องค์ประกอบและหลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นมาเพื่อช่วยอำนวยความสะดวกในด้านต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการคำนวณ

การเก็บข้อมูล การตัดสินใจ การสร้างงานที่ยุ่งยากซับซ้อนและอื่นๆ ในอดีตคอมพิวเตอร์ถูกนำมาใช้ในงานด้านวิทยาศาสตร์เป็นส่วนใหญ่แต่ปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์ได้พัฒนาและขยายขีดความสามารถสูงขึ้น มีการนำไปประยุกต์ใช้งานในหน่วยงานต่างๆ มากมาย เช่น งานราชการ ธุรกิจ การแพทย์ บันเทิง การทหาร

เป็นต้น ซึ่งการเรียนรู้ขั้นตอนการทำงานของคอมพิวเตอร์จะช่วยทำให้เราสามารถเลือกใช้คอมพิวเตอร์ได้ตรงความต้องการและมีประโยชน์มากที่สุด

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

   หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์จะเป็นไปตามที่โปรแกรมได้กำหนดไว้โดยตัวเครื่อง

คอมพิวเตอร์หรือที่เรียกว่าฮาร์ดแวร์ จะมีส่วนประกอบสำคัญขั้นพื้นฐาน 4 หน่วย คือ

  1.หน่วยรับข้อมูล (input unit)

  2.หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit)

  3.หน่วยความจำ (memory unit)

  4.หน่วยแสดงผล (output unit)

หน่วยรับข้อมูล (input unit)

         หน่วยรับข้อมูล (input unit) ทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้เข้าสู่คอมพิวเตอร์ เช่น ตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ เป็นต้น

โดยจะแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าที่คอมพิวเตอร์เข้าใจ นำมาจัดเก็บที่หน่วยความจำหลักและใช้ประมวลผลได้

อุปกรณ์หน่วยรับข้อมูลที่นิยมใช้ในปัจจุบัน มีดังนี้

1.แป้นพิมพ์ (keyboard)

    ทำหน้าที่รับข้อมูลโดยการกดแป้นพิมพ์ ซึ่งมีลักษณะแป้นพิมพ์ของเครื่องพิมพ์ดีดประกอบด้วยปุ่มสำหรับพิมพ์อักขระ ตัวเลข เรียกใช้ฟังก์ชั่นของซอร์ฟแวร์และควบคุมการทำงานร่วมกับปุ่มอื่นๆ

2.เมาส์ (mouse)

  เป็นอุปกรณ์รับเข้าที่ใช้เลื่อนตัวชี้ตำแหน่ง ผู้ใช้สามารถบังคับเมาส์เพื่อควบคุมตัวชี้ตำแหน่งไปมาบนจอภาพได้ ปกติตัวชี้ตำแหน่งของเมาส์จะเป็นรูปลูกศร

ซึ่งจะเกิดการโต้ตอบระหว่างผู้ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้รวดเร็วกว่าแป้นพิมพ์

3.สแกนเนอร์ (scanner)

  เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของการส่องแสงไปยังข้อความ สัญลักษณ์ หรือภาพที่ต้องการ ทำสำเนาภาพ

จากนั้นข้อมูลที่ถูกอ่านจะถูกแปลงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าและเก็บเป็นไฟล์ภาพ

4.อุปกรณ์จับภาพ (image capturing devices)

  เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เก็บภาพต้นฉบับในรูปแบบดิจิตอล อุปกรณ์จับภาพมี 2 ชนิด คือ

  4.1 กล้องถ่ายภาพดิจิตอล

  4.2 กล้องถ่ายวิดีโอดิจิตอล

5.อุปกรณ์รับเสียง (audio-input devices)

  ทำหน้าที่รับข้อมูลเสียงทั้งเสียงพูด เสียงเพลง และเสียงอื่นๆ จากนั้นอุปกรณ์จะแปลงสัญญาณเสียงที่มนุษย์เขาใจให้อยู่ในรูปสัญญาณไฟฟ้า ที่คอมพิวเตอร์นำไปประมวลผลได้

หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit)

         หน่วยประมวลผลกลางเรียกอีกอย่างว่า ซีพียูทำหน้าที่ควบคุมการทำงานและประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์รับข้อมูลตามคำสั่งต่างๆ

ในโปรแกรมที่เตรียมไว้และส่งต่อไปยังอุปกรณ์แสดงผลเพื่อสามารถเก็บหรืออ่านผลลัพธ์ได้หน่วยประมวลผลกลางเปรียบเสมือนเป็นสมองของคอมพิวเตอร์

ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การเปรียบเทียบ การกระทำการทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ

หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน คือ

1.หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU)

2.หน่วยควบคุม (Control Unit)

