บทที่ 5

1. บทที่ 5 หน่วยระบบ (System Unit)

2. วัตถุประสงค์ • อธิบายหน่วยระบบของไมโครคอมพิวเตอร์ทั้ง 4 ประเภทได้ • อธิบายวิธีการที่คอมพิวเตอร์ใช้รหัสเลขฐานสองแทนข้อมูลในรูปของสัญญาณไฟฟ้า • อธิบายส่วนประกอบพื้นฐานของหน่วยระบบได้ • อธิบายเกี่ยวกับแผงวงจรหลัก ไมโครโพรเซสเซอร์ และหน่วยความจำได้ • อธิบายหน้าที่ของระบบสัญญาณนาฬิกา สล็อตเพิ่มขยาย และเส้นทางบัส • อธิบายเกี่ยวกับพอร์ต เคเบิล และพาวเวอร์ซัพพลาย Page 164

3. หน่วยระบบ • หน่วยระบบเดสก์ท็อป • หน่วยระบบโน้ตบุ๊ก • หน่วยระบบแท็บเล็ตพีซี • หน่วยระบบคอมพิวเตอร์มือถือ Page 166

4. ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์และคำสั่งข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์และคำสั่ง • ข้อมูลและคำสั่งต่างๆ ถูกแทนในรูปของสัญญาณไฟฟ้า • มี 2 สถานะ คือ ปิด – เปิด (ทางไฟฟ้า) ซึ่งเปรียบเสมือน ระบบเลขฐาน 2(คือเลข 0 และ 1) • สถานะปิด คือ 0และ เปิด คือ 1 • ข้อมูล 1 หลัก ซึ่งอาจจะเป็น 0 หรือ 1 เรียกว่า บิต (bit) • กลุ่มของบิตจำนวน 8 บิต เรียกว่า 1 ไบต์ (byte) Page 167

5. รูปแบบการเข้ารหัสเลขฐานสองรูปแบบการเข้ารหัสเลขฐานสอง การเข้ารหัสเลขฐานสองที่ใช้อยู่มี 3 รูปแบบ คือ • แอสกี(ASCII : American Standard Code for Information Exchange) • เอบซีดิก(EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) • ยูนิโค้ด(Unicode) Page 168

6. แผงวงจรหลัก • เป็นส่วนเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของหน่วยระบบ • ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ • อาจรู้จักในชื่อ เมนบอร์ด (main board) หรือ มาเธอร์บอร์ด • ประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ รวมถึง • ซ็อกเก็ต (Sockets) • สล็อต (Slots) • เส้นทางบัส (Bus lines) Page 169

7. ไมโครโพรเซสเซอร์ • หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) • ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ • หน่วยควบคุม (Control unit) • ทำให้ระบบคอมพิวเตอร์ทราบว่าต้องประมวลผลคำสั่งอย่างไร • ควบคุมการเคลื่อนที่ของสัญญาณไฟฟ้าระหว่างหน่วยความจำกับหน่วยคำนวณและตรรกะ • ควบคุมสัญญาณระหว่างซีพียูและอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก Page 171

8. ไมโครโพรเซสเซอร์ • หน่วยคำนวณและตรรกะ(Arithmetic-logic unit : ALU) ทำหน้าที่หลัก 2 ประการ คือ • การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ (arithmetic operations) ทำงานเกี่ยวกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น การบวก ลบ คูณ และหาร • การดำเนินการทางตรรกะ (logical operations) ทำงานในลักษณะเปรียบเทียบข้อมูล 2 ส่วนที่เข้ามา เช่น เท่ากับน้อยกว่า หรือมากกว่า เป็นต้น Page 171

9. ชิปไมโครโพรเซสเซอร์ • ความสามารถของชิปจะระบุเป็นขนาดของเวิร์ด (word sizes) • ไมโครโพรเซสเซอร์แบบ 64 บิต • ออกแบบสำหรับการประมวลผลแบบ 64 บิต • ไมโครโพรเซสเซอร์แบบดูอัลคอร์ • ซีพียูสามารถแยกการประมวลผล และทำงานเป็นอิสระต่อกัน จึงทำให้สามารถทำงานแบบมัลติทาสกิ้งได้ • เรียกกระบวนการแบบนี้ว่า การประมวลผลแบบขนาน Page 172

