บทที่ 4 อุปกรณ์คอมพิวเตอร์

1. บทที่ 4อุปกรณ์คอมพิวเตอร์

2. อุปกรณ์พื้นฐานของคอมพิวเตอร์ทั่วไป (Basic Device of Computer)

3. หน่วยประมวลผลกลาง (1)

4. หน่วยประมวลผลกลาง (2) เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทั่วไป (PC) การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางจะมีจังหวะเวลาที่แน่นอนเรียกว่าความเร็วของหน่วยประมวลผลกลาง ซึ่งหมายถึงจำนวนครั้งในการเคาะสัญญาณนาฬิกาใน 1 วินาที หรือบางครั้งเราเรียกว่าความถี่ของสัญญาณนาฬิกาใน 1 วินาที ในการเคาะสัญญาณนาฬิกา 1 ครั้ง หรือในหนึ่งสัญญาณนาฬิกา อาจจะมีคำสั่งภาษาเครื่องสามารถถูกประมวลผล 1 คำสั่ง โดยทั่วไปเราเรียกหน่วยความเร็วของหน่วยประมวลผลกลางว่า “เฮิรตซ์” (Hertz: Hz) ซึ่งเป็นตัวบ่งบอกประสิทธิภาพอันหนึ่งของหน่วยประมวลผลกลาง ยิ่งสามารถมีอัตราการเคาะยิ่งสูงเท่าไหร่ก็บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของหน่วยประมวลผลกลาง ตัวอย่างเช่น ถ้าหน่วยประมวลผลกลางมีความเร็ว 1000 Hz หมายความว่า ใน 1 วินาที มีการเคาะสัญญาณนาฬิกาหรือสัญญาณนาฬิกาทั้งหมด 1000 ครั้ง ซึ่งในแต่ละครั้งจะทำให้มีคำสั่งภาษาเครื่องถูกประมวลผล 1 คำสั่ง นั่นหมายความว่า ใน 1 วินาทีมีคำสั่งภาษาเครื่องถูกประมวลผลทั้งหมด 1000 คำสั่ง หน่วยของความเร็วของหน่วยประมวลผลกลางมีตั้งแต่ กิโล (Kilo) = 103 เมกะ (Mega) = 106 จิกะ (Giga) = 109 เทระ (Tera) = 1012 สมมติว่าหน่วยประมวลผลกลางมีความเร็ว 1 GHz จะหมายความว่าใน 1 วินาที ที่หน่วยประมวลผลกลางจะสามารถประมวลผลคำสั่งภาษาเครื่องได้ 1000 ล้านคำสั่ง

5. หน่วยประมวลผลกลาง (3) • เครื่องคอมพิวเตอร์เมนเฟรม (Workstation หรือ Mainframe) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทั่วไป โดยทั่วไปจะมีหน่วยวัดความเร็วเป็น MIPS หรือ ล้านคำสั่งต่อวินาที (Millions of Instructions per Second: MIPS) • เครื่องคอมพิวเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและเร็วที่สุด จะมีหน่วยวัดความเร็วเป็น BIPS หรือ พันล้านคำสั่งต่อวินาที (Billions of Instructions per Second: BIPS)

6. หน่วยความจำ (1) หน่วยวัดความจุของข้อมูล ในระบบคอมพิวเตอร์ เรียกตามลักษณะการเก็บข้อมูล โดยจะมีค่าเป็นหน่วยตามขนาดของเลขฐานสอง เลขฐานสอง 1 หลัก จะมีขนาด 1 บิต (Bit) และเมื่อนำเลขฐานสองมาเรียงต่อกัน 8 หลัก จะมีขนาด 8 บิต ซึ่งเท่ากับ 1 ไบต์ (Byte) โดย1 ไบต์ (Byte) จะมีค่าประมาณ 1 ตัวอักษร หน่วยต่างๆ ของหน่วยความจำมีดังนี้ กิโลไบต์ (Kilobyte: KB) = 103ไบต์ เมกะไบต์ (Megabyte) = 106ไบต์ จิกะไบต์ (Gigabyte) = 109ไบต์ เทระไบต์ (Terabyte) = 1012 ไบต์

7. หน่วยความจำ (2)

