หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

รู้จักคอมพิวเตอร์

          คอมพิวเตอร์เป็น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สุดแสนมหัศจรรย์ ใน จิตนาการของหลายๆ คนในอดีต ปัจจุบันได้กลายมาเป็นเครื่องมือที่อาจจะถือว่าเป็น "ปัจจัย" อย่างหนึ่งในการดำเนินชีวิตของคนเราก็ว่าได้ ไม่ว่าจะเป็นเด็กทารก นักเรียน นักศึกษา ผู้ใหญ่ หนุ่มสาวสำนักงาน นักธุรกิจ ข้าราชการ แม้แต่พระภิกษุสงฆ์ ก็มีโอกาสได้สัมผัสกับเทคโนโลยีนี้ทั้งทางตรง และทางอ้อม นับตั้งแต่การใช้คอมพิวเตอร์ในการตรวจครรภ์ว่าทารกในครรภ์เป็นเพศชายหรือหญิง การคลอดที่ควบคุมด้วยอุปกรณ์ทางการแพทย์ ที่ฝังระบบคอมพิวเตอร์ เมื่อทารกเติบใหญ่เข้าสู่วัยเรียน การสัมผัสกับระบบลงทะเบียนออนไลน์ หรือใช้คอมพิวเตอร์ควบคุม รวมถึงการประเมินผลการเรียน การออกเกรด จนกระทั่งเข้าสู่สังคมผู้ใหญ่ก็หลีกหนีไม่พ้น ลองมองดูรอบตัวเองสิครับ จะพบว่าในสื่อทุกๆ สื่อต่างก็มีข้อความต่างๆ เกี่ยวกับ "คอมพิวเตอร์" ปรากฏอยู่เสมอ ไม่ว่าจะเป็นประกาศรับสมัครงาน ประกาศหางาน โฆษณาสถานศึกษาต่างก็นำคอมพิวเตอร์ มาเป็นจุดขายหรือตรวจสอบความสามารถของการรับบุคลากรเข้า

 

 

 หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

    คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างเป็นระบบโดยมีส่วนประกอบ 5 หน่วย ดังนี้

 



หน่วยรับเข้า

          ทำหน้าที่นำข้อมูลหรือโปรแกรมเข้าไปเก็บไว้ในหน่วยความจำ และใช้ในการประมวลผล อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นหน่วยรับเข้าข้อมูลมีหลายชนิด ดังนี้

          แผงแป้นอักขระ (Keyboard) เป็นอุปกรณ์รับข้อมูลจากการกดแป้นบนแผงแป้นอักขระ แล้วส่งรหัสให้กับคอมพิวเตอร์ แผงแป้นอักขระมาตรฐานที่ใช้กันในปัจจุบันมีทั้งชนิดที่มีสายเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และชนิดไร้สาย ซึ่งทั้ง 2 ชนิด มีจำนวนแป้นทั้งหมด 104 แป้น โดยแผงแป้นอักขระที่ใช้ในประเทศไทยสามารถพิมพ์อักขระภาษาไทยได้ และแผงแป้นอักขระบางรุ่นสามารถนำเข้าข้อมูล


              เมาส์ (Mouse) เป็นอุปกรณ์รับเข้าที่ใช้เลื่อนตัวชี้ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ และเมื่อกดปุ่มบนตัวเมาส์ทั้งปุ่มซ้ายหรือปุ่มขวา จะเป็นการส่งสัญญาณเข้าสู่คอมพิวเตอร์ เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงาน
เมาส์จากอดีตถึงปัจจุบันได้พัฒนาขึ้นมาหลายรูปแบบเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้


             ปากกาแสง (Light pen)          เป็นอุปกรณ์รับเข้าที่ใช้ในการวาดภาพและงานกราฟิกที่ใช้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล คอมพิวเตอร์พกพาขนาดเล็ก และเครื่องอ่านพิกัดปากกาแสงทำหน้าที่เหมือนเมาส์ในการชี้ตำแหน่งบนจอภาพ หรือทำงานกับภาพ ข้อความหรือปุ่มคำสั่ง (Icon) ที่เลือก โดยเมื่อแตะปากกาที่จอภาพข้อมูลจะถูกส่งไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถรับรู้ตำแหน่งที่ชี้และทำตามคำสั่งได้ ในปัจจุบันปากกาแสงมีทั้งชนิดที่มีสายเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ และชนิดไร้สาย

