คอมพิวเตอร์เบื้องต้น

คอมพิวเตอร์คืออะไร

                คอมพิวเตอร์มาจากภาษาละตินว่า Computare ซึ่งหมายถึง การนับ หรือ การคำนวณ พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน  พ.ศ.2525 ให้ความหมายของคอมพิวเตอร์ไว้ว่า "เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เหมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ที่ง่ายและซับซ้อนโดยวิธีทางคณิตศาสตร์"

ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์

              แรกเริ่มมนุษย์ดำเนินชีวิตโดยไม่มีการบันทึกสิ่งใด มาจนกระทั่งได้มีการติดต่อค้าขายของพ่อค้าชาวแบบีลอน(Babylonian) การจดบันทึกข้อมูลต่างๆ ลงบน clay tabletsจึงได้ถือกำเนิดขึ้น และอุปกรณ์ที่ช่วยในการคำนวนระหว่างการติดต่อซื้อขายก็ได้ถือกำเนิดขึ้นเช่นกัน อุปกรณ์คำนวณในยุคแรกได้แก่ ลูกคิด(abacus)ซึ่งก็ยังคงใช้กันต่อๆ มาจนถึงปัจจุบัน

clay tablets (แผ่นดินเหนียว)

                พ.ศ. 2185 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Blaise Pascal ได้สร้างเครื่องกลสำหรับการคำนวณชื่อ pascaline ในปี

                พ.ศ. 2215 Gottfried Von Leibniz นักคณิตศาสตร์ชาวเยอร์มันได้พัฒนา pascaline โดยสร้างเครื่องที่สามารถ บวก ลบ คูณ หาร และถอดรากได้ แต่ก็ไม่มีผู้ใดทราบว่ามีความแม่นยำขนาดไหน

                พ.ศ. 2336 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ Chales Babbage ได้สร้างดิฟเฟอเรนซ์แอนจิน difference engine ที่มีฟังก์ชันทางตรีโกณมิติต่างๆ โดยอาศัยหลักการทางคณิตศาสตร์ และคิดว่าจะสร้างแอนะลีติคอลเอนจิน (analytical engine ) ที่มีหลักคล้ายเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบัน จึงมีผู้ยกย่องว่าเป็นบิดาของคอมพิวเตอร์และเป็นผู้ริเริ่มวางรากฐานคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

    Herman Hollerith ได้คิดบัตรเจาะรูและเครื่องอ่านบัตร

พ.ศ. 2480 Howard Aiken สร้าง automatic calculating machine เพื่อเชื่อมโยงเทคโนโลยีทั้งทาง electrical และ mechanical เข้ากับบัตรเจาะรูของ Hollerith ด้วยความช่วยเหลือของนักศึกษาปริญญาและวิศวกรรมของ IBM สำเร็จในปี พ.ศ. 2487 โดยใช้ชื่อว่า MARK I การทำงานภายในตัวเครื่องถูกควบคุมอย่างอัตโนมัติด้วย electromagnetic relays และ arthmetic counters ซึ่งเป็น mechanical ดังนั้น MARK I จึงนับเป็น electromechanical computers และต่อมา Dr. John Vincent Atanasoff และ Clifford Berry ได้สร้างเครื่อง ABC ( Atanasoft-Berry Computer ) โดยใช้หลอดสูญญากาศ ( vacuum tubes) 

               พ.ศ. 2483 Dr.John W. Mauchy และ J. Presper Eckert Jr. พัฒนาเพิ่มเติมบนหลักการออกแบบพื้นฐานของ Dr. Atanasoff เพื่อสร้าง electronic computer เครื่องแรกชื่อ ENIAC แต่ยังไม่เป็คอมพิวเตอร์ชนิดเก็บโปรแกรมได้ ( stored program ) จึงได้รับการพัฒนาเป็นเครื่อง EDVAC ซึ่งอาศัยหลักการ stored program สมบูรณ์และได้มีการพัฒนาเป็นเครื่อง EDSAC และพัฒนาเป็นเครื่อง UNIVAC ( Universal Automatic Computer ) ในที่สุด

UNIVAC

องค์ประกอบระบบงานคอมพิวเตอร์

         คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างเป็นระบบ (System) หมายถึงภายในระบบงานคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยองค์ประกอบย่อยที่มีหน้าที่เฉพาะ ทำงานประสานสัมพันธ์กัน เพื่อให้งานบรรลุตามเป้าหมาย ในระบบงานคอมพิวเตอร์

        การที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียว จะยังไม่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง ซึ่งหากจะให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพแล้ว ระบบคอมพิวเตอร์ควรจะประกอบไปด้วยองค์ประกอบคือ บุคลากร (Peopleware) ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซอฟต์แวร์ (Software) ข้อมูล(Data) สารสนเทศ(Information) และกระบวนการทำงาน ( Procedure )

