สาระดีดีที่ควรรู้...เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์ คำว่า "คอมพิวเตอร์" แปลว่า ผู้คำนวณ ซึ่งหมายถึง อุปกรณ์ที่ใช้ในการคำนวณ เช่น การบวก ลบ คูณ หาร ถ้าจะยึดความหมายนี้คอมพิวเตอร์ก็ไม่ต่างไปจากเครื่องคิดเลขธรรมดา ความจริงแล้ว เครื่องคอมพิวเตอร์มีคุณลักษณะและความสามารถที่ดีกว่าเครื่องคิดเลขหลายเท่า ดังนั้นการให้ความหมายของคอมพิวเตอร์ จึงเป็น คอมพิวเตอร์ คือ เครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการทำงานแบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เหมือนสมองกล สามารถแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อนตามคำสั่งของโปรแกรม ขั้นตอนการทำงานจะประกอบด้วย การรับโปรแกรมและข้อมูลในรูปแบบที่เครื่องสามารถรับได้ แล้วทำการคำนวณ เคลื่อนย้ายข้อมูล เปรียบเทียบ จนกระทั่งได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ จากความหมายนี้ จะเห็นว่าเครื่องคอมพิวเตอร์มีขั้นตอนการทำงาน 3 ขั้นตอน คือ 1. รับโปรแกรมและข้อมูล โปรแกรมในที่นี้หมายถึงชุดของคำสั่งที่จะให้คอมพิวเตอร์ทำงาน 2. ทำการประมวลผล หมายถึง การจัดระเบียบแบบแผนของข้อมูล เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ ตามที่ต้องการ ซึ่งทำได้โดยการคำนวณ เปรียบเทียบ วิเคราะห์โดยใช้สูตรทาง วิทยาศาสตร์ หรือคณิตศาสตร์วิธีการต่างๆ เหล่านี้ทำได้โดยอาศัยคำสั่งหรือโปรแกรมที่เขียนขึ้น 3. แสดงผลลัพธ์ คือ การนำผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลเสร็จเรียบร้อยแสดงออกใน รูปแบบต่างๆ ที่ผู้ใช้เข้าใจและนำไปใช้ประโยชน์ได้ คุณลักษณะของเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องคอมพิวเตอร์มีคุณลักษณะสำคัญ 4 อย่าง คือ 1. ทำงานโดยอัตโนมัติ ถ้าสังเกตการทำงานของคอมพิวเตอร์จะเห็นว่าอุปกรณ์ทุกอย่างของคอมพิวเตอร์ทำงานได้เองโดยอัตโนมัติ โดยที่คนไม่ได้เข้าไปควบคุมไม่ว่า จะเป็นการอ่านข้อมูล คำนวณ หรือพิมพ์ผลลัพธ์ อย่างไรก็ตามเครื่องจักรก็ยังคงเป็น เครื่องจักร ไม่มีชีวิตจิตใจ คิดและทำด้วยตนเองเหมือนกับสิ่งมีชีวิตทั่วไปไม่ได้ การที่ อุปกรณ์ทุกส่วนของคอมพิวเตอร์ทำงานต่อเนื่องกันโดยอัตโนมัติได้นั้น แท้จริงแล้วจะต้อง อาศัยโปรแกรมที่เขียนขึ้น โดยโปรแกรมนั้นจะบอกขั้นตอนโดยละเอียดว่า ให้อุปกรณ์ ส่วนไหนของคอมพิวเตอร์ทำอะไรบ้าง และทำอย่างไรจึงจะได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ดังนั้น ความเป็นอัตโนมัติของคอมพิวเตอร์จึงอยู่ที่ความสามารถทำงานตามคำสั่งของคนได้ 2. ทำงานได้เอนกประสงค์ เครื่องคิดเลขกับเครื่องคอมพิวเตอร์ มีหลักการทำงาน คล้ายคลึงกัน แต่เครื่องคิดเลขจัดอยู่ในประเภทใช้ในวัตถุปรสงค์เฉพาะกิจ เพราะใช้ คำนวณได้อย่างเดียว ส่วนเครื่องคอมพิวเตอร์จัดอยู่ในประเภทเอนกประสงค์ เพราะ ทำงาน ได้หลายชนิดขึ้นอยู่กับโปรแกรมที่ใช้ 3. เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นักเรียนทุกคนคงคุ้นเคยอยู่กับอุปกรณ์ที่เป็นเครื่องจักรกล เช่น เครื่องยนต์ จักรเย็บผ้า เครื่องสูบน้ำ ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าในขณะเครื่องทำงานจะมี การเคลื่อนไหวของชิ้นส่วนต่าง ๆ ส่วนอุปกรณ์ที่นำมาประกอบกันเข้าเป็นเครื่อง คอมพิวเตอร์นั้นล้วนแต่เป็นอุปกรณ์ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ทรานซิสเตอร์ วงจรไอซี (IC ย่อมาจาก Intergrated Circuit) เป็นต้น การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์เป็น ระบบอิเล็กทรอนิกส์จึงทำงานด้วยความเร็วสูงมาก 4. เป็นระบบดิจิตอล คำว่า ดิจิตอล (Digital) มาจากคำว่า digit ซึ่งหมายถึงตัวเลข เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ทำงานโดยใช้ระบบตัวเลข ข้อมูลทุกชนิดไม่ว่าจะเป็น ตัวเลข ตัวหนังสือ หรือเครื่องหมายอื่นใดที่ใช้ในทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ หรือทางธุรกิจ เมื่อส่งเข้าไปยังเครื่องรับข้อมูลของคอมพิวเตอร์แล้วจะถูกเปลี่ยนเป็นตัวเลขหมด ซึ่งการทำงานภายในหน่วยประมวลผลข้อมูลของคอมพิวเตอร์ จะใช้ระบบตัวเลขเท่านั้น ประเภทของคอมพิวเตอร์ ถ้าจำแนกตามลักษณะ วิธีการทำงานภายในเครื่องคอมพิวเตอร์อาจแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ คือ แอนะล็อกคอมพิวเตอร์ (Analog Computer) และ ดิจิทัลคอมพิวเตอร์ (Digital Computer) 1.