วันพฤหัสบดีที่ 19 ธันวาคม พ.ศ. 2556

บทที่3 หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู(CPU)

3.1ส่วนประกอบของซีพียู
1. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit ; CPU)
           หน่วยประมวลผลกลาง เปรียบได้กับสมองของคอมพิวเตอร์ เป็นส่วนที่สำคัญที่สุด ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการประมวลผลและควบคุมระบบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ ให้ทุกหน่วยทำงานสอดคล้องสัมพันธ์กัน
  หลายท่านคงสงสัยว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor), ชิป (Chip), โพรเซสเซอร์ (Processor) เหมือนหรือต่างจาก CPU หรือไม่ อย่างไร? คำตอบก็คือเหมือนกัน จะเรียกชื่ออะไรก็ได้ เนื่องจากส่วนประกอบภายในเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนจำนวนมาก มีทรานซิสเตอร์ประกอบกันเป็นวงจรหลายล้านตัว แต่ละชิ้นมีความกว้าง 0.35 ไมครอน (ขณะที่เส้นผมคนเรามีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 ไมครอน ผ่านกรรมวิธีการผลิตที่สะอาดยิ่งกว่าความสะอาดในโรงพยาบาลเสียอีก สำหรับยี่ห้อหรือแบรนด์ ของซีพียูที่ใช้ในปัจจุบัน คือ Intel, AMD และ Cyrix 
หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยหน่วยย่อย ดังนี้
           หน่วยควบคม (Control Unit)
          หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit ; ALU)
          หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit) 
การสื่อสารระหว่างหน่วยต่างๆ ใน CPU จะใช้สายสัญญาณที่เรียกว่า Bus Line หรือ Data Bus

