนาคารขนาดใหญ่ ระบบธุรกิจขนาดใหญ่ ระบบการจองตั๋วเครื่องบิน เป็นต้น
  10. 10. 3. มินิคอมพิวเตอร์ (Mini Computer) เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน นามาใช้สาหรับ ประมวลผลในงานสารสนเทาขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาด ใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและ การเงิน งานออกแบบทางวิาวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงาน อุตสาหกรรม มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สา คัญ ในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การ ที่เรียกว่าเครื่องให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ(client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคา นวณ และการสื่อสาร ประเภทของคอมพิวเตอร์
  11. 11. 4.ไมโครคอมพิวเตอร์ (Micro Computer) ประเภทของคอมพิวเตอร์ เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก หรือที่นิยมเรียกกันอีกชื่อหนึ่งว่า คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computerหรือเครื่องพีซี( PC) คอมพิวเตอร์ประเภทนี้เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีการใช้งานกันทั่วไป เป็น คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะที่เหมาะสา หรับใช้งานในบ้าน ในสา นักงาน ราคาไม่แพง
  12. 12. ลักษณะของไมโครคอมพิวเตอร์ สามารถแบ่งย่อยได้ดังนี้ ประเภทของคอมพิวเตอร์
  13. 13. วิวฒันำกำรและยุคของคอมพิวเตอร์  ยุคที่ 1 : หลอดสุญญากาศ  ยุคที่ 2 : ทรานซิสเตอร์  ยุคที่ 3 : วงจรรวม  ยุคที่ 4 : วงจรรวมขนาดใหญ่ ยุคที่ 5 : ยุคประมวลผลคู่ขนานขนาดใหญ่
  14. 14.  ยุคที่ 1 ค.ศ.1951- ค.ศ. 1958  หลอดสูญญากาา  ใช้งานเฉพาะทางสาหรับองค์กรขนาดใหญ่ เช่น ทหาร รัฐบาล  ใช้บัตรเจาะรู (punch card) ในการเก็บข้อมูลและโปรแกรม  คอมพิวเตอร์ยังทา งานช้า เกิดข้อผิดพลาดได้สูง  ราคาแพงมาก  ยากต่อการสร้างโปรแกรมควบคุม ตน้แบบของเครื่องคอมพิวเตอร์ วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์
  15. 15.  ยุคที่ 2 ค.ศ.1959-ค.ศ.1964  ทรานซิสเตอร์ วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ Transistor Diode  หน่วยความจาภายในเป็น magnetic core  หน่วยความจาภายนอกใช้ magnetic tape ที่มีความจุสูงกว่าบัตรเจาะรู (punch card)  โปรแกรมเป็นภาษาระดับต่า ได้แก่ ภาษาแอสเซมบลี (Assembly)  มีความเร็วและความถูกต้องแม่นยา สูงขึ้น  เริ่มมีการนาคอมพิวเตอร์มาใช้ ในหน่วยงานธุรกิจอย่างแพร่หลาย Punch card Tube magnetic tape
  16. 16.  ยุคที่ 3 ค.ศ.1965-ค.ศ.1970 วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์  ใช้วงจรรวมที่เรียกว่า ไอซี (Integrated Circuit : IC) แทน ทรานซิสเตอร์  ไอซีมีคุณสมบัติทา งานได้อย่างรวดเร็ว มีความเชื่อถือได้สูงมากกว่า การใช้ ทรานซิสเตอร์  ใช้จานแม่เหล็ก Magnetic disk เก็บข้อมูลที่มีจา นวนมาก  ภาษาที่ใช้สร้างโปรแกรมควบคุมคอมพิวเตอร์ ยังคงใช้ภาษาระดับสูง เช่น ภาษาเบสิก IBM System/630