                แทร็กบอล หรือลูกกลมควบคุม (Track ball) เป็นอุปกรณ์รับข้อมูลที่มีลูกกลมๆ กลิ้งไปมาอยู่ในเบ้า ใช้ควบคุมการทำงานของตัวชี้บนจอคอมพิวเตอร์โดยการหมุนไปมา ลูกกลมควบคุมใช้ได้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และคอมพิวเตอร์สมุดพก (Notebook)



             ก้านควบคุม (Joystick) นิยมใช้ในการเล่นเกม ก้านควบคุมมีลักษณะเป็นก้านโยกซึ่งโยกได้หลายทิศทาง โดยขณะที่โยกไปมาตัวชี้จะเลื่อนไปด้วย และเมื่อกดปุ่มบนก้านควบคุมจะเป็นการส่งสัญญาณข้อมูลเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงาน



             เครื่องกราดตรวจ (Scanner) เป็นอุปกรณ์รับเข้าโดยการใช้เทคโนโลยีของการผ่านแสงเพื่อทำการอ่านรหัสของสัญญาณ หรือรูปภาพ แล้วส่งไปให้คอมพิวเตอร์นำไปประมวลผลต่อไป เครื่องกราดตรวจที่นิยมใช้กันอยู่ทั่วไปมี 2 ประเภท ได้แก่ เครืองกราดตรวจรายหน้า และเครื่องอ่านรหัสแท่ง


            จอสัมผัส (Touch screen) เป็นทั้งอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก โดยเมื่อกดสัมผัสบริเวณจอภาพ จะเป็นการรับข้อมูลไปประมวลผล และข้อมูลที่ประมวลผลแล้วจะถูกส่งออกมาแสดงที่จอภาพในเวลาต่อมา ในปัจจุบันมีการนำจอสัมผัสมาประยุกต์ใช้งานหลายอย่าง เช่น บอกตำแหน่งร้านค้าในห้างสรรพสินค้า สำรองที่นั่งในโรงภาพยนตร์ เล่นเกม ใช้งานโทรศัพท์เคลื่อนที่ ใช้งานกล้องดิจิทัล ใช้งานเครื่องถ่ายเอกสาร



หน่วยประมวลผลกกลาง

              หน่วยประมวลผลกลาง หรือไมโครโพรเซสเซอร์ของไมโครคอมพิวเตอร์(Central Processing Unit : CPU) มีหน้าที่นำคำสั่งและข้อมูลที่เก็บไว้ใน หน่วยความจำมาแปลความหมาย และกระทำตามคำสั่งพื้นฐานของไมโครโพรเซสเซอร์ ซึ่งแทนด้วยรหัสเลขฐานสอง           
              การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปล ความหมาย และกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล
            กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงาน เป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น


หน่วยความจำหลัก (Main memory unit)

              ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรมที่ให้ซีพียูเรียกไปใช้งาน หน่วยความจำหลักที่ทำมาจากไอซี ซึ่งเป็นวงจรที่เก็บข้อมูลในรูปตัวเลขฐานสอง โดยจะเก็บข้อมูลรวมกันเป็นกลุ่ม เช่น 8 บิต รวมเป็น 1 ไบต์

          การเก็บข้อมูลในหน่วยความจำหลัก จะเก็บโดยกำหนดตำแหน่งที่อยู่ข้อมูล (address) ซีพียู จะเขียนหรืออ่านข้อมูลในหน่วยความจำหลักโดยอ้างตำแหน่งที่อยู่ ซึ่งการอ้างตำแหน่งที่อยู่นี้เรียกว่า การเข้าถึงโดยการสุ่ม หน่วยความจำหลักที่นิยมใช้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

              1. แรม (Random Access Memory : RAM) ทำหน้าที่เก็บข้อมูล และโปรแกรมต่างๆ ที่เกิดขึ้นขณะใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ถ้าไฟฟ้าดับขณะใช้งานหรือคอมพิวเตอร์ถูกปิดลงโดยไม่ได้บันทึกข้อมูลไว้ข้อมูลจะสูญหายทันที


             2. รอม (Read Only Memory : ROM) เป็นหน่วยความจำแบบอ่านได้อย่างเดียวทำหน้าที่อ่านข้อมูล และนำข้อมูลที่บันทึกที่บันทึกไว้ในหน่วยความจำรอมมาใช้งานได้ แต่ไม่สามารถแก้ไขข้อมูลได้