3.หน่วยความจำหลัก (Main Memory)

หน่วยความจำ (memory unit)

         หน่วยความจำ (Memory Unit) เป็นที่เก็บโปรแกรมข้อมูลและผลลัพธ์ไว้

ในคอมพิวเตอร์ รวมถึงสื่อข้อมูลที่ช่วยในการจดจำ เช่น แผ่นบันทึกข้อมูล

หน่วยความจำแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

  1.หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

  2.หน่วยความจำสำรอง (Secondary Storage)

      หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

อยู่ภายในตัวเครื่องจะทำงานเชื่อมต่อกับหน่วยประมวลผลกลางและหน่วยประมวลผลกลางสามารถใช้งานได้โดยตรงหน่วยความจำชนิดนี้จะเก็บข้อมูลและชุดคำสั่ง

ในระหว่างการประมวลผลและมีกระแสไฟฟ้าสารกึ่งตัวนำหน่วยความจำชนิดนี้มีขนาดเล็กราคาถูกและสามารถให้หน่วยประมวลผลกลางนำข้อมูลมาเก็บ

และเรียกค้นได้อย่างรวดเร็วหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่รับและส่งสัญญาณไฟฟ้าในรูปแบบของรหัส ความจุไม่ใหญ่มาก        

นักโดยมีหน้าที่สำคัญ คือ เรียกใช้และเก็บชุดคำสั่งต่างๆ ที่ใช้ในการประมวลจากหน่วยความจำสำรอง

หน่วยความจำหลักแบ่งตามสภาพการใช้งานเป็น 2 ประเภท แบ่งออกเป็น

  - ROM (Read Only memory)

  หมายถึงหน่วยความจำที่จะถูกอ่านได้อย่างเดียวเท่านั้น โดยจะเก็บคำสั่งหรือโปรแกรมไว้อย่างถาวร แม้ปิดเครื่องก็จะไม่ถูกลบไม่ต้องไฟฟ้าเลี้ยง

  - RAM (Random access memory)

  หมายถึงหน่วยความจำที่ใช้ในการจดจำข้อมูลหรือคำสั่งขณะที่เครื่องทำงานความจำประเภทนี้ต้องอาศัยไฟฟ้าในการทำงานเพื่อไม่ให้ข้อมูลสูญหาย

ซึ่งหากไฟฟ้าดับข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำจะหายไป

         หน่วยความจำสำรอง (Secondary Storage)

เปรียบเสมือนสมุดบันทึกสำหรับเก็บโปรแกรมและข้อมูลไว้ใช้ใน โอกาสต่อไป หน่วยความจำสำรองหรือหน่วยความจำรอง (Secondary Storage Unit) 

ทำหน้าที่เก็บข้อมูลตามคำสั่งของผู้ใช้ ซึ่งจะมีพื้นที่หรือความจุมากกว่าหน่วยความจำหลัก ลักษณะในการเก็บข้อมูลจะเป็นแบบถาวร คือ ข้อมูลจะไม่สูญหายไปเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าหรือปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ จึงเหมาะสำหรับการเก็บข้อมูลที่มีขนาดใหญ่และเก็บข้อมูลไว้ใช้ในภายหลัง

ฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่ในหน่วยความจำสำรองที่ใช้ในปัจจุบันมีหลายประเภท

-   ฮาร์ดดิสก์

-   ออปติคัลดิสก์

-  เอ็กซ์เทอร์นอล

-  แฟลชไดร์ฟ

 

หน่วยแสดงผล (output unit)

         หน่วยแสดงผล (output unit) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแสดงผลลัพธ์หรือสารสนเทศที่ผ่านการประมวลผลโดยจะแปลงผลลัพธ์จากสัญญาณไฟฟ้า

ของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็นรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจได้ เช่น ตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์พิเศษ รูปภาพ ภาพเคลื่อนไหว และเสียง เป็นต้น

อุปกรณ์หน่วยแสดงผลที่นิยมใช้ในปัจจุบันมีดังนี้

1.จอภาพ (monitor)

  เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบตัวอักษร ตัวเลข ภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหวได้ในขณะที่เปิดเครื่องคอมพิวเตอร์เท่านั้นแต่เมื่อปิด เครื่องคอมพิวเตอร์จะไม่สามารถเห็นผลลัพธ์ได้

  

2.เครื่องพิมพ์ (printer)

  เป็นอุปกรณ์ที่แสดงผลลัพธ์ในรูปข้อมูล รายงาน รูปภาพลงบนกระดาษ ซึ่งสามารถสัมผัสและเก็บรักษาไว้ได้นาน

  

3.ลำโพง (speaker) เป็นอุปกรณ์ที่แสดงผลลัพธ์รูปแบบเสียง