  17. 17.  ยุคที่ 4 ค.ศ.1971-1990 วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์  ใช้วงจรรวมขนาดใหญ่(Large Scale Integration circuit : LSI)  มีทรานซิสเตอร์ (transistor) จา นวนหลายพันตัวอยู่บน ชิป(chip) เรียกว่า Microprocessor  มีประสิทธิภาพและความเร็วในการทา งานสูงมาก  ตัวอย่างคอมพิวเตอร์ยุคนี้ได้แก่ Microcomputer ที่มีการใช้งานอย่าง แพร่หลาย
  18. 18. ยุคที่ 5 ค.ศ.1990-ปัจจุบัน วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์  คอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถสูงมากๆ ทา งานได้อย่างรวดเร็วมากยิ่งขึ้น  หน่วยประมวลผลเป็น Microprocessor Chip ที่มีความเร็วสูงมาก เช่น CPU Intel Pentium III ของบริษัท Intel  มีความฉลาดในการประมวลผล เรียกว่า Intelligent Computer ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) ระบบผู้เชี่ยวชาญ (Expert System)  เข้าใจภาษาธรรมชาติของมนุษย์(Natural Language)  ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้เป็นภาษาระดับสูง ภาษาแบบ Visual เช่น Visual BASIC  มีการประยุกต์ใช้งานทุกด้าน เช่น การประมวลผลด้าน Multimedia
  19. 19. ซีพียูและกำรประมวลผล หน่วยประมวลผลกลาง หรือ ซีพียู เป็นชิปสารกึ่งตัวนา ตัวหนึ่งที่เป็นหัวใจการทา งานของ เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยชิปตัวนี้จะประกอบอยู่บนเมนบอร์ด คา ว่า ชิป (Chip) เป็นสารกึ่งตัวนา ขนาดเล็ก ซึ่งภายในบรรจุวงอิเล็กทรอนิกส์ ต่างๆไว้มามาย โดยวงจรประกอบด้วยทรานซีสเตอร์เป็นจา นวนมาก จึงเรียกชิปต่างๆ นี้ ว่า ไอซี (IC) หมายถึง วงจรรวม (integrated circuit)
  20. 20. ซีพียูและกำรประมวลผล(ต่อ) สาหรับหน่วยประมวลผลกลาง หรือ CPU (Central Processing Unit) ปัจจุบันถูกพัฒนา ให้มีขนาดเล็กลง โดยรวมวงจรต่างๆ ไว้ในชิปเพียงชิปเดียว ชิปตัวนี้ถูกเรียกว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ (microprocessor) ไมโครโปรเซสเซอร์ ภายในประกอบไปด้วยส่วนประกอบสาคัญๆใหญ่ 3 ส่วนคือ - หน่วยควบคุม (Control Unit) - ควบคุมการทา งานทุกส่วนของคอมพิวเตอร์ - หน่วยกระทาคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU) - ประมวลผลทางคณิตาาสตร์ - หน่วยเก็บข้อมูลชั่วคราวภายในซีพียู(Register) - เก็บข้อมูลที่ส่งมาจาก หน่วยความจา หลักและข้อมูลที่จะนา ไปประมวลผล
  21. 21. ซีพียูและกำรประมวลผล(ต่อ) หน่วยรับข้อมูล และคา สั่ง (input unit) หน่วยแสดงผล (output unit) หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หน่วยควบคุม (Control Unit) หน่วยคา นวณและตรรก (Aritmetic Logic Unit) หน่วยความจา รีจิสเตอร์ (Register Storage) หน่วยความจาหลัก (Primary Storage ) หน่วยความจารอง (Secondary Storage ) ภาพขั้นตอนการทา งานของ CPU
  22. 22. ขั้นตอนที่1 fetching เริ่มแรกหน่วยควบคุมของซีพียู จะอ่านรหัสคาสังและข้อมูลที่จะ ประมวลผลจาก หน่วยความจา RAM มาเก็บไว้ ในซีพียู ขั้นตอนที่2 decoding เมอื่ รหัสคา สั่งเข้ามาอยู่ในซีพียู หน่วยควบคุมจะทาการ ถอดรหัสคาสั่งว่า รหัสนี้ ต้องการให้ซีพียูทาอะไร เพื่อให้ ซีพียูประมวลผลต่อไปได้ ขั้นตอนที่3 excuiting เมื่อถอดรหัสคาสั่งและ ทราบแล้ว ซีพียูก็จะทา ตามคาสั่ง ขั้นตอนที่4 storing หลังจากทาคาสั่งก็จะเก็บ ผลลัพธ์ได้ไว้ใน หน่วยความจาหลักของ เครื่องคอมพิวเตอร์
