ใบความรู้ หน่วยที่ 1 หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

หลักการทางานของคอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์ คอมพวิ เตอร์ คอื อปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์ ที่เกบ็ และจำข้อมูล สำมำรถทำงำน แบบอตั โนมัตภิ ำยใตก้ ำรควบคุมของชดุ คำส่ังท่อี ยใู่ นหน่วยควำมจำของคอมพิวเตอร์ เพือ่ ใชใ้ นกำรคำนวณ เคลื่อนย้ำย และเปรียบเทยี บข้อมลู จนกระทัง่ ได้ผลลพั ธ์ตำมที่ ตอ้ งกำรไมว่ ่ำจะเปน็ ตัวเลข ตัวอกั ษร ภำพ หรอื เสยี ง

ประเภทของคอมพวิ เตอร์ กำรแบง่ ประเภทของคอมพวิ เตอรจ์ ึงใชเ้ กณฑ์ในกำรพิจำรณำดังน้ี 1. คอมพวิ เตอร์แบง่ ตำมลกั ษณะกำรประมวลผลข้อมลู 2. คอมพิวเตอร์แบง่ ตำมลกั ษณะกำรใช้งำน 3. คอมพิวเตอร์แบง่ ตำมขนำดของเครอ่ื ง

คอมพวิ เตอรแ์ บ่งตามลักษณะการประมวลผลขอ้ มลู 1. อนาลอกคอมพิวเตอร์ (Analog Computer) เป็นคอมพิวเตอร์ทีท่ ำงำนโดยใช้ หลกั กำรวัด ทำงำนกบั ขอ้ มูลทีม่ กี ำรเปลย่ี นแปลงแบบต่อเน่อื ง เชน่ อุณหภูมิ ควำมเร็ว หรือ ควำมดันอำกำศ เหมำะสำหรบั งำนคำนวณทำงวทิ ยำศำสตร์และวศิ วกรรมทอี่ ยู่ในรูปของสมกำร คณติ ศำสตร์ เช่น กำรจำลองกำรบิน กำรศึกษำกำรสัน่ สะเทอื นของตกึ เนอื่ งจำกแผน่ ดนิ ไหว ผลลัพธจ์ ำกกำรคำนวณมคี วำมละเอยี ดน้อย ทำใหม้ ีขดี จำกัดใชไ้ ด้กับงำนเฉพำะบำงอย่ำงเทำ่ น้นั จงึ ทำใหใ้ นปัจจบุ นั ไมค่ อ่ ยพบอนำลอกคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอรแ์ บง่ ตามลักษณะการประมวลผลข้อมูล (ต่อ) 2. ดจิ ติ อลคอมพวิ เตอร์ (Digital Computer) เปน็ คอมพิวเตอรท์ ีท่ ำงำนโดยใช้ หลกั กำรนับ ทำงำนกับขอ้ มูลที่มกี ำรเปล่ยี นแปลงแบบไม่ต่อเนื่องขอ้ มลู จะถูกเกบ็ เป็นระบบ เลขฐำนสองทมี่ สี ญั ลักษณ์ตวั เลข 2 ตัว คอื 0 และ 1 ดจิ ติ อลคอมพวิ เตอร์สำมำรถทำงำนเหมอื น อนำลอ็ กคอมพิวเตอรแ์ ละให้ผลลัพธท์ ีแ่ ม่นยำกวำ่ ดังนัน้ ในปจั จบุ นั ดิจติ อลคอมพิวเตอรจ์ งึ ใช้ อย่ำงแพร่หลำยตำมองค์กรตำ่ ง ๆ

คอมพวิ เตอรแ์ บ่งตามลกั ษณะการประมวลผลข้อมลู (ตอ่ ) 3. ไฮบริดคอมพิวเตอร์ (HybridComputer) เปน็ คอมพิวเตอร์ที่นำลักษณะกำร ทำงำนของอนำลอกคอมพิวเตอรแ์ ละดิจิตอลคอมพิวเตอรม์ ำใช้รว่ มกนั เชน่ กำรพยำกรณ์ อำกำศ จะใชก้ ำรวดั อุณหภมู ิ และควำมกดอำกำศในระบบขอ้ มลู แบบอนำลอกคอมพิวเตอร์ และ นำข้อมูลทีไ่ ด้มำแปลงเป็นค่ำตัวเลขแลว้ ทำกำรประมวลผลดว้ ยระบบดจิ ิตอลคอมพวิ เตอรท์ ำให้ ไดผ้ ลลัพธ์ท่ถี กู ต้องแม่นยำ