            หน่วยความจำรอง (Secondary memory unit)

              ทำหน้าที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมในขณะทำงานไว้ใช้งานต่อจากหน่วยความจำหลัก และสามารถส่งถ่ายข้อมูลไปยังหน่วยความจำหลักประเภทแรม เพื่อให้หน่วยประมวลผลทำงานได้

อุปกรณ์หน่วยความจำรองมีหลายประเภท ดังนี้
              1. แผ่นบันทึกข้อมูล (Floppy disk หรือ diskette) เป็นพลาสติกสังเคราะห์บางๆ ฉาบผิวด้วยสารแม่เหล็ก บรรจุในกรอบพลาสติกแข็งเพื่อป้องกันกันการขีดข่วน การเก็บข้อมูลจะทำโดยการบันทึกลงไปที่ผิวของแผ่น แผ่นจะหมุนด้วยความเร็วคงที่ หัวอ่านจะวิ่งเข้า-ออก เพื่ออ่านข้อมูล แผ่นบันทึกโดยทั่วไป จะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 นิ้ว มีความจุ 1.44เมกะไบต์แต่ในปัจจุบันไม่มีความนิยมเนื่องจากมีความจุน้อยและมีเทคโนโลยีใหม่ๆเข้ามาแทนที่



              2. ฮาร์ดดิสก์ (Harddisk) เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ทำให้คอมพิวเตอร์มีความจุในการเก็บข้อมูลได้มากและรวดเร็ว ฮาร์ดดิสก์ประกอบด้วยแผ่นบันทึกแบบแข็ง เคลือบด้วยสารแม่เหล็กหลายแผ่นเรียงซ้อนกันหัวอ่านของเครื่องขับจะมีหลายหัว ในขณะที่แผ่นบันทึกหมุนหัวอ่านจะเคลื่อนที่เข้า - ออก เพื่ออ่านข้อมูลที่เก็่บบนพื้นผิวแผ่น ฮาร์ดดิสก์โดยทั่วไปมีความจุข้อมูลตั้งแต่ 15 กิกะไบต์ (gigabyte)ขึ้นไปฮาร์ดดิสก์จะพบได้ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลคอมพิวเตอร์สมุดพกและคอมพิวเตอร์พกพาขนาดเล็ก


            3. เทปแม่เหล็ก (Magentic tape) เป็นอุปกรณ์ที่มีลักษณะเป็นแถบสายพลาสติกเคลือบด้วยสารแม่เหล็กเหมือนเทปบันทึกเสียงเก็บข้อมูลได้จำนวนมากและเรียกค้นข้อมูลแบบเป็นลำดับใช้สำหรับสำรองข้อมูลและป้องกันการเสียหายข้อมูลที่ใช้งานอยู่นอกจากนี้เทปแม่เหล็กยังมีประโยชน์ในการถ่ายโอนข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปอีกเครื่องหนึ่งได้ง่าย


              4.แผ่นซีดี (Compact Disk : CD) เป็นแผ่นพลาสติกที่เคลือบด้วยอะลูมิเนียม ใช้เก็บข้อมูลจำนวนมาก การเก็บข้อมูลบนแผ่นซีดีใช้หลักการทางแสง แผ่นซีดีมีหลายชนิด เช่น แผ่นซีดีอาร์ ( CD-R) ซึ่งมีความจุมากกว่า 700 เมกะไบต์ (megabyte) ใช้บันทึกข้อมูลตัวเลข ตัวอักษร รูปภาพ และเสียงร่วมกันในรูปแบบสื่อผม (Multimedia) แต่ไม่สามารถลบข้อมูลที่บันทึกไปแล้วได้ส่วน แผ่นซีดีอาร์ดับเบิลยู (CD-RW)ใช้บันทึกข้อมูลได้เหมือนแผ่นซีดีอาร์แต่สามารถบันทึกข้อมูลซ้ำและลบข้อมูลได้


              5. แผ่นดีวีดี (Digital Versatile Disk : DVD) เป็นแผ่นพลาสติกวงกลมเคลือบด้วยอะลูมิเนียม ซึ่งพัฒนามาจากแผ่นซีดีแต่สามารถบันทึกข้อมูลได้ละเอียดกว่าแผ่นซีดี และบันทึกข้อมูลได้มากกว่า โดยมีความจุตั้งแต่ 4.7 กิกะไบต์ (gigabyte) ขึ้นไปนอกจากนี้ ยังมี แผ่นดีวีดีอาร์ดับเบิลยู (DVD-RW)ที่สามารถบันทึกข้อมูลซ้ำและลบข้อมูลได้


