องค์ประกอบและหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

องค์ประกอบและหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ จะทำงานได้ต้องประกอบไปด้วยส่วนสำคัญ 5 ส่วนด้วยกันคือ
1. หน่วยรับเข้า (Input Unit)
2. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit)
3. หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)
4. หน่วยความจำรอง (Secondary Memory Unit)
5. หน่วยแสดงผล (Output Unit)


องค์ประกอบของคอมพิวเตอร์
-หน่วยรับเข้า (Input Unit)
   ทำหน้าที่รับข้อมูลคำสั่งจากผู้ใช้ เข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อนำไปประมวลผล ข้อมูลที่รับเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์มีหลากหลาย เช่น ตัวอักษร, ตัวเลข, รูปภาพ, เสียง เป็นต้น โดยผ่านอุปกรณ์สำหรับนำเข้าข้อมูลรูปแบบต่างๆ เมาส์, คีย์บอร์ด, เครื่องอ่านพิกัด, เครื่องอ่านรหัสแท่ง, เครื่องสแกน, กล้องดิจิทัล, ไมโครโฟน
-หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit)
   ทำหน้าที่ประมวลผล คำนวณ และควบคุมการทำงานต่างๆ ของระบบคอมพิวเตอร์
1. หน่วยควบคุม (Control Unit : CU) ทำหน้าที่อ่านคำสั่ง สั่งงาน และควบคุมการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมด
2. หน่วยคำนวณตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit : ALU) ทำหน้าที่คำนวณด้วยวิธีการทางคณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร การเปรียบเทียบข้อมูลมากกว่า น้อยกว่า เป็นต้น
-หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)
   เป็นหน่วยเก็บข้อมูลก่อนนำไปประมวลผล เก็บคำสั่งโปรแกรมขณะใช้งาน และเก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลก่อนนำไปแสดงผล หน่วยความจำหลักแบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory : ROM) เป็นหน่วยความจำที่บริษัทผู้ผลิตคอมพิวเตอร์ได้บรรจุชิปหน่วยความจำแบบติดตั้งถาวร หรือไบออส (Basic Input Output System : BIOS) ไว้บนแผงวงจรหลักเรียบร้อยแล้ว โดยข้อมูลที่บรรจุลงไปในหน่วยความจำจะยังคงอยู่แม้จะปิดเครื่องไปแล้ว แต่ไม่สามารถบรรจุข้อมูลเพิ่มเติมลงไปได้
2. หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory : RAM) เป็นหน่วยความจำที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูลและคำสั่ง มีหน้าที่จดจำคำสั่งที่เป็นโปรแกรมและข้อมูลที่จะทำการประมวลผล หากเกิดไฟฟ้าดับหรือไม่มีกระแสไฟฟ้าข้อมูลที่อยู่ภายในจะหายไปทั้งหมด
-หน่วยความจำรอง (Secondary Memory Unit)
เป็นหน่วยความจำที่สามารถรักษาข้อมูลได้ตลอดไป ไม่มีทางสูญหายหลังจากเปิดเรื่องคอมพิวเตอร์แล้ว
-หน่วยส่งออก (Output Unit)
   เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์ออกมาให้ผู้ใช้งานสามารถรับรู้ได้ตามต้องการ ซึ่งการส่งออกเป็นผลัพธ์สามาถส่งออกได้หลายรูปแบบ เช่น ภาพ, เอกสาร, เสียง และอุปกรณ์ที่สามารถแสดงผลลัพธ์ก็มีหลายนิด เช่น ลำโพง, จอมอนิเตอร์, เครื่องฉายโปรเจ็คเตอร์, เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์
การทำงานของคอมพิวเตอร์เริ่มต้นจากผู้ใช้งานป้อนข้อมูล หรือคำสั่งผ่านอุปกรณ์รับข้อมูล (Input Unit) ไปประมวลผล (Central Processing Unit) เพื่อประมวลผลตามข้อมูลหรือคำสั่งที่ได้รับ อาจมีการเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit) เพื่อการประมวลผล แล้วแสดงผลลัพธ์ผ่านทางอุปกรณ์แสดงผล (Output Unit) ชนิดต่างๆ หากผู้ใช้ต้องการการบันทึกข้อมูลเก็บไว้ ก็จะทำการบันทึกข้อมูลลงหน่วยความจำรอง (Secondary Memory Unit) ชนิดต่างๆ ต่อไป
-การแทนที่ข้อมูลในคอมพิวเตอร์ 

