หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

เมื่อพิจารณาศัพท์คำว่า Computer ถ้าแปลกันตรงตัวตามคำภาษาอังกฤษ จะหมายถึง เครื่องคำนวณ ดังนั้นถ้ากล่าวอย่างกว้าง ๆ  เครื่องคำนวณที่มีส่วนประกอบเป็นเครื่องกลไกหรือเครื่องไฟฟ้า ต่างก็จัดเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งสิ้น ลูกคิดที่เคยใช้กันในร้านค้า ไม้บรรทัด คำนวณ (slide rule) ซึ่งถือเป็นเครื่องมือประจำตัววิศวกรในยุคยี่สิบปีก่อน หรือเครื่องคิดเลข ล้วนเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งหมด

ในปัจจุบันความหมายของคอมพิวเตอร์จะระบุเฉพาะเจาะจง หมายถึง เครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ แต่ในพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ได้ให้คำจำกัดความของคอมพิวเตอร์ไว้ค่อนข้างกะทัดรัดว่า "เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์"

คุณลักษณะสำคัญของเครื่องคอมพิวเตอร์ มี 4 ประการ 

          1. ทำงานโดยอัตโนมัติ ถ้าสังเกตการทำงานของคอมพิวเตอร์ จะพบว่า อุปกรณ์ทุกอย่างของคอมพิวเตอร์ทำงานได้เองโดยอัตโนมัติ โดยที่คนไม่ได้เข้าไปควบคุม ไม่ว่าจะเป็นการอ่านข้อมูล การคำนวณ หรือการพิมพ์ผลลัพธ์

          2. ทำงานได้อเนกประสงค์ เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้อเนกประสงค์ เพราะทำงานได้หลายชนิดขึ้นอยู่กับโปรแกรมที่ใช้ เช่น โปรแกรมเงินเดือน โปรแกรมคิดคะแนนสอบของนักเรียน เป็นต้น

          3. เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ประกอบกันเข้าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์นั้น ล้วนแล้วแต่เป็นอุปกรณ์ทางด้าน

อิเล็คทรอนิคส์ทั้งสิ้น เช่น ทรานซิสเตอร์ วงจรไอซี ดังนั้นจึงทำงานด้วยความเร็วสูงมาก

          4. เป็นระบบดิจิตอล คำว่า ดิจิตอล (Digital) มาจากคำว่า Digit หมายถึง ตัวเลข เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ ทำงานโดยใช้ระบบตัวเลข ข้อมูลทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นตัวเลข ตัวหนังสือ หรือเครื่องหมายในทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ เมื่อส่งเข้าเครื่องรับข้อมูลของคอมพิวเตอร์แล้ว

จะถูกเปลี่ยนเป็นตัวเลขหมด

การทำงานของคอมพิวเตอร์

เครื่องคอมพิวเตอร์มีขั้นตอนการทำงาน 3 ขั้นตอน คือ

          1. รับโปรแกรมและข้อมูล โปรแกรมในที่นี้ หมายถึง ชุดของคำสั่งที่จะให้คอมพิวเตอร์ทำงาน ส่วนข้อมูล อาจเป็นตัวเลขหรือตัวหนังสือก็ได้ ที่ต้องการให้คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผล

          2. การประมวลผล หมายถึง การจัดระเบียบแบบแผนของข้อมูล เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ซึ่งทำได้โดยการคำนวณ

เปรียบเทียบ วิเคราะห์โดยใช้สูตรทางวิทยาศาสตร์ หรือ คณิตศาสตร์ โดยอาศัยคำสั่งหรือโปรแกรมที่เขียนขึ้น

          3. แสดงผลลัพธ์  คือ การนำผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลเสร็จเรียบร้อย แสดงออกในรูปแบบต่าง ๆ ที่ผู้ใช้เข้าใจ และนำไปใช้ประโยชน์ได้

องค์ประกอบของคอมพิวเตอร์

ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 5 ส่วนด้วยกัน คือ

ฮาร์ดแวร์ (Hardware)  คือลักษณะทางกายของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งหมายถึงตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และ อุปกรณ์รอบข้าง (peripheral) ที่เกี่ยวข้อง เช่น ฮาร์ดดิสก์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น ฮาร์ดแวร์ประกอบด้วย

1 หน่วยรับข้อมูลเข้า (Input Unit)

             หน่วยรับข้อมูลเข้า เป็นหน่วยที่ทําหน้าที่รับข้อมูล หรือคําสั่งเข้าสู่คอมพิวเตอร์เพื่อให้คอมพิวเตอร์นําข้อมูล หรือคําสั่งดังกล่าวไปประมวลผลกลางต่อไป ตัวอย่างของอุปกรณ์ที่จัดอยู่ในหน่วยรับข้อมูลเข้าได้แก่