อะแนล็อกคอมพิวเตอร์ 1. Analog Computer Analog Computer คือ คอมพิวเตอร์ที่รับรู้ข้อมูลที่เป็นสมบัติทางฟิสิกส์ หรือทางกายภาพ เช่น กระแสไฟฟ้า ที่กระทำติดต่อกัน และแสดงผลในรูปของกราฟ หรือสัญลักษณ์ใดๆ ผ่านทางหน้าปัด เช่น เครื่องวัดแรงดันไฟฟ้า วัดความกดดันบรรยากาศ (Atmosphere) วัดความเร็ว วัดอุณหภูมิ วัด/ตรวจคลื่นสมอง จุดเด่นของคอมพิวเตอร์ระบบนี้คือ ประมวลผลได้เร็วเนื่องจากรับข้อมูลจากแหล่งข้อมูลโดยตรง แต่มีจุดอ่อนคือ ไม่สามารถเก็บข้อมูลไว้ใช้งานในอนาคตได้ ข้อดี 1. เหมาะกับงานที่ต้องการทราบผลลัพธ์ทันที 2. รับข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต้นทางโดยตรง 3. ใช้งานง่าย 4. ราคาถูก ข้อจำกัด 1. ไม่สามารถเก็บบันทึกข้อมูลไว้ได้ 2. ทำงานแบบอัตโนมัติไม่ได้ 3. ใช้งานได้เฉพาะงาน 4. ผลลัพธ์ผิดพลาดได้ง่าย มีความน่าเชื่อถือน้อย 5. ไม่เหมาะกับงานคำนวณที่ซับซ้อน 2. ดิจิทัลคอมพิวเตอร์ Digital Computer คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อาศัยการนับทำงานกับสัญญาณข้อมูลที่มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) หรือ Digital Signal ซึ่งก็คือสัญญาณไฟฟ้านั่นเอง โดยการนับของคอมพิวเตอร์ระบบนี้ จะอาศัยตัวนับ (Counter) ภายในระบบฐานเวลา (Clock Time) มาตรฐาน ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ มีความน่าเชื่อถือ และสามารถนับข้อมูลที่มีค่าละเอียดได้ จึงสามารถแสดงค่าตัวเลขได้ตำแหน่งทศนิยมหลายตำแหน่ง อย่างไรก็ตามเนื่องจากการที่คอมพิวเตอร์ระบบนี้ จะต้องอาศัยข้อมูลที่เป็นสัญญาณไฟฟ้า ทำให้ไม่สามารถรับข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต้นทางได้โดยตรง จึงต้องอาศัยการแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณ Analog และ Digital ทำให้เสียเวลาในขบวนการนี้พอสมควร (แต่มองแทบไม่ออก) และเนื่องจากข้อมูลที่นำมาประมวลผลเป็นสัญญาณไฟฟ้า จึงมีจุดเด่นที่ข้อมูลต่างๆ สามารถบันทึกเพื่อนำมาใช้งานได้ภายหลัง การแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณ Analog และ Digital อาศัย "ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล - Converter" ซึ่งจำแนกได้ 2 รูปแบบ คือ 1. Analog to Digital Converter (A/D) ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลที่มนุษย์รับรู้ สัมผัสได้ เป็นข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อป้อนเข้าสู่การประมวลผล จึงเป็นขบวนการหนึ่งของการรับข้อมูล (Input Unit) 2. Digital to Analog Converter (D/A) ทำหน้าที่แปลงข้อมูลผลลัพธ์จากการประมวลผล ซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้า ให้เป็นสัญญาณที่มนุษย์รับรู้ได้ สัมผัสได้ จึงเป็นขบวนการหนึ่งของการแสดงผลข้อมูล (Output Unit) สรุป Digital Computer จึงเป็นคอมพิวเตอร์ที่รับรู้ข้อมูลดิจิตอล รวมถึงการเก็บ ประมวลผล และแสดงผลในระบบดิจิตอลเช่นกัน ซึ่งได้แก่ คอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันนั่นเอง ข้อดี 1. บันทึกข้อมูลในเครื่องฯ ได้ 2. เปรียบเทียบข้อมูลได้ 3. ให้ผลลัพธ์ความละเอียดสูง 4. ผลลัพธ์น่าเชื่อถือ 5. ใช้ประมวลผลข้อมูลได้ทุกประเภท ข้อจำกัด 1. ราคาแพง เมื่อเทียบกับ Analog Computer 2. ขั้นตอนการทำงานซับซ้อน 3. อ่านข้อมูลจาก แหล่งข้อมูลต้นทางโดยตรงไม่ได้ 4. ต้องมีการเปลี่ยนรูปแบบสัญญาณข้อมูล ทั้งก่อนและหลังการประมวลผล