2. เมนบอร์ด (Mainboard)
                เมนบอร์ดเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญรองมาจากซีพียู เมนบอร์ดทำหน้าที่ควบคุม ดูแลและจัดการๆ ทำงานของ อุปกรณ์ชนิดต่างๆ แทบทั้งหมดในเครื่องคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ซีพียู ไปจนถึงหน่วยความจำแคช หน่วยความจำหลัก ฮาร์ดดิกส์ ระบบบัส บนเมนบอร์ดประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ มากมายแต่ส่วนสำคัญๆ ประกอบด้วย
          2.1 ชุดชิพเซ็ตชุดชิพเซ็ตเป็นเสมือนหัวใจของเมนบอร์ดอีกที่หนึ่ง เนื่องจากอุปกรณ์ตัวนี้จะมีหน้าที่หลักเป็นเหมือนทั้ง อุปกรณ์ แปลภาษา ให้อุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่บนเมนบอร์ดสามารถทำงานร่วมกันได้ และทำหน้าที่ควบคุม อุปกรณ์ต่างๆ ให้ทำงานได้ตามต้องการ โดยชิพเซ็ตนั้นจะประกอบด้วยชิพเซ็ตนั้นจะประกอบไปด้วยชิพ 2 ตัว คือชิพ System Controller และชิพ PCI to ISA Bridge
           2.2 หน่วยความจำรอมไบออส และแบตเตอรรี่แบ็คอัพไบออส BIOS (Basic Input Output System) หรืออาจเรียกว่าซีมอส (CMOS) เป็นชิพหน่วยความจำชนิด หนึ่งที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูล และโปรแกรมขนาดเล็กที่จำเป็นต่อการบูตของระบบคอมพิวเตอร์ โดยในอดีต ส่วนของชิพรอมไบออสจะประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ชิพไบออส และชิพซีมอส ซึ่งชิพซีไปออสจะทำหน้าที่ เก็บข้อมูลพื้นฐานที่จำเป็นต่อการบูตของระบบคอมพิวเตอร์ ส่วนชิพซีมอสจะทำหน้าที่ เก็บโปรแกรมขนาดเล็ก ที่ใช้ในการบูตระบบ และสามารถเปลี่ยนข้อมูลบางส่วนภายในชิพได้ ชิพไบออสใช้พื้นฐานเทคโนโลยีของรอม ส่วนชิพซีมอสจะใช้เทคโนโลยีของแรม ดังนั้นชิพไบออสจึงไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้า ในการเก็บรักษาข้อมูล แต่ชิพซีมอส จะต้องการพลังงานไฟฟ้าในการเก็บรักษาข้อมูลอยตลอดเวลาซึ่งพลังงานไฟฟ้า ก็จะมาจากแบตเตอรี่แบ็คอัพที่อยู่บนเมนบอร์ด (แบตเตอรี่แบ็คอัพจะมีลักษณะเป็นกระป๋องสีฟ้า หรือเป็นลักษณะกลมแบนสีเงิน ซึ่งภายในจะบรรจุแบตเตอรรี่แบบลิเธี่ยมขนาด 3 โวลต์ไว้) แต่ตอ่มาในสมัย ซีพียูตระกูล 80386 จึงได้มีการรวมชิพทั้งสองเข้าด้วยกัน และเรียกชื่อว่าชิพรอมไบออสเพียงอย่างเดียว และการที่ชิพรอมไบออสเป็นการรวมกันของชิพไบออส และชิพซีมอสจึงทำให้ข้อมูลบางส่วนที่อยู่ภายใน ชิพรอมไบออส ต้องการพลังงานไฟฟ้าเพื่อรักษาข้อมูลไว้ แบตเตอรี่แบ็คอัพ จึงยังคงเป็นสิ่งจำเป็นอยู่จนถึง ปัจจุบัน จึงเห็นได้ว่าเมื่อแบตเตอรี่แบ็คอัพเสื่อม หรือหมดอายุแล้วจะทำให้ข้อมูลที่คุณเซ็ตไว้ เช่น วันที่ จะหายไปกลายเป็นค่าพื้นฐานจากโรงงาน และก็ต้องทำการเซ็ตใหม่ทุกครั้งที่เปิดเครื่อง เทคโนโลยีรอมไบออส ในอดีต หน่วยความจำรอมชนิดนี้จะเป็นแบบ EPROM (Electrical Programmable Read Only Memory) ซึ่งเป็นชิพหน่วยความจำรอม ที่สามารถบันทึกได้ โดยใช้แรงดันกระแสไฟฟ้าระดับพิเศษ ด้วยอุปกรณ์ ที่เรียกว่า Burst Rom และสามาถลบข้อมูลได้ด้วยแสงอุตราไวโอเล็ต ซึ่งคุณไม่สามารถอัพเกรดข้อมูลลงในไบออสได้ ด้วยตัวเองจึงไม่ค่อยสะดวกต่อการแก้ไขหรืออัพเกรดข้อมูลที่อยู่ในชิพรอมไบออส แต่ต่อมาได้มีการพัฒนา เทคโนโลยีชิพรอมขึ้นมาใหม่ ให้เป็นแบบ EEPROM หรือ E2PROM โดยคุณจะสามารถทั้งเขียน และลบข้อมูล ได้ด้วยกระแสไฟฟ้าโดยใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ ได้ด้วยตัวเองอย่างง่ายดายดังเช่นที่เราเห็นกันอยู่ในปัจจุบัน
         2.3 หน่วยความจำแคชระดับสองหน่วยความจำแคชระดับสองนั้นเป็นอุปกรณ์ ตัวหนึ่งที่ทำหน้าเป็นเสมือนหน่วยความจำ บัฟเฟอร์ให้กับซีพียู โดยใช้หลักการที่ว่า การทำงานร่วมกับอุปกร์ที่ความเร็วสูงกว่า จะทำให้เสียเวลาไปกับการรอคอยให้อุปกรณ์ ที่มีความเร็วต่ำ ทำงานจนเสร็จสิ้นลง เพราะซีพียูมีความเร็วในการทำงานสูงมาก การที่ซีพียูต้องการข้อมูล ซักชุดหนึ่งเพื่อนำไปประมวลผลถ้าไม่มีหน่วยความจำแคช 

3. ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ (Hard Disk )                                                           
            เป็นที่สำหรับเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ มีความจุสูงถึงหน่วยเมกะไบต์ จนถึง กิกะไบต์ และมีความเร็วสูงในการทำงาน และ การส่งผ่านข้อมูลมากกว่า Secondary Storage ทั่วไป ซึ่ง Harddisk จะประกอบไปด้วยจาน Disk หรือที่เรียกว่า Platters หลายๆ แผ่นมารวมกัน ซึ่งแต่ละด้านของ Plalter จะถูกปกคลุมไปด้วยสารประกอบ Oxide เพื่อให้สามารถบันทึกข้อมูลได้ Hard Disk ส่วนมากจะอยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งไม่สะดวกในการเคลื่อนย้าย บางทีถูกเรียกว่า Fixed Disk การทำงานของ Hard Disk ก็จะมีลักษณะคล้ายๆกับแผ่นดิสก์ โดยก่อนที่จะทำการบันทึกข้อมูล จำเป็นจะต้อง Format เพื่อให้มีการกำหนด Track, Cylinder, ต่างๆ ขึ้นมาก่อนเพื่อใช้ในการอ้างอิงตำแหน่ง นอกจากนี้แล้วมันยังสามารถจัดแบ่ง Partitions กล่าวคือ Hard Disk ตัวหนึ่งสามารถแบ่งได้หลาย Patition ขึ้นอยู่กับการแบ่ง Partition ก่อนการ Format (การกำหนด Partition สามารถทำได้โดยใช้คำสั่ง FDISK) นอกจากนี้ยังขึ้นกับเครื่องคอมพิวเตอร์ว่าใช้ระบบ PCI หรือไม่ ถ้าไม่ใช้ระบบ PCI ในเครื่องจะมองเห็นฮาร์ดดิสก์ขนาดสูงสุดเพียง 540 MB แต่ถ้าเป็น PCI จะต้องมาตรวจสอบ OS(Operation System) ดูอีกทีว่าใช้อะไร เช่น ถ้าเป็น Windows 95 จะสามารถมองเห็น Hard Disk สูงสุดได้ที่ 1.27 GB ต่อ 1 Partition ซึ่งถ้าเรามี Hard Disk 1 ตัว แต่เป็น 2 GB ก็ต้องจัดแบ่งมันเป็น 2 Partition ถ้าเป็นระบบ Windows 95OSR2 จะสามารถมองเห็นได้เกิน 2 GB เป็นต้นระบบควบคุมการทำงานของ Hard Disk ที่มีใช้งานอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์ สามารถจำแนกตามต่อต่อประสาน (interface) ได้เป็น 4 ระบบ คือ ระบบ ST-506/412 ระบบ ESDI ระบบ SCSI และระบบ IDE ซึ่งในปัจจุบัน 2 ชนิดแรกไม่มีใช้แล้ว จึงขอกล่าวถึงสองชนิดหลัง ดังนี้
         SCSI (Small Computer System Interface) เป็นระบบที่นิยมใช้กันมากในขณะนี้ เพราะนอกสามารกสามารถควบคุมฮาร์ดดิสก์แล้ว ยังสามารถ  ควบคุมเส้นทางการส่งถ่ายข้อมูลกับอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีโพรเซสเซอร์อยู่ในตัวเอง ทำให้เป็นส่วนเพิ่มขยายสำหรับแผงวงจรใหม่ และสามารถใช้ควบคุมอุปกรณ์เสริมอื่นๆ ได้ด้วย เช่น โมเด็ม ซีดีรอม เป็นต้น
         IDE (Integrated Drive Electronics) เป็นระบบใหม่ที่มีความจุใกล้เคียงกับ SCSI แต่มีราคาต่ำกว่า ปัจจุบันนิยมบรรจุ IDE รวมอยู่ในแผงวงจรของซีพียู ทำให้มีช่องว่างให้ใช้งานอื่นๆ เพิ่มขึ้น

