Fundamental of Computer (3)
3.1 จาก bit & Byte ก้าวไกลไปสู่เทคโนโลยี Semi-ConductorENIAC เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลก
ใน 2 ตอนที่ผ่านมาเล่าให้ฟังแล้วว่า ความก้าวหน้าของศาสตร์ทางด้านไฟฟ้าอิเล็คโทรนิคส์ทำให้เกิดเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็คโทรนิคส์ ทำงานรับส่งข้อมูลในระดับ 8 bit เครื่องแรกของโลก คือ ENIAC นอกจากนั้นยังกล่าวได้ว่า นักคณิตศาสตร์ได้เริ่มก้าวเข้ามาสู่โลกของคอมพิวเตอร์อย่างเป็นจริงเป็นจัง โดยมีผลงานชัดเจน 2 เรื่อง คือ
-
การคิดค้นชุดรหัส (Code) ขนาด 8 bit ซึ่งเรียกกันว่า รหัส ASCII (แอสกี้) แทนค่าระบบเลขฐานสิบ 0-9, ตัวอักษร, สัญญลักษณ์พิเศษ ทำให้เกิดการใช้ประโยชน์เครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่าที่จะใช้ในลักษณะของเครื่องคำนวณเท่านั้น
-
การกำหนดมาตราส่วนเพื่อใช้ในการนับจำนวนชุดรหัสที่มีเพิ่มมากขึ้น ตามปริมาณข้อมูล
เรื่องนี้มีพัฒนาการ คือ แต่เดิมนั้น รหัส 8 bit กำหนดให้เท่ากับจำนวนนับ = 1 Byte (Byte เป็นคำศัพท์เฉพาะทางซึ่งคงจะได้รากศัพท์มาจากภาษาลาติน เพราะถ้าไปเปิดในดิกชันนารี ผมใช้ของสอ เสถบุตร เล่มใหญ่ฉบับห้องสมุดก็ไม่มีแสดง) โดยหน่วยนับ bit จะต้องใช้ตัว “b” เป็นอักษรตัวพิมพ์เล็กและหน่วยนับ Byte จะต้องใช้ตัว “B” อักษรตัวพิมพ์ใหญ่
หน่วยวัดที่มีค่ามากขึ้น ในแวดวงวิชาการขณะนั้นมีความโน้มเอียงที่จะใช้ตามแบบของมาตราเมตริก คือ หาคำมานำหน้าหน่วย “bit” และ “Byte” เป็น กิโลบิท (Kilobit : Kb) หรือ กิโลไบท์ (KiloByte : KB) และถ้าเป็นไปได้ก็คงอยากจะใช้ว่า 1000 bit = 1 Kilobit หรือ 1000 Byte = 1 KiloByte แต่ข้อเท็จจริงจะไปกำหนดมาตราส่วนแบบนั้นไม่ได้ เพราะหน่วยพื้นฐานเริ่มต้นของข้อมูล คือ 8 bit หน่วยวัดที่มากขึ้น แท้ที่จริงก็คือหน่วย 8 bit หลาย ๆ ตัวมารวมกัน ดังนั้น หน่วยวัดใด ๆ ก็จะต้องหารด้วยเลข 8 ลงตัว
แต่ตัวเลขหลักพัน (1000) หารด้วย 8 ไม่ลงตัว หน่วยกิโล (Kilo) ในโลกของชุดรหัสข้อมูลจึงกลายเป็น “1024” หน่วยวัดมาตรฐานจึงถูกกำหนดขึ้น ดังนี้
8 bit.........=.....1 Byte
1024 Byte.=.....1 KiloByte (KB)
1024 KB...=.....1 MegaByte (MB)
1024 MB...=.....1 GigaByte (GB)
1024 GB...=.....1 TeraByte (TB)
พัฒนาการของคอมพิวเตอร์ต่อเนื่องมาจนถึงกลางทศวรรษ 1960 จึงถึงจุดเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่อีกครั้งหนึ่ง อันเนื่องมาจากการค้นพบและพัฒนาเทคโนโลยี Semi-Conductor
3.2 Semi-Conductor รากฐานของเทคโนโลยีในยุคคลื่นลูกที่ 3