  23. 23. สญัญาณนาฬิกาของระบบ (System Clock) ระบบคอมพิวเตอร์จะใช้ cystal ขนาดเล็กเป็นตัวควบคุมสัญญาณ นาฬิกาของระบบ โดยมีการออกแบบไว้ว่าขั้นตอนการทา งานหนึ่งๆ จะใช้ สัญญาณนาฬิกากี่ลูก ถ้าหากสัญญาณนาฬิกาที่ป้อนเข้ามามีความถี่สูง ก็จะ ทา งานให้การทา งานนั้นๆ เร็วขึ้น เนื่องจากค่าความถี่สูงทา ให้สัญญาณนาฬิกา หนึ่งลูกใช้เวลาน้อยลง ในปัจจุบันความถี่ของสัญญาณนาฬิกาก็สามารถใช้เป็น ตัวบอกความเร็วการทา งานของซีพียูได้
  24. 24. สญัญาณนาฬิกาของระบบ (System Clock) (ต่อ) หน่วยวัดสัญญาณนาฬิกาจะใช้หน่วย Hertz 1 Hertz หมายถึง ความเร็วนาฬิกาหนึ่งลูกต่อวินาที ตัวอย่างเช่น 1 กิกะเฮิร์ต (GHz) หมายถึง สัญญาณนาฬิกาหนึ่งพันล้านลูกต่อวินาที ถ้าหากคอมพิวเตอร์ทา งานที่สัญญาณนาฬิกา 2.6 GHz หมายถึง คอมพิวเตอร์ตัวนั้นจะถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณนาฬิกา 2.6 พันล้านลูกต่อวินาที
  25. 25. หากวงจรภายในซีพียู คล้ายกัน ถ้าสัญญาณนาฬิกามีความถี่ สูงขึ้นก็จะทา ให้ประมวลผลข้อมูลได้ เร็วขึ้น แต่ปัจจุบันการพัฒนาซีพียูใน ยุคใหม่ ได้มีการปรับปรุงวิธีการ ประมวลผลภายในซีพียูแทนการปรับ สัญญาณนาฬิกาให้เร็วขึ้น เนื่องจาก คุณสมบัติทางไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนา เอง จะพบได้ ในปัจจุบันที่มีซีพียูแบบ dual-core และแบบ multi-core ออกมา ซึ่งทา ให้ซีพียูทา งานได้เร็วขึ้น แม้ว่าความถี่ของสัญญาณนาฬิกาจะ ลดลง หากโครงสร้างภายในต่างกัน จะ ไม่สามารถนาความถี่สัญญาณนาฬิกามา เปรียบเทียบได้ การวัดความเร็วของ โปรเซสเซอร์จะวัดเป็นจา นวนล้านคา สั่งต่อ วินาที โดยมีหน่วยเป็น MIPS (millions of instruction per second) ไมโครโปรเซสเซอร์ ส่วนใหญ่หนึ่งรอบคา สั่งจะใช้สัญญาณ นาฬิกาหลายลูก แต่ในปัจจุบันการนาเทคนิค ไปป์ไลนม์าใช้ รวมถึงการพัฒนาโครงสร้าง ภายในทา ให้ไมโครโปรเซสเซอร์บางรุ่น ทา งานคา สั่งหนึ่งคา สั่งภายในสัญญาณ นาฬิกาลูกเดียว ที่เรียกว่า ซุปเปอร์สกาลา (superscala)
  26. 26. หน่วยควำมจำ ของคอมพิวเตอร์ หน่วยความจา (memory) หน่วยความจาหลัก หน่วยความจาที่ต่อกับหน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยประมวลผล กลางสามารถใช้งานได้ โดยตรงหน่วยความจา ชนิดนี้จะเก็บข้อมูล และ ชุดคา สั่งในระหว่างประมวลผล และมีกระแสไฟฟ้า เมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อมูลในหน่วย ความจา นี้จะหายไปด้วย
  27. 27. หน่วยควำมจำ ของคอมพิวเตอร์ หน่วยความจาสารอง อุปกรณ์ที่ทาหน้าที่ในการเก็บบันทึกข้อมูล และโปรแกรมต่างๆ ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ ฟล็อปปี้ดิสก์ แผ่นซีดีรอม ฯลฯ โดยบางประเภทสามารถเปลี่ยนแปลง แก้ไขได้ และบันทึกลงไปใหม่ได้ แต่บางประเภทไม่สามารถเปลี่ยนแปลงแก้ไขได้
