จุดประสงค์ (เมื่อเรียนจบ นักเรียนสามารถ)
บอกองค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์และเข้าใจหน้าที่ของแต่ละองค์ประกอบ
อธิบายหลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
ยกตัวอย่างการประยุกต์ระบบคอมพิวเตอร์ในชีวิตประจำวัน
ระบบคอมพิวเตอร์ (computer system) ประกอบด้วยสองส่วนหลัก คือ ฮาร์ดแวร์ (haardware) และซอฟต์แวร์ (software) ดังนี้
4.1.1 ฮาร์ดแวร์ หมายถึง ส่วนประกอบของเครื่องและอุปกรณ์ ซึ่งประกอบด้วย 3 หน่วย ได้แก่
หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit: CPU) เช่น CPU
หน่วยความจำและจัดเก็บ (memory and storage unit) เช่น ฮาร์ดดิส แรม รอม
หน่วยรับเข้า (input unit) เช่น คีย์บอร์ด เมาส์
หน่วยส่งออก (output unit) เช่น จอภาพ ลำโพง เครื่องพิมพ์
4.1.2 ซอฟต์แวร์ หมายถึง โปรแกรมหรือชุดของโปรแกรมที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้สามารถดำเนินการต่าง ๆ โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) ซอฟต์แวร์ระบบ (system software) แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ
ระบบปฏิบัติการ (operating system) เป็นชุดโปรแกรมทำหน้าที่ควบคุม จัดการ อำนวยความสะดวก ในการประมวลผลของซอฟต์แวร์ประยุกต์ จัดสรรฮาร์ดแวร์ตามต้องการ
โปรแกรมอรรถประโยชน์ (utility program) โปรแกรมสนับสนุนการทำงานของซอฟต์แวร์
2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (application software) เป็นโปรแกรมหรือชุดของโปรแกรมที่ผู้ใช้เรียกใช้งาน เช่น โปรแกรมคำนวณด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ โปรแกรมบัญชี โปรแกรมสร้างภาพกราฟิก
แมคโอเอส (macOS)
วินโดว์ (Windows)
ลินุกซ์ (Linux)
แอนดรอยด์ (Android)
4.2 หลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
4.2.1 หน่วยประมวลผลกลาง
หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู (Central Processing Unit: CPU) หรือหน่วยประมวลผล (processing unit) ทำหน้าที่ประมวลผลคำสั่งของผู้ใช้หรือโปรแกรมที่อยู่ในหน่วยความจำ
ซีพียู ประกอบด้วยกันอยู่ 3 ส่วน ดังนี้
หน่วยคำนวนและตรรกะ (Arithmetic Logic Unit: ALU) ดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล
หน่วยควบคุม (Control Unit: CU) ประสานงานระหว่างหน่วยความจำ หน่วยคำนวณและตรรกะ หน่วยรับเข้าและส่งออก เพื่อให้มีการทำงานตามคำสั่งที่กำหนดหนดในโปรแกรม
รีจีสเตอร์ (register) เป็นหน่วยพักข้อมูลที่ทำหน้าที่เสมือนกระดาษทดของซีพียู เพื่อเก็บผลลัพธ์หรือคำสั่งที่กำลังประมวลผลไว้ชั่วคราว
วงรอบของเครื่องจักร มีการดำเนินการ 3 ขั้นตอน
การนำคำสั่ง (fetch) คือ ขั้นตอนการนำคำสั่งในภาษาเครื่อง 1 คำสั่ง จากหน่วยความจำมาพักไว้ในรีจีสเตอร์ พร้อมเพิ่มค่าตัวนับระบุตำแหน่งคำสั่ง
การถอดรหัส ( decode) คือ ขั้นตอนการแปลงคำสั่ง เพื่อตีความคำสั่งให้เป็นขั้นตอนการดำเนินการย่อยที่จะนำไปปฏิบัติ
การกระทำการ (execute) คือ ขั้นตอนการปฏิบัติตามการดำเนินการย่อยโดยหน่วยคำนวณและตรรกะ รวมทั้งนำผลลัพธ์ที่ได้ (ถ้ามี) เก็บลงในรีจีสเตอร์หรือหน่วยความจำ
4.2.2 หน่วยรับเข้าและหน่วยส่งออก
อุปกรณ์มาตรฐานสำหรับรับเข้าและส่งออก (standard input/output devices) ได้แก่ คีย์บอร์ด (keyboard) และจอภาพ (monitor)