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

      หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์เกิดจากองค์ประกอบต่าง ๆ เริ่มด้วยเมื่อมีการกดปุ่มเครื่องคอมพิวเตอร์ โปรแกรมหรือชุึดคำสั่งที่อยู่ในหน่วยความจำหลัก จะทำการตรวจสอบอุปกรณ์ต่างๆให้พร้อมที่จะทำงาน (POST : Power On Selt Test)  เมื่อตรวจสอบเสร็จคอมพิวเตอร์จะแสดงให้เห็นว่าพร้อมที่จะทำงาน ก็จะมีการป้อนคำสั่งหรือโปรแกรมหรือข้อมูลโดยผ่านหน่วยรับข้อมูล แล้วนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก ต่อจากนั้น หน่วยประมวลผลกลางก็จะทำการตามคำสั่งของโปรแกรมซึ่งเรียกว่า การประมวลผล แล้วนำผลลัพธ์ที่ได้เก็บไว้ที่ หน่วยความจำ และจะแสดงผลลัพธ์ผ่านหน่วยแสดงผลเมื่อมีคำสั่งให้แสดงผลลัพธ์

การทำงานของคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยหน่วยสำคัญ 5 หน่วย คือ

     หน่วยรับข้อมูล (Input Unit)

     หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU)

     หน่วยความจำหลัก (Main Memory)

     หน่วยความจำสำรอง (Secondary Memory)

     หน่วยแสดงผล (Output Unit)

     

      หน่วยรับข้อมูล (Input Unit) คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลรับข้อมูลหรือคำสั่ง จากผู้ใช้เข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยแปลงข้อมูลหรือคำสั่งนั้นให้อยู่ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อทำการประมวลผลต่อไป อุปกรณ์รับข้อมูล ได้แก่ Mouse,Keyboard,Joy Sticks,Scanner เป็นต้น

    หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) คือ ส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติตามคำสั่งที่รับมาจากหน่วยรับข้อมูล และควบคุมการปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ หน่วยประมวลผลกลางประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ

     หน่วยควบคุม (Control Unit) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบทั้งหมด ให้ทำงานอย่างถูกต้อง

      หน่วยคำนวณ (Arithmetic Logic Unit) ทำ หน้าที่ประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์และทางตรรกะ เช่น การคำนวณทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ การบวก ลบ คูณ หาร ,  การประมวลผลทางตรรกะ (AND , OR) ,การเปรียบเทียบค่าต่าง ๆ

     หน่วยความจำหลัก (Main Memory) เป็นหน่วยความจำที่อยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

        1. รอม (ROM : Read Only Memory) เป็นหน่วยความจำหลักที่

                    - ใช้บรรจุโปรแกรมสำคัญ ที่ใช้ในการสตาร์ทอัพเครื่อง

                    - เก็บโปรแกรมคำสั่งไว้อย่างถาวร

                    - ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเลี้ยง ข้อมูลก็จะยังคงอยู่

                    - อ่านข้อมูลได้อย่างเดียว และการเข้าถึงข้อมูลเป็นแบบสุ่ม

       2. แรม (RAM : Random Access Memory)

                    - ทำหน้าที่เก็บข้อมูลที่รับเข้ามาจากหน่วยรับข้อมูล เพื่อนำไปประมวลผล

                    - ทำหน้าที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้ขณะทำการประมวลผลซึ่งยังไม่ใช่ผลลัพธ์สุดท้าย

                    - ทำหน้าที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลซึ่งเป็นผลลัพธ์สุดท้าย

                    - ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งต่างๆ เพื่อใช้ในการประมวลผล

                    - เป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้ชั่วคราว

                    - สามารถอ่านหรือเขียนทับข้อมูลลงไปได้ตามต้องการ ถ้าไฟดับข้อมูลจะสูญหาย

                    - การเข้าถึงข้อมูลเป็นแบบสุ่ม

     

      หน่วยความจำสำรอง (Secondary Memory) หน่วยความจำสำรอง เป็นหน่วยความจำที่ใช้เก็บข้อมูล และโปรแกรมที่ต้องการใช้งานในคราวต่อไปได้ ซึ่งสามารถบรรจุข้อมูลและโปรแกรมได้เป็นจำนวนมาก

อุปกรณ์ที่เป็นหน่วยความจำสำรอง ได้แก่

       จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk) สามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง (Direct Access) ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ และฟล็อปปี้ดิสก์

       เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape) สามารถบันทึกและเข้าถึงข้อมูลแบบเรียงลำดับ (Sequential Access) การบันทึกทำโดยสร้างสนามแม่เหล็กลงบนเนื้อเทป

       จานแสง (Optical Disk) เป็นสื่อที่ใช้บันทึกข้อมูลได้ปริมาณมากสามารถอ่านและบันทึกข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์ เช่น CD , DVD เป็นต้น

      หน่วยแสดงผล (Output Unit) คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลการแสดงผลลัพธ์ แบ่งเป็น 2 แบบ คือ

       แสดงผลทางบนจอภาพ การแสดงผลทางจอภาพ เรียกได้อีกอย่างว่าเป็น Soft Copy คือ จะแสดงผลลัพธ์ขณะที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ อุปกรณ์คือ จอภาพคอมพิวเตอร์ทั่วไป ซึ่งภาพบนจอประกอบด้วยจุดหรือ pixel หลายๆ pixel สามารถแสดงผลความละเอียดได้หลายระดับ เช่น 640 X 480 จุด , 800 X 600 จุด , 1024 X 786 จุด เป็นต้น

      แสดงผลทางเครื่องพิมพ์ หรือเรียกได้อีกอย่างว่าเป็น Hard Copy คือ สามารถแสดงผลลัพธ์คงทนอยู่นาน ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเลี้ยง อุปกรณ์ที่ใช้ คือ Printer ระบบจำนวนและรหัสแทนข้อมูล