วงจรการทำงานของคอมพิวเตอร์

         ในการทำงานของคอมพิวเตอร์ จะมีขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอน ซึ่งประกอบด้วย การรับข้อมูลการประมวลผล การแสดงผล และการจัดเก็บข้อมูล หรือที่เรียกย่อ ๆ ว่า IPOA Cycle (Input Process Output Storage Cycle)

         1. รับข้อมูล (Input) คอมพิวเตอร์จะทำหน้าที่รับข้อมูลเพื่อนำไปประมวลผล อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลที่นิยมใช้ในปัจจุบัน เช่น แป้นพิมพ์ (Key board) เมาส์ (Mouse) สแกนเนอร์ (Scanner) ไมโครโฟน (Microphone) และกล้องดิจิทัล (Digital Camera) เป็นต้น

         2. ประมวลผล (Process) เมื่อ คอมพิวเตอร์รับข้อมูลเข้าสู่ระบบแล้ว จะทำการประมวลผลตามโปรแกรมหรือคำสั่งที่กำหนด เช่น การคำนวณภาษี การคำนวณเกรดเฉลี่ย เป็นต้น

          3. แสดงผล (Output) คอมพิวเตอร์จะแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลไปยังหน่วยแสดงผลซึ่งมีอุปกรณ์ทำหน้าที่แสดงผลที่ใช้แพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ จอภาพ (Moniter) ลำโพง (Speaker) และเครื่องพิมพ์ (Printer) เป็นต้น

         4. จัดเก็บข้อมูล (Storage) คอมพิวเตอร์จะทำการจัดเก็บข้อมูลลงในอุปกรณ์เก็บข้อมูล (Storage Medium) เช่น ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk) แผ่นซีดีรอม (CD-ROM) และ USB Flash Drive เป็นต้น

 

ประเภทของคอมพิวเตอร์

         คอมพิวเตอร์ สามารถจำแนกได้หลายประเภท ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของขนาดเครื่อง ความเร็วในการประมวลผล และราคาเป็นข้อพิจารณาหลัก โดยทั่วไปนิยมจำแนกประเภทคอมพิวเตอร์เป็น 7 ประเทภ

         1. ซูเปอร์คอมพิวเตอร์

         2. คอมพิวเตอร์เมนเฟรม

         3. มินิคอมพิวเตอร์

         4. คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ

         5. โน้ตบุ๊คคอมพิวเตอร์

         6. คอมพิวเตอร์พกพาขนาดฝ่ามือ

         7. คอมพิวเตอร์แบบฝัง

         ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Supercomputer) เป็น คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุดจึงมีราคาสูงมาก ความสามารถในการประมวลผลที่ทำได้ถึงพันล้านคำสั่งต่อวินาที ตัวอย่างการใช้คอมพิวเตอร์ประเภทนี้ เช่น การพยากรณ์อากาศ การทดสอบทางอวกาศ และงานอื่น ๆ ที่มีการคำนวณที่ซับซ้อน

 

ตัวอย่างซูเปอร์คอมพิวเตอร์
 

         คอมพิวเตอร์เมนเฟรม หรือ คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ (Mainframe Computer) เป็น คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพรองจากซูเปอร์คอมพิวเตอร์ สามารถรับรองการทำงานจากผู้ใช้ได้หลายร้อยคนในเวลาเดียวกัน ประมวลผลด้วยความเร็วสูง มีหน่วยความจำหลักขนาดใหญ่ ตลอดจนการจัดเก็บข้อมูลได้เป็นจำนวนมาก

 

ตัวอย่างเมนเฟรมคอมพิวเตอร์
 

          มินิคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์ขนาดกลาง (Minicomputer) หรือเรียกว่า Mid-renge Computer/Server เป็น คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานในด้านความเร็วและความสามารถในการจัด เก็บข้อมูลน้อยกว่าเมนเฟรม แต่สูงกว่าคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ (Desktop Computer) และ สามารถรองรับการทำงานจากผู้ใช้ได้หลายคนในการทำงานที่แตกต่างกันจากจุดเริ่ม ต้นในการพัฒนาที่ต้องการให้คอมพิวเตอร์ประเภทนี้ทำงานเฉพาะอย่าง เช่นการคำนวณทางด้านวิศวกรรม 

         คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ (Desktop Computer) เป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer หรือ PC) ที่ มีขนาดเล็กเหมาะกับโต๊ะทำงานในสำนักงาน สถานศึกษา และที่บ้าน รูปทรงของตัวเครื่องคอมพิวเตอร์จะมีทั้งแบบวางนอน และแบบแนวตั้งที่เรียกว่าทาวเวอร์ (Tower) เพื่อประหยัดเนื้อที่ในการวางทั้งบนโต๊ะและที่พื้น 

 

  ตัวอย่างคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ

 

         คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ค หรือบางครั้งเรียกว่า แล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ (Laptop Computer) เป็น คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่มีขนาดเล็ก บาง และน้ำหนักเบา เหมาะแก่การพกพาไปใช้ในสถานที่ต่าง ๆ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊คสามารถใช้กับไฟฟ้ามารถฐานทั่วไปและแบตเตอร์รี่ ปัจจุบันคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊คจะมีอุปกรณ์ครบครันและสามารถใช้งานเช่นเดียวกับ คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ 

ตัวอย่างคอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค
 

         Hand-held Personal Computer หรือ Palmtop Computer ปัจจุบัน คอมพิวเตอร์พกพาที่มีขนาดเล็กที่สุด ไม่ใช่เครื่องคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊คอีกต่อไปแล้ว แต่เป็นอุปกรณ์ที่เรียกกันทั่วไปว่าพีดีเอ (PDA) ซึ่งย่อมาจากคำว่า Personal Digital Assistant ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สามารถจัดการข้อมูลส่วนบุคคล จดบันทึก ปฏิทินนัดหมาย เครื่องคิดเลข ตลอดจนการใช้งานอินเทอร์เน็ต

ตัวอย่าง Palmtop Computer
 
           คอมพิวเตอร์แบบฝัง (Embedded Computer) เป็น คอมพิวเตอร์ที่ฝังอยู่ในอุปกรณ์ต่าง ๆ นิยมนำมาใช้ทำงานเฉพาะด้าน พิจารณาจากภายนอกจะไม่เห็นว่าเป็นคอมพิวเตอร์ แต่จะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานบางอย่างของอุปกรณ์นั้น ๆ คอมพิวเตอร์ประเภทนี้ เช่น เครื่องเล่นเกม ระบบเติมน้ำมันอัตโนมัติ โทรศัพท์มือถือ และตู้ร้องเพลงคาราโอเกะ เป็นต้น

 

ตัวอย่างคอมพิวเตอร์แบบฝังแบบต่างๆ

 เทคโนโลยีฮาร์ดแวร์

         เมื่อกล่าวถึง ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ (Hardware) โดย ทั่วไปจะหมายถึง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต่อพ่วงเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้แก่ โมเด็ม เครื่องพิมพ์ สแกนเนอร์ และลำโพง

 ตัวอย่างฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์

 

        ในการเรียนรู้ว่าระบบคอมพิวเตอร์ทำงานอย่างไรนั้น ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจถึงองค์ประกอบหลักของคอมพิวเตอร์เสียก่อน ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์นั้นจะประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 6 ส่วนคือ

         1.  อุปกรณ์รับข้อมูล

         2.  หน่วยประมวลผลกลาง

         3.  หน่วยความจำ

         4.  อุปกรณ์แสดงผล

         5.  อุปกรณ์การสื่อสาร

         6.  อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรอง 

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์

 

อุปกรณ์รับข้อมูล (Input Devices)

         อุปกรณ์รับข้อมูล เป็นฮาร์ดแวร์ใด ๆ ที่ทำหน้าที่รับข้อมูล โปรแกรม และคำสั่งเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ การใช้อุปกรณ์รับข้อมูลจะขึ้นอยู่กับลักษณะของโปรแกรมประยุกต์และความสะดวก ในการใช้งาน อุปกรณ์รับข้อมูลที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ แป้นพิมพ์ (Key board) เมาส์ (Mouse) สแกนเนอร์ (Scanner) ไมโครโฟน (Microphone) และกล้องดิจิทัล (Digital Camera) เป็นต้น 

         แป้นพิมพ์ เป็น อุปกรณ์รับข้อมูลที่ประกอบด้วยแป้นกดเพื่อป้อนข้อมูลเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่ง คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั่วไปจะใช้แป้นพิมพ์ที่มีแป้นกด 101 และ 105 แป้นส่วนคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก เช่น คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ค และเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพาหรือ พีดีเอ (PDA) จะใช้แป้นพิมพ์ที่มีจำนวนแป้นพิมพ์น้อยกว่า

