สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ 
  
           โดยนิยามแล้วคอมพิวเตอร์จะประกอบไปด้วยส่วนที่สำคัญอยู่ 2 ส่วนด้วยกันคือ สถาปัตยกรรม (Computer Architecture)
และออร์กา ไรเซชั่น คอมพิวเตอร์ (computer organization) ซึ่งแต่ละส่วนก็จะให้ความหมายอย่างชัดเจนอยู่แล้วแต่ว่าเรา ก็สามารถให้ความ หมายได้อย่าง กว้างๆกับ คำสองคำนี้ซึ้งเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปคือ
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ คือ ลักษณะต่างๆของระบบคอมพิวเตอร์ที่ผู้ใช้ๆทั่วไปสามารถ มองเห็นได้และจะมีผลต่อกระบวน การทำงานของคอมพิวเตอร์ ออร์กาไนเซชั่นคอมพิวเตอร์ คือ กระบวนการการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่ต้องมีการคำนึงถึง สถาปัตยกรรม ตัวอย่างทาง สถาปัตยกรรมได้แก่ ขั้นตอนการประมวลผลของชุดคำสั่ง (Instruction Set)
  จากความสำพันธ์ของทั่งสองตัวนี้ในการที่คอมพิวเตอร์จะทำการประมวลเช่นทำการบวก ลบ คูณหรือการหารนั้นถือว่า เป็นการทำงานตามขั้นตอนของสถาปัตยกรรม ส่วนขั้นตอนการทำงานทาง ด้านออร์กาไนเซชั่นนั้นจะหมายถึงการสร้าง ฮาร์ดแวร์สำหรับใช้ในการทำงานขึ้นมาโดยตรง ในการสร้างระบบคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ยุคแรกเริ่มมาจนถึงยุคประจุบันนี้ จะให้ ความสำคัญกับ สถาปัตยกรรมและออร์กาไนเซชั่นเป็นอย่าง มากซึ่งทั่งสองตัวนี้มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน ในการสร้าง คอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งๆ ของสองบริษัทอาจจะมีสถาปัตยกรรมที่เหมือนๆกัน แต่ว่า มีออร์กาไนเซชั่นที่แตกต่างกัน อย่างสิ้นเซิง ซึ้งจะเป็นผลที่ทำให้ราคาของเครื่องคอมพิวเตอร์มี ราคาที่แตกต่างกัน และประสิทธิภาพในการใช้งานไม่เท่ากันยิ่งกว่านี้สถา ปัตยกรรมอาจมีการ ใช้งานได้หลายๆปี แต่ออร์กาไนเซชั่นมีการเปลี่ยนแปลงตาม ยุคตามเทคโนโลยีที่ผลิต ตัวอย่าง ที่เห็นๆ กัน โดยทั่วไป เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ของ IBM System/370 คอมพิวเตอร์รุ่นนี้มีการ ใช้สถาปัตยกรรมที่ออกแบบเมื่อปี พ.ศ. 2513 และได้มีการใช้สถาปัตยกรรมแบบเดียวกันนี้กับ เครื่องคอมพิวเตอร์หลายๆรุ่นสำหรับส่งให้กับลูกค้า ลูกค่าที่ต้องการ เครื่องที่มีความเร็วไม่สูงมาก อาจจะจ่ายในราคาที่ต่ำ แต่ต่อมาถ้าลูกค้าต้องการเครื่องที่มีความเร็วสูงขึ้นก็สามารถใช้ซอฟต์แวร์
ตัวเดิมได้โดยที่ไม่จำเป็นต้องมีการออกแบบซอฟแวต์ไหม่ ซึ้งจะมองเห็นว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ ของ IBM ได้มีการพัฒนาขึ้นมา จากเดิมเป็นอย่างมากทั่งในเรื่องของความเร็วที่สูงขึ้นในราคาที่ ถูกลง แต่ว่าคอมพิวเตอร์ก็ยังมีการใช้สถาปัตยกรรมเดิม ถึงแม้ ว่าจะมีการออกแบบออส์กาไนเซชั่น ไหม่ก็ตาม ทำให้ลูกค้ายังสามารถใช้ซอฟแวต์ตัวเดิมได้เสมอซึ้งสรุปแล้วคอมพิวเตอร์ของ IBM ใน ยุคปัจจุบันยังคงใช้สถาปัตยกรรมในยุคแรก