4. ซีดีรอมไดร์ฟ (CD-ROM Drive)
          CD-ROM เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่อ่าน ข้อมูล จากแผ่นซีดีรอม และทำการแปลงสัญญาณข้อมูล แล้วส่งไปยังหน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์ การทำงานของ CD-ROM ภายในซีดีรอมจะแบ่งเป็นแทร็กและเซ็กเตอร์เหมือนกับแผ่นดิสก์ แต่เซ็กเตอร์ในซีดีรอมจะมีขนาดเท่ากัน ทุกเซ็กเตอร์ ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้มากขึ้น เมื่อไดรฟ์ซีดีรอมเริ่มทำงานมอเตอร์จะเริ่มหมุนด้วยความเร็ว หลายค่า ทั้งนี้เพื่อให้อัตราเร็วในการอ่านข้อมูลจากซีดีรอมคงที่สม่ำเสมอทุกเซ็กเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นเซ็กเตอร์ ที่อยู่รอบนอกหรือวงในก็ตาม จากนั้นแสงเลเซอร์จะฉายลงซีดีรอม โดยลำแสงจะถูกโฟกัสด้วยเลนส์ที่เคลื่อนตำแหน่งได้ โดยการทำงานของขดลวด ลำแสงเลเซอร์จะทะลุผ่านไปที่ซีดีรอมแล้วถูกสะท้อนกลับ ที่ผิวหน้าของซีดีรอมจะเป็น หลุมเป็นบ่อ ส่วนที่เป็นหลุม ลงไปเรียก "แลนด์" สำหรับบริเวณที่ไม่มีการเจาะลึกลงไปเรียก "พิต" ผิวสองรูปแบบนี้เราใช้แทนการเก็บข้อมูลในรูปแบบของ 1 และ 0 แสงเมื่อถูกพิตจะกระจายไปไม่สะท้อนกลับ แต่เมื่อแสงถูกเลนส์จะสะท้อนกลับผ่านแท่งปริซึม จากนั้นหักเหผ่านแท่งปริซึมไปยังตัวตรวจจับแสงอีกที ทุกๆช่วงของลำแสงที่กระทบตัวตรวจจับแสงจะกำเนิดแรงดันไฟฟ้า หรือเกิด 1 และ 0 ที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ ส่วนการบันทึกข้อมูลลงแผ่นซีดีรอมนั้นต้องใช้แสงเลเซอร์เช่นกัน โดยมีลำแสงเลเซอร์จากหัวบันทึกของเครื่อง บันทึกข้อมูลส่องไปกระทบพื้นผิวหน้าของแผ่น ถ้าส่องไปกระทบบริเวณใดจะทำให้บริเวณนั้นเป็นหลุมขนาดเล็ก บริเวณทีไม่ถูกบันทึกจะมีลักษณะเป็นพื้นเรียบสลับกันไปเรื่อยๆตลอด

5. ฟล๊อปปี้ดิสก์ไดร์ฟ (Floppy Disk Drive )
              ในการเลือกใช้แผ่นดิสก์แต่ละชนิดนั้น จะต้องมีตัวขับดิสก์ (Floppy Disk Drive: FDD) ที่สนับสนุนการทำงานเหล่านี้ด้วย โดยดิสก์ไดร์ฟตัวแรก พัฒนาโดย Alan Shugart บริษัทไอบีเอ็มในปี ค.ศ.1967 เป็นดิสก์ไดร์ฟสำหรับแผ่นบันทึกข้อมูลขนาด 8 นิ้ว (แผ่นดิสก์ - Diskette 8") จากนั้นมีการพัฒนาขนาดขนาดลงมา เพื่อสนับสนุนดิสก์ขนาด 5 1/4 นิ้ว และ 3 1/2 นิ้วในปัจจุบัน
ดังนั้น ดิสก์ไดร์ฟ จึงมี 2 ขนาดตามแผ่นดิสก์ที่ใช้ในปัจจุบัน คือ ดิสก์ไดร์ฟ ขนาด 3.5 นิ้ว และ 5.25 นิ้ว (ปัจจุบันพบ 5.25 นิ้วได้น้อยมาก) และแต่ละประเภท ยังแบ่งตามประเภทความจุของแผ่นดิสก์ ได้อีก เป็น
              ดิสก์ไดร์ฟ สำหรับแผ่นดิสก์ 3.5 นิ้ว ความจุ 740 KB
              ดิสก์ไดร์ฟ สำหรับแผ่นดิสก์ 3.5 นิ้ว ความจุ 1.44 MB - HD: high density
              ดิสก์ไดร์ฟ 5.25 นิ้ว สำหรับแผ่นดิสก์ 5.25 นิ้ว ความจุ 640 KB
              ดิสก์ไดร์ฟ 5.25 นิ้ว สำหรับแผ่นดิสก์ 5.25 นิ้ว ความจุ 1.2 MB - HD: high density
6. ช่องขยาย (Slot)
             การมีช่องเพิ่มขยาย หรือเรียกอีกอย่างว่าระบบบัสเพิ่มขยายนั้น จะช่วยให้เราสามารถปรับแต่ง หรือ เพิ่มขยาย ความสามารถของระบบ โดยผ่านทาง Plug-in Board หรือ เรียกว่าเป็น Card เพิ่มขยาย Expansion Card เช่นเมื่อต้องการให้ Computer มีเสียง อยากให้ Computer เล่นเพลงได้ ก็ต้องหาซื้อ Soundcard และ ลำโพงมาต่อเพิ่ม โดยแค่นำมา Plug ลงใน Expansion Slot บน Mainboard และ ทำการ Config ก็จะสามารถใช้งานได้ โดยไม่จำเป็นต้องมาเดินสายไฟ รื้อ Mainboard ใหม่ให้ยุ่งยาก ประเภทของ ช่องเพิ่มขยายจะมีดังนี้
           แบบ PCI เป็นช่องเสียบอุปกรณ์เพิ่มเติมส่วนใหญ่จะเป็นสีขาวเรียงต่อกัน 2-5 ช่อง ใช้เสียบอุปกรณ์เพิ่มเติม เช่น การ์ดเสียง การ์ดแสดงผล โมเด็มแบบติดตั้งภายในและการ์ดแลน เป็นต้น
            แบบ ISA เป็นช่องเสียบอุปกรณ์เพิ่มเติมเช่นเดียวกับแบบ PCI แต่เป็นรุ่นที่เก่ากว่า มีสีดำขนาดยาวกว่าแบบ PCI เมนบอร์ดในปัจจุบันส่วนใหญ่ไม่มีช่องเสียบแบบนี้แล้ว
             แบบ AGP เป็นช่องเสียบอุปกรณ์แสดงผลความเร็วสูง
             แบบ EISA
            แบบ MCA

7. แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply)
           แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) เป็นส่วนสำคัญเช่นกัน เพราะถ้าไม่มี แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) แล้วนั้น คอมพิวเตอร์จะทำงานได้อย่างไร แหล่งจ่ายไฟจะมีรูปทรงและการทำงานที่เป็นไปตามระบบปฏิบัติการของ mainboard เช่นกัน
   แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) แบบ ATX นั้นมีการทำงานที่ดีกว่าและเหนือ กว่าการทำงานด้วยแหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) แบบ AT เพราะการปิดเปิดเครื่อง ด้วยระบบ ATX นั้นจะมีการทำงานด้วย Software เป็นตัวกำหนดการทำงานสำหรับการ ปิดเปิดเครื่อง และเคส ATX นั้นจะมีการให้แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) มาให้ที่มาก กว่าแหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) แบบ AT ส่วนมากที่เคสแบบ ATX ให้มานั้นมักจะ อยู่ที่ 250 Watt ถึง 400 Watt ซึ่งเป็นพลังงานที่มากกว่าระบบ AT ทำให้มีความเสถียรภาพมากขึ้นนั่นเอง


3.2สถาปัตยกรรมของซีพียู
แบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ
1. CISC (Complex Instruction Set Computers)
การใช้หน่วยความจำ
          สถาปัตยากรรมแบบ CISC จะมีชุดคำสั่งมากมายหลายคำสั่งที่ซับซ้อนและยุ่งยาก   แต่นั้นไม่ได้หมายความว่า  ทุกชุดคำสั่งจะมีการ FIX CODE คือ ถ้ามีการใช้ชุดคำสั่งที่มีความซับซ้อนมากก็จะใช้จำนวนบิตมาก  แต่ถ้าใช้งานชุดคำสั่งที่มีความซับซ้อนน้อยก็จะใช้จำนวนบิตน้อยเช่นกัน ในการเก็บชุดคำสั่งของ CISC นั้นจะเก็บเท่ากับจำนวนจริงของการใช้งาน จึงประหยัดเนื้อที่ในหน่วยความจำแต่เนื่องจากการเก็บชุดของคำสั่งนั้น เก็บเฉพาะการใช้งานจริง ซึ่งจะใช้งานหน่วยความจำน้อย  แต่นั้นไม่ได้หมายความว่าจะทำให้เกิดประสิทธิภาพในการทำงาน แต่จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ช้าลง  เพราะต้องเสียเวลาการถอดรหัสอันยุ่งยากของการเข้ารหัสที่มีขนาดไม่เท่ากัน
ประสิทธิภาพ
            1.เนื่องจาก CISC มีชุดของคำสั่งที่ซับซ้อนมากกว่า RISC และในคำสั่งพิเศษที่มีอยู่ใน  CISC นั้น (หรือคำสั่งยากๆ)  เช่น การแก้สมการในการทำงานหนึ่งคำสั่งของ CISC อาจใช้เวลา (สัญญาณนาฬิกา) มากกว่าการนำเอาคำสั่งที่มีอยู่ใน RISC หลายๆคำสั่งมารวมกันเสียอีก
             2.ประสิทธิภาพอาจลดลงเนื่องจากเสียเวลาในการถอดรหัส เพราะชุดคำสั่งของ CISC ไม่แน่นอน มีทั้งสั้นและยาว อีกทั้งวงจรมีความสลับซับซ้อนมาก และใช้วงรอบสัญญาณนาฬิกานาน จึงทำให้เสียค่าใช่จ่ายสูง และใช้เวลานานกว่าในการประมวลผล
การสนับสนุนของคอมไพเลอร์
             ใน CISC มีชุคำสั่งที่ซับซ้อนซึ่งติดมากับซีพียูอยู่แล้ว   แต่เมื่อมาทำการเขียนโปรแกรมแล้วผ่านตัวคอมไพเลอร์  หรือ ตัวแปลจากโปรแกรมเป็นภาษาเครื่อง  จะพบว่าคำสั่งยากๆ ที่มีอยู่ในซีพียูนั้น ตัวคอมไพเลอร์ กลับแปลงให้อยู่ในรูปของคำสั่งง่ายๆ  หรือกล่าวคือ  วอฟต์แวร์ไม่สนับสนุนกับฮาร์ดแวร์  ซึ่งในซีพียูหรือฮาร์ดแวร์นั้นมีการรองรับการทำงานของชุดคำสั่งนี้  แต่ตัวซอฟต์แวร์ไม่ได้มีการใช้คุณสมบัติจากชุดของคำสั่งที่ติดมากับตัวซีพียู แต่อย่างใด   ดังนั้น   ชุดคำสั่งที่บรรจุเอาคำสั่งที่ซับซ้อนไว้ใน  CISC  นั้น จะไม่ค่อยมีประโยชน์มากนัก  ถ้าหากว่าคอมไพเลอร์นั้นไม่รองรับ  และยิ่งไปกว่านั้นตัวคอมไพเลอร์บางตัว  ยังมีชุดคำสั่งที่ยากๆอยู่ในตัวแล้ว  แต่ไม่ได้นำมาใช้งานใน CISC นี้เลย