-แป้นพิมพ์ (Keyboard)

-เมาส์ (Mouse)

-ไมโครโฟน (Microphone)

-แสกนเนอร์ (Scanner)

-กล้องดิจิตอล

   

 2 หน่วยประมวลผล (Central Process Unit)

             หน่วยประมวลผลกลาง เป็นหน่วยที่สําคัญที่สุด เปรียบได้กับสมองของคอมพิวเตอร์มีหน้าที่ประมวลผลของมูล หรือคําสั่งต่าง ๆ และมีหน้าที่ควบคุมระบบต่าง ๆ ของคอมพิวเตอร์ ให้ทุกหน่วยทํางานสอดคล้องกัน ซึ่งหน่วยประมวลผลการจะประกอบด้วยหน่วยย่อย ๆ ดังต่อไปนี้

หน่วยความจํา (Memory Unit)

รีจิสเตอร์ (Register) คือ หน่วยความจําที่อยู่ภายใน CPU ทําหน้าที่เก็บข้อมูลที่ส่งมาจากหน่วยความจําหลัก และจะนําข้อมูลดังกล่าวไปประมวลผล

รอม (Read Only Memory: ROM) คือ หน่วยความจําหลักชนิดถาวรของคอมพิวเตอร์ทําหน้าที่เก็บคําสั่งต่าง ๆ ไม่สามารถแก้ไข้ข้อมูลในรอมได้ เปรียบได้กับหนังสือที่จะเก็บความรู้ต่าง ๆ เอาไว้

แรม (Random Access Memory: RAM) คือ หน่วยความจําหลักชนิดหนึ่งของคอมพิวเตอร์ทําหน้าที่เก็บข้อมูล หรือคําสั่งต่าง ๆ ที่ใช้ในการประมวลผล สามารถแก้ไขข้อมูลในแรมได้ และข้อมูลจะหายไปเมื่อปิดเครื่อง

คอมพิวเตอร์ เปรียบได้กับกระดาษทดหน่วยคํานวณ และ    ตรรกะ (Arithmetic and Login Unit: ALU) เป็นหน่วยที่ทําหน้าที่คํานวณทางด้านคณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร หรือคํานวณทางตรรกะศาสตร์ เช่น เปรียบเทียบข้อเท็จ เป็นต้น

หน่วยควบคุม (Control Unit)  เป็นหน่วยที่ทําหน้าที่ควบคุมการทํางานทุกๆ หน่วยในCPU และอุปกรณ์ต่อพ่วงให้ทํางานได้อย่างสัมพันธ์กัน

3 หน่วยแสดงผล (Output Unit)

             หน่วยแสดงผลเป็นหน่วยที่ทําหน้าที่นําผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลกลางไปแสดง

ตัวอย่างอุปกรณ์ที่จัดเป็นชนิดหน่วยแสดงผลได้แก่

-จอภาพ

-เครื่องพิมพ์

-ลําโพง

4 หน่วยเก็บข้อมูลสํารอง (Secondary Storage)

             หน่วยเก็บข้อมูลสํารอง คือ สื่อในการเก็บบันทึกข้อมูล เช่น Hard disk, CD-ROM,Tape, Floppy disk เป็นต้น

2. ซอฟต์แวร์ (Software)

                

คอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่ประกอบออกมาจากโรงงานจะยังไม่สามารถทำงานใดๆ เนื่องจากต้องมี ซอฟต์แวร์ (Software)ซึ่งเป็นชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่สั่งให้ฮาร์ดแวร์ทำงานต่าง ๆ ตามต้องการ โดยชุดคำสั่งหรือโปรแกรมนั้นจะเขียนขึ้นมาจาก ภาษาคอมพิวเตอร์ (Programming Language) ภาษาใดภาษาหนึ่ง และมี โปรแกรมเมอร์ (Programmer) หรือนักเขียนโปรแกรมเป็นผู้ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเขียนซอฟต์แวร์ต่าง ๆ ขึ้นมา

อ้างอิง http://home.kku.ac.th/samnat/computer_system_01.html

ระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์

   ความหมาย ระบบการโอนถ่ายข้อมูลหรือการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างต้นทางหรือปลายทางโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์ โทรสาร โมเด็ม คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์เครือข่ายต่างๆ ดาวเทียม ควบคุมการส่งและการไหลของข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง

องค์ประกอบระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์

   1.ข่าวสาร (Message) เป็นข้อมูลรูปแบบต่างๆ

   2.ผู้ส่งหรืออุปกรณ์ส่งข้อมูล (Sender)

   3.สื่อหรือตัวกลาง (Media) เป็นสื่อหรือช่องทาง ที่ใช้ในการนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง

   4.ผู้รับหรืออุปกรณ์รับข้อมูล (Receiver)

   5.กฎ ข้อตกลง ระเบียบวิธีการรับส่ง(protocol)

สื่อหรือตัวกลางของระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับคอมพิวเตอร์

   1.สื่อหรือตัวกลางประเภทมีสาย

     1.1 สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) มี 2 ชนิด คือ

      – สายคู่บิดเกลียวไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair : UTP)

      – สายคู่บิดเกลียวมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair : STP)

     1.2 สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) เป็นสื่อกลางที่มีส่วนของสายส่งข้อมูล

เป็นลวดทองแดงอยู่ตรงกลาง หุ้มด้วยพลาสติก ส่วนชั้นนอกหุ้มด้วยโลหะ

หรือฟอยล์ถักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน

     1.3 สายใยแก้วนำแสง (Fiber-optic cable) เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งข้อมูล

ในรูปแบบของแสง

   2.สื่อหรือตัวกลางประเภทไร้สาย

     2.1 คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง

ส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลกันมากๆ หรือพื้นที่ทุรกันดาร

     2.2 ดาวเทียม (Satellite) ในการส่งสัญญาณดาวเทียมนั้น จะต้องมีสถานี

ภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียม

     2.3 แอคเซสพอยต์ (Access Point)

ความหมายเครือข่ายคอมพิวเตอร์

   ระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไป และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลและสารสนเทศ รวมถึงใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ร่วมกัน

ประโยชน์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

   1. การใช้ทรัพยากรร่วมกัน (Resources Sharing) หมายถึง การใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องพิมพ์ร่วมกัน

   2. การแชร์ไฟล์ เมื่อคอมพิวเตอร์ถูกติดตั้งเป็นระบบเน็ตเวิร์กแล้ว การใช้ไฟล์ข้อมูลร่วมกันหรือการแลกเปลี่ยนไฟล์ทำได้อย่างสะดวกรวดเร็ว

   3. สามารถบริหารจัดการทำงานคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องได้จากศูนย์กลาง (Centralized Management)

   4. สามารถทำการสื่อสารกันในเครือข่าย (Communication) ได้หลายรูปแบบ

   5. มีระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูลบนเครือข่าย (Network Security)

ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

   1. เครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network : LAN)

   2. เครือข่ายเมือง  (Metropolises Area Network :MAN)

   3. เครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network : WAN)

   4. เครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet)

รูปแบบการเชื่อมต่อของระบบเครือข่าย

   1.การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบบัส (bus network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ ทุกเครื่องบนสายสัญญาณหลักเส้นเดียว ที่ปลายทั้งสองด้านปิดด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Terminator ไม่มีคอมพิวเตอร์เครื่องใด เครื่องหนึ่ง เป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อ คอมพิวเตอร์เครื่องใดหยุดทำงาน ก็ไม่มีผลกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ในเครือข่าย การรับส่งสัญญาณบนสายสัญญาณต้องตรวจสอบสายสัญญาณ BUS ให้ว่างก่อน จึงจะสามารถส่งสัญญาณไปบนสาย BUS ได้

   2. การเชื่อต่อเครือข่ายแบบวงแหวน (ring network) การเชื่อมต่อแบบวงแหวน เป็นการเชื่อมต่อจากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง จนครบวงจร ในการส่งข้อมูลจะส่งออกที่สายสัญญาณวงแหวน โดยจะเป็นการส่งผ่านจากเครื่องหนึ่ง ไปสู่เครื่องหนึ่งจนกว่าจะถึงเครื่องปลายทาง ปัญหาของโครงสร้างแบบนี้คือ ถ้าหากมีสายขาดในส่วนใดจะทำ ให้ไม่สามารถส่งข้อมูลได้

   3. การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบดาว (Star network)  เป็นการเชื่อมต่อสายสื่อสารจากคอมพิวเตอร์หลายๆเครื่องไปยังฮับ (hub) หรือ สวิตช์ (switch) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สลับสายกลางแบบจุดต่อจุดเป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อ วงจรเชื่อมโยงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ให้ติดต่อสื่อสารถึงกัน