8. หน่วยความจำ (3) • หน่วยความจำเรจิสเตอร์ (Register) จะเป็นหน่วยความจำความเร็วสูงที่อยู่ภายในหน่วยประมวลผลกลางซึ่งจะเป็นหน่วยความจำที่มีขนาดเล็กสุด มีความเร็วสูงสุด • หน่วยความจำแคช (Cache Memory) จะเป็นหน่วยความจำที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลชั่วคราวที่อยู่ระหว่างหน่วยประมวลผลกลางกับหน่วยความจำหลัก มีปริมาณความจุน้อยกว่าหน่วยความจำหลักแต่มีความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลที่สูงกว่า • หน่วยความจำหลัก (Main Memory) จะเป็นหน่วยความจำภายในที่ใช้จัดเก็บข้อมูลและชุดคำสั่งต่างๆ เพื่อให้หน่วยประมวลผลกลางเรียกใช้งาน ตัวอย่างของหน่วยความจำชนิดนี้ได้แก่จำพวกแรม (Random Access Memory: RAM) ชนิดต่างๆ ซึ่งจะมีปริมาณความจุสูง

9. หน่วยความจำ (4) • หน่วยความจำจานแม่เหล็ก (Magnetic Disk)จะเป็นหน่วยความจำสำรอง ใช้ในการเก็บข้อมูลและชุดคำสั่งต่างๆ ในปริมาณที่มาก มีคุณสมบัติในการเข้าถึงข้อมูลโดยตรง (Direct Access) ตัวอย่างหน่วยความจำชนิดนี้ได้แก่จำพวก ฟล็อปปี้ดิสก์ (Floppy Disk) ปัจจุบันไม่นิยมนำมาใช้เนื่องจากมีความจุต่ำอีกทั้งเสียหายง่าย และฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk) ฮาร์ดดิสก์ปัจจุบันเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญของเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง ซึ่งปัจจุบันมีความจุมากถึง 1 เทระไบต์ ฮาร์ดดิสก์มีหลายแบบ ดังเช่น IDE (Integrated Device Electronics: IDE) โดยมากจะเป็นเครื่องรุ่นเก่าที่ใช้สายแพแบบ 80 เส้น ต่อมาได้พัฒนามาเป็นฮาร์ดดิสก์แบบ SATA (Serial ATA: SATA) ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้ฮาร์ดดิสก์ในลักษณะนี้ ตัวอย่างของฮาร์ดดิสก์แบบ IDE และ SATA

10. หน่วยความจำ (5) • หน่วยความจำจานแสง (Optical Disk)และ หน่วยความจำแถบแม่เหล็ก (Magnetic Tape) จะเป็นหน่วยความจำสำรอง โดยจานแสงจะใช้เทคโนโลยีของแสงเลเซอร์ ทำให้สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ปริมาณมากในราคาที่ไม่แพง ตัวอย่างของหน่วยความจำชนิดนี้ได้แก่จำพวกแผ่นซีดี (CD) และ แผ่นดีวีดี (DVD)

11. หน่วยความจำ (6) ความเร็วของหน่วยความจำประเภทจานแสงจะนิยมวัดว่าเป็นกี่ X ดังเช่นว่าไดร์วนี้เร็ว 16X, 32X และ 48X ยิ่งจำนวนตัวเลขยิ่งมากแสดงถึงความเร็วของหน่วยความจำประเภทนี้ ในส่วนของซีดี 1X จะมีอัตราการอ่านข้อมูลที่ 150 กิโลไบต์ต่อวินาที (Kbyte/s) ดังนั้นถ้าซีดีมีความเร็วในการอ่านข้อมูล 16X ก็จะได้ความเร็วอยู่ที่ 16 * 150 กิโลไบต์ต่อวินาที = 2400 กิโลไบต์ต่อวินาที ในส่วนของดีวีดี 1X จะมีอัตราการอ่านข้อมูลที่ 1350 กิโลไบต์ต่อวินาที หรือประมาณ 9X ของซีดี ดังนั้นถ้าดีวีดีมีความเร็วในการอ่านข้อมูล 20X ก็จะได้ความเร็วอยู่ที่ 20 * 1350 กิโลไบต์ต่อวินาที = 27,000 กิโลไบต์ต่อวินาที

12. หน่วยความจำ (7) • DVD-5 คือแผ่นดีวีดีที่ใช้เพียง 1 ด้าน และชั้นการบันทึกข้อมูลเพียง 1 ชั้น มีความจุ 4.7 จิกะไบต์ • DVD-9 คือแผ่นดีวีดีที่ใช้ 1 ด้าน แต่ใช้ชั้นการบันทึก 2 ชั้น มีความจุ 8.5 จิกะไบต์ • DVD-10 คือแผ่นดีวีดีที่ใช้ 2 ด้าน แต่ใช้การบันทึก 1 ชั้น มีความจุ 9.4 จิกะไบต์ • DVD-18 คือแผ่นดีวีดีที่ใช้ 2 ด้าน และใช้การบันทึก 2 ชั้น มีความจุ 17 จิกะไบต์