   ข้อมูลต่างๆ ที่เก็บภายในเครื่องคอมพิวเตอร์จะเก็บอยู่ในรูปแบบเลขฐาน 2 คือ 0 และ 1 ไม่ใช่อย่างที่เราเห็น ไม่ว่าจะเป็นรูปภาพ เพลง ข้อความ ภาพเคลื่อนไหวต่างๆ โดยข้อมูลเลขฐาน 2 ที่ถูกเก็บไว้ เมื่อมีการเรียกใช้งานคอมพิวเตอร์จะทำการประมวลผลตัวเลขฐาน 2 ของข้อมูลนั้นๆ แล้วแสดงผลออกมาให้เราได้รับรู้ เช่น รูปภาพ เพลง ข้อความ ภาพเคลื่อนไหวต่างๆ
1. บิต (bit) เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของการเก็บข้อมูล เลขฐาน 2 คือ 0 และ 1 จำนวน 1 ตัว จะเรียกว่า 1 บิต เช่น 1001 จะเรียกว่า 4 บิต หากเปรียบเสมือนหลอดไฟ 0 หมายถึงปิดไฟ, 1 หมายถึงเปิดไฟ
2. ไบต์ (byte) เกิดจากเลขฐาน 2 จำนวน 8 ตัวเรียงกัน หรือ 8 บิต นั่นเอง เข้าใจง่ายๆ คือ 8 บิต = 1 ไบต์ เช่น 10011001 แบบนี้เรียกว่า 1 ไบต์ ซึ่งตัวเลขจำนวน 8 หลักนี้ จะได้ค่าที่แตกต่างกันถึง 256 ค่า 1 ไบต์ มีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ออกเทต (octet) แต่ถ้า 4 บิต จะมีชื่อเรียกอีกอย่างว่า นิบเบิล (nibble)
3. รหัสเอ็บซีดิก (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code : EBCDIC) เป็นรหัสที่พัฒนาโดยบริษัท IBM เพื่อใช้กับรบบปฏิบัติการขนาดใหญ่ เช่น OS-390 สำหรับเครื่องแม่ข่าย S/390 ถูกนำมาใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ของ IBM ทั้งหมด รหัสเอ็บซีดิก มีขนาด 8 บิต แทนรหัสอักขระได้ 256 ตัว ปัจจุบันรหัสเอ็บซีดิกไม่เป็นที่นิยมและกำลังจะเลิกใช้งาน
4. รหัสแอสกี (American Standard Code for Information Interchange : ASCII) เป็นรหัสมาตรฐานที่กำหนดโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (American National Standards Institute : ANSI) เป็นรหัสที่นิยมใช้งานกันมากที่สุดบนเครื่องคอมพิวเตอร์ เริ่มมีการใช้งานครั้งแรกเมื่อ ค.ศ.1967 รหัสแอสกี แต่เดิมประกอบด้วยรหัส 7 บิต เพื่อแทนอักขระทั้งหมด 128 ตัว ในปี ค.ศ. 1986 ได้ทำการปรับปรุงใหม่ให้เป็นรหัส 8 บิต โดยเพิ่มเข้ามาอีก 1 บิต เพื่อใช้ในการตรวสสอบความถูกต้อง เรียกบิตสุดท้ายนี้ว่า พาริตี้บิต (Parity bit)
5. ยูนิโค้ด (Unicode) เป็นรหัสที่ถูกพัฒนามาในปี พ.ศ.2534 และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ยูนิโค้ดช่วยให้คอมพิวเตอร์แสดงผล และจัดการข้อความตัวอักษรที่ใช้ระบบการเขียนของภาษาส่วนใหญ่ทั่วโลก ยูนิโค้ดเป็นเลขฐาน 2 ตั้งแต่ 1 ถึง 4 ไบต์ ทำให้สามารถรองรับการเก็บข้อมูลอักขระได้กว่า 100,000 ตัว
-การประมวลผลของซีพียู
1. การรับเข้าข้อมูล (Fetch) รับรหัสคำสั่งและข้อมูล จากหน่วยความจำ
2. การถอดรหัส (Decode) ทำการถอดรหัสคำสั่งได้รับ และส่งต่อไปยังส่วนคำนวณและตรรกะ
3. การทำงาน (Execute) ทำการคำนวณข้อมูลที่ถอดรหัสแล้ว และสั่งให้ CPU ทำงานตามคำสั่ง
4. การเก็บข้อมูล (Store) ทำการเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความจำหลัก

-การรับส่งข้อมูลภายในคอมพิวเตอร์
1.แผงวงจรหลัก หรือเมนบอร์ด (Motherboard/Mainboard) เปรียบเสมือนศูนย์กลางของเครื่องคอมพิวเตอร์ เพราะอุปกรณ์ทุกอย่าง จะต้องทำการเชื่อมต่อกับแผงวงจรหลักนี้
2.บัส (Bus) หมายถึง ช่องทางการติดต่อสื่อสารข้อมูลของอุปกรณ์ต่างๆ บัสในหน่วยประมวลผลกลางประกอบไปด้วย
-บัสข้อมูล (Data Bus) เป็นบัสที่หน่วยประมวลผลกลาง ใช้เป็นเส้นทางในการควบคุมและ การขนส่งข้อมูล ระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง และอุปกรณ์ภายนอก
-บัสรองรับข้อมูล (Address Bus) เป็นบัสที่หน่วยประมวลผลกลาง เลือกว่าจะส่งข้อมูลหรือรับข้อมูลจากอุปกรณ์ใด โดยจะส่งสัญญาณมาที่บัสรองรับข้อมูลนี้
-บัสควบคุม (Control Bus) เป็นบัสที่รับสัญญาณการควบคุมจากหน่วยประมวลผลกลาง เพื่อบังคับว่าจะอ่านข้อมูลเข้า หรือจะส่งข้อมูลออก


ที่มา : http://itnonkokm4.blogspot.com/2013/11/2.html