ระบบคอมพิวเตอร์

1. องค์ประกอบและหลักการท างานของคอมพิวเตอร์

1.1. ฮาร์ดแวร์ คือ ตัวเครื่องและอุปกรณ์ต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ทุก ๆ ชิ้น รวมถึงอุปกรณ์ภายนอก (Peripheraldevice) อื่นๆ เช่น จอภาพ แป้นพิมพ์ เมาส์ เครื่องพิมพ์ฮาร์ดดิสก์ แผงวงจรหลัก (Mainboard) แรม การ์ดจอ ซีพียู เป็นต้น

1.2. ซอฟต์แวร์ คือ โปรแกรมหรือชุดข้อมูลค าสั่งต่าง ๆ ที่สั่งงานให้คอมพิวเตอร์ท างานตามวัตถุประสงค์

1.3. บุคลากร คือ ผู้ใช้งานหรือผู้ที่ท างานอยู่กับเครื่องคอมพิวเตอร์รวมถึงโปรแกรมเมอร์นักวิเคราะห์ ระบบ และอื่นๆ

2. หลักการท างานของระบบคอมพิวเตอร์

2.1. หน่วยรับข้อมูล (Input Unit) หน่วยรับข้อมูลเป็นส่วนแรกที่ติดต่อกับผู้ใช้ หน้าที่หลักคือ ตอบสนองการสั่งงานจากผู้ใช้แล้วรับเป็น สัญญาณข้อมูลส่งต่อไปจัดเก็บหรือพักไว้ที่หน่วยความจ า ซึ่งอุปกรณ์ที่ท าหน้าที่เป็นหน่วยรับข้อมูลมีมากมาย เช่น Mouse, Keyboard, Joystick, Touch Pad เป็นต้น

2.2. หน่วยประมวลผล (Processing Unit) หน่วยประมวลผลถือเป็นส่วนที่ส าคัญที่สุดของเครื่องคอมพิวเตอร์ เปรียบได้กับสมองของมนุษย์ หน้าที่หลัก ของหน่วยนี้คือ น าเอาข้อมูลที่ถูกจัดเก็บหรือพักไว้ในหน่วยความจ ามาท าการคิดค านวณประมวลผลข้อมูลทาง คณิตศาสตร์(Arithmetic Operation) และเปรียบเทียบข้อมูลทางตรรกศาสตร์(Logical Operation) จนได้ ผลลัพธ์ออกมาแล้วจึงค่อยส่งข้อมูลที่เป็นผลลัพธ์เหล่านั้นไปยังหน่วยแสดงผลต่อไป อุปกรณ์ที่ท าหน้าที่เป็น หน่วยประมวลผลในเครื่องคอมพิวเตอร์ก็คือ ซีพียู(Central Processing Unit)

2.3. หน่วยความจ า(Memory Unit) หน่วยความจ าเป็นหน่วยที่ส าคัญที่จะต้องท างานร่วมกันกับหน่วยประมวลผลอยู่โดยตลอด หน้าที่หลักคือ จดจ าและบันทึกข้อมูลต่างๆที่ถูกส่งมาจากหน่วยรับข้อมูล จัดเก็บไว้ชั่วคราว ก่อนที่จะส่งต่อไปให้หน่วย ประมวลผล นอกจากนี้ยังท าหน้าที่เป็นเสมือนกระดาษทดส าหรับให้หน่วยประมวลผลใช้คิดค านวณ ประมวลผลข้อมูลต่างๆ ด้วย

2.4. หน่วยแสดงผล(Output Unit) หน่วยแสดงผลเป็นหน่วยที่ใช้ในการแสดงผลลัพธ์ที่ได้ออกมาในรูปแบบต่างๆ กันตามแต่ละอุปกรณ์ เช่น สัญญาณภาพออกสู่หน้าจอและงานพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ เป็นต้น

3. คุณลักษณะของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง

3.1. หน่วยรับข้อมูล อุปกรณ์รับเข้ามีหลายประเภท แต่ละประเภทมีวิธีการในการน าเข้าข้อมูลที่ต่างกัน สามารถแบ่ง ประเภทของอุปกรณ์รับเข้าตามลักษณะการรับข้อมูลเข้าได้ดังนี้