คีย์บอร์ด (keyboard) เป็นอุปกรณ์รับเข้าตัวอักษร ตัวเลข หรือสัญลักษณ์พิเศษต่าง ๆ
เมาส์ (mouse) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลที่ใช้สำหรับชี้ตำแหน่งบนจอภาพหรือบนพื้นที่การทำงาน มีการคลิก (click) ดับเบิลคลิก (double click) ลาก (drag) หรือเลื่อน (scroll) นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์อื่น ๆ เช่น แทร็กแพด (trackpad) ที่ทำงานลักษณะเช่นเดียวกัน
ไมโครโฟน (microphone) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลที่ใช้สำหรับรับเสียงเพื่อนำไปประมวลผล
สแกนเนอร์ (scanner) เป็นอุปกรณ์รับเข้าใช้สำหรับสแกนภาพ ข้อความหรือวัตถุ ให้อยู่ในรูปของข้อมูลดิจิทัลที่อาจอยู่ในรูปแบบไฟล์ชนิดต่าง ๆ เช่น joint phootographic experts group (JPG)
จอภาพ (monitor) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้แสดงผล ลักษณะของจอภาพจะขึ้นอยู่กับเทคโนโนโลยีที่ทำให้เกิดภาพ เช่น จอแอลซีดี จอแอลอีดี แว่นวีอาร์
เครื่องพิมพ์ (Printer) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้สำหรับพิมพ์ข้อความหรือภาพ ออกทางสื่อประเภทต่าง ๆ เช่น กระดาษ พลาสติก โลหะ ผ้า
ลำโพง (speaker) เป็นอุปกรณ์ส่งออกเสียงที่ถูกแปลงจากข้อมูลดิจิทัล
กล้อง (camera) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลภาพแล้วบันทึกในรูปของไฟล์ข้อมูลดิจิทัลของภาพนิ่ง หรือวิดีทัศน์
เซนเซอร์หรือตัวตรวจจับ (sensor) เป็นอุปกรณ์รับเข้าที่ทำหน้าที่ตรวจจับสภาพแวดล้อม เช่น แสง เสียง อุณหภูมิ การสัมผัส หรือการเคลื่อนไหว
4.2.3 หน่วยความจำและจัดเก็บ
หน่วยความจำ (memory) หรือเรียกว่า แรม (Random Access Memory:RAM) ทำหน้าที่เก็บข้อมูล และโปรแกรมที่อยู่ระหว่างการประมวลผล ซึ่งสามารถเก็บรักษาได้เฉพาะเมื่อมีไฟเลี้ยงอยู่ ลบได้เมื่อไม่มีไฟ (volatile) มีความจุ (capacity) น้อย
หน่วยจัดเก็บ (secondary storage) ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรม โดยไม่ต้องมีไฟเลี้ยง ไม่ลบเลือน (non-volatile) แบ่งตามเทคโนโลยี ดังนี้
สื่อบันทึกแม่เหล็ก (magnetic storage) เช่น ฮาร์ดดิสก์
สื่อบันทึกด้วยแสง (optical storage) เช่น ซีดีรอม
หน่วยควมจำแบบแฟลช (flash memory) และสื่อบันทึกโซลิดสเตตไดรฟ (solid state drive)
4.3 ซอฟต์แวร์ประยุกต์
4.3.1 ซอฟต์แวร์ประยุกต์ตามลักษณะของแพลตฟอร์ม ซึ่งขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์และระบบปฏิบัติการที่ทำงานอยู่บนฮาร์ดแวร์นั้น ได้แก่
โปรแกรมประยุกต์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น Microsoft Word, OpenOffice, Photoshop, GIMP
โปรแกรมประยุกต์บนอุปกรณ์พกพา เช่น Google Docs
โปรแกรมประยุกต์บนเว็บโดยใช้งานผ่านเบราว์เซอร์ เช่น Office365
4.3.2 ซอฟต์แวร์ประยุกต์ตามลักษณะการใช้งาน อาจเป็นการใช้งานทั่วไป หรือเพื่อการสื่อสารและการทำงานร่วมกัน
ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับงานทั่วไป
ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับสื่อสารและทำงานร่วมกัน
ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับงานทั่วไป
ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับสื่อสารและทำงานร่วมกัน