2. RISC (Reduced Instruction-Set Computing)

การใช้หน่วยความจำ
          เน้นหลักการของการนำเอาชุดคำสั่งง่ายๆเพียงไม่กี่คำสั่ง(โดยทั่วไปไม่เกิน 128 คำสั่ง เช่น บวก ลบ คูณ หาร) มาประกอบรวมเข้าไว้ด้วยกัน 128 คำสั่ง มีค่าเท่ากับ 2 ยกกำลัง 6 หรือกล่าวคือใช้งานแค่ 6บิต ในการเก็บค่าของชุดคำสั่ง ในการเก็บชุดคำสั่งจึง FIX CODE ไว้แค่ 6 เท่านั้น ซึ่งเกิดข้อเสีย คือ ถ้าหากคำสั่งที่ใช้งานใช้แค่ 1 บิต  ก็ยังคงเก็บ 6 บิต  ทำให้เกิดการสูญเสีย แต่เนื่องจากการเก็บข้อมูลของ RISC นี้เป็นลักษณะ FIX CODE  จึงส่งผลให้การถอดรหัสรวดเร็ว เพราะชุดคำสั่งเท่ากันทุก Record

ประสิทธิภาพ
          1.การทำงานจะทำได้เร็วกว่า CISC เพราะ  RISC ประกอบด้วยคำสั่งง่ายๆ เช่น LOAD/STORE ใช้ในการโหลดข้อมูลเก็บไว้ในเรจิสเตอร์โดยตรงและให้เรจิสเตอร์ทำการประมวลผลจากนั้นค่อยเก็บไว้ในหน่วยความจำ (โดยทั่วไปการทำงานของคอมพิวเตอร์เรียงลำดับความเร็ว มีดังต่อไปนี้ CPU  REGISTER   MEMORY  DISK )
            2.เนื่องจากการเข้ารหัสชุดคำสั่งเป็นลักษณะ FIX-ENCODING จึงง่ายต่อการถอดรหัส
            3.ในสถาปัตยกรรมแบบ  RISC มีเรจิสเตอร์จำนวนมากจึงทำให้การทำงานโดยรวมรวดเร็ว
            4.การใช้งานคำสั่งง่ายๆ ของ RISC นี้ บางคำสั่งใช้เวลา(วงรอบสัญญาณนาฬิกา)  ไม่ถึง 1 สัญญาณนาฬิกา  จึงส่งผลให้ทำงานได้รวดเร็ว