   4. เครือข่ายแบบ Hybrid เป็นการเชื่อมต่อที่ผสมผสานเครือข่ายย่อยๆ หลายส่วนมารวมเข้าด้วยกัน เช่น นำเอาเครือข่ายระบบ Bus, ระบบ Ring และ ระบบ Star มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เหมาะสำหรับบางหน่วยงานที่มีเครือข่ายเก่าและใหม่ให้สามารถทำงานร่วมกัน

อุปกรณ์เครือข่าย

   1. ฮับ (hub) เป็นอุปกรณ์ที่ทวนและขยายสัญญาณเพื่อส่งต่อไปยังอุปกรณ์อื่นให้ได้ระยะทางที่ยาวไกลขึ้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลก่อนและหลังการรับส่งและไม่มีการใช้ซอฟแวร์ใด ๆ มาเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ชนิดนี้ การติดตั้งทำได้ง่าย

   2. โมเด็ม (modem) เป็นฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณอนาล็อก(Analog signal)ให้เป็นสัญญาณดิจิทัล (Digital Signal)และในทางกลับกันก็แปลงสัญญาณดิจิทัลให้เป็นสัญญาณอนาล็อก

   3. การ์ด LAN (Network Interface Card – NIC) เป็นการ์ดสำหรับต่อเครื่องพีซีเข้ากับสาย LAN

   4. สวิตช์ (Switching) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กระจายช่องทางการสื่อสารข้อมูลหลายช่องทางการสื่อสารข้อมูลหลายช่องทางในระบบเครือข่ายคล้ายHubแต่ต่างกันในเรื่องของกรทำงานและความเร็ว คือ แต่ละช่องสัญญาณ (port) จะใช้ความเร็วเป็นอิสระต่อกันตามมาตรฐานความเร็ว

   5. เราท์เตอร์ (router) เป็นอุปกรณ์ในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงให้เครือข่ายหลายเครือข่ายที่มีขนาดต่างกันหรือใช้มาตรฐานการส่งผ่านข้อมูล (Transmission) ต่างกันสามารถติดต่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้

โปรโตคอล (Protocol)

   โปรโตคอล คือ ข้อกำหนดหรือข้อตกลงที่ใช้ควบคุมการสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลชนิดเดียวกัน ซึ่งสามารถติดต่อสื่อสารระหว่างกันได้เหมือนกับมนุษย์ที่ใช้ภาษาเดียวกันในการสื่อสาร เพื่อให้เกิดความเข้าใจร่วมกันนั่นองค์กรที่เกี่ยวข้องได้กำหนดโปรโตคอลที่เรียกว่ามาตรฐานการจัดการระบบการเชื่อมต่อสื่อสารระหว่างระบบเปิด (Open System International :OSI)

ชนิดของโปรโตคอล

    1.ทีซีพีหรือไอพี (TCP/IP)

    2.เอฟทีพี (FTP)

    3.เอชทีทีพี (HTTP)

    4.เอสเอ็มทีพี (SMTP)

    5.พีโอพีทรี (POP3)

การถ่ายโอนข้อมูล

   1.การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน (Parallel transmission)

ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละ 1 ไบต์ หรือ 8 บิต จากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ตัวกลางระหว่างสองเครื่องจึงต้องมีช่องทางให้ข้อมูลเดินทางอย่างน้อย 8 ช่องทาง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านโดยมากจะเป็นสายสัญญาณแบบขนาน ระยะทางของสายสัญญาณแบบขนานระหว่างสองเครื่องไม่ควรยาวเกิน 100 ฟุต

    2. การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม (Serial transmission)

การถ่ายโอนข้อมูลแบบนุกรม

อาจจะแบ่งตามรูปแบบรับ-ส่ง ได้ 3 แบบคือ

      1) สื่อสารทางเดียว (simplex) ข้อมูลส่งได้ทางเดียวเท่านั้น บางครั้งก็เรียกว่า การส่งทิศทางเดียว (unidirectional data bus) เช่น การส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ การกระจายเสียงของสถานีวิทยุ เป็นต้น

      2) สื่อสารสองทางครึ่งอัตรา (half duplex) ข้อมูลสามารถส่งได้ทั้งสองสถานี แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจ เป็นต้น

      3) สื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full duplex) ทั้งสองสถานีสามารถรับและส่งได้ในเวลาเดียวกัน เช่น การสนทนาทางโทรศัพท์เป็นต้น

อ้างอิง https://amata20120813914194.wordpress.com/2012/09/13/%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%88%E0%B8%A7%E0%B8%A2%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B9%80%E0%B8%A3%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%99%E0%B8%A3%E0%B8%B9%E0%B9%89%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88-3-%E0%B8%A3%E0%B8%B0/