คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
องค์ประกอบของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ (computer) เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์และไอซี (Integrated Circuit : IC) ต่างๆ มากมาย ซึ่งสามารถจดจำ ประมวลผลข้อมูล เปรียบเทียบ ตัดสินใจทางตรรกศาสตร์คำนวณทางคณิตศาสตร์ สามารถใช้ช่วยในการออกแบบและสร้างงานกราฟิกได้ อีกทั้งยังตอบสนองความต้องการด้านอื่นๆ ได้อย่างหลากหลาย
คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐาน 5 หน่วย ได้แก่ หน่วยรับเข้า (input unit) หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) หน่วยความจำ (memory unit) หน่วยส่งออก (output unit) และหน่วยเก็บข้อมูล (storage unit) แต่ละหน่วยทำหน้าที่ประสานกัน
คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐาน 5 หน่วย ได้แก่ หน่วยรับเข้า (input unit) หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) หน่วยความจำ (memory unit) หน่วยส่งออก (output unit) และหน่วยเก็บข้อมูล (storage unit) แต่ละหน่วยทำหน้าที่ประสานกัน
หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์
การทำงานของคอมพิวเตอร์จะเริ่มจากผู้ใช้ป้อนข้อมูลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า (input device) เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ ข้อมูลจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณดิจิทัล ซึ่งประกอบด้วย 0 และ 1 แล้วส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผลกลาง เพื่อประมวลผลตามคำสั่ง ในระหว่างการประมวลผล หากมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลไปจัดเก็บในหน่วยความจำ ข้อมูลดังกล่าวจะถูกส่งไปยังแรม (Random Access Memory : Ram) ซึ่งทำหน้าที่เก็บข้อมูลจากการประมวลผลเป็นการชั่วคราว ขณะเดียวกัน อาจมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลดังกล่าวไปแสดงผลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น จอภาพ หรือเครื่องพิมพ์ นอกจากนี้เราสามารถบันทึกข้อมูลที่อยู่ในแรมลงในอุปกรณ์ของหน่วยเก็บข้อมูล เช่น แผ่นบันทึก แผ่นซีดี เพื่อนำข้อมูลดังกล่าวกลับมาใช้อีกในอนาคต โดยการอ่านข้อมูลที่บันทึกในสื่อดังกล่าวผ่านทางเครื่องขับหรือไดร์ฟ (drive) การส่งผ่านข้อมูลไปยังหน่วยต่างๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบบัส (bus)
การทำงานของคอมพิวเตอร์จะเริ่มจากผู้ใช้ป้อนข้อมูลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า (input device) เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ ข้อมูลจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณดิจิทัล ซึ่งประกอบด้วย 0 และ 1 แล้วส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผลกลาง เพื่อประมวลผลตามคำสั่ง ในระหว่างการประมวลผล หากมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลไปจัดเก็บในหน่วยความจำ ข้อมูลดังกล่าวจะถูกส่งไปยังแรม (Random Access Memory : Ram) ซึ่งทำหน้าที่เก็บข้อมูลจากการประมวลผลเป็นการชั่วคราว ขณะเดียวกัน อาจมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลดังกล่าวไปแสดงผลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น จอภาพ หรือเครื่องพิมพ์ นอกจากนี้เราสามารถบันทึกข้อมูลที่อยู่ในแรมลงในอุปกรณ์ของหน่วยเก็บข้อมูล เช่น แผ่นบันทึก แผ่นซีดี เพื่อนำข้อมูลดังกล่าวกลับมาใช้อีกในอนาคต โดยการอ่านข้อมูลที่บันทึกในสื่อดังกล่าวผ่านทางเครื่องขับหรือไดร์ฟ (drive) การส่งผ่านข้อมูลไปยังหน่วยต่างๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบบัส (bus)
ซีพียู และการประมวลผลข้อมูล
ซีพียู (Central Processing Unit : CPU) มีลักษณะเป็นชิป (chip) ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งชิปดังกล่าวเป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก ภายในบรรจุวงจรอิเล็กรอนิกส์ต่างๆ ไว้มากมาย โดยวงจรจะประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก บางครั้งจึงเรียกชิปต่างๆ ว่า ไอซี
ซีพียู (Central Processing Unit : CPU) มีลักษณะเป็นชิป (chip) ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งชิปดังกล่าวเป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก ภายในบรรจุวงจรอิเล็กรอนิกส์ต่างๆ ไว้มากมาย โดยวงจรจะประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก บางครั้งจึงเรียกชิปต่างๆ ว่า ไอซี
ในอดีติซีพียูจะมีขนาดใหญ่ แต่ในปัจจุบันเมื่อนำสารกึ่งตัวนำมาใช้ก็ทำให้ซีพียูถูกพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง โดยรวมวงจรต่างๆ ไว้ในชิปเพียงตัวเดียวเรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ (microprocessor) ซึ่งกล่าวได้ว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมีไมโครโพรเซสเซอร์เป็นซีพียู ภายในไมโครโพรเซสเซอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญสองส่วนคือ หน่วยควบคุม และหน่วยคำนวณตรรกะ หรือที่เรียกสั้นๆว่า เอแอลยู
วงรอบการทำงานของคำสั่ง (machine cycle)
การทำงานของคอมพิวเตอร์จะต้องทำตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ในหน่วยความจำ โดยโปรแกรมเกิดจากการนำคำสั่งมาต่อเรียงกัน เมื่อคอมพิวเตอร์ทำงาน หน่วยควบคุมทำการอ่านคำสั่งต่างๆ เข้ามาประมวลผลในซีพียู โดยวงรอบของการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอน ดังนี้
1. ขั้นตอนการรับเข้าข้อมูล (fetch) เริ่มแรกหน่วยควบคุมรับรหัสคำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจากหน่วยความจำ
2. ขั้นตอนการถอดรหัส (decode) เมื่อรหัสคำสั่งเข้ามาอยู่ในซีพียูแล้ว หน่วยควบคุมจะถอดรหัสคำสั่งแล้วส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ
3. ขั้นตอนการทำงาน (execute) หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับมาถอดรหัสคำสั่ง และทราบแล้วว่าต้องทำอะไร ซีพียูก็จะทำตามคำสั่งนั้น
4. ขั้นตอนการเก็บ (store) หลังจากทำคำสั่งก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยความจำ
ซีพียูยุคเก่า การทำคำสั่งแต่ละคำสั่งจะต้องทำวงรอบคำสั่งให้จบก่อน จากนั้นจึงทำวงรอบคำสั่งของคำสั่งต่อไป สำหรับซีพียูในยุคปัจจุบันได้มีการพัฒนาให้ทำงานได้เร็วขึ้น โดยมีการแบ่งวงรอบคำสั่งนี้เป็นวงรอบย่อยๆ อีก มีการนำเทคนิคการทำงานแบบสายท่อ (pipeline) มาใช้ โดยขณะที่ทำวงรอบคำสั่งแรกอยู่ ก็มีการอ่านรหัสคำสั่งของคำสั่งถัดไปเข้ามาด้วย ซึ่งจะทำให้การทำงานโดยรวมของซีพียูเร็วขึ้นมาก
การทำงานของคอมพิวเตอร์จะต้องทำตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ในหน่วยความจำ โดยโปรแกรมเกิดจากการนำคำสั่งมาต่อเรียงกัน เมื่อคอมพิวเตอร์ทำงาน หน่วยควบคุมทำการอ่านคำสั่งต่างๆ เข้ามาประมวลผลในซีพียู โดยวงรอบของการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอน ดังนี้
1. ขั้นตอนการรับเข้าข้อมูล (fetch) เริ่มแรกหน่วยควบคุมรับรหัสคำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจากหน่วยความจำ
2. ขั้นตอนการถอดรหัส (decode) เมื่อรหัสคำสั่งเข้ามาอยู่ในซีพียูแล้ว หน่วยควบคุมจะถอดรหัสคำสั่งแล้วส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ
3. ขั้นตอนการทำงาน (execute) หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับมาถอดรหัสคำสั่ง และทราบแล้วว่าต้องทำอะไร ซีพียูก็จะทำตามคำสั่งนั้น
4. ขั้นตอนการเก็บ (store) หลังจากทำคำสั่งก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยความจำ
ซีพียูยุคเก่า การทำคำสั่งแต่ละคำสั่งจะต้องทำวงรอบคำสั่งให้จบก่อน จากนั้นจึงทำวงรอบคำสั่งของคำสั่งต่อไป สำหรับซีพียูในยุคปัจจุบันได้มีการพัฒนาให้ทำงานได้เร็วขึ้น โดยมีการแบ่งวงรอบคำสั่งนี้เป็นวงรอบย่อยๆ อีก มีการนำเทคนิคการทำงานแบบสายท่อ (pipeline) มาใช้ โดยขณะที่ทำวงรอบคำสั่งแรกอยู่ ก็มีการอ่านรหัสคำสั่งของคำสั่งถัดไปเข้ามาด้วย ซึ่งจะทำให้การทำงานโดยรวมของซีพียูเร็วขึ้นมาก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น