บทที่ 1

1. บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

2. 1.1 ความหมายของคอมพิวเตอร์ • ผู้ออกแบบ ส่วนใหญ่เป็น นักคณิตศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ หรือวิศวกร • จุดมุ่งหมายเดิม เพื่อใช้ในการคำนวณและแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์

3. 1.1 ความหมายของคอมพิวเตอร์ ความหมาย • เครื่องคำนวณ • เครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผล และเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ • เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกลใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์

4. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • ในระยะ 5,000 ปี ที่ผ่านมา มนุษย์เริ่มใช้นิ้วมือและนิ้วเท้าเพื่อช่วยในการคำนวณ และพัฒนาเป็นอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ลูกหิน

5. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • ประมาณ 2,600 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนได้ประดิษฐ์เครื่องมือเพื่อใช้ในการคำนวณ เรียกว่า ลูกคิด (Abacus) ซึ่งถือได้ว่าเป็นอุปกรณ์ช่วยการคำนวณที่เก่าแก่ที่สุดในโลกและยังคงใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน

6. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2158 นักคณิตศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ชื่อ John Napier ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ใช้ช่วยในการคำนวณขึ้นมาเรียกว่า Napier's Bonesเป็นอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายกับตารางสูตรคูณในปัจจุบัน

7. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2185 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ Blaise Pascal ได้ออกแบบเครื่องมือช่วยในการคำนวณโดยใช้หลักการหมุนของฟันเฟือง เครื่องมือนี้สามารถใช้ได้ดีในการคำนวณบวกและลบ เท่านั้น ส่วนการคูณและหารยังไม่ดีเท่าไร

8. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ ในปี 2216 นักปรัชญาชาวเยอรมันชื่อ Gottfried Wilhelm Baronvon Leibnitz ได้ปรับปรุงเครื่องคำนวณของปาสกาล ซึ่งใช้การบวกซ้ำๆ กันแทนการคูณเลข จึงทำให้สามารถทำการคูณและหารได้โดยตรง และยังค้นพบเลขฐานสอง (Binary Number)

9. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2344 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Joseph Marie Jacquard พัฒนาเครื่องทอผ้าโดยใช้บัตรเจาะรูในการบันทึกคำสั่งควบคุมเครื่องทอผ้าให้ทำตามแบบที่กำหนดไว้ ซึ่งเป็นแนวทางที่ทำให้เกิดการประดิษฐ์เครื่องเจาะบัตรในเวลาต่อมา และถือว่าเป็นเครื่องจักรที่ใช้ชุดคำสั่ง (Program) สั่งทำงานเป็นเครื่องแรก

10. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2373 Charles Babbage ศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ของอังกฤษ ได้สร้างเครื่องหาผลต่าง (Difference Engine) ซึ่งเป็นเครื่องที่ใช้คำนวณและพิมพ์ตารางทางคณิตศาสตร์อย่างอัตโนมัติ แต่ก็ไม่สำเร็จตามแนวคิด ด้วยข้อจำกัดทางด้านวิศวกรรมในสมัยนั้น แต่ได้พัฒนาเครื่องมือหนึ่งเรียกว่า เครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine)

11. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • เครื่องนี้ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน คือ • 1. ส่วนเก็บข้อมูล • 2. ส่วนประมวลผล • 3. ส่วนควบคุม • 4. ส่วนรับข้อมูลเข้าและแสดงผลลัพธ์ ด้วยเครื่องวิเคราะห์ มีลักษณะใกล้เคียงกับส่วนประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน จึงทำให้ Charles Babbage ได้รับการยกย่องให้เป็น "บิดาแห่งคอมพิวเตอร์ "

12. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2385 สุภาพสตรีชาวอังกฤษชื่อ Lady Augusta Ada Byron ได้ทำการแปลเรื่องราวเกี่ยวกับเครื่อง Analytical Engine และได้เขียนขั้นตอนของคำสั่งวิธีใช้เครื่องนี้ให้ทำการคำนวณที่ยุ่งยากซับซ้อน จึงนับได้ว่า ออกุสต้า เป็นโปรแกรมเมอร์คนแรกของโลก และยังค้นพบอีกว่าชุดบัตรเจาะรูที่บรรจุชุดคำสั่งไว้สามารถนำกลับมาทำงานซ้ำใหม่ นั่นคือหลักการทำงานวนซ้ำ หรือที่เรียกว่า Loop

13. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2397 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ George Boole ได้สร้างระบบพีชคณิตแบบใหม่ เรียกว่า พีชคณิตบูลลีน (Boolean Algebra) ซึ่งมีประโยชน์มากต่อการออกแบบวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ และการออกแบบทางตรรกวิทยาของเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันด้วย

14. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2423 Dr. Herman Hollerith นักสถิติชาวอเมริกันได้ประดิษฐ์เครื่องประมวลผลทางสถิติเครื่องแรก ซึ่งใช้กับบัตรเจาะรู ซึ่งได้ถูกนำมาใช้ในงานสำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา

15. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2480 ศาสตราจารย์ Howard Aiken ได้พัฒนาเครื่องคำนวณตามแนวคิดของแบบเบจ ร่วมกับวิศวกรของบริษัท ไอบีเอ็มได้สำเร็จ โดยเครื่องจะทำงานแบบเครื่องจักรกลปนไฟฟ้าและใช้บัตรเจาะรู เครื่องมือนี้มีชื่อว่า MARK Iหรือมีอีกชื่อหนึ่งว่า IBM Automatic Sequence Controlled Calculator และนับเป็นเครื่องคำนวณแบบอัตโนมัติเครื่องแรกของโลก

16. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2486 เป็นช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ศูนย์วิจัยของกองทัพบกสหรัฐอเมริกา ต้องการเครื่องคำนวณหาทิศทางและระยะทางในการส่งขีปนาวุธ ซึ่งถ้าใช้เครื่องคำนวณสมัยนั้นจะต้องใช้เวลาถึง 12 ชม.ต่อการยิง 1 ครั้ง ดังนั้น จึงให้ทุนอุดหนุนแก่ John W. Mauchly และ Persper Eckert สร้างคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา มีชื่อว่า ENIAC (Electronic Numerical Intergrater and Calculator) สำเร็จในปี 2489 โดยนำหลอดสุญญากาศจำนวน 18,000 หลอด ซึ่งมีข้อดีคือ ทำให้เครื่องมีความเร็วและมีความถูกต้องแม่นยำในการคำนวณมากขึ้น

17. 1.2 ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ • พ.ศ. 2492 Dr. John Von Neumann ได้พบวิธีการเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยความจำของเครื่องได้สำเร็จ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นตามแนวคิดนี้ได้แก่ EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) และนำมาใช้งานจริงในปี 2494 และในเวลาเดียวกันมหาวิทยาลัย เคมบริดจ์ ก็ได้มีการสร้างคอมพิวเตอร์ในลักษณะคล้ายกับเครื่อง EDVAC นี้ และให้ชื่อว่า EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) มีลักษณะการทำงานเหมือนกับ EDVAC คือเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยความจำ แต่มีลักษณะพิเศษที่แตกต่างออกไปคือ ใช้เทปแม่เหล็กในการบันทึกข้อมูลต่อมา ศาสตราจารย์แอคเคิทและมอชลี ได้ร่วมมือกันสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์อีก ชื่อว่า UNIVAC I (Universal Automatic Calculator) ซึ่งผลิตขึ้นมาเพื่อขายหรือเช่า เป็นเครื่องแรกที่ออกสู่ตลาด

18. 1.3 วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่งออกเป็น 5 ยุค คือ • ยุคที่ 1 ใช้หลอดสูญญากาศ

19. 1.3 วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 2 ใช้หลอดทรานซิสเตอร์

20. 1.3 วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ • ยุคที่ 3 ใช้ไอซี (IC : Intergrated Circuit)

21. 1.3 วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ • ยุคที่ 4 ใช้แอลเอสไอ (VLSI : Very Large Scale Integrated)

22. 1.3 วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ • ยุคที่ 5 ปัญญาประดิษฐ์ (AI : Artificial Intelligence)

23. 1.4 ประเภทของคอมพิวเตอร์ • แบ่งตามหลักของการแทนค่าข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์ • อานาลอกคอมพิวเตอร์ (Analog Computer) • ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ (Digital Computer) • แบ่งตามลักษณะการใช้งาน • คอมพิวเตอร์เฉพาะกิจ (Special-Purpose Computer) • คอมพิวเตอร์ใช้งานทั่วไป (General-Purpose Computer)

24. 1.4 ประเภทของคอมพิวเตอร์ • แบ่งตามขนาดของเครื่อง • ไมโครคอมพิวเตอร์ (Micro Computer) • Desktop, Laptop, Notebook, Palmtop • สถานีงานวิศวกรรม (Engineering Workstation) • มินิคอมพิวเตอร์ (Mini Computer) • เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer) • ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer)

25. 1.5 องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย 3 องค์ประกอบ • คน • System Analysis, Computer Programmer, Computer Operator, Data-Preparation Operator • ตัวเครื่อง หรือ ฮาร์ดแวร์ • ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่น ๆ • โปรแกรมคำสั่ง หรือ ซอฟท์แวร์ • System Software, Application Program

26. 1.6 ส่วนประกอบของเครื่องคอมพิวเตอร์ • CPU : Central Processing Unit • Control • ALU (Arithmetic Logic Unit) • Main Memory • Input Unit • Output Unit • Secondary Storage

27. รูปแสดงส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์รูปแสดงส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์

28. หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ • หน่วยความจำที่เรียกว่า ROM (Read Only Memory)ข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำ แม้จะปิดไฟเครื่อง สิ่งที่บันทึกอยู่ก็จะไม่หาย • หน่วยความจำที่เรียกว่า RAM (Random Access Memory)ใช้เป็นที่เก็บข้อมูลและโปรแกรมของผู้ใช้ โดยจะเปลี่ยนแปลง แก้ไข เพิ่มเติม ลบออกได้ แต่เมื่อปิดไฟเครื่อง ข้อมูลที่อยู่ในส่วนนี้จะหายไปหมด

29. หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ • หน่วยที่เล็กที่สุดที่อาจเป็นเลข 0 หรือ 1 เรียกว่า บิต (Bit) ที่ย่อมาจาก Binary Digit และเมื่อนำเอาบิตมารวมกันเป็นกลุ่ม เช่น 8 บิต เรียกว่า 1 ไบท์ (Byte) โดย 1 ไบท์จะใช้แทนตัวอักษรหรือตัวเลข 1 ตัว ทุกๆไบท์จะมีหมายเลขกำกับ (Address number) ขนาดของหน่วยความจำจะขึ้นอยู่กับจำนวนไบท์ โดยไบท์จะมีหน่วยเป็น Kb (Kilobyte) หรือ Mb (Megabyte) หรือ Gb (Gigabyte) เช่น เครื่อง IBM มีหน่วยความจำขนาด 128 Mb คือ เครื่องนี้จะสามารถเก็บตัวอักษรหรือตัวเลขได้ 128*1,024*1,024 ตัวอักษร เป็นต้น • ( 1 Kilobyte = 210= 1,024 bytes) • ( 1 Megabyte = 210 * 210= 1,048,576 bytes) • ( 1 Gigabyte = 210 * 210 * 210= 1,073,741,824 bytes)

30. 1.7 คอมพิวเตอร์ซอฟท์แวร์ • โปรแกรมระบบ (System Program) • โปรแกรมจัดการระบบ, โปรแกรมแปลภาษา, โปรแกรมควบคุมงาน, โปรแกรมควบคุมการรับส่งข้อมูล, โปรแกรมอัตถประโยชน์, โปรแกรมบำรุงรักษา • โปรแกรมประยุกต์ (Application Program) • เขียนขึ้นด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ • เบสิก (BASIC), ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN), โคบอล (COBOL) • ปาสกาล (PASCAL), ซี (C), วีบี (VB), วีซี (VC), เดลฟี (Delphi) • โปรแกรมในสำนักงาน, การทำบัญชี, การลงทะเบียน, งานวิจัย เป็นต้น

31. 1.8 ภาษาคอมพิวเตอร์ • ภาษาเครื่อง (Machine Language) • คำสั่งของภาษาประกอบด้วยกลุ่มเลขฐานสอง (0 และ 1) • ภาษาใกล้เคียงภาษามนุษย์ (Human Oriented Language) • ภาษาระดับต่ำ (Low level language) • มีเพียงภาษาเดียวเท่านั้น คือ ภาษาแอสเซมบลี่ • ภาษาระดับสูง (High level language) • เบสิก (BASIC), ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN), โคบอล (COBOL) • ปาสกาล (PASCAL), ซี (C), วีบี (VB), วีซี (VC), เดลฟี (Delphi)

32. 1.9 รหัสแทนข้อมูล • รหัส BCD (Binary Code Decimal) • 1 ไบท์ 6 บิท ได้ 64 ลักษณะ • รหัส EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code) • 1 ไบท์ 8 บิท ได้ 256 ลักษณะ • รหัส ASCII (American Standard Code Information Interchange) • 1 ไบท์ 8 บิท ได้ 256 ลักษณะเป็นที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน

33. 1.9 รหัสแทนข้อมูล

34. 1.10 ลักษณะที่สำคัญของเครื่องคอมพิวเตอร์ • เป็นเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ • ประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ • มีความเร็วสูงในการประมวลผล • ทำงานด้วยความเร็วสูง • มีหน่วยความจำภายใน • ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูล • มีความถูกต้องเสมอ • ถ้าข้อมูลและคำสั่งถูกต้อง

35. 1.11 ประโยชน์และข้อจำกัดของคอมพิวเตอร์ ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์ ได้แก่ • ความเร็ว (Speed) • ความถูกต้อง (Accuracy) • ความน่าเชื่อถือ (Reliability) • การเก็บรักษาข้อมูลหรือโปรแกรม (Retention) • การประหยัด (Economy) • การใช้งานได้หลาย ๆ ด้าน (Wide Applicability)

36. 1.11 ประโยชน์และข้อจำกัดของคอมพิวเตอร์ ข้อจำกัดของคอมพิวเตอร์ ได้แก่ • การทำงานต้องขึ้นกับมนุษย์ (Dependence of People) • การวางระบบงานคอมพิวเตอร์ต้องใช้เวลามาก (Time-Consuming System) • การรบกวนระบบงานปกติ (Disruptiveness) • การไม่รู้จักปรับปรุงให้ดีขึ้น (Unadaptiveness)

37. Home Work แบบฝึกหัด บทที่ 1 ส่งทางคำตอบทาง paper ก่อนเรียนบทที่ 2

38. The End