จงเป็นน้ำครึ่งแก้วตลอดชีวิต เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม

« on: June 09, 2006, 03:29:27 pm » Reply #1

Re: สาระดีดีที่ควรรู้...เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

มนุษย์พยายามสร้างเครื่องมือเพื่อช่วยการคำนวณมาตั้งแต่สมัยโบราณแล้ว จึงได้พยายามพัฒนาเครื่องมือต่างๆ ให้สามารถใช้งานได้ง่ายเพิ่มขึ้นตามลำดับ ในระยะ 5,000 ปี ที่ผ่านมา มนุษย์เริ่มรู้จักการใช้นิ้วมือและนิ้วเท้าของตน เพื่อช่วยในการคำนวณ และพัฒนาเป็นอุปกรณ์อื่นๆ

วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ เริ่มต้นจากวิวัฒนาการของการคำนวณ อุปกรณ์ที่ใช้ในการคำนวณ หรือเครื่องคำนวณต่างๆ เนื่องจากถือได้ว่า "คอมพิวเตอร์" เป็นเครื่องคำนวณรูปแบบหนึ่งนั่นเอง โดยอาจจะเริ่มได้จากการนับจำนวนด้วยก้อนหิน, เศษไม้, กิ่งไม้, การใช้ถ่านขีดเป็นสัญลักษณ์ตามฝาผนัง ทั้งนี้เครื่องคำนวณที่นับเป็นต้นแบบของคอมพิวเตอร์ที่งานในปัจจุบันได้แก่ ลูกคิด

เมื่อพิจารณาศัพท์คำว่า คอมพิวเตอร์ ถ้าแปลกันตรงตัวตามคำภาษาอังกฤษ จะหมายถึงเครื่องคำนวณ ดังนั้นถ้ากล่าวอย่างกว้างๆ เครื่องคำนวณที่มีส่วนประกอบเป็นเครื่องกลไกหรือเครื่องไฟฟ้า ต่างก็จัดเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งสิ้น ลูกคิดที่เคยใช้กันในร้านค้า ไม้บรรทัด คำนวณ (slide rule) ซึ่งถือเป็นเครื่องมือประจำตัววิศวกรในยุคยี่สิบปีก่อน หรือเครื่องคิดเลข ล้วนเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งหมด

ในปัจจุบันความหมายของคอมพิวเตอร์จะระบุเฉพาะเจาะจง หมายถึงเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ

พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ได้ให้คำจำกัดความของ คอมพิวเตอร์ ไว้ค่อนข้างกะทัดรัดว่า เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์

ลูกคิด (Abacus)

