เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์

เทคโนโลนีคอมพิวเตอร์

รูปแสดงการทำงานของหน่วยประมวลผลกลาง

ขั้นตอนที่ 1 : Fetch Instruction หน่วยควบคุมเข้าถึง (Access) คำสั่งที่ถูก Execute จากหน่วยความจำ

ขั้นตอนที่ 2 : Decode Instruction คำสั่งถูกตีความ ( Decode) เพื่อให้รู้ว่าต้องทำงานอะไร แล้วข้อมูลที่ต้องใช้ในการ ประมวลผลจะถูกเคลื่อนย้ายจากหน่วยความจำมาเก็บไว้ที่รีจิสเตอร์ (Register) จากนั้นจะกำหนดตำแหน่งของคำสั่งถัดไป

ทั้งขั้นตอนที่ 1 และ 2 เรียกรวมกันว่า "Instruction Phase" และเวลาที่ใช้ในการกระทำเฟสนี้เรียกว่า "Instruction Time (I-time)"

ขั้นตอนที่ 3 : Execute Instruction ALU ปฏิบัติงานตามคำสั่งที่ตีความได้ ไม่ว่าจะเป็นการคำนวณทางคณิตศาสตร์หรือการ เปรียบเทียบ

ขั้นตอนที่ 4 : Store Results เก็บผลลัพธ์ที่ประมวลผลได้ลงในหน่วยความจำ

ทั้งขั้นตอนที่ 3 และ 4 เรียกรวมกันว่า "Execution Phase" และเวลาที่ใช้ในการกระทำเฟสนี้ เรียกว่า "Execution Time (E-time)"

ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์จะมีระบบนาฬิกา (System clock) ติดตั้งอยู่ภายในเพื่อควบคุมการทำงานของส่วนต่าง ๆ ให้เข้ากันเป็นจังหวะ ประสานงานกันได้เป็นอย่างดี โดยความเร็วของ CPU มีหน่วยวัดเป็นเมกะเฮิร์ต (Mz : Magahertz) ซึ่งเป็นความเร็วของนาฬิกา 1 MHz เท่ากับ 1 ล้านรอบต่อวินาที ในปัจจุบันเครื่อง PC จะมีความเร็วของสัญญาณนาฬิกาเพิ่มขึ้นมาก ปัจจุบันมีความเร็วเป็น กิกะเฮิร์ซ (GHz) ดังนั้น ความเร็วของสัญญาณนาฬิกายิ่งสูงขึ้นเท่าใด หมายถึง ความเร็วในแต่ละรอบการทำงานก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ใน 1 รอบคำสั่ง (Instruction Cycle) จะประกอบด้วย 4 ขั้นตอนข้างต้น

3) ส่วนที่ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์เรียกว่า หน่วยแสดงผล (Output Unit)

แบ่งได้เป็นหน่วยแสดงผลชั่วคราว (Soft Copy) และหน่วยแสดงผลถาวร (Hard Copy)

-หน่วยแสดงผลชั่วคราว (Soft Copy) ได้แก่ จอภาพ (Monitor), อุปกรณ์ฉายภาพ (Projictor), อุปกรณ์เสียง (Auduo Output) เป็นต้น

-หน่วยแสดงผลถาวร (Hard Copy) ได้แก่ เครื่องพิมพ์ (Printer), เครื่องพลอตเตอร์ (Plotter)

4) ส่วนที่ทำหน้าที่บันทึกคำสั่งและข้อมูลอย่างถาวร เรียกว่า หน่วยความจำรอง (Secondary Storage Unit)

หน่วยความจำรอง (Secondary Memory) เป็นหน่วยความจำที่อยู่ภายนอกเครื่อง คอมพิวเตอร์ที่เพิ่มความสามารถในการจดจำของคอมพิวเตอร์ให้มากขึ้น ดังนั้นถ้าผู้ใช้มีข้อมูลอยู่ในแรมก็จะต้องทำการจัดเก็บข้อมูล โดยย้ายข้อมูลจากหน่วยความจำไปไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เนื่องจากสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างถาวรไม่มีการเปลี่ยนแปลงนอกจากผู้ใช้เป็นผู้สั่ง รวมทั้งสามารถเก็บข้อมูลจำนวนมากได้ และที่สำคัญหน่วยเก็บข้อมูลสำรองจะมีราคาถูกมากเมื่อเทียบกับหน่วยความจำหลัก ทำให้คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะมีหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลจำนวนมาก อย่างไรก็ดีความเร็วในการอ่านและบันทึกข้อมูลของหน่วยเก็บข้อมูลสำรองจะต่ำกว่าหน่วยความจำหลัก ดังนั้นจึงควรทำงานให้เสร็จก่อน จึงย้ายข้อมูลนั้นไปไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง

ในปัจจุบันมีหน่วยเก็บข้อมูลสำรองให้เลือกใช้หลายชนิด ได้แก่ เทป (Tape), จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk), ออปติคัลดิสก์ (Optical Disk) เป็นต้น

5) ส่วนประกอบอื่น ๆ เป็นหน่วยความจำที่อยู่ภายนอกเครื่อง ได้แก่ แผงวงจรหลัก (Main Board), ส่วนเชื่อมต่ออุปกรณ์ (Peripheral Interface), อุปกรณ์สื่อสารข้อมูล (Data communication device) เช่น MODEM (Modulation-Demodulation), LAN Card, Sound Card และยูพีเอส (UPS) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่ เป็นต้น

รูปแบบการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ (Data Processing)

พิจารณาตามลักษณะการประมวลผลข้อมูล แบ่งได้ 3 ประเภท คือ

การประมวลผลส่วนบุคคล (Personal Computing)

ไมโครคอมพิวเตอร์ หรือคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer: PC) จะมีการประมวลผลโดยใช้เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวที่เป็นอิสระจากกัน เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะไม่สามารถติดต่อสื่อสาร เชื่อมโยงข้อมูลร่วมกันได้ ซึ่งหากต้องการใช้ข้อมูลร่วมกันจะต้องคัดลอกไปยังหน่วยความจำสำรอง เช่น แผ่นดิสก์ จากเครื่องเพื่อถ่ายโอนสู่อีกเครื่องหนึ่ง

การประมวลผลแบบรวมศูนย์ (Centralized Computing)

เป็นระบบที่นำอุปกรณ์ประมวลผล ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์มารวมไว้ในคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว ใช้กับองค์กรขนาดใหญ่ซึ่งใช้คอมพิวเตอร์ชนิดเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer)โดยมีผู้ทำหน้าที่ควบคุมการประมวลผลเพียงผู้เดียว ซึ่งเป็นที่ยุ่งยากมาก ต่อมาจึงมีการพัฒนาการประมวลผล โดยแบ่งออกได้เป็น 2 วิธีคือ

1) การประมวลผลแบบแบทช์ (Batch Processing) เป็นระบบที่ทำงานในลักษณะ เตรียมการประมวลผลในขั้นต่อไป โดยใช้อุปกรณ์ประเภท Input/Output Unit ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ไม่อยู่ภายใต้การควบคุมของ CPU เช่น เครื่องบันทึกเทป (Key to tape) เครื่องบันทึกจานแม่เหล็ก (Key to disk)บัตรเจาะรู (Punched Card) เป็นอุปกรณ์นำเข้าและอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล มีลักษณะการประมวลผลโดยมีการรวบรวมข้อมูลไว้ช่วงเวลาหนึ่งก่อนที่จะนำข้อมูลมาประมวลผลพร้อมกัน การประมวลผลจะทำเป็นช่วงเวลา เช่น การทำบัญชีเงินเดือนพนักงานทุกสิ้นเดือน ระบบคิดดอกเบี้ยสะสม 3 เดือน 6 เดือน หรือ 1 ปี ของธนาคาร การบันทึกเกรดของนักศึกษาในแต่ละภาคเรียน จนถึงภาคเรียนสุดท้ายจึงพิมพ์ใบรับรองเกรดเฉลี่ย ข้อมูลการใช้โทรศัพท์มือถือภายในช่วงรอบบัญชี (1 เดือน) จะถูกเก็บสะสมจนสิ้นสุดรอบบัญชี การประมวลผลแบบนี้จะไม่มีการโต้ตอบระหว่างผู้ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ จึงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าระบบออฟไลน์ (Off-ling System) มีข้อดี คือ ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการใช้อุปกรณ์ ข้อเสีย คือ ข้อมูลจะไม่ทันสมัย

2) การประมวลผลแบบออนไลน์ (On-line Processing) เป็นวิธีที่ผู้ใช้สามารถใช้งาน พร้อมกันได้หลายคน (Multi-user) จะประมวลผลทันทีเมื่อรับข้อมูลเข้ามา โดยไม่ต้องรอรวมข้อมูลหรือสะสมข้อมูลไว้ก่อน โดยมีการเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่อยู่ในสถานที่อื่น มีความสามารถในการทำงานบางอย่างได้ เช่น เครื่องเอทีเอ็ม เครื่องตัดยอดของสินค้าทุกครั้งเมื่อมีการสั่งซื้อ เป็นต้น ข้อดี คือ ทำให้ได้ข้อมูลที่ทันสมัยเป็นปัจจุบันตลอดเวลา ข้อเสีย คือ หากมีข้อมูลมาก การประมวลผลจะช้าลง เนื่องจากมีเพียงเครื่องแม่ข่ายเท่านั้นที่ทำการประมวลผล

การประมวลผลแบบกระจาย (Distributed Computing)

เมื่อมีการใช้งานคอมพิวเตอร์ในองค์กรที่มีขนาดใหญ่ขึ้น อาจมีการขยายสาขาออกไป ทำให้มีระบบการทำงานที่มีขนาดใหญ่ จึงมีการนำการประมวลผลแบบกระจายจากศูนย์กลางมาใช้ เพื่อชดเชยข้อจำกัดของการประมวลแบบรวมศูนย์ที่ค่อนข้างล่าช้า ส่งผลให้สามารถจัดสรรทรัพยากร เพื่อกระจายและแจกจ่ายการใช้งานข้อมูลต่าง ๆ ร่วมกันได้ทั่วทั้งองค์กรและรวดเร็วมากขึ้น และระหว่างหน่วยงานย่อยขององค์กรด้วย เช่น ฐานข้อมูล ข่าวสาร เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ เครื่องโทรสาร และเครื่องสแกนเนอร์ เป็นต้น