3.2. อุปกรณ์รับเข้าแบบกด 1) แป้นพิมพ์ (Keyboard) เป็นอุปกรณ์ส าหรับน าเข้าข้อมูลขั้นพื้นฐานท าหน้าที่เชื่อม ความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับระบบคอมพิวเตอร์ โดยส่งค าสั่งหรือข้อมูลจากผู้ใช้ไปสู่หน่วยประมวลผลใน ระบบคอมพิวเตอร์ ภายในแป้นพิมพ์จะมีแผงวงจรหลักที่จะประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จ านวนมาก ซึ่ง มีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ ที่ถูกฉาบด้วยหมึกที่เป็นตัวน าไฟฟ้า เมื่อถูกกดจนติดกันก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในตัว วงจร เมื่อผู้ใช้กดแป้นใดแป้นหนึ่ง ข้อมูลในรูปของสัญญาณไฟฟ้าจากแป้นกดแต่ละแป้นจะถูกเปรียบเทียบรหัส กับรหัสมาตรฐานของแต่ละแป้นที่กดเพื่อเปลี่ยนให้เป็นตัวอักษร ตัวเลข หรือสัญลักษณ์ไปแสดงบนจอภาพ

3.3. อุปกรณ์รับเข้าแบบชี้ต าแหน่ง 1) เมาส์(Mouse) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้การใช้งานง่ายขึ้นด้วยการใช้เมาส์เลื่อนตัวชี้ไปยังต าแหน่ง ต่าง ๆ บนจอภาพ ในขณะที่สายตาจับอยู่ที่จอภาพก็สามารถใช้มือลากเมาส์ไปมาได้ระยะทางและทิศทางของ ตัวชี้จะสัมพันธ์และเป็นไปในแนวทางเดียวกับการเลื่อนเมาส์ เมาส์แบ่งได้เป็นสองแบบคือ เมาส์แบบทางกล (Mechanical) และเมาส์แบบใช้เแสง(Optical)

3.4. อุปกรณ์รับเข้าระบบปากกา คือ อุปกรณ์ที่มีรูปร่างเหมือนปากกาแต่จะมีแสงที่ปลาย มักใช้ในงานเกี่ยวกับกราฟิกที่ต้องมี การวาดรูป การวาดแผนผังและคอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบ(Computer Aided Design : CAD) อุปกรณ์ชิ้นนี้ จะช่วยให้ท างานได้สะดวกและรวดเร็วขึ้น อุปกรณ์รับเข้าระบบปากกาที่มีใช้งานอยู่แพร่หลาย

3.5. อุปกรณ์รับเข้าแบบจอสัมผัส จอสัมผัส(Touch screen) เป็นจอภาพที่เคลือบสารพิเศษไว้ท าให้สามารถรับต าแหน่งของการ สัมผัสด้วยมือมนุษย์ได้ทันที ผู้ใช้เพียงแตะปลายนิ้วลงบนจอภาพในต าแหน่งที่ก าหนดไว้เพื่อเลือกการท างานที่ ต้องการ ซอฟต์แวร์ที่ใช้จะเป็นตัวค้นหาว่าผู้ใช้เลือกทางเลือกใดและท างานให้ตามนั้น

3.6. อุปกรณ์รับเข้าแบบกวาดตรวจ 1) เครื่องอ่านรหัสแท่ง(Barcode Reader) การท างานของเครื่องใช้หลักการของการสะท้อนแสง โดยเครื่องอ่านจะส่องล าแสงไปยังรหัสแท่งที่อยู่บนสินค้า แล้วแปลงรหัสที่อ่านได้เป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งผ่านสาย ที่เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อให้ซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ชิ้นนี้โดยเฉพาะน าไป ประมวลผล

3.7. อุปกรณ์รับเข้าแบบจดจ าเสียง เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณเสียงที่มนุษย์พูดและแปลงเป็น สัญญาณดิจิตอลเก็บข้อมูลไว้ในคอมพิวเตอร์ สั่งให้คอมพิวเตอร์ท างานทางเสียงแทนที่จะใช้แป้นพิมพ์

4. หน่วยประมวลผลกลาง

4.1. หน่วยควบคุม(Control Unit : CU) ท าหน้าที่ควบคุมการท างาน ควบคุมการเขียนอ่านข้อมูล ระหว่างหน่วยความจ าของซีพียูควบคุมกลไกการท างานทั้งหมดของระบบ ควบคุมจังหวะเวลา โดยมีสัญญาณ นาฬิกาเป็นตัวก าหนดจังหวะการท างาน หน่วยนี้ท าหน้าที่คล้ายกับสมองคนซึ่งสามารถเปรียบเทียบการท างาน ของหน่วยควบคุมกับการท างานของสมองได้ดังนี้

