บทที่ 3 โครงสร้างคอมพิวเตอร์พื้นฐาน

1. บทที่ 3โครงสร้างคอมพิวเตอร์พื้นฐาน

2. ลักษณะการทำงานของคอมพิวเตอร์ลักษณะการทำงานของคอมพิวเตอร์

3. โครงสร้างของคอมพิวเตอร์ (Structure of Computer)

4. โครงสร้างของคอมพิวเตอร์ (Structure of Computer) • หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) • หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit) • หน่วยอินพุต เอาต์พุตหรือหน่วยรับเข้าและส่งออก (Input / Output Unit) • หน่วยการเชื่อมต่อภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ (System Interconnection Unit)

5. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) ซีพียูหรือหน่วยประมวลผลกลางจัดได้ว่าเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ เปรียบเสมือนเป็นสมองของเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยทำหน้าที่ในการคำนวณค่าต่างๆ ตามคำสั่งที่ได้รับมอบหมาย และควบคุมการทำงานของส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ในระบบไมโครคอมพิวเตอร์ หน่วยประมวลผลกลางจะถูกสร้างให้อยู่ในรูปวงจรรวม (IntegratedCircuit: IC) เพียงตัวเดียวทำให้ง่ายในการนำไปใช้งาน หน่วยประมวลกลางเป็นหน่วยที่มีความซับซ้อนมากที่สุด ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักต่างๆ

6. หน่วยประมวลผลกลาง • หน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit) เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ประมวลผลโดยใช้วิธีที่คณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร หรือ ทำหน้าที่ประมวลผลทางตรรกะ เช่น แอนด์ (AND)ออร์(OR) และนอต (NOT) เป็นต้น รวมทั้งยังทำหน้าที่ในการเปรียบเทียบค่าต่างๆ • หน่วยเก็บข้อมูลชั่วคราวที่อยู่ภายในหน่วยประมวลผลกลางหรือเรจิสเตอร์ (Register) เป็นหน่วยความจำขนาดเล็ก ทำหน้าที่เป็นที่พักข้อมูล ชั่วคราวก่อนที่จะถูกนำไปประมวลผล โดยปกติแล้วในหน่วยประมวลผลกลางจะมี เรจิสเตอร์ สำหรับเก็บข้อมูลไม่เกิน 64 ตัว การอ้างอิงข้อมูลของเรจิสเตอร์ • หน่วยควบคุม (Control Unit) เป็นเสมือนหน่วยบัญชาการของระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมด ทำหน้าที่กำหนดจังหวะการทำงานต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ไม่เว้นแม้แต่ส่วนประกอบอื่นๆ ของหน่วยประมวลผลกลาง นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ควบคุมการรับส่งข้อมูลระหว่างหน่วยต่างๆ ในคอมพิวเตอร์ให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างเป็นระบบ

7. หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit) เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นตัวเลขหรือข้อความแม้กระทั่งคำสั่งต่างๆ ในโปรแกรมที่จะใช้สั่งงานระบบคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปแล้วหน่วยความจำจะถูกสร้างมาบนไอซีเพื่อให้มีความจุสูงแต่มีขนาดเล็ก ข้อมูลที่เก็บในหน่วยความจำจะมีสถานะเพียงแค่เปิดวงจร (0) หรือปิดวงจร (1) เท่านั้น

8. หน่วยความจำหลัก (1) • รอม หรือหน่วยความจำอ่านอย่างเดียว (ROM : Read Only Memory)เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ เป็นหน่วยความจำที่มีซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากหน่วยความจำ โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่นไบออส (Basic Input Output System :BIOS) ของเครื่องคอมพิวเตอร์

9. หน่วยความจำหลัก (2) • แรม หรือหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM : Random Access Memory)หน่วยความจำที่เข้าถึงข้อมูลโดยการสุ่ม เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็ว ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดในการอ่านและเขียนข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลัง หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว ข้อมูลในแรม จะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น

10. หน่วยอินพุต เอาต์พุตหรือหน่วยรับเข้าและส่งออก (Input / Output Unit) เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่รับการติดต่อจากภายนอกเข้าสู่ระบบ และแสดงผลที่ได้จากการทำงานของระบบออกสู่อุปกรณ์ภายนอก เช่น คีย์บอร์ด, จอภาพ, ลำโพง, หน่วยขับจานบันทึก เป็นต้น หน่วยรับเข้าและส่งออกเป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในการติดต่อสื่อสารระหว่างระบบภายในของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ภายนอกต่างๆ ให้สามารถติดต่อสื่อสารข้อมูลและสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

11. หน่วยการเชื่อมต่อภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ (System Interconnection Unit) เป็นหน่วยที่ให้ส่วนประกอบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์สามารถสื่อสารระหว่างกันได้ เป็นสื่อกลางในการเชื่อมโยงของโครงสร้างต่างๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร์ให้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้

12. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (Function of Computer) • การประมวลผลข้อมูล (Data Processing) เครื่องคอมพิวเตอร์มีหน้าที่หลักคือการประมวลผลข้อมูลที่เข้ามาแล้วทำงานตามคำสั่ง • การเก็บข้อมูล (Data Storage) เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถที่จะจัดเก็บข้อมูลต่างๆ ได้ • การเคลื่อนย้ายข้อมูล (Data Movement) เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถที่จะทำการเคลื่อนย้ายข้อมูลต่างๆ ได้ ซึ่งอาจจะเคลื่อนย้ายกันระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วง หรือเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างเครือข่าย • การควบคุม (Control)เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถที่จะควบคุมการทำงานต่างๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ให้สามารถทำงานต่างๆ หรือทำงานร่วมกันได้โดยไม่มีการแย่งกันใช้ทรัพยากรของระบบคอมพิวเตอร์

13. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (1)

14. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (2)

15. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (3)

16. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (4)

17. หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ (5)

18. แบบฝึกหัดทบทวน • การทำงานของคอมพิวเตอร์จำลองมาจากการทำงานของอะไร จงอธิบายมาพอเข้าใจ • โครงสร้างของคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยอะไรบ้าง • หน่วยประมวลผลกลางคืออะไรและมีองค์ประกอบอะไรบ้าง • หน่วยความจำคืออะไรและมีหน้าที่ทำอะไร • รอม (ROM) แตกต่างกับแรม (RAM) อย่างไร จงอธิบาย • หน่วยอินพุต เอาต์พุต ทำหน้าที่อะไร • หน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์มีอะไรบ้าง จงอธิบาย • จงยกตัวอย่างการทำงานของคอมพิวเตอร์ดังรูป http://www.udru.ac.th

19. เอกสารอ้างอิง งามนิจ อาจอินทร์, ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการคอมพิวเตอร์., กรุงเทพฯ, 2542. จุฑารัตน์ สมจริง [Online]. Available: http://vcharkarn.com [1 มีนาคม 2552]. พรรณาพูนพิน[Online]. Available: http://web.bsru.ac.th/~panna/learning.html [1 มีนาคม 2552]. ไพศาล โมลิสกุลมงคล, ประสงค์ ประณีตพลกรัง, อนุโชต วุฒิพรพงษ์ และ ศรายุธ คลังทอง, สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)., กรุงเทพฯ, 2547. ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยบูรพา, เอกสารประกอบการสอนวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร., 2552. สัลยุทธ์ สว่างวรรณ, สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์., กรุงเทพฯ, 2546. W. Stallings, Computer Organization and Architecture Designing for Performance: Sixth Edition., Prentice Hall, 2003.