10. โพรเซสเซอร์ชนิดพิเศษ • กราฟิกโคโพรเซสเซอร์(Graphic Coprocessor) • ถูกออกแบบสำหรับการทำงานทางด้านกราฟิกภาพ 2 มิติและ 3 มิติ • สมาร์ทการ์ด(smart card) • มีขนาดเท่ากับบัตรเครดิตและมีชิปประมวลผลฝังอยู่ภายในบัตร • อาร์เอฟไอดีแท็ก(RFID tag) • เป็นไมโครชิปขนาดเล็กที่ใช้คลื่นความถี่วิทยุรวมกับเสาอากาศเข้ามาช่วยในการทำงาน • นิยมใช้กับธุรกิจการค้า การควบคุมสินค้าคงคลัง อุตสาหกรรมการผลิต การเกษตร และการบริการต่างๆ Page 172

11. หน่วยความจำ • เป็นพื้นที่สำหรับเก็บข้อมูล คำสั่ง และสารสนเทศต่าง ๆ • หน่วยความจำประกอบด้วยชิปที่เชื่อมต่อเข้ากับแผงวงจรหลัก • หน่วยความจำชนิดต่างๆ • แรม (RAM ) • รอม (ROM) • ซีมอส (CMOS) Page 173

12. แรม • แรม (Random Access Memory : RAM) เป็นชิปที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูลและโปรแกรมระหว่างประมวลผล • หน่วยความจำแคช หรือแรมแคช • แฟลชแรม หรือ หน่วยความจำแฟลช • หน่วยความจำแรมชนิดต่างๆ • DRAM • SDRAM • DDR • Direct RDRAM ย้อนกลับ Page 173

13. รอม • รอม (Read-only memory : ROM) • เป็นหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน • ผู้ใช้ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลต่าง ๆ ภายในได้ • ซีพียูสามารถอ่านหรือนำข้อมูลและโปรแกรมที่ถูกเขียนไว้ในหน่วยความจำรอมมาใช้งานได้ • ไม่สามารถเขียนหรือเปลี่ยนแปลงข้อมูลและคำสั่งต่างๆ ที่อยู่ในรอมได้ • คำสั่งต่างๆ ที่อยู่ในรอมเรียกว่า เฟิร์มแวร์ (firmware) • คอมพิวเตอร์ใช้เมื่อเริ่มต้นการทำงาน ย้อนกลับ Page 174

14. ซีมอส • ซีมอส (Complementary metal-oxides semiconductor : CMOS) • เป็นหน่วยความจำที่สามารถปรับเปลี่ยนค่าต่างๆ ที่ใช้สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ได้ • ประกอบด้วยข้อมูลสำคัญที่ระบบคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องใช้งานทุกครั้งเมื่อเปิดเครื่องเช่น • ข้อมูลเกี่ยวกับ วันที่และเวลาปัจจุบัน • ขนาดของหน่วยความจำแรม • ชนิดของคีย์บอร์ดเมาส์และจอภาพ • ข้อมูลภายในสามารถเปลี่ยนแปลงตามอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานในระบบคอมพิวเตอร์ Page 174

15. ระบบสัญญาณนาฬิกา • เป็นสิ่งที่บอกถึงความเร็วในการทำงานของคอมพิวเตอร์ • อยู่ในชิปขนาดเล็ก • ทำหน้าที่ผลิตสัญญาณอิมพัลส์ • เป็นสิ่งที่ใช้กำหนดจังหวะการทำงานของคอมพิวเตอร์ • มีหน่วยเป็นกิกะเฮิรตซ์ (GHz) หนึ่งพันล้านครั้งในหนึ่งวินาที • ยิ่งสัญญาณนาฬิกาเร็วมากเท่าไร จะทำให้คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลได้เร็วตามไปด้วย Page 175