ตัวอย่างแป้นพิมพ์
 

          เมาส์ เป็นอุปกรณ์ควบคุมการชี้ตำแหน่งบนจอภาพ เมาส์มีตั้งแต่ 1 ถึง 5 ปุ่มปัจจุบันมีการใช้เมาส์ทั้งแบบมีลูกกลิ้งกลม (Ball) ด้านล่าง แบบใช้แสงอินฟราเรด (Optical Mouse) และแบบไร้สาย (Wireless Mouse) 

 

ตัวอย่างเมาส์

 

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit: CPU)

         หน่วยประมวลผลกลาง หรือ CPU เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วนคือ หน่วยควบคุม (Control Unit) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทุกส่วน และ หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic/Logic Unit : ALU) ทำหน้าที่คำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น + - * / 

 

ตัวอย่างไมโครโปรเซสเซอร์

 

หน่วยความจำหลัก (Main Memory) 

         เป็นชิบหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บันทึกโปรแกรมและข้อมูล หน่วยความจำหลักจะบรรจุอยู่บนแผงวงจรหลักหรือที่เรียกว่าเมนบอร์ด (Main board) หน่วยของข้อมูลที่จัดเก็บในหน่วยความจำจะใช้หน่วยเป็น ไบต์ (Byte) กิโลไบต์ (Kilobyte) เมกะไบต์ (Megabyte) กิกะไบต์ (Gigabyte) และเทระไบต์ (Terabyte)  

         หน่วยความจำแรม Random Access Memory หรือ RAM เป็นอุปกรณ์หรือแผงวงจรที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรมคอมพิวเตอร์ หน่วยความจำแรม บางครั้งเรียกว่า หน่วยความจำชั่วคราว (Volatile Memory) ทั้ง นี้เนื่องจากโปรแกรมและข้อมูลที่ถูกเก็บในหน่วยความจำแรมจะถูกลบหายไปเมื่อ ปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ดังนั้นถ้าต้องการเก็บข้อมูลและโปรแกรมที่อยู่ในแรมไว้ใช้งานในอนาคตจะต้อง บันทึกข้อมูลเหล่านั้นลงในหน่วยความจำสำรอง (Secondary Storage) ก่อนที่จะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกครั้ง RAM ที่นิยมใช้ในปัจจุบันนี้แบ่ง 2 ประเภท คือ Static RAM (SRAM) และ Dynamic RAM (DRAM)

 

ตัวอย่างแรม
 

          น่วยความจำรอม Read-Only Memory หรือ ROM เป็นหน่วยความจำที่บันทึกข้อสนเทศและคำสั่งเริ่มต้น (Start-up) ของ ระบบ คุณสมบัติเด่นของรอมคือ ข้อมูลและคำสั่งจะไม่ถูกลบหายไป ถึงแม้ว่าจะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์หรือไม่ มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงแล้วก็ตาม                ข้อมูลหรือคำสั่งที่จัดเก็บในหน่วยความจำรอม ส่วนใหญ่จะถูกบันทึกมาจากโรงงานผู้ผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์ และข้อมูลเหล่านั้นจะไม่สามารถลบหรือแก้ไข้ได้ แต่สามารถอ่านได้ เรียกว่า PROM (Programmable Read-Only Memory)

         หน่วยความจำซีมอส CMOS ย่อมาจาก Complementary Metal-Oxide Semiconductor เป็นหน่วยความจำที่ใช้เก็บข้อสนเทศที่ใช้เป็นประจำของระบบคอมพิวเตอร์ เช่น ประเภทของแป้นพิมพ์ เมาส์ จอภาพ และเครื่องอ่านแผ่นดิสก์ CMOS ใช้กระแสไฟจากแบตเตอรี่ ดังนั้นเมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อสนเทศใน CMOS จึงไม่สูญหาย 

อุปกรณ์แสดงผล (Output Devices)

         เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แสดงผลที่ได้จากการประมวลผลข้อมูลซึ่งอาจแสดงในรูปของ การพิมพ์รายงานด้วยเครื่องพิมพ์ การแสดงผลทางจอภาพ และการแสดงในรูปของเสียงและวิดีโอ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แสดงผลที่เป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลายได้แก่ เครื่องพิมพ์ และจอภาพ

 

ตัวอย่างเครื่องพิมพ์แบบจุด เครื่องพิมพ์ฉีดหมึก และเครื่อง