เทคโนโลยีสารสนเทศ: พฤศจิกายน 2014

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

1. หน่วยรับข้อมูล (Input Unit)

หน่วยรับข้อมูล คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลรับข้อมูลหรือคำสั่ง จากผู้ใช้เข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น ตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ เป็นต้น โดยจะแปลงข้อมูลหรือคำสั่งนั้นให้อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่คอมพิวเตอร์ เข้าใจ นำมาจัดเก็บที่หน่วยความจำหลัก และใช้ประมวลผลได้ อุปกรณ์หน่วยรับข้อมูลที่นิยมใช้ในปัจจุบัน มีดังนี้

1.1 แป้นพิมพ์ (keyboard)

เป็นอุปกรณ์รับเข้าพื้นฐานที่ต้องมีในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องจะรับข้อมูลจาก การกดแป้นแล้วทำการเปลี่ยนเป็นรหัสเพื่อส่งต่อไปให้กับคอมพิวเตอร์ แป้นพิมพ์ที่ใช้ในการป้อนข้อมูลจะมีจำนวนตั้งแต่ 50 แป้นขึ้นไป แผงแป้นอักขระส่วนใหญ่มีแป้นตัวเลขแยกไว้ต่างหาก เพื่อทำให้การป้อนข้อมูลตัวเลขทำได้ง่ายและสะดวกขึ้น

เมาส์ คือ อุปกรณ์นำเข้าข้อมูลที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งใช้งานง่ายและสะดวกกว่าแป้นพิมพ์มาก เนื่องจากไม่จ้องจดจำคำสั่งสำหรับป้อนเข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ มีรูปร่างโค้งๆ งอๆ เหมือนก้อนสบู่ กลไกภายในจะมีลูกกลิ้งกลมสำหรับหมุนใช้กำหนดตำแหน่ง เพื่อเลือกคำสั่งหรือวาดลายเส้นบนจอภาพ ตำแหน่งจุดตัด X และ Y จากเครื่องมือนี้จะสัมพันธ์กับจุดตัดXและYบนจอภาพทำให้สามารถกำหนดคำสั่ง หรือตำแหน่งลายเส้นตามเงื่อนไขในโปรแกรมได้สะดวก

สแกนเนอร์แบบแท่น (flatbed scanner) เป็นสแกนเนอร์ที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน โดยการวางกระดาษเอกสารต้นฉบับที่ต้องการไปบนเครื่องสแกนเนอร์ ทำให้ใช้งานได้ง่าย

กล้องถ่ายภาพดิจิตอล

กล้องถ่ายวีดิโอดิจิตอล (digital video camera) มีรูปร่างการทำงานคล้ายกล้องวีดิโอ แต่ภาพเคลื่อนไหวที่ได้จากกล้องวีดิโอดิจิตอลจะเป็นไฟล์ในหน่วยความจำ ของกล้องแทนฟิล์ม นอกจากนี้กล้องถ่ายวีดิโอดิจิตอล ยังสามารถจับภาพนิ่งได้ด้วย

2.หน่วยประมวลผล แบ่งเป็น2หน่วย

2.1หน่วยคำนวณ

ทำหน้าที่ ใน การคิดคำนวณทางคณิตศาสตร์ และเปรียบเทียบทางตรรกะของข้อมูล

2.2หน่วยควบคุม

ทำหน้าที่ประสานงาน และ ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยจะทำงานประสานกับหน่วยความจำหลัก

อุปกรณ์หน่วยประมวลผล

3.หน่วยความจำ

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ > หน่วยความจำ (Memory Unit)

หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการจดจำข้อมูล และโปรแกรมต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ บางครั้งอาจเรียกว่า หน่วยเก็บข้อมูลหลัก (Primary storage)
สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
2.2.1 หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory - ROM)

เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึก

ซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ) เป็นความจำที่ซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากน่วยความจำ (nonvolatile)

โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีก แล้วเช่น เก็บโปรแกรมไบออส (Basic Input output System : BIOS) หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ใช้เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลข ใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงาน
เฉพาะด้าน เช่น ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น

2.2.2 หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory - RAM)
เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดในการอ่านและเขียนข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว
ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กำลังทำงาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล ของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น

internal storge หรือเป็นหน่วยเก็บข้อมูลและโปรแกรมชั่วคราว( temporary storage)

เมื่อปิดเคื่รองคอมพิวเตอร์ข้อมูลหรือโปรเเกรมทุกอย่าง ที่เก็บในแรมจะ หายไป เนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยง หน่วยเก็บข้อมูลประเภทนี้จึงเรียกว่า volatile ดังนั้นจัดเก็บข้อมูลอย่างถาวร ไว้ใช้งานในภายหลัง จึงจำเป็นจะตอ้งมีหน่วยเก็บเข้อมูลภายนอกที่เรียกว่า external storage หรือ secondary storage หรือ auxiliary storage ซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลสำหรับการประมวลผลไว้ได้ถึงแม้ว่าจะไม่มีกระเเส ไฟฟ้าหล่อเลี้ยง( non-volatile) ก็ตาม

กระบวนการในการเก็บข้อมูล เรียกว่า การเขียนหรือการบันทึกข้อมูล ( writing หรือ recording data)

เนื่องจากว่า อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรอง จะบันทึกข้อมูลในรูปของสื่อต่างๆที่สามารถนำมาเร๊ยกในภายหลังได้ กระบวนการดึงข้อมูลมาใช้เรียกว่า retrieving data เเละถ้าเป็นการอ่านข้อมูลจะเรียกว่า reading data เพราะอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองจะอ่านข้อมูลและถ่ายโอนไปยังหน่วยความจำหลัก เพื่อการประมวลผลต่อไป

การใช้งานคอมพิวเตอร์ในหน่วยงานต่างๆ จะมีความต้องการอุปกรณ์ในการจัดเก็บข้อมูลที่แตกต่างกันออกไป เช่น บริษัทประกันและธนาคาร อาจมีความต้องการอุปกรณ์ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลของลูกค้าได้จำนวนมาก ในขณะที่ธุรกิจขนาดกลางและขนาดย่อมอาจต้องการอุปกรณ์ ในการจัดเก็บข้อมูลไม่มากนัก

หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storage Unit)

อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรอง สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภทหลัก ๆ ดังนี้
จานแม่เหล็ก ( magnetic disk storage)

จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูล สำรองที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายกับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกประเภท จานแม่เหล็กประกอบด้วยแผ่นพลาสติกหรือโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็ก ข้อมูลสามารถบันทึกและอ่านจากผิวหน้าที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กนี้ จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีความจุสูง มีความเชื่อถือได้ และยังสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว ประเภทของจานแม่เหล็ก เช่น ฮาร์ดดิสก์ ( hard disk )

ฟลอปปี้ดิสก์ ( floppy disks)

ฟลอปปี้ดิสก์ นิยมเรียกโดยทั่วไปว่า ดิสก์เกตต์ ( diskettes) หรือดิสก์ ( disks) เป็น อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองที่สามารถพกพาและเคลื่อนย้ายได้สะดวก ฟลอปปีดิสก์ ในรุ่นแรก ๆ จะมีขนาด 8 นิ้ว และ 5.25 นิ้ว แต่ปัจจุบันนิยมใช้ขนาด 3.5 นิ้วแต่เดิมฟลอปปีดิสก์เรียกว่า ฟลอปปี ( floppies) เพราะดิสก์มีลักษณะที่บางและยืดหยุ่น แต่ปัจจุบันลักษณะของดิสก์ได้พัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ เป็นดิสก์ที่หุ้มด้วยแผ่นพลาสติกแข็ง แต่เนื้อดิสก์ภายในยังคงอ่อนเหมือนเดิม จึงเรียกฟลอปปี้เช่นเดิม

4.หน่วยแสดงผล

น่วยแสดงผล (output unit) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแสดงผลลัพธ์หรือสารสนเทศที่ผ่านการประมวลผล โดยจะแปลงผลลัพธ์จากสัญญาณไฟฟ้าของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็นรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจ

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ > หน่วยแสดงผล (Output Unit)

หน่วยแสดงผล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ โดยมากจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

หน่วยแสดงผลชั่วคราว (Soft Copy)
หมายถึงการแสดงผลออกมาให้ผู้ใช้ได้รับทราบในขณะนั้น แต่เมื่อเลิกการทำงานหรือเลิกใช้แล้วผลนั้นก็จะหายไป ไม่เหลือเป็นวัตถุให้เก็บได้ ถ้าต้องการเก็บผลลัพธ์นั้นก็สามารถส่งถ่ายไปเก็บในรูปของข้อมูลในหน่วยเก็บ ข้อมูลสำรอง เพื่อให้สามารถใช้งานได้ในภายหลัง ได้แก่

จอภาพ (Monitor)

อุปกรณ์ฉายภาพ (Projector)

อุปกรณ์เสียง (Audio Output)

หน่วยแสดงผลถาวร (Hard Copy)
หมายถึงการแสดงผลที่สามารถจับต้อง และเคลื่อนย้ายได้ตามต้องการ มักจะออกมาในรูปของกระดาษ ซึ่งผู้ใช้สามารถนำไปใช้ในที่ต่าง ๆ หรือให้ผู้ร่วมงานดูในที่ใด ๆ ก็ได้ อุปกรณ์ที่ใช้เช่น

เครื่องพิมพ์ (Printer)