16. การ์ดและสล็อตเพิ่มขยายการ์ดและสล็อตเพิ่มขยาย • เป็นส่วนที่ใช้สำหรับเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ๆ เข้ากับคอมพิวเตอร์ • เป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด มีสล็อตเพิ่มขยายให้ผู้ใช้สามารถเพิ่มอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ • การ์ดเพิ่มขยาย อาจเรียกได้ในหลายๆ ชื่อ เช่น • แผงปลั๊กอิน (Plug-in boards) • การ์ดควบคุม (Controller cards) • การ์ดอะแด็ปเตอร์ (Adapter cards) • การ์ดอินเทอร์เฟส (Interface cards) Page 175

17. การ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไปการ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไป • การ์ดแสดงผลภาพ(Video cards หรือgraphics cards) • การ์ดชนิดนี้จะแปลงสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่เข้ามาเป็นสัญญาณภาพ ทำให้สามารถแสดงผลบนจอภาพได้ Page 176

18. การ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไปการ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไป • การ์ดเสียง(Sound cards) • ทำหน้าที่รับสัญญาณเสียงจากอุปกรณ์รับเสียง เช่น ไมโครโฟน ซึ่งเป็นสัญญาณแอนะล็อกแล้วแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิทัล • ทำหน้าที่แปลงสัญญาณดิจิทัลให้เป็นสัญญาณแอนะล็อกแล้วส่งไปให้อุปกรณ์ส่งออกเสียง เช่น ลำโพง Page 176

19. การ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไปการ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไป • การ์ดโมเด็ม(Modem cards) • เป็นการ์ดที่คอมพิวเตอร์ใช้ติดต่อกับคอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่งโดยผ่านสายโทรศัพท์ เพื่อเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต • การ์ดชนิดนี้จะแปลงสัญญาณจากหน่วยระบบไปเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเดินทางผ่านสายโทรศัพท์ได้ Page 176

20. การ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไปการ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไป • การ์ดเชื่อมต่อเครือข่าย(Network interface card : NIC) • ใช้ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งเข้ากับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ทำให้เกิดการเชื่อมต่อเป็นเครือข่าย • ผู้ใช้สามารถแบ่งปันทรัพยากรต่างๆ เช่น ข้อมูล โปรแกรม อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ ร่วมกันได้ Page 176

21. การ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไปการ์ดเพิ่มขยายที่รู้จักโดยทั่วไป • การ์ดรับสัญญาณโทรทัศน์(TV tuner cards) • ประกอบด้วยส่วนรับสัญญาณโทรทัศน์และส่วนแปลงสัญญาณทำให้สัญญาณโทรทัศน์ที่เข้ามาสามารถแสดงผลบนจอภาพคอมพิวเตอร์ได้ • พีซีการ์ด(PC cards หรือ PCMCIA cards) • เป็นการ์ดเพิ่มขยายที่มีขนาดประมาณเท่าบัตรเครดิต ใช้สำหรับโน้ตบุ๊กคอมพิวเตอร์ Page 176

22. พลักแอนด์เพลย์ • เป็นกลุ่มของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์มาตรฐานซึ่งพัฒนาโดยบริษัทอินเทล ไมโครซอฟต์ และบริษัทอื่นๆ • เป็นการพยายามในการผลิตอุปกรณ์ต่างๆแล้วทำให้อุปกรณ์นั้นเมื่อติดตั้งเข้ากับระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำงานร่วมกับระบบคอมพิวเตอร์ได้โดยอัตโนมัติ Page 176

23. เส้นทางบัส • เป็นส่วนที่ใช้เชื่อมต่อซีพียูเข้ากับส่วนต่าง ๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ • เป็นเส้นทางที่ใช้สำหรับนำข้อมูลไปยังส่วนต่างๆ • ความกว้างบัส (bus width) ใช้วัดจำนวนของบิตที่สามารถส่งข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ • จำนวนบิตที่ใช้ในการส่งข้อมูลยิ่งมากจะส่งผลทำให้สามารถส่งข้อมูลได้เร็วยิ่งขึ้น Page 177