13. เมนบอร์ด (1) เมนบอร์ดเป็นเสมือนศูนย์กลางในการเชื่อมต่อของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ปัจจุบันเมนบอร์ดที่นิยมจะเป็นเมนบอร์ดมาตรฐาน ATX (Advance Technology Extension) และ BTX (Balance Technology Extension) โดยเมนบอร์ดมาตรฐาน ATX ยังคงเป็นที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน ส่วนเมนบอร์ดมาตรฐาน BTX ถึงแม้จะมาใหม่กว่าแต่ยังไม่เป็นที่ใช้กันมากเนื่องจากต้องอัพเกรดอุปกรณ์เกือบทั้งหมด เมนบอร์ดจะมีอุปกรณ์ที่สำคัญดังนี้

14. เมนบอร์ด (2)

15. เมนบอร์ด (3) • ช่องเสียบหน่วยประมวลผลกลางหรือซ็อกเก็ตซีพียู (CPU Socket) ซึ่งเป็นช่องเสียบสำหรับใส่หน่วยประมวลผลกลาง โดยหน่วยประมวลผลกลางแต่ละรุ่นก็จะมีช่องเสียบที่แตกต่างกันไป ตามมาตรฐานต่างๆ • ชิปเซ็ต (Chipset) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดที่อยู่ภายในเมนบอร์ด • ช่องเสียบแรม (RAM Socket) ซึ่งทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำหลักของระบบคอมพิวเตอร์ • ช่องเสียบการ์ดแสดงผล (Display Socket) ปัจจุบันการ์ดแสดงผลนิยมใช้ 2 แบบ คือ AGP (Accelerate Graphic Port) และ PCI Express โดย PCI Express จะเป็นที่นิยมใช้มากกว่าในปัจจุบันเนื่องจากมีประสิทธิภาพในการรับและการส่งข้อมูลที่สูงกว่า • ช่องเสียบ PCI (Peripheral Component Interconnect) เป็นช่องเสียบอุปกรณ์เสริมภายนอกต่างๆ ดังเช่น การ์ดเสียง การ์ดเครือข่ายต่างๆ เป็นต้น

16. เมนบอร์ด (4) • หัวต่อไดรว์ เป็นหัวต่อสำหรับอุปกรณ์ต่างๆดังเช่นฟล็อปปี้ดิสก์ ฮาร์ดดิสก์ และไดรว์ซีดีหรือดีวีดีต่างๆ ซึ่งหัวต่อไดรว์มีทั้งแบบ IDE และแบบ Serial ATA • หัวต่อแหล่งจ่ายไฟ เป็นหัวต่อของแหล่งจ่ายไฟที่จ่ายมาจากแหล่งจ่ายไฟเข้าสู่เมนบอร์ด หรือเข้าสู่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆ • ชิปรอมไบออส (ROM BIOS) เป็นหน่วยความจำแบบรอม บรรจุโปรแกรมควบคุมการทำงานเอาไว้ โดยปกติจะเก็บโปรแกรมเริ่มต้นของเครื่องคอมพิวเตอร์ไว้ ซึ่งจะใช้ในเวลาตอนกำลังเข้าสู่ระบบหรือกำหนดระบบต่างๆ • หัวต่อสายสวิตซ์ควบคุม เป็นช่องเสียบสายต่างๆ ระหว่างเมนบอร์ดกับอุปกรณ์เพื่อควบคุมการำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ดังเช่นสายต่อไปยังเคสของเครื่องเพื่อทำหน้าที่เปิดปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ • พอร์ตเชื่อมต่อต่างๆ คือหัวต่อกับอุปกรณ์ภายนอกดังเช่นต่อกับเมาส์ ต่อกับเครื่องพิมพ์ หรือต่อกับลำโพงต่างๆ

17. อุปกรณ์อินพุต (1) อุปกรณ์อินพุตหรืออุปกรณ์นำข้อมูลเข้าเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ที่ต้องการติดต่อให้กับคอมพิวเตอร์เพื่อให้คอมพิวเตอร์ได้ประมวลผล ข้อมูลที่สามารถเป็นข้อมูลเข้าสำหรับคอมพิวเตอร์อาจจะอยู่ในรูปแบบของข้อมูลเสียง ข้อมูลภาพ

18. อุปกรณ์อินพุต (2)

19. อุปกรณ์เอาต์พุต (1) อุปกรณ์เอาต์พุตหรืออุปกรณ์นำข้อมูลออกเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ที่ทำการประมวลผลแล้วเพื่อไปแสดงให้ผู้ใช้ซึ่งอาจจะแสดงในรูปของข้อมูลภาพ ข้อมูลเสียงหรือข้อมูลตัวอักษรต่างๆ

20. อุปกรณ์เอาต์พุต (2)