4.2. หน่วยค านวณและตรรกะ(Arithmetic and Logic Unit : ALU) ท าหน้าที่ค านวณทางเลขคณิต ได้แก่ การบวก ลบ คูณ หาร และเปรียบเทียบทางตรรกะเพื่อท าการตัดสินใจ การท างานของหน่วยนี้จะรับ ข้อมูลจากหน่วยความจ ามาไว้ในที่เก็บชั่วคราวของเอแอลยูซึ่งเรียกว่าregister เพื่อท าการค านวณแล้วส่งผล ลัพธ์กลับไปยังหน่วยความจ า ทั้งนี้ในการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ข้อมูลและค าสั่งจะอยู่ในรูปของ สัญญาณไฟฟ้าแล้วส่งไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ผ่านระบบส่งถ่ายข้อมูลภายในเรียกว่าบัส(bus) ความเร็วของซีพียูถือ ได้ว่าเป็นปัจจัยส าคัญอย่างหนึ่งที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งองค์ประกอบที่ส่งผลต่อ ประสิทธิภาพของซีพียูมี3 ส่วนหลักๆ

4.3. สารเชื่อมความร้อน(Thermal Grease) เป็นสารชนิดหนึ่งที่ท ามาจากซิลิโคนผสมกับสารน าความร้อนบางชนิด เช่น Zinc Oxide ซึ่งมี คุณสมบัติเป็นตัวกลางในการน าพาความร้อนได้ดี มักใช้ทาฉาบไว้บางๆ เพื่อไม่ให้มีช่องว่างระหว่างซีพียูกับ Heat Sink และท าหน้าที่ช่วยในการถ่ายเทความร้อนจากซีพียูไปสู่Heat Sink ได้ดียิ่งขึ้น

5. หน่วยความจ า

5.1. รีจิสเตอร์(Register) เป็นหน่วยความจ าที่มีความจุน้อยสุด มีความเร็วสูงสุด และมีราคาแพงสุด โดยถูกสร้างเป็น ส่วนหนึ่งของชิปหน่วยประมวลผลกลาง ใช้เก็บข้อมูลเข้าและผลลัพธ์ตามที่ระบุไว้ในแต่ละค าสั่งของชุดค าสั่ง ของหน่วยประมวลผลกลาง ตัวอย่างเช่น รีจิสเตอร์ที่ใช้เก็บต าแหน่งต่างๆ ของหน่วยความจ า(address registers) รีจิสเตอร์ที่ใช้เก็บค่าคงที่(constant registers) ที่สามารถอ่านได้อย่างเดียว

5.2. แคช(Cache) แคชสร้างขึ้นมาเพื่อให้เป็นหน่วยความจ าที่ท างานได้เร็วทีสุด ท าหน้าที่เก็บส าเนาข้อมูลบางส่วน ในหน่วยความจ าหลักเอาไว้ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้น ช่วยให้สามารถใส่Cache เข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของ ชิพโปรเซสเซอร์ได้ ซึ่งเรียกว่าon-chip cache

5.3. หน่วยความจ าหลักแบบแก้ไขได้(Random-Access Memory : RAM) คุณลักษณะที่ส าคัญของRAM มีอยู่2 ประการคือ สามารถอ่านหรือบันทึกข้อมูลได้อย่างง่ายดาย และรวดเร็วด้วยการใช้สัญญานไฟฟ้า และเก็บข้อมูลไว้ชั่วคราว RAM ต้องได้รับพลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ตลอดเวลา เมื่อไม่มีพลังงานไฟฟ้าข้อมูลทั้งหมดที่เก็บอยู่ในหน่วยความจ าก็จะหายไปทันที

5.4. หน่วยความจ าส ารอง 1) ฮาร์ดดิสก์(Hard disk) ท ามาจากแผ่นโลหะแข็งเรียกว่าPlatters ท าให้เก็บข้อมูลได้มากและ ท างานได้รวดเร็ว ส่วนมากจะถูกยึดติดอยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ แต่มีบางรุ่นที่เป็นแบบเคลื่อนย้ายได้ โดย จะเป็นแผ่นแม่เหล็กเพียงแผ่นเดียวอยู่ในกล่องพลาสติกบางๆ สามารถเก็บข้อมูลได้ตั้งแต่1กิกะไบต์ขึ้นไป A. ชนิดของHard Disk แบ่งตามการเชื่อมต่อ (Interface) I. แบบIDE (Integrate Drive Electronics) เป็นอินเทอร์เฟซรุ่นเก่าที่มีการเชื่อมต่อโดยใช้ สายแพขนาด40 เส้น โดยสายแพ1 เส้นสามารถที่จะต่อHard Disk ได้2 ตัวบนเมนบอร์ดนั้นจะมีขั้วต่อIDE อยู่ 2 ขั้วด้วยกัน ท าให้สามารถพ่วงต่อHard Disk ได้สูงสุด4 ตัว ความเร็วสูงสุดในการถ่ายโอนข้อมูลอยู่ที่8.3