ลูกคิด เป็นเครื่องคำนวณเครื่องแรก ที่มนุษย์ได้ประดิษฐ์คิดค้นขึ้นมา โดยชาวตะวันออก (ชาวจีน) และยังมีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน มีลักษณะต่างๆ ออกไป เช่นลักษณะลูกคิดของจีน ซึ่งมีตัวนับรางบน สองแถว ขณะที่ลูกคิดของญี่ปุ่นมีตัวนับรางบนเพียงแถวเดียว แม้เป็นอุปกรณ์สมัยเก่า แต่ก็มีความสามารถในการคำนวณเลขได้ทุกระบบ

ส่วนประกอบของลูกคิด

ในปัจจุบันการคำนวณบางอย่าง ยังใช้ลูกคิดอยู่ถึงแม้นจะมีคอมพิวเตอร์


แท่งเนเปียร์ (Napier's rod)

แท่งเนเปียร์ อุปกรณ์คำนวณที่ช่วยคูณเลข คิดค้นโดย จอห์น เนเปียร์ (John Napier : 1550 - 1617) นักคณิตศาสตร์ชาวสก๊อต มีลักษณะเป็นแท่งไม้ที่ตีเป็นตาราง และช่องสามเหลี่ยม มีเลขเขียนอยู่บนตารางเหล่านี้ เมื่อต้องการคูณเลขจำนวนใด ก็หยิบแท่งที่ใช้ระบุเลขแต่ละหลักมาเรียงกัน แล้วจึงอ่านตัวเลขบนแท่งนั้น ตรงแถวที่ตรงกับเลขตัวคูณ ก็จะได้คำตอบที่ต้องการ โดยก่อนหน้านี้เนเปียร์ ได้ทำตารางลอการิทึม เพื่อช่วยในการคูณและหารเลข โดยอาศัยหลักการบวก และลบเลขมาช่วยในการคำนวณ

ไม้บรรทัดคำนวณ (Slide Rule)

วิลเลี่ยม ออทเตรด (1574 - 1660) ได้นำหลักการลอการิทึมของเนเปียร์มาพัฒนาเป็น ไม้บรรทัดคำนวณ หรือสไลด์รูล โดยการนำค่าลอการิทึม มาเขียนเป็นสเกลบนแท่งไม้สองอัน เมื่อนำมาเลื่อนต่อกัน ก็จะอ่านค่าเป็นผลคูณหรือผลหารได้ โดยอาศัยการคาดคะเนผลลัพธ์

นาฬิกาคำนวณ (Calculating Clock)

นาฬิกาคำนวณ เป็นเครื่องคำนวณที่รับอิทธิพลจากแท่งเนเปียร์ โดยใช้ตัวเลขของแท่งเนเปียร์บรรจุบนทรงกระบอกหกชุด แล้วใช้ฟันเฟืองเป็นตัวหมุนทดเวลาคูณเลข ประดิษฐ์โดย วิลเฮล์ม ชิคการ์ด (1592 - 1635) ซึ่งถือได้ว่าเป็นผู้ที่ประดิษฐ์เครื่องกลไกสำหรับคำนวณได้เป็นคนแรก



เครื่องคำนวณของปาสกาล (Pascal's Pascaline Calculator)

เครื่องคำนวณของปาสกาล ประดิษฐ์ในปี 1642 โดย เบลส ปาสกาล (Blaise Pascal :1623 - 1662) นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศษ โดยเครื่องคำนวณนี้มีลักษณะเป็นกล่องสี่เหลี่ยม มีฟันเฟืองสำหรับตั้งและหมุนตัวเลขอยู่ด้านบน ถือได้ว่าเป็น "เครื่องคำนวณใช้เฟืองเครื่องแรก"

Blaise Pascal

Pascal's Pascaline Calculator

การคำนวณใช้หลักการหมุนของฟันเฟืองหนึ่งอันถูกหมุนครบ 1 รอบ ฟันเฟืองอีกอันหนึ่งทางด้านซ้ายจะถูกหมุนไปด้วยในเศษ 1 ส่วน 10 รอบ เช่นเดียวกับการทดเลขสำหรับผลการคำนวณจะดูได้ที่ช่องบน และได้ถูกเผยแพร่ออกสู่สาธารณชนเมื่อ พ.ศ. 2188 แต่ไม่ประสบผลสำเร็จเท่าที่ควร เครื่องมือนี้สามารถใช้ได้ดีในการคำนวณบวกและลบ เท่านั้น ส่วนการคูณและหารยังไม่ดีเท่าไร