24. เส้นทางบัส • ระบบคอมพิวเตอร์จะมีบัสอยู่ 2 ประเภท • บัสระบบ (System buses) • เชื่อมต่อซีพียูกับหน่วยความจำบนแผงวงจรหลัก • บัสเพิ่มขยาย (Expansion buses) • เชื่อมต่อซีพียูกับส่วนประกอบอื่นๆ บนแผงวงจรหลัก Page 177

25. บัสเพิ่มขยาย • คือส่วนที่เชื่อมต่อซีพียูกับหน่วยความจำบนแผงวงจรหลักซึ่งเชื่อมต่อโดยใช้สล็อตเพิ่มขยาย • บัสพื้นฐานชนิดต่างๆ • บัสไอเอสเอ(Industry Standard Architecture : ISA) • พัฒนาโดยบริษัทไอบีเอ็ม เริ่มแรกบัสชนิดนี้มีความกว้างบัสเพียง 8 บิต แต่ต่อมาได้ขยายเป็น 16 บิต • บัสพีซีไอ(Peripheral Component Interconnect : PCI) • เป็นบัสที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูง สามารถส่งข้อมูลได้ 2 แบบ คือ 32 บิตกับแบบ 64 บิต Page 177

26. บัสเพิ่มขยาย • บัสเอจีพี(Accelerated Graphics Port : AGP) • ใช้สำหรับเร่งความเร็วในการแสดงผลด้านกราฟิกเท่านั้น • บัสเอจีพีจึงนิยมนำไปใช้สำหรับการแสดงผลภาพสามมิติ • บัสยูเอสบี(Universal serial bus : USB) • จะทำงานร่วมกับบัสพีซีไอบนแผงวงจรหลัก • อุปกรณ์ยูเอสบีจะเชื่อมต่อกับบัสยูเอสบีที่ติดอยู่กับบัสพีซีไอบนแผงวงจรหลัก • บัสไฟร์ไวร์(FireWire buses) • ใช้กับงานประยุกต์พิเศษบางอย่าง เช่น การบันทึกภาพเคลื่อนไหวโดยกล้องดิจิทัลและซอฟต์แวร์ตัดต่อภาพวิดีโอ Page 177

27. พอร์ต • พอร์ต (port) คือ ซ็อกเก็ตที่ใช้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอก • พอร์ตบางชนิดเชื่อมต่อโดยตรงกับแผงวงจร • พอร์ตบางชนิดเชื่อมต่อกับการ์ดที่เสียบเข้าไปในสล็อตของแผงวงจรหลัก • ชนิดของ พอร์ต • พอร์ตมาตรฐาน(Standard Ports) • พอร์ตชนิดพิเศษ(Specialized Ports) Ports Page 180

28. เคเบิล • เคเบิล (Cable) คือ สายที่ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกเข้ากับหน่วยระบบผ่านทางพอร์ตต่าง ๆ • สายข้างหนึ่งของเคเบิลจะติดอยู่กับอุปกรณ์ และอีกข้างหนึ่งจะมีตัวเชื่อมต่อกับพอร์ต Page 182

29. พาวเวอร์ซัพพลาย • คอมพิวเตอร์ทำงานโดยใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟ้ากระแสตรงสามารถได้จากการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับจากปลั๊กไฟหรือได้โดยตรงจากแบตเตอรี่ • เดสก์ท็อปคอมพิวเตอร์มีพาวเวอร์ซัพพลายอยู่ภายในหน่วยระบบ • โน้ตบุ๊กคอมพิวเตอร์ใช้เอซีอะแด็ปเตอร์ Page 182

30. คำถามท้ายบท • รูปแบบการเข้ารหัสเลขฐานสองคืออะไร มีกี่รูปแบบ และมีประโยชน์อย่างไร • อธิบายส่วนประกอบพื้นฐานของซีพียู • อะไรคือความเหมือนและความต่างระหว่างหน่วยความจำประเภทต่างๆ • อธิบายเกี่ยวกับการ์ดเพิ่มชนิดต่างๆ รวมทั้งอธิบายหน้าที่ของแต่ละชนิดด้วย • อธิบายเกี่ยวกับพอร์ตมาตรฐาน ทั้ง 4 ประเภท Page 192