E-Book หน่วยประมวลผลกลาง

Studio Shodwe หน่วยประมวลผลกลาง (CENTRAL PROCESSING UNIT : CPU) นายอภิสิทธิ์ แก้ววิจิตร

สร้างขึ้ นโดย นายอภิ สิ ทธิ์ แก้ววิ จิ ตร

หน่ วยประมวลผลกลาง หรือไมโครโพรเซสเซอร์ของ ไมโครคอมพิ วเตอร์ มีหน้าที่นำคำสั่ งและข้อมู ลที่เก็ บไว้ใน หน่ วยความจำมาแปลความหมาย และกระทำตามคำสั่ งพื้น ฐานของไมโครโพรเซสเซอร์ ซึ่งแทนด้วยรหั สเลขฐานสอง

CPU อุปกรณ์ตั วหนึ่งที่มีความสำคัญและจำเป็ นในการทำงานของคอมพิ วเตอร์ซึ่ง อาจจะเรียกว่าเป็ นหั วใจของคอมพิ วเตอร์เลยก็ ได้ ซีพียู เป็ นตั วควบคุ มการ ทำงานของอุปกรณ์ต่ างๆ ไม่ว่าจะเป็ นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิ วเตอร์ หรืออุปกรณ์ ต่ อพ่วงที่ต่ อร่ วมกับคอมพิ วเตอร์ โดย จะเป็ นตั วกำหนดความสำคัญของ อุปกรณ์ว่าตั วใดมีความสำคัญมากกว่าซึ่งหากติ ดตั้งอุปกรณ์ 2 ตั วที่อิ นเทอรัพ, การแจ้งกับซีพียู ว่าจะขอเฉพาะอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากกว่าเท่ านั้ น ส่ วนตั วที่ สำคัญน้อยกว่าจะไม่สามารถใช้ งานได้ เช่ น ถ้าเราต่ อการ์ดจอภาพกับการ์ดเสี ยง ที่อิ นเทอรัพเดียวกัน ซีพียู จะเลือกให้ใช้ ได้เฉพาะการ์ดจอภาพเท่ านั้ น

ห น่ ว ย ค ว า ม จำ ห ลั ก ( P R I M A R Y S T O R A G E ) แ บ่ ง อ อ ก ไ ด้ เ ป็ น 2 ป ร ะ เ ภ ท คื อ ห น่ ว ย ค ว า ม จำ ห ลั ก แ บ บ แ ก้ ไ ข ไ ด้ ( R A N D O M A C C E S S M E M O R Y – R A M ) อุ ป ก ร ณ์ ห น่ ว ย ป ร ะ ม ว ล ผ ล ก ล า ง มี อ ะ ไ ร บ้ า ง เ ป็ น ห น่ ว ย ค ว า ม จำ ห ลั ก ที่ จำ เ ป็ น ห น่ ว ย ค ว า ม จำ ช นิ ด นี้ จ ะ ส า ม า ร ถ เ ก็ บ ข้ อ มู ล ไ ด้ เ ฉ พ า ะ เ ว ล า ที่ มี ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ห ล่ อ เ ลี้ ย ง เ ท่ า นั้ น เ มื่ อ ใ ด ก็ ต า ม ที่ ไ ม่ มี ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ม า เ ลี้ ย ง ข็ อ มู ล ที่ อ ยู่ ภ า ย ใ น ห น่ ว ย ค ว า ม จำ ช นิ ด จ ะ ห า ย ไ ป ทั น ที ห น่ ว ย ค ว ม จำ แ ร ม ทำ ห น้ า ที่ เ ก็ บ ชุ ด คำ สั่ ง แ ล ะ ข้ อ มู ล ที่ ร ะ บ บ ค อ ม พิ ว เ ต อ ร์ กำ ลั ง ทำ ง า น อ ยู่ ด้ ว ย ไ ม่ ว่ า จ ะ เ ป็ น ก า ร นำ เ ข้ า ข้ อ มู ล ( I N P U T ) ห รื อ ก า ร นำ อ อ ก ข้ อ มู ล (OUTPUT)

หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว(READ ONLY MEMORY – ROM) เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกใน คอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ) เป็นความจำที่ซอฟต์แวร์หรือข้อมูล อยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากน่วยความจำ (NONVOLATILE) โดยทั่วไปจะใช้ เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่น เก็บโปรแกรมไบออส (BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM : BIOS) หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ใช้ เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลขใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานเฉพาะ ด้าน เช่น ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น

หน่วยประมวลผลกลางประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ 1. หน่วยควบคุม (Control Unit) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบทั้งหมด ให้ทำงานอย่างถูกต้อง 2. หน่วยคำนวณ (Arithmetic Logic Unit) ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์และทางตรรกะ เช่น การคำนวณทาง คณิตศาสตร์ ได้แก่ การบวก ลบ คูณ หาร

- การกระทำทางตรรกะ (AND,OR) - การเปรียบเทียบ เช่น การเปรียบเทียบค่าของข้อมูล 2 ตัว ว่ามีค่าเท่ากัน มากกว่าหรือน้อยกว่า ไม่ว่าข้อมูลจะเป็น ตัวเลข หรือตัวอักษร ก็สามารถเปรียบเทียบได้ - การเลื่อนข้อมูล (Shift) - การเพิ่มและการลด (Incremet and Decremet) - การตรวจสอบบิท (Test Bit)

หน่วยประมวลผลกลางจะทำงานเป็น 4 ขั้นตอน โดยขั้นตอนที่ 1-2 จะใช้หน่วยควบคุมในการ ดำเนินงาน ส่วนขั้นตอนที่ 3-4 จะใช้หน่วยคำนวณและตรรกะในการดำเนินงาน ดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 ขั้นตอนที่ 2 ขั้นตอนที่ 3 หน่วยควบคุมเข้าถึงข้อมูลและคัด ปฏิบัติตามคำสั่งที่ตีความได้ทั้งการคำนวณทาง แยกคำสั่งจากหน่วยความจำ คณิตศาสตร์และการเปรียบเทียบ คำสั่งถูกตีความ เพื่อให้คอมพิวเตอร์รู้ว่าจะ ขั้นตอนที่ 4 ต้องทำงานอะไร แล้วเลือกข้อมูลที่ต้องใช้ใน การประมวลผล แล้วกำหนดตำแหน่งของคำ เก็บผลลัพธ์ที่ประมวลได้ไว้ในหน่วยความ สั่งถัดไป จำหลัก

องค์ประกอบ ที่ใช้ในการทำงานประมวลผล คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์มากมาย หรือที่เราเรียกว่า อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซึ่งสามารถ แบ่งได้เป็น หน่วยรับข้อมูล (Input), หน่วยแสดงข้อมูล (Output), หน่วย ประมวลผล (Processing Unit), หน่วย ความจำ (Memory Unit/Storage Unit) และอุปกรณ์อื่นๆ อุปกรณ์รับเข้า (Input Devices) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับรับ ข้อมูลเข้าสู่คอมพิวเตอร์เพื่อนำไปใช้ ประมวลผล ได้แก่

อุปกรณ์ส่งออก (OUTPUT DEVICES) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับแสดงข้อมูลต่างๆ ที่ได้รับจากการ ประมวลผล ได้แก่

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) อภิสิทธิ์ แก้ววิจิตร มหาวิทยาลัยมหามกุฏราชวิทยาลัย วิทยาเขตร้อยเอ็ด