จากพื้นฐานความรู้เรื่อง ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) และฉนวน (Insulator) นักอิเล็คโทรนิคส์นำมาต่อยอดผลิตเป็นชิ้นงานอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์มากมาย จนกระทั่ง มีนักวิทยาศาสตร์พบว่า แร่ธาตุบางอย่างมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าอยู่ตรงกลางระหว่าง ตัวนำและฉนวน เรียกเป็นภาษาวิชาการว่า “สารกึ่งตัวนำ” (Semi-Conductor)
และแร่ธาตุประเภท Semi-Conductor ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมมากในการนำมาแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ในการนี้ก็คือ ธาตุซิลิคอน (Silicon) ซึ่งทำมาจากแร่ Silica ที่หาได้มากในเม็ดทรายด้อยค่านี้เอง ในยุคต่อมา Silicon จึงกลายเป็นส่วนประกอบหลักของการผลิตชิ้นส่วนสำคัญทางอิเล็คโทรนิคส์ ในเขตอุตสาหกรรมทางด้าน IT ของสหรัฐอเมริกาถึงกับเรียกตัวเองว่า “Silicon Valley” ทำให้หลายคนเข้าใจว่า คงจะเต็มไปด้วยการทำเหมืองแร่ซิลิคอน แท้ที่จริงแล้วเป็นกลุ่มบริษัททางด้าน IT ทั้งสิ้น
ซิลิคอนเมื่อนำมาหลอมเหลวให้บริสุทธิ์ ผ่านแม่พิมพ์ออกมาเป็นแท่งทรงกระบอก จะเข้าสู่กระบวนการ “เฉือน” ให้เป็นแผ่นบาง ๆ เรียกว่า “Chip” ซึ่งหมายถึง แผ่นกลม ๆ บาง ๆ ความหมายเดียวกับ แผ่นมันฝรั่งทอด (Potato Chip) ซิลิคอนชิป ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำสามารถเพิ่มคุณสมบัติให้เป็นตัวนำไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ โดยการเจือสารเติมแต่งที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า เช่น ฟอสฟอรัส ซึ่งมีประจุ – หรืออิเล็คตรอนมากกว่าซิลิคอน 1 ตัว เรียกว่า เป็นการ “เพิ่มพลัง”
และถ้าเติมแต่งซิลิคอนชิปด้วยสารอย่างโบรอน (Boron)ซึ่งมีประจุ – หรืออิเล็คตรอนน้อยกว่าซิลิคอน 1 ตัว ก็จะทำให้อิเล็คตรอนของซิลิคอนหายไป 1 ตัว เมื่อประจุ – หายไปเรียกว่า เกิดสภาพ “รูโหว่” (Hole) เท่ากับว่ามีประจุ + เพิ่มขึ้น เมื่อเชื่อมต่อซิลิคอนทั้ง 2 ลักษณะเข้าด้วยกันก็จะได้คุณสมบัติพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์ เช่น ไดโอด, ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ เกิดขึ้นมา เทคโนโลยีทางด้าน Semi-Conductor จึงกลายเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์สมัยใหม่ ที่มีขนาดเล็ก มีประสิทธิภาพสูงอย่างน่าประหลาดใจ ยากที่ผู้ที่ขาดการศึกษาและความเข้าใจในเรื่องนี้จะเชื่อได้ว่า แผงวงจรอิเล็คโทรนิคส์ของเครื่องใช้ไฟฟ้ารุ่นเก่า เช่น วิทยุ ฯลฯ ซึ่งดูแล้วยุ่งเหยิงเต็มไปด้วยสายไฟสลับซับซ้อน จำนวนมากมายเป็นพัน เป็นหมื่นแผงวงจรจะสามารถย่อส่วนพร้อมยังคงคุณสมบัติในการทำงานลงมาเหลือเพียง “ชิป” ตัวเล็ก ๆ ขนาดเพียงปลายนิ้วก้อยเท่านั้น แต่มันก็เป็นจริงแล้วในโลกของเทคโนโลยีข้อมูลข่าวสารแห่งยุค “คลื่นลูกที่สาม”
ความเห็น (1)
ขอบคุณค่ะ