21. การ์ดแสดงผล การ์ดแสดงผลหรือเรียกสั้นๆ ว่าการ์ดจอ เป็นแผงวงจรที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูลดิจิทัลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังจอภาพเพื่อแสดงผลลัพธ์ต่างๆ การ์ดแสดงผลมีหลากหลายแบบตั้งแต่อดีตดังเช่น ซีจีเอ (Color Graphics Adapter: CGA) อีจีเอ (Enhanced Graphics Adapter: EGA) วีจีเอ (Video Graphics Adapter: VGA) เอชวีจีเอ (Super VGA: SVGA) ในปัจจุบันการ์ดจอเหล่านี้ไม่นิยมนำมาใช้กับคอมพิวเตอร์เนื่องจากมีการ์ดแสดงผลรุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการแสดงผลที่ดีกว่าดังเช่น เอจีพี (Accelerator Graphic Port: AGP) และต่อมาได้มีการพัฒนาการ์ดแสดงผลให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นนั่นคือ พีซีไอ เอ็กเพรช (PCI Express)

22. การ์ดเสียง การ์ดเสียงคือแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีหน้าที่ส่งข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ในรูปแบบของสัญญาณดิจิทัลให้กลายเป็นสัญญาณเสียง โดยปกติการ์ดเสียงจะมี 2 แบบ คือแบบที่ติดมากับเมนบอร์ดอยู่แล้ว และแบบเป็นการ์ดเสียงซึ่งเมื่อนำไปใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มักจะเสียบที่ช่องเสียงพีซีไอบัส (PCI) ถ้าต้องการคุณภาพเสียงที่มีคุณภาพมักจะนิยมซื้อการ์ดเสียงเพิ่มเติมเข้าไป แต่ถ้าประหยัดก็สามารถใช้การ์ดเสียงที่ติดมากับเมนบอร์ดได้

23. อุปกรณ์เสริมอื่นๆ อุปกรณ์อินพุต เอาต์พุตของเครื่องคอมพิวเตอร์ปัจจุบันมีจำนวนมาก ซึ่งจะเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เสริมการทำงานเฉพาะอย่างของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและช่วยให้มนุษย์กับเครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างสะดวกรวดเร็ว อุปกรณ์ที่บางอย่างที่ทำหน้าที่ในการติดต่อสื่อสารกับเครือข่าย

24. แบบฝึกหัดทบทวน • สมมติว่าคอมพิวเตอร์ตัวหนึ่ง มีหน่วยประมวลผลกลางที่มีความเร็ว 100 กิโลเฮิรตซ์ (สมมุติว่า 1 คำสั่งใช้ 1 สัญญาณนาฬิกา) ต้องทำการประมวลผลโปรแกรมที่มีชุดคำสั่งจำนวน 1 ล้านคำสั่งภาษาเครื่อง ถามว่าคอมพิวเตอร์ใช้เวลาเท่าไรในการประมวลผลคำสั่งนั้น • อุปกรณ์คอมพิวเตอร์คืออะไร พร้อมทั้งจงยกตัวอย่างของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ • จงวาดแผนภาพโครงสร้างของอุปกรณ์พื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์ และจงอธิบายในแต่ละส่วน • เครื่องคอมพิวเตอร์เมนเฟรมและเครื่องคอมพิวเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะใช้หน่วยวัดความเร็วอะไรในการวัดประสิทธิภาพ • จงวาดภาพกลุ่มของหน่วยความจำโดยแสดงเป็นพีระมิด และอธิบายหน่วยความจำแต่ละกลุ่มว่าคืออะไร • แผ่นดีวีดี DVD-5, DVD-9, DVD-10 และ DVD-18 คืออะไร จงอธิบาย • จากรูปเมนบอร์ดจะมีอุปกรณ์ที่สำคัญอะไรบ้าง http://www.udru.ac.th http://www.udru.ac.th

25. เอกสารอ้างอิง งามนิจ อาจอินทร์, ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการคอมพิวเตอร์., กรุงเทพฯ, 2542. จุฑารัตน์ สมจริง [Online]. Available: http://vcharkarn.com [1 มีนาคม 2552]. พรรณา พูนพิน [Online]. Available: http://web.bsru.ac.th/~panna/learning.html [1 มีนาคม 2552]. ไพศาล โมลิสกุลมงคล, ประสงค์ ประณีตพลกรัง, อนุโชต วุฒิพรพงษ์ และ ศรายุธ คลังทอง, สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)., กรุงเทพฯ, 2547. ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยบูรพา, เอกสารประกอบการสอนวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร., 2552. สัลยุทธ์ สว่างวรรณ, สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์., กรุงเทพฯ, 2546. สุทธิพัน แสนละเอียด, ติดตั้งและแก้ปัญหา ฉบับช่างคอมมืออาชีพ 2010., นนทบุรี, 2552 http://www.udru.ac.th http://www.udru.ac.th