คอมพิวเตอรแ์ บ่งตามลักษณะการใช้งาน 1. คอมพวิ เตอร์แบบใช้งานทว่ั ไป (General Purpose Computer) เป็น คอมพวิ เตอรท์ ่อี อกแบบมำใหน้ ำมำประยกุ ตใ์ ชก้ บั งำนไดห้ ลำยด้ำนภำยในเครือ่ งดว้ ยกนั เช่น งำนด้ำนบญั ชี, งำนจัดกำรเอกสำร งำนฐำนข้อมูล เปน็ ตน้

คอมพิวเตอร์แบง่ ตามลกั ษณะการใช้งาน (ตอ่ ) 2. คอมพิวเตอรแ์ บบใชง้ านเฉพาะกจิ (Special Purpose Computer) เปน็ คอมพิวเตอร์ ท่อี อกแบบมำเพอื่ ใชก้ ับงำนเฉพำะอย่ำงใดอยำ่ งหนง่ึ เท่ำนั้น เช่น เคร่อื ง ATM, เครื่องตรวจวดั คลน่ื สมอง เปน็ ต้น

คอมพิวเตอรแ์ บ่งตามขนาดของเครอ่ื ง 1. ซเู ปอรค์ อมพิวเตอร์ (Super Computer) เปน็ คอมพวิ เตอร์ที่มีประสทิ ธิภำพและควำมเร็วประมวลผลสูงสุด ด้วยควำมเร็วต้งั แต่พนั ล้ำนคำสั่งตอ่ วนิ ำทขี น้ึ ไป สำมำรถประมวลผล หลำยงำนพรอ้ มกัน เนื่องจำกมีหนว่ ยประมวลผลจำนวนหลำยตวั (Multiprocessing) เหมำะกบั งำนวิทยำศำสตร์ที่ซับซอ้ นมำก ๆ หรืองำนเฉพำะด้ำน เช่น กำรพยำกรณอ์ ำกำศ กำรทดสอบ ทำงอวกำศ กำรคำนวณทำงวิทยำศำสตรก์ ำรบิน อตุ สำหกรรมนำ้ มัน เปน็ ตน้

คอมพิวเตอร์แบ่งตามขนาดของเครอื่ ง (ตอ่ ) 2. เมนเฟรมคอมพวิ เตอร์ (Mainframe Computer) เป็นคอมพิวเตอร์ท่ีมีประสิทธิภำพในกำรทำงำนรองจำกซูเปอร์ คอมพิวเตอร์ สำมำรถทำงำนรว่ มกับอุปกรณ์หลำย ๆ อยำ่ งด้วย ควำมเรว็ สงู รองรับกำรทำงำนจำกผู้ใช้ไดห้ ลำยร้อยคนในเวลำ เดยี วกัน ประมวลผลด้วยควำมเร็วสูง มีหน่วยควำมจำหลักขนำด ใหญ่ ตลอดจนกำรจัดเกบ็ ขอ้ มลู ไดจ้ ำนวนมำก ใชกั ับองคก์ รขนำด ใหญ่ เพอ่ื เป็นศูนยก์ ลำงในกำรใหบ้ ริกำรข้อมลู ตำ่ ง ๆ กบั ผู้ใช้ จำนวนมำก (Multi-Users) เช่น งำนด้ำนสำยกำรบิน งำนด้ำน ธนำคำร เป็นต้น

คอมพิวเตอร์แบง่ ตามขนาดของเคร่อื ง (ตอ่ ) 3. มนิ ิคอมพวิ เตอร์ (Minicomputer) เป็นเครือ่ งคอมพวิ เตอร์ท่ีมปี ระสทิ ธภิ ำพในกำรทำงำนนอ้ ย กวำ่ เมนเฟรม สำมำรถรองรบั กำรทำงำนจำกผใู้ ช้ได้หลำยคน (Multi-User) ในกำรทำงำนทแ่ี ตกต่ำงกนั (Multiprogramming) เช่นเดยี วกบั เครอ่ื งเมนเฟรม แต่ เน่อื งจำกมินิคอมพิวเตอรท์ ำงำนได้ชำ้ กวำ่ และควบคุม ผูใ้ ชง้ ำนในจำนวนทน่ี อ้ ยกวำ่ จงึ เหมำะกับองคก์ รขนำดกลำง เชน่ กำรจองห้องพักโรงแรม กำรทำงำนด้ำนบัญชขี ององค์กร ธุรกิจ เป็นตน้

คอมพิวเตอร์แบง่ ตามขนาดของเครอ่ื ง (ตอ่ ) 4. ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer) บำงครง้ั เรยี กว่ำ คอมพิวเตอรส์ ว่ นบคุ คล หรือเครื่องพซี ี (PC : Personal Computer) เปน็ เคร่ืองคอมพิวเตอร์ท่ีมขี นำดเลก็ นำ้ หนกั เบำ และรำคำถกู เคล่อื นย้ำยสะดวก สำมำรถทำงำนในลกั ษณะส่วนบุคคล และสำมำรถเชอ่ื มโยงเข้ำกับระบบเครอื ข่ำย อนิ เตอร์เน็ตติดต่อส่ือสำรกบั คนอน่ื ไดส้ ำมำรถแบ่งตำมรปู รำ่ งและขนำดของเครื่อง ดงั น้ี คอมพิวเตอร์ตัง้ โตะ๊ (Desktop Computer) คอมพวิ เตอร์ออลอนิ วนั (All-in-one PC) คอมพวิ เตอร์โนต้ บุ๊ค (Notebook Computer) คอมพวิ เตอร์แทบ็ เล็ต (Tablet Computer) พีดีเอ (Personal Digital Assistant : PDA)

อปุ กรณ์พกพา อปุ กรณพ์ กพา หมำยถึง เครื่องมือเคร่ืองใช้ทม่ี ีนำ้ หนักเบำ เคลอื่ นทด่ี ว้ ยกำรห้วิ หรอื ถอื ไปได้ ดงั นั้นเมื่อพูดถงึ อปุ กรณพ์ กพำซง่ึ เปน็ เครอื่ งคอมพวิ เตอร์ จึงหมำยถงึ โน้ตบุ๊ค (Notebook), แทบ็ เลต็ (Table) และ พีดเี อ (PDA)

องคป์ ระกอบของระบบคอมพิวเตอร์ เครือ่ งคอมพิวเตอร์สำมำรถทำงำนได้ตำมตอ้ งกำร จำเป็นตอ้ งมอี งคป์ ระกอบหลัก 4 ส่วน ท่ตี ้องทำงำนประสำนกนั องค์ประกอบหลกั ของระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วย  ฮำร์ดแวร์ (Hardware)  ซอฟต์แวร์ (Software)  บคุ ลำกร (Peopleware)  ขอ้ มลู (Data)  กระบวนกำร (Procedures)

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) ฮารด์ แวร์ (Hardware) หมำยถงึ อุปกรณ์ต่ำง ๆ ทปี่ ระกอบเป็นเครอื่ งคอมพิวเตอร์รวมถึง สว่ นประกอบต่ำง ๆ ทีอ่ ยภู่ ำยในตวั เครอื่ ง และอปุ กรณ์ต่อพว่ งท่ีเกี่ยวข้องซง่ึ สำมำรถเหน็ และ สัมผัสได้ เช่น จอภำพ คีย์บอร์ด เมำส์ เมนบอรด์ ซีพียู ฮำร์ดดสิ ก์ เครอ่ื งพมิ พ์ เปน็ ตน้ สำมำรถแบ่งได้ 4 สว่ น คอื หนว่ ยรบั ข้อมูล, หนว่ ยประมวลผลกลำง, หน่วยควำมจำ และหน่วย แสดงผล

องคป์ ระกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ (ตอ่ ) ซอฟต์แวร์ (Software) หมำยถงึ โปรแกรมหรอื ชดุ คำสั่งทพ่ี ัฒนำขึ้นเพอื่ สัง่ ให้เคร่ือง คอมพิวเตอร์ปฏบิ ัตงิ ำนตำมจดุ ประสงค์ท่ีต้องกำรซอฟต์แวรจ์ ึงเปน็ เหมอื นตวั เชือ่ มระหวำ่ งเคร่อื ง คอมพวิ เตอรแ์ ละผใู้ ช้ ซอฟตแ์ วรส์ ำมำรถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ซอฟต์แวร์ระบบ (Systems Software) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)

องค์ประกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ (ตอ่ ) 1. ซอฟตแ์ วร์ระบบ (Systems Software) เป็นโปรแกรมท่ี ทำหนำ้ ทีค่ วบคมุ กำรทำงำนของคอมพวิ เตอร์และอุปกรณ์ ตำ่ ง ๆ ในระบบคอมพิวเตอร์ใหท้ ำงำนประสำนกนั ซอฟต์แวร์ระบบมีหลำยประเภท ได้แก่ ระบบปฏบิ ตั ิกำร (Operating System) โปรแกรมแปลภำษำ (Translator) โปรแกรมอรรถประโยชน์ (Utility Program)

องคป์ ระกอบของระบบคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) 2. ซอฟต์แวร์ประยกุ ต์ (Application Software) เปน็ ซอฟตแ์ วร์ทพ่ี ฒั นำขน้ึ เพือ่ ใช้งำนด้ำนตำ่ ง ๆ ตำมควำมต้องกำรของผู้ใช้ ได้แก่ โปรแกรมประยกุ ต์เฉพำะสำหรับงำนเฉพำะด้ำน และโปรแกรม ประยุกตแ์ บบสำเร็จรูป

องคป์ ระกอบของระบบคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) บคุ ลากร (Peopleware) หมำยถึง บุคคลหรอื กลุ่มคนที่ปฏิบัตงิ ำนทำงดำ้ นคอมพวิ เตอร์ เพอ่ื ให้ กำรทำงำนด้วยคอมพวิ เตอรเ์ ปน็ ไปอยำ่ งมปี ระสทิ ธภิ ำพ สำมำรถแบ่งตำมหน้ำที่ท่รี ับผดิ ชอบได้ ดังนี้ ผูบ้ รหิ ำรสำรสนเทศ (ChiefinformationOfficer) นกั วเิ ครำะห์และออกแบบระบบ (System analyst and Design) นกั เขยี นโปรแกรม (Programmer) ชำ่ งเทคนิคคอมพิวเตอร์ (Computer Technicians) ผ้ใู ชง้ ำน (End User)

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) ข้อมูล (Data) หมำยถึง ขอ้ เท็จจรงิ ต่ำง ๆ ทีถ่ กู จัดเกบ็ ไวใ้ นเครือ่ งคอมพวิ เตอร์หรือสอื่ บนั ทกึ ขอ้ มูลต่ำง ๆ โดยจดั เก็บไว้ในรปู แบบทสี่ ำมำมำรถแปลงกลบั มำเป็นสิ่งที่ผใู้ ช้สำมำรถรับรูแ้ ละ เข้ำใจได้ เชน่ ข้อมลู ตัวเลข, ข้อมลู ตวั อักษร, ข้อมลู ภำพ, ขอ้ มลู เสยี ง และขอ้ มูลภำพเคล่อื นไหว เป็นต้น ขอ้ มลู ทน่ี ำมำใชก้ ับคอมพิวเตอรน์ ้ันตอ้ งแปลงใหอ้ ย่ใู นรูปแบบทีค่ อมพวิ เตอร์เข้ำใจไดก้ ่อน จึงจะ สำมำรถนำไปประมวลผลได้ เรียกว่ำ ระบบเลขฐำนสอง (Binary Digit) เรยี กยอ่ ๆ ว่ำ บติ (bit) ซึง่ ประกอบดว้ ยตวั เลข 2 ตัว คือ 1 แทนสถำนะมีไฟ และ 0 แทนสถำนะไมม่ ีไฟและตัวอักษร ตวั เลข หรืออกั ขระพิเศษ 1 ตัวเรียกวำ่ 1 ไบต์ (Byte) ซงึ่ ประกอบด้วยเลขฐำนสอง 8 ตัว หรอื 8 บิต

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) กระบวนการ (Procedures) หมำยถึง ข้นั ตอนกำรทำงำนเพอ่ื ใหผ้ ู้ใชไ้ ด้ทรำบว่ำ จะมวี ิธีกำร จดั กำรหรือปฏิบตั ิกำรกับขอ้ มูลเหล่ำนนั้ อย่ำงไร จะตอ้ งทำอะไรบำ้ ง เพอื่ ดำเนนิ กำรกบั ข้อมลู ที่ ได้มำ ครัน้ เมอื่ ดำเนินกำรแล้ว ผลลัพธท์ ไ่ี ดอ้ อกมำคืออะไร

หลกั การทางานของคอมพิวเตอร์ กำรทำงำนของคอมพวิ เตอร์ ประกอบด้วย 4 ส่วน โดยกำรทำงำนของคอมพวิ เตอร์เริม่ จำกกำรรับขอ้ มลู จำกผใู้ ชเ้ ขำ้ สรู่ ะบบคอมพวิ เตอร์ผ่ำนทำงหน่วยรบั ขอ้ มลู (Input Unit) และ นำไปจดั เก็บขอ้ มลู ไว้ชั่วครำวท่ีหน่วยความจา (Memory Unit) ก่อนจำกนัน้ จึงทยอยส่งข้อมูลท่ี ถูกจดั เก็บไวไ้ ปประมวลผลทหี่ นว่ ยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) ซึ่งหนว่ ย ประมวลกลำงจะทำงำนร่วมกบั หน่วยควำมจำตลอดเวลำ จำกนัน้ ขอ้ มูลทผี่ ่ำนกำรประมวลผล แลว้ จะถกู ส่งยงั หนว่ ยแสดงผล (OutputUnit) เพ่อื แสดงผลออกทำงอุปกรณ์ตำ่ ง ๆ ต่อไป หนว่ ยรบั ข้อมูล หน่วยประมวลผลกลาง หนว่ ยแสดงผล (Input Unit) (Central Processing Unit) (Output Unit) หน่วยความจา (Memory Unit)

หลกั การทางานของคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) หนว่ ยรบั ข้อมลู (Input Unit) ทำหนำ้ ทรี่ บั โปรแกรมหรือข้อมูลจำกผู้ใช้เขำ้ ส่เู คร่อื ง คอมพิวเตอรเ์ พือ่ นำไปประมวลผลต่อไป ไดแ้ ก่ เมำส์, คยี ์บอรด์ , จอยสต๊ิก, หนำ้ จอแบบสมั ผัส, สแกนเนอร์ หรอื กล้องดจิ ติ อล เป็นต้น

หลกั การทางานของคอมพิวเตอร์ (ตอ่ ) หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) ทำหน้ำท่ีนำขอ้ มลู ทีถ่ ูก จัดเกบ็ ไวใ้ นหน่วยควำมจำมำประมวลผลข้อมลู ทง้ั กำรคำนวณทำงคณิตศำสตรแ์ ละเปรียบเทียบ ข้อมูลทำงตรรกศำสตรจ์ นได้ผลลัพธอ์ อกมำ จำกนัน้ จงึ ส่งข้อมลู เหลำ่ นั้นไปแสดงผลยังหน่วย แสดงผล ซึง่ เปรียบเสมอื นสมองของคอมพวิ เตอร์ อปุ กรณท์ ีท่ ำหนำ้ ทห่ี น่วยประมวลผลได้แก่ ซีพยี ู

หลกั การทางานของคอมพวิ เตอร์ (ตอ่ ) หน่วยความจา (Memory Unit) ทำหน้ำทเี่ ก็บโปรแกรมหรือขอ้ มูลทร่ี ับมำจำกหนว่ ยรบั ขอ้ มลู ก่อนสง่ ไปยงั หนว่ ยประมวลผลกลำงเพือ่ ประมวลผล และรบั ผลลพั ธท์ ไี่ ดจ้ ำกหน่วยประมวลผลกลำงเพ่อื สง่ ไปยงั หนว่ ยแสดงผล นอกจำกน้ันยังทำหน้ำท่ีเป็นเสมอื นกระดำษทดสำหรบั ใหห้ น่วยประมวลผลกลำง ใชป้ ระมวลผลขอ้ มลู ตำ่ ง ๆ สำมำรถแบง่ ออกเปน็ 2 ชนิด คือ 1. หนว่ ยควำมจำหลัก หรอื เรยี กวำ่ หน่วยควำมจำภำยใน (Internal Memory) จะอยภู่ ำยใน เครื่องคอมพวิ เตอร์ ทำงำนเชอ่ื มกบั หนว่ ยประมวลผลกลำง มีอยู่ 2 ชนดิ คือ หนว่ ยควำมจำแบบ ROM (Read Only Memory) และหน่วยควำมจำแบบ RAM (Random Access Memory) 2. หนว่ ยควำมจำสำรอง (Secondary Storage) หรือเรียกว่ำ หน่วยควำมจำภำยนอก (External Memory) ทำหนำ้ ท่ีจดั เก็บข้อมูลและโปรแกรมแบบถำวร

หลักการทางานของคอมพวิ เตอร์ (ตอ่ ) หนว่ ยแสดงผล (Output Unit) เป็นส่วนที่ใชแ้ สดงผลลพั ธ์ท่ีได้จำกกำรประมวลผลให้ ผู้ใชไ้ ด้รับรู้ โดยทว่ั ไปจะใช้จอภำพเพ่อื ตดิ ต่อส่อื สำรกบั ผใู้ ชเ้ ป็นหลกั นอกจำกนั้นยังมีอุปกรณ์ แสดงผลประเภทอ่นื ในกำรแสดงผลตำมที่ผู้ใชต้ อ้ งกำร เช่น กำรแสดงผลเป็นเอกสำรส่งิ พิมพ์ ด้วยเครอื่ งพิมพ์ หรอื แสดงผลเป็นเสียงด้วยลำโพง เป็นตน้