  28. 28. อุปกรณ์อินพุต คีย์บอร์ด เม้าส์ เครื่องสแกนลายนิ้วมือ สแกนเนอร์ กล้องเว็บแคม เครื่องอ่านบาร์โค้ด อุปกรณ์นาเข้า (Input device) อุปกรณ์ในการรับข้อมูล และคา สั่งจากผู้ใช้ เพื่อส่งต่อไปยังหน่วย ประมวลผล ตัวอย่างอุปกรณ์ เช่น
  29. 29. อุปกรณ์เอาต์พุต อุปกรณ์เอาต์พุต (output device) การแสดงผลของคอมพิวเตอร์ทา ได้หลายรูปแบบ เช่น ข้อความ รูปภาพ เสียง วิดีโอ แต่ไม่ว่าจะออกมาในรูปแบบใดก็ตาม จา เป็นต้องมีอุปกรณ์ แสดงผล (display device ) ต่ออยู่ทางพอร์ตเอาต์พุตคอมพิวเตอร์ จอภาพ เครื่องพิมพ์ ลาโพง
  30. 30. จอภำพ (Monitor) จอภาพเป็นอุปกรณ์เอาต์พุตที่นิยมใช้กันมากที่สุด ผลลัพธ์ที่ได้จาก จอภาพจะเรียกว่า ซอฟต์ก๊อปปี้ (soft copy) เนื่องจากเป็นการแสดงผล เพียงชั่วคราว ไม่สามารถเก็บไว้ใช้งานได้ ในอดีตจอภาพจะแสดงได้เพียงสีเดียว ที่เรียกว่า จอแบบโมโนโครม (monochrome) แต่จอภาพในปัจจุบันสามารถ แสดงเป็นสีได้ ซึ่งเกิดจากการผสมสีระหว่างสีแดง สีเขียว และสีน้า เงิน (RGB) จอภาพ CRT จอภาพ LCD จอภาพ LED
  31. 31. จอภำพ (Monitor) ต่อ ในการเลือกจอภาพควรคา นึงถึงสิ่งต่อไปนี้คือ - ความละเอียดของภาพ (resolution) หมายถึง จา นวนจุดหรือ พิกเซล (pixel) บนจอภาพ หากมีความละเอียดสูงจะทา ให้ภาพคมชัดมากขึ้น ตัวอย่างเช่น จอภาพที่มีความละเอียด 1600 x 1200 เป็นจอภาพที่มีจุดภาพใน แนวนอน 1600 จุด แนวตั้ง 1200 จุด โดยทั่วไปสามารถเลือกโหมดการ แสดงผลที่มีค่าความละเอียดต่างๆ ได้
  32. 32. จอภำพ (Monitor) ต่อ - ขนาด (size) ขนาดของจอภาพ จะวัดเป็นแนวทะแยงมุม - ดอตพิช บางครั้งเรียก pixel pitch หมายถึงระยะห่างระหว่างจุดภาพ จอภาพใน ปัจจุบันควรเลือกที่มีนาดน้อยกว่า 0.28 mm
  33. 33. นอกจากนี้จอภาพบางรุ่นสามารถเลือก Brightness และ Contrast ได้อีกด้วย การแสดงผลจะต้องมีการ์ดจอ (video controller) เป็นตัวประสานงานระหว่างซีพียูกับจอภาพ โดยสัญญาณภาพจะถูกต่อออกมาจากการ์ดจอ และยังเป็นตัวควบคุมความละเอียด และจา นวนสีของจุดภาพ ได้อีกด้วย การ์ดจอบางรุ่นมีขั้วต่อแบบ DVI (Digital Video Interface) ซึ่งเป็นการส่งข้อมูลภาพแบบดิจิตอลให้กับจอภาพรุ่นใหม่ๆ บางรุ่นมีขั้วต่อแบบ s-video ที่ใช้สา หรับต่อกับจอภาพ โทรทัาน์อีกด้วย
  34. 34. เครื่องพิมพ์ (Printer)  การแสดงผลทางเครื่องพิมพ์เป็นแบบถาวร สามารถเก็บไว้ใช้ต่อไปได้ เรียกว่า แบบฮาร์ดก๊อปปี้ (hard copy) ใช้สา หรับพิมพ์เอกสารต่างๆ ปัจจุบันที่นิยมมีอยู่ได้แก่ - เครื่องพิมพ์แบบเลเซอร์ - เครื่องพิมพ์แบบอิงค์เจ็ท - เครื่องพิมพ์แบบดอตเมทริกซ์
  35. 35. อุปกรณ์ส่งเสียง (speaker) ใช้สาหรับแสดงผลออกทางเสียงที่จากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปมักจะใช้ลา โพง มักจะอยู่ในชุดมัลติมีเดียของคอมพิวเตอร์ เสียงที่ ได้ออกมานั้นจะมีการ์ดสียง (sound card) เป็นตัวควบคุม คอมพิวเตอร์จะนา ไฟล์เสียงที่ได้มาประมวลผล แล้วให้การ์ดเสียงนี้เปลี่ยนข้อมูลดิจิตอลเป็น อนาล็อก แล้วขยายสัญญาณไปขับลา โพงให้ดังเป็นเสียง กระแสไฟฟ้าจากการ์ดเสียง เปลี่ยนเป็นสัญญาณแม่เหล็ก สนามแม่เหล็ก เปลี่ยนแปลง ลา โพงสั่น เกิดเป็นเสียง ให้ได้ยิน

×