            6. หน่วยความจำแบบแฟลซ เป็นหน่วยความจำประเภทที่เรียกว่า อีอีพรอม (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory EEPROM) สามารถเก็บข้อมูลได้เหมือนฮาร์ดิสก์ ลบ และถ่ายโอนข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว มีความจุมาก ตั้งแต่ 512 เมกะไบต์ (megabyte) ขึ้นไปนอกจากนี้หน่วยความจำแบบแฟลซยังมีขนาดเล็ก และน้ำหนักเบา จึงพกพาสะดวก หน่วยความจำแบบแฟลซมีชื่อทางการค้าหลายชื่อ เช่น แฮนดรีไดร์ฟ เมมโมรีสติ๊ก 
แฟลซไดร์ฟ เป็นต้น



หน่วยส่งออก (output unit) 

              ทำหน้าที่นำข้อมูลที่ประมวลผลแล้วมาแสดงผลโดยผ่านอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ หรือเก็บไว้ในหน่วยความจำรอง อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นหน่วยส่งออก มีดังนี้
              1. จอภาพ (monitor) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่แสดงได้ทั้งตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์เครื่องหมาย และภาพบนจอภาพมีลักษณะเหมือนโทรทัศน์ จอภาพทั่วไปมี 2 รูปแบบ คือ จอซีอาร์ที ใช้เทคโนโลยีหลอดรังสีอิเล็กตรอนทำให้เกิดภาพเหมือนจอโทรทัศน์ และจอ แอลซีดี ใช้เทคโนโลยีเหมือนกับหน้าปัดนาฬิกาในระบบตัวเลขดิจิทัล ขนาดของจอภาพวัดตามเส้นทแยงมุม โดยมีหลายขนาดให้เลือกใช้ เช่น 15 นิ้ว 17 นิ้ว 19 นิ้ว 20 นิ้ว เป็นต้น


             2. เครื่องพิมพ์ (printer) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่แสดงผลภาพและข้อความบนกระดาษ เครื่องพิมพ์มีหลายประเภท ดังนี้
                  - เครื่องพิมพ์แบบจุด (dot matrix printer) เป็นเครื่องพิมพ์ที่มีหัวยิงเป็นเข็มขนาดเล็กพุ่งไปชนแผ่นผ้าหมึก เพื่อให้หมึกติดบนกระดาษเป็นจุดเล็กๆหลายๆจุดเรียงกันเป็นตัวหนังสือหรือรูปภาพที่มีควร


                - เครื่องพิมพ์แบบพ่นหมึก (inkjet printer) เป็นเครื่องพิมพ์ที่ใช้วิธีพ่นหมึกเพื่อให้ติดกระดาษโดยพ่นหมึกสีดำ หรือผสมจากแม่สีคือแดง เหลืองและน้ำเงินให้ได้สีตามต้องการแล้วจึงพ่นออกมาบนกระดาษ


                - เครื่องพิมพ์เลเซอร์ (laser printer) เป็นเครื่องพิมพ์ที่ใช้หลักการทางแสง งานที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ประเภทนี้จะมีความคมชัดมีความละเอียดสูง และหมึกจะไม่เลอะเทอะ จึงเหมาะสำหรับใช้ในงานสำนักงาน แต่ไม่สามารถพิมพ์สำเนากระดาษคาร์บอนได้


                - เครื่องพิมพ์รายบรรทัด (line printer) เป็นเครื่องพิมพ์ที่มีความเร็วมาก ลักษณะการพิมพ์มีทั้งแบบพิมพ์ด้วยแถบโซ่ตัวอักษรที่หมุนอยู่มีคันแตะตัวอักษรในตำแหน่งที่กำหนด และแบบหัวยิงยิงแบบจุด เครื่องพิมพ์ชนิดนี้เหมาะสำหรับศูนย์คอมพิวเตอร์ที่ต้องพิมพ์เอกสารเป็นจำนวนมาก


            3. ลำโพง (speaker) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ได้ยินเสียงจากเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยทำหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้กลายเป็นสัญญาณเสียง แล้วเดินทางผ่านอากาศมาสู่หูของเรา