   ส่วนคอมพิวเตอร์อีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่า Microcomputer นั้นเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก ความสัมพันธ์ระหว่าง สถาปัตยกรรมกับออส์กาไนเซชันนั้นมีความใกล้เคียงกันเป็นอย่าง มากการใช้เทคโนโลยีในการออกแบบออส์กาไนเซชั่น จะมีผลต่อสถาปัตกรรมของเครื่อง คอมพิวเตอร์โดยทั่วไปแล้วความต้องการในการที่จะใช้สถาปัตยกรรม ของเครื่องคอมพิวเตอร์ ์แบบเก่ากับเครื่องแบบไหม่นั้นมีน้อยมากดังนั้นจึงส่งผลให้บทบาทของสถาปัตยกรรมและ ออส์กาไนเซชั่นได้มีการเปลียนแปลง ไปพร้อมๆกัน
เครื่ืองคอมพิวเตอร์เป็นระบบที่มีความซับซ้อนมาก ซึ่งดังจะเห็นได้จากการที่เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งจะประกอบ ไปด้วยชิ้นส่วนๆต่างๆหลาย ล้านชิ้นในการที่จะเรียนรู้หลัการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์จำเป็นจะต้อง มีการเรียนรู้ลักษณะ
โครงสร้างลำดับขั้นโดยธรรมชาติของคอมพิวเตอร์ โครงสร้างลำดับชั้นคือ กลุ่มย่อยของระบบที่ถูก นำมาประกอบเข้าด้วยกัน ซึ้งในระบบย่อยแต่ละระบบนั้นก็จะมีโครงสร้างลำดับชั้นของอุปกรณ์ที่ี่แตกต่างกันออกไป กระบวนการการทำงาน แต่ระบบย่อย ที่เกิดขึ้นผู้ออแบบสามารถกำหนดได้สอง เรื่องคือ
โครงสร้าง และหน้าที่คอมพิวเตอร์
 โครงสร้าง คือวิธีที่อุปกรณ์ต่างๆ เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
 หน้าที่คือ การทำงานของส่วนประกอบแต่ละส่วนซึ้งถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้าง
หน้าที่การทำงาน โดยพื้นฐานของคอมพิวเตอร์แล้วจะประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลักๆอยู่ 4 ส่วนด้วยกันคือ
1 การประมวลผลข้อมูล (Data processing Facility)
2.ส่วนเก็บข้อมูล (Data Storage Facility)
3.ส่วนเคลื่อนย้ายข้อมูล (Data movement Apparatus)
4.ส่วนการควบคุม (Control mechanism)
    
             เครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องมีความสามารถในการประมวลผลข้อมูลต่างๆ ซึ่งข้อมูลจะมีอยู่ในหลายๆ รูปแบบเช่น เป็นตัวเลข เป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นต้น ทำให้ขอบเขตในการประมวลผลข้อมูลนั้นกว้าง แต่ลำดับขั้นตอนในการประมวลผลข้อมูลนั่นมีขั้นตอนไม่กี่ขั้นตอนเท่านั้นเครื่องคอมพิวเตอร์จะ ต้องมีความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลถึงแม้ว่า คอมพิวเตอร์จะต้องทำการ
ประมวลผลข้อมูลทันที่แต่คอมพิวเตอร์ต้องมีการเก็บบันทึกข้อมูลไว้เป็นการชั่วคราว โดยเฉพาะ ข้อมูลที่กำลังทำการประมวลผลอยู่นั้นซึ้งจะเป็นการเก็บข้อมูลระยะสั้นๆ แต่ว่าการเก็บข้อมูลระยะ ยาวก็มีความสำคัญไม่แพ้กันเครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องสามารถทำการเคลื่อนย้ายข้อมูลได้ อาจจะ เป็นการเคลื่อนย้ายข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งสิ่งแวดล้อมของเครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องมีการติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอกในทางคอมพิวเตอร์เรียกว่า IO หรือส่วนของอุปกรณ์ ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์จะต้องมีความสามารถใจการควบคุม การทำงานของระบบต่างๆให้เป็นไป ตามขั้นตอนที่มีการออกแบบไว้การควบคุมต่างๆจะถูกกระทำโดยผู้ใช้งานซึ้งจะเป็นลักษณะของชุดคำสั่งเฉพาะที่มีการออกแบบมาเพื่อสำหรับ ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์