การสนับสนุนของคอมไพเลอร์
             ใน RISC นั้นมีคำสั่งประมาณ 128 คำสั่ง  แนบมากับซีพียู   และอนุญาตให้ใช้งานคำสั่งประเภท LOAD/STORE  ที่นำข้อมูลจากหน่วยความจำไปทำกับเรจิสเตอร์โดยตรง  ซึ่งทำให้การทำงานโดยรวดเร็วกว่า จากจุดนี้เองในการใช้งานในส่วนของคำสั่งที่ซับซ้อน  อาจต้องใช้คำสั่งในตัวคอมไพเลอร์มาใช้งานมากกว่า  RISC เพราะ  RISC เน้นหลักการทำงานของชุดคำสั่งที่ง่ายๆ  แต่รวดเร็ว  ดังนั้นคำสั่งยากๆ  จึงโยนให้เป็นหน้าที่ของตัวคอมไพเลอร์แทน

3.3หลักการทำงานของซีพียูและพัฒนาการของซีพียู
           การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผลกลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้นการพัฒนาซีพียูก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และถูกพัฒนาให้อยู่ในรูปไมโครชิบที่เรียกว่าไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์จึงเป็นหัวใจหลักของระบบคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถึงไมโครคอมพิวเตอร์ ล้วนแล้วแต่ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียูหลัก ในเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ เช่น ES9000 ของบริษัทไอบีเอ็มก็ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียู แต่อาจจะมีมากกว่าหนึ่งชิปประกอบรวมเป็นซีพียูเทคโนโลยีไมโครโพรเซสเซอร์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเริ่มจากปี พ.ศ. 2518 บริษัทอินเทลได้พัฒนาไมโครโพรเซสเซอร์ที่เป็นที่รู้จักกันดีคือ ไมโครโพรเซสเซอร์เบอร์ 8080 ซึ่งเป็นซีพียูขนาด 8 บิต ซีพียูรุ่นนี้จะรับข้อมูลเข้ามาประมวลผลด้วยตัวเลขฐานสองครั้งละ 8 บิต และทำงานภายใต้ระบบปฎิบัติการซีพีเอ็ม (CP/M) ต่อมาบริษัทแอปเปิ้ลก็เลือกซีพียู 6502 ของบริษัทมอสเทคมาผลิตเป็นเครื่องแอปเปิ้ลทู ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในยุคนั้น


วันพฤหัสบดีที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2556

บทที่2 เมนบอร์ด

2.1เมนบอร์ด คืออะไร
           เมนบอร์ด (mainboard) หรือที่เรียกอีกชื่อว่า มาเธอร์บอร์ด (Motherboard)  คือ  แผงวงจรขนาดใหญ่ที่รวบรวมเอาส่วนประกอบหลัก ๆ ที่สำคัญของคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกัน มีลักษณะลักษณะเป็นแผ่น circuit board รูปร่างสีเหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งเต็มไปด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน  ดังนั้นเมนบอร์ดจึงเป็นเสมือนกับศูนย์กลางในการทำงานและเป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นซีพียู แรม ฮาร์ดดิสก์ ซีดีรอม ฟล็อปปี้ดิสก์ การ์ดต่าง ๆ
  
2.2ความเป็นมาของเมนบอร์ด
        พัฒนาการของเมนบอร์ดมีมาตั้งแต่ครั้งไอบีเอ็มออกแบบพีซีในปี 2524 โดยพัฒนาขนาดรูปร่างของเมนบอร์ดมาใช้กับเครื่องรุ่นพีซี และต่อมายังพัฒนาใช้กับรุ่นเอ็กซ์ที 
ครั้งถึงรุ่นเอที ก็ได้หาทางสร้างขนาดของเมนบอร์ดให้มีมาตรฐานขึ้น โดยเฉพาะเครื่องที่พัฒนาต่อมาจะใช้ขนาดของเมนบอร์ดเอทีเป็นหลัก 
จนเมื่อพัฒนาการของเทคโนโลยีก้าวหน้ามามาก สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในเมนบอร์ดยิ่งมีความสำคัญ จนกระทั่งถึงประมาณปี พ.ศ. 2538 หรือขณะนั้นพีซีกำลังก้าวสู่รุ่นเพนเตียม บริษัทอินเทลได้เสนอขนาดของเมนบอร์ดแบบมาตรฐานและเรียกว่า ATX ซึ่งใช้งานกันจนถึงทุกวันนี้ 
จากขนาดของ ATX ก็มีพัฒนาการต่อเพื่อทำเครื่องให้มีขนาดกระทัดรัดขึ้น โดยลดขนาดของเมนบอร์ดลงและเรียกว่า microATX และลดลงอีกในรูปแบบที่ชื่อ FlexATX

เมนบอร์ดแบบ ATX
        ลักษณะสำคัญของ ATX เมนบอร์ด ATX มีขนาด 12 นิ้ว x 9.6 นิ้ว เป็นขนาดที่มาตรฐานที่สามารถถอดใส่เปลี่ยนกันได้ และเพื่อให้เมนบอร์ดถอดเปลี่ยนกันได้ การออกแบบเมนบอร์ดจึงต้องคำนึงถึงขนาดและตำแหน่งของรูที่ยึดติดกันแท่น และการวางลงในตำแหน่งตัวเครื่อง (กล่อง) ได้อย่างพอดี 
ขนาดของ ATX ได้รับการออกแบบมาเพื่อมีขนาดพอเหมาะที่จะใส่ของที่สำคัญและจำเป็นได้ครบ ตั้งแต่ซีพียู สลอดขยายระบบ การจัดวางอุปกรณ์ต้องให้ตำแหน่งได้ลงตัวและไม่ยุ่งยากในเรื่องสายเคเบิ้ลที่จะเชื่อมบนบอร์ด 
ความคล่องตัวของการใส่อุปกรณ์ลงในสล็อต ใส่ซีพียู ติดพัดลม และมีช่องขยายพอร์ต มีพอร์ตที่จำเป็นพร้อมขยายเพิ่มได้ เช่น พอร์ตอนุกรม พอร์ตขนาน พอร์ตมาตรฐานต่าง ๆ พอร์ต USB พอร์ต TV in/out 
ผู้ออกแบบจะต้องคำนึงถึงช่องทางการไหลของอากาศเพื่อระบายความร้อน และลดเสียงที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะเมื่อมีการใส่อุปกรณ์ต่าง ๆ ลงไปบนบอร์ด เช่น พัดลม 
บนบอร์ดรับสายเชื่อมรองกับแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง ซึ่งปัจจุบันใช้มาตรฐาน + - 5 โวลต์ + - 12 โวลต์ และ 3.3 โวลต์

เมนบอร์ดแบบ Micro ATX
เป็นเมนบอร์ดที่ลดขนาดลงโดยมีขนาดเพียง 9.6 นิ้ว คูณ 9.6 นิ้ว จุดประสงค์คือ ต้องการให้ตัวกล่องบรรจุมีขนาดเล็กลง แต่จากที่ขนาดเล็กลงจำเป็นต้องลดพื้นที่ในส่วนของจำนวนสล็อตต่าง ๆ ทำให้เครื่องที่ใช้เมนบอร์ด แบบ microATX มีขีดความสามารถในการขยายระบบได้จำกัด และในปี พ.ศ. 2542 อินเทอลได้พัฒนารุ่นเมนบอร์ดใหม่ที่มีขนาดเล็กลงไปอีก โดยใช้ชื่อรุ่นว่า FlexATX โดยมีขนาดเมนบอร์ดเพียง 9 นิ้ว คูณ 7.5 นิ้ว เพื่อให้ขนาดเครื่องพีซีมีขนาดเล็กลงไปอีก
การอ้างอิง 

2.3ส่วนประกอบของเมนบอร์ด
 


            1.ซ็อกเก็ตซีพียูซ็อกเก็ตซีพียู เป็นที่ติดตั้งของตัวซีพียูเองจะมีลักษณะตามรุ่นตามยี่ห้อ หรือตามซีพียูที่เราจะใส่  ดังนั้นเราควรที่จะเลือกให้ตรงกันด้วย
            2. พอร์ตที่ใช้ในการเชื่อมต่อทางด้านหลังของเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นจะมีพอร์ตที่ใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ  ที่อยู่ภายนอก  ซึ่งแต่ล่ะพอร์ตจะมีรูเสียบเฉพาะของอุปกรณ์ที่ต่อนั้นจะไม่ค่อยต่อผิดกัน มาดูตัวอย่างกันว่าแต่ล่ะพอร์ตนั้นใช้ต่อกับอะไรบ้าง


          1 .PS/2 เป็นพอร์ตไว้สำหรับการเชื่อมต่อ เมาส์และคีย์บอร์ด  โดยทั่วไปแล้วเมาส์จะเป็นสีเขียว  และคีย์บอร์ดจะเป็นสีม่วง ซึ่งในปัจจุบันนี้จะมีการเปลี่ยนมาใช้ USB แต่ก็ยังมี PS/2 มีใช้อยู่เป็นจำนวนมาก

           2. Firewire เป็นพอร์ตการเชื่อมต่อที่มีลักษณะคล้ายกับ USB ซึ่งมