คอมพิวเตอร์เบื้องต้น

ความรู้เบ้อื งตน้ เกีย่ วกบั คอมพิวเตอร์ วีระยุทธ คุณรัตนสิริ

ความหมายของคอมพวิ เตอร์ คอมพิวเตอร์ (Computer) หมายถึง อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์ ทาหนา้ ที่รับขอ้ มูล จดั เกบ็ และ ประมวลผลขอ้ มูลสารสนเทศต่าง ๆ

ข้นั ตอนการทางานของคอมพวิ เตอร์ - รับขอ้ มูล Input Process Output - ประมวลผล - แสดงผลลพั ธ์ - จดั เกบ็ ขอ้ มูล Storage

ข้อดขี องคอมพวิ เตอร์  ความเร็ว (Speed)  ความเช่ือถือได้ (Reliable)  ความถูกตอ้ งแม่นยา (Accurate)  เกบ็ ขอ้ มูลจานวนมาก (Store massive mounts of information)  ยา้ ยขอ้ มูลไดร้ วดเร็ว (Move information)

วิวัฒนาการของคอมพวิ เตอร์ ลูกคิด (Abacus) เป็นเคร่ืองคานวณเครื่องแรก ท่ีมนุษยไ์ ด้ ประดิษฐ์คิดคน้ ข้ึนมา โดยชาวจีน และยงั มีใชง้ านอยู่ใน ปัจจุบนั มีลกั ษณะต่างๆ ออกไป ลกั ษณะลูกคิดของจีน ซ่ึง มีตวั นบั รางบน สองแถว แท่งเนเปี ยร์ (Napier's rod) เป็นเครื่องมือที่ประกอบดว้ ย แท่งไม้ตีเส้นเป็ นตารางคานวณหลาย ๆ แท่ง เอาไวใ้ ช้ สาหรับคานวณ แต่ละแท่งจะมีตวั เลขเขียนกากบั ไว้ เมื่อ ตอ้ งการผลลพั ธ์ก็หยิบแท่งท่ีใช้ระบุตวั เลขแต่ละหลกั มา อ่านกบั แท่งดรรชนี (index) ท่ีมีตวั เลข 0-9 จะไดค้ าตอบ

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ไม้บรรทดั คานวณ (Slide Rule) คิดคน้ โดย วลิ เลี่ยม ออทเตรด โดยนาอลั กอริทึมของเนเปี ยร์มาเขียนเป็นสเกลบนแท่งไม้ เพ่ือ ใชใ้ นการคานวณ เคร่ืองคานวณของปาสคาล (Pascal's Pascaline Calculator) คิดคน้ โดยเบลส ปาสคาล ถือวา่ เป็นเครื่องคานวณใชเ้ ฟื องเคร่ือง แรก

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ เคร่ืองคานวณของไลปนิซ (The Leibniz Wheel) คิดคน้ โดย กอตตฟ์ รีด วิลเฮลม์ ไลบน์ ิช (Gottfried Wilhelm Leibniz) ไดท้ าการปรับปรุงเคร่ืองคานวณของปาสคาลใหม้ ีประสิทธิภาพ ดีกวา่ เดิม โดยมีการปรับฟันเฟื องใหม่ ใหม้ ีความสามารถคูณและหารได้ (แต่เดิมทาไดเ้ ฉพาะ การบวกและลบเลขเท่าน้นั )

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ เครื่องผลต่างของแบบเบจ (Babbage's Difference Engine) คิดคน้ โดย ชาร์ลส แบบเบจ (Charles Babbage) เป็นเคร่ืองคานวณท่ีมีฟันเฟื องจานวนมาก และ สามารถคานวณคา่ ของตารางไดอ้ ตั โนมตั ิ แลว้ ส่งผลลพั ธไ์ ปตอกลงบนแป้นพิมพ์

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ เครื่องวเิ คราะห์ของแบบเบจ (Babbage's Analytical Engine) ต่อมาไดพ้ ฒั นาเครื่องวเิ คราะห์ ซ่ึงจะประกอบดว้ ย ◦ หน่วยความจา ซ่ึงกค็ ือ ฟันเฟื อง ◦ หน่วยคานวณ ท่ีสามารถบวกลบคูณหารได้ ◦ บตั รปฏิบตั ิ คลา้ ย ๆ บตั รเจาะรู้ใชเ้ ป็นตวั เลือกวา่ จะคานวณอะไร ◦ บตั รตวั แปร ใชเ้ ลือกวา่ จะใชข้ อ้ มูลจากหน่วยความจาใด ◦ ส่วนแสดงผล คือ เครื่องพิมพ์ หรือเคร่ืองเจาะบตั ร ◦ บุคคลท่ีนาแนวคิดของแบบเบจมาสร้างเครื่อง กค็ ือลูกชายของแบบเบจ ช่ือ เฮนร่ี (Henry) ในปี 1910

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ จากการคานวณดว้ ยเครื่องวิเคราะห์น้ีมีลกั ษณะใกลเ้ คียงกบั ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ใน ปัจจุบนั จึงทาให้ ชาร์ลส แบบเบจ (Charles Babbage) ไดร้ ับการ ยกยอ่ งวา่ เป็น “บิดาแห่ง คอมพวิ เตอร์” Charles Babbage Babbage's Analytical Engine

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ABC เครื่องคานวณขนาดเลก็ ท่ีใชห้ ลอดสูญญากาศ ถอื ว่าเป็นเคร่ืองคอมพิวเตอรร์ ะบบดจิ ติ อลเคร่ืองแรก จอห์น วนิ เซนต์ คลิฟฟอรด์ เบอรี

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ Mark I เคร่ืองคานวณอิเลก็ ทรอนิกส์ของไอบีเอม็ โธมัส เจ. วัตสนั

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ENIAC เครื่องคอมพิวเตอร์เคร่ืองแรกของโลก คิดคน้ โดย ดร. จอห์น ดบั บลิว มอชล่ี (John W. Mauchly) และจอห์น เพรสเปอร์ เอค็ เคิร์ท (Jonh Presper Eckert)

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ยุคท่ี 1 (ยุคหลอดสูญญากาศ) ใช้เทคโนโลยหี ลอดสูญญากาศ (Vacuum tube technology) ใน ยคุ น้ีเร่ิมต้งั แต่ปี ค.ศ. 1951 – 1958 “ตวั เครื่องใหญ่ ใชก้ าลงั ไฟสูง เกิดความร้อนสูง” หลอดสูญญากาศ

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ยุคที่ 2 (ยุคทรานซิสเตอร์) เทคโนโลยที รานซิสเตอร์ (Transistors technology) - มีขนาดเลก็ กวา่ หลอดสูญญากาศ - มีความจาท่ีสูงกวา่ - ไม่เสียเวลาในการวอร์มอพั - ใชพ้ ลงั งานต่า ทรานซิสเตอร์

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ยุคท่ี 3 (ยุควงจรรวม) มีการพฒั นาเป็นแผงวงจรรวม (Integrated Circuits : IC) เป็นวงจรไมโครอิเลก็ ทรอนิกส์ มีขนาดเลก็ และบาง น่าเช่ือถือมากกวา่ ความเร็วสูงข้ึน และทา ใหข้ นาดของคอมพวิ เตอร์เลก็ ลง Integrated Circuits : IC

ววิ ฒั นาการของคอมพวิ เตอร์ ยุคท่ี 4 (ยุควแี อลเอสไอ) เป็นยคุ ของวงจร (Large-Scale Integration: LSI) เป็นวงจรรวมประกอบดว้ ยวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์หลายพนั วงจรไวบ้ นแผงซิลิกอนซ่ึงเป็ นชิป ขนาดเลก็ และถูกนามาใชเ้ ป็นชิปหน่วยความจา Large-Scale Integration: LSI

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ จาแนกออกไดเ้ ป็น 5 ชนิด โดยพิจารณาจาก ความสามารถในการเกบ็ ขอ้ มูล และ ความเร็วในการประมวลผล เป็นหลกั ดงั น้ี 1. Super Computer 2. Mainframe Computer 3. Mini Computer 4. Workstation 5. Micro Computer or Personal Computer

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ 1. Super Computer เครื่องคอมพวิ เตอร์ประสิทธิภาพสูง เหมาะสาหรับการรับและแสดงผล จานวนมาก ใชใ้ นงานวิเคราะห์ และคานวณดา้ นวิทยาศาตร์

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ 2. Mainframe Computer เคร่ืองคอมพวิ เตอร์ขนาดใหญ่ เป็นเครื่องคอมพวิ เตอร์ราคาสูง มกั อยทู่ ่ีศูนยค์ อมพิวเตอร์หลกั ขององคก์ ร และตอ้ งอยใู่ นหอ้ งที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการ ดูแลรักษาเป็นอยา่ งดี

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ 3. Mini Computer เคร่ืองคอมพิวเตอร์ขนาดกลางนิยมใชใ้ นส่วนของธุรกิจขนาดใหญ่ เช่น ระบบการจองหอ้ งพกั ในโรงแรมขนาดใหญ่ การควบคุมเครื่องจกั รในโรงงานอุตสาหกรรม

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ 4. Workstation ลกั ษณะคลา้ ย PC แต่ต่างกนั ที่สมรรถนะ Workstation จะประมวลผลเร็วกวา่ ส่วนใหญ่ใชง้ านเกี่ยวกบั ตวั เลขทางสถิติระดบั สูง งานดา้ นกราฟฟิ ก หรือใชเ้ ป็ นเครื่อง Server สาหรับเกบ็ ขอ้ มูล

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ 5. Micro Computer เคร่ืองคอมพวิ เตอร์ขนาดเลก็ เครื่องคอมพวิ เตอร์ใชง้ านทว่ั ๆ ไป จะ เรียกวา่ “เครื่องคอมพวิ เตอร์ส่วนบุคคล Personal Computer (PC)” ซ่ึงเรียกรวมท้งั เคร่ือง Desktop, Notebook หรือ Laptop และ PDA

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์

ส่วนประกอบพืน้ ฐานของคอมพวิ เตอร์ส่วนบุคคล

การจดั การข้อมูลในคอมพวิ เตอร์ binary number คือ รหสั เลขฐานสอง ประกอบดว้ ยตวั เลข 0 (ปิ ด) และ 1 (เปิ ด) bit(บิต) เป็นหน่วยของระบบเลขฐานสอง ไดแ้ ก่ ตวั เลข 0 หรือ1 byte(ไบต)์ เป็นการนาตวั เลข 0 หรือ1 เขียนเป็นชุด เพ่ือแทนอกั ขระต่างๆ เลขฐานสอง 01 บิต (bit) ปิด เปดิ สถานะ

รูปแบบของสัญลกั ษณ์ตวั อกั ษร A

รหัสแทนข้อมูล ASCII (American Standard Code for Information Interchange) EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange) ท้งั รหสั ASCII และ EBCDIC ใชเ้ ลขฐาน 2 ( 0 หรือ 1 ) จานวน 8 หลกั แทนขอ้ มูล 1 ตวั อกั ษร สามารถแทนขอ้ มูลท่ีแตกต่างกนั ได้ 2 8 หรือ 256 แบบ



รหัสแทนข้อมูล Unicode ใชเ้ ลขฐาน 2 (0 หรือ 1) จานวน 16 หลกั แทนขอ้ มูล 1 ตวั อกั ษร สามารถแทนขอ้ มูล ท่ีแตกต่างกนั ได้ 216 หรือ 65,536 แบบ

หน่วยของระบบ (SYSTEM UNIT)  คอมพิวเตอร์ทุกชนิดจะมี System Unit เป็นส่วนประกอบหลกั ไดแ้ ก่แผงวงจรหลกั หรือ เมนบอร์ด (main board หรือ motherboard)  แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้า (power supply)  การ์ดเสียง (sound card)  อุปกรณ์จดั เกบ็ ขอ้ มูล (storage devices)  และอุปกรณ์อื่น ๆ ดงั รูป

ส่วนประกอบภายใน System Unit

Main board / Mother Board

พอร์ต (port)

หนว่ ยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit - CPU)  CPU เปน็ ชปิ ซลิ กิ อน หรือวงจรรวม ประกอบดว้ ย ส่วนสาคญั 2 ส่วน คอื  หน่วยควบคมุ (Control Unit) ทาหนา้ ท่ีควบคุมการทางานของคอมพวิ เตอร์ทกุ ส่วน  หนว่ ยคานวณและตรรกะ (Arithmetic Logic Unit - ALU) ทาหนา้ ทค่ี านวณทางคณติ ศาสตร์

ความเรว็ ของ CPU การวัดความเร็วของ CPU มหี น่วยวัดเปน็ เมกะเฮิร์ต (megahertz :MHz หรือ millions of clock cycle) และกิกะเฮิร์ต (gigahertz :GHz หรอื billion of clock cycle) CPU มคี วามเรว็ 933 MHz หมายถึง CPU สามารถประมวลผลได้ 933 ลา้ นรอบในหนง่ึ วนิ าที บางครง้ั เรยี ก CPU ว่า โปรเซสเซอร์ (processor)

หนว่ ยความจาหลกั หน่วยความจาหลักเปน็ วงจรรวมหรือชปิ ทใี่ ช้บนั ทกึ โปรแกรมและข้อมูล หนว่ ยความจาหลักบรรจอุ ยู่บนแผงวงจรหลัก หรอื บางประเภทอยูใ่ นชิปซพี ยี ู หน่วยความจขุ องหนว่ ยความจา 8 bits = 1 byte หรอื 210 bytes 1024 bytes = 1 kilobyte (KB) หรอื 220 bytes 1024 KB = 1 megabyte (MB) หรอื 230 bytes 1024 MB = 1 gigabyte (GB) หรอื 240 bytes 1024 GB = 1 terabyte (TB)

แรม (RAM) random access memory หรือ RAM เป็นอปุ กรณห์ รอื แผงวงจรทีท่ าหน้าทเี่ ก็บข้อมูลและ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ หน่วยความจาแรม บางครงั้ เรียกว่าหนว่ ยความจาชว่ั คราว (volatile) ทงั้ นเ้ี นื่องจากโปรแกรมและขอ้ มลู ท่ีถกู เกบ็ ในหนว่ ยความจาแรมจะถกู ลบหายไปเมอ่ื ปดิ เครอ่ื ง คอมพิวเตอร์

ประเภทของแรม static RAM เป็นหนว่ ยความจาท่ีนยิ มใชเ้ ป็นหนว่ ยความจาแคช (cache memory) เพราะ เอสแรม (SRAM) มี ความเร็วสงู กว่า DRAM รวมท้ังราคากส็ งู กว่าดว้ ย หนว่ ยความจาแคช คือหนว่ ยความจาแรมทชี่ ว่ ยเพิม่ ความเร็วให้กบั อุปกรณค์ อมพิวเตอร์ เชน่ เคร่ืองพมิ พ์ dynamic RAM หน่วยความจาท่นี ามาใช้งานกันในปัจจุบันสว่ นใหญ่จะเปน็ DRAM (อา่ นว่า ดีแรม) เป็นหน่วยความจาท่ี มีราคาตา่ กว่า SRAM ซง่ึ ชนิดของ DRAM เช่น SDRAM (synchronous DRAM) และ DDR SDRAM (double data rate SDRAM)

ประเภทของแรม

รอม (ROM) read-only memory หรอื ROM เป็ นหน่วยความจาทบี่ นั ทกึ ขอ้ สนเทศและ คาสงั่ เรมิ่ ตน้ (start-up) ของระบบ คณุ สมบตั เิ ดน่ ของรอมคอื ขอ้ มลู และ คาสงั่ จะไมถ่ กู ลบหายไป ถงึ แมว้ า่ จะปิดเครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ หรอื ไมม่ ี กระแสไฟฟ้าหลอ่ เลยี้ งแลว้ ก็ตาม ขอ้ มลู หรอื คาสงั่ ทจ่ี ัดเกบ็ ในหน่วยความจารอม สว่ นใหญจ่ ะถกู บนั ทกึ มาจากโรงงานผผู ้ ลติ เครอื่ งคอมพวิ เตอร์ และขอ้ มลู เหลา่ นจ้ี ะไมส่ ามารถลบ หรอื แกไ้ ขได ้ แตส่ ามารถอา่ นได ้ เรยี กวา่ PROM (programmable read- only memory)

หน่วยความจา CMOS CMOS (อา่ นว่า ซีมอส) ยอ่ มาจาก complementary metal-oxide semiconductor เป็น หน่วยความจาที่ใช้เก็บข้อสนเทศท่ีใช้เป็นประจาของระบบคอมพิวเตอร์ เช่น ประเภทของ แป้นพิมพ์ เมาส์ จอภาพ และเคร่อื งอ่านแผน่ ดสิ ก์ (disk drive) CMOS ใช้กระแสไฟจากแบตเตอร่ี ดังนั้นเมื่อปิดเคร่ืองคอมพิวเตอร์ ข้อสนเทศใน CMOS จึงไม่สูญหาย ลักษณะเดน่ ของ CMOS อกี อย่างหนึ่งคือ ข้อสนเทศท่ีบนั ทึกใน CMOS สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อมีการเปล่ียนแปลงอุปกรณ์ให้กับเคร่ืองคอมพิวเตอร์ เช่น การเพ่ิม RAM และฮารด์ แวร์อนื่ ๆ

หน่วยรับข้อมูล (Input Unit) 1. แปน้ พมิ พ์ (keyboard) มีส่วนประกอบดงั น้ี 1.1 แปน้ อักขระ (alphabetic keys) เชน่ a, s, d, f 1.2 แปน้ ตวั เลข (numeric keypad) เช่น 1, 2, 3,…. 1.3 แปน้ ฟังก์ชนั (function keys) เช่น F1, F2, F3 1.4 แปน้ ลูกศร (arrow keys) เช่น ---> 1.5 แปน้ ควบคุม (control keys) เช่น Ctrl, Alt, Shift

ตวั อย่างแป้นพมิ พ์

เมาส์ (Mouse) เมาส์ ตวั แรกถูกสร้างข้ึนในปี 1964 โดย Dr. Douglas Englebart แห่งมหาวิทยาลยั Stanford การออกแบบ mouse มีการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงไปมาก เพื่อมาให้มี ความแม่นยามากข้ึน และผลิตให้เหมาะสมกบั ผูใ้ ชง้ าน สาหรับในชีวติ ประจาวนั เมาส์ ถูกริเริ่มจากเป็นแค่ตวั ท่ีทาให้การขยบั เคลื่อนที่ ของ cursor ใหเ้ คล่ือนไหวไปรอบ ๆ จอไดง้ ่ายข้ึน สู่ตวั ควบคุม cursor ที่ควบคุมการทางานของคอมพวิ เตอร์

เมาส์ (Mouse)  Optical mouse นั้นสามารถทาความสะอาดได้ง่ายขึ้น และมีความแม่นยาท่ีมากข้ึน แต่ก็ยัง มีอาการขัดข้องอยู่บ้างเล็กน้อยเม่ือ Optical mouse น้ันไม่สามารถใช้งานร่วมกับแผ่น mouse pad หรือ mouse surface ได้ทุกประเภทอย่างดีนัก ซึ่งพื้นผิวท่ีมีความสวา่ ง หรือ สะทอ้ นแสงมากๆนน้ั จะทาให้ sensor มอี าการสับสนได้ Laser Mouse  Laser Mouse ใช้ Laser จากหลอดไฟ LED มาเป็นที่ยิงแสงของ Optical mouse โดยถูก เรียกวา่ Laser mouse ซ่ึงเปน็ mouse โดยท่ี Laser mouse น้ันใช้พลังงานน้อย และยัง สามารถจับความเคล่ือนไหวของการใชง้ านทเ่ี ลก็ ทสี่ ดุ จากมือผู้ใช้ได้

เมาส์ Mouse TouchPad TrackStick

ลกู กลมควบคุม (trackball)

3. อปุ กรณ์กวาดข้อมูล (scanning devices) สแกนเนอร์ (image scanner) สแกนเนอร์แบบตัง้ โต๊ะ สแกนเนอร์ขนาดมอื ถอื

หน่วยความจาสารอง (Secondary Storage) เป็นหน่วยความจาไม่ลบเลือน หรือแหล่งเกบ็ ขอ้ มูลถาวร โปรแกรม และขอ้ มูลจะถูกจดั เกบ็ ไวห้ ลงั จากปิ ดเครื่อง คอมพิวเตอร์ ส่วนมากไมโครคอมพวิ เตอร์แบบต้งั โตะ๊ จะมีท้งั ฮาร์ดดิสก์ ไดฟ์ และออปติคลั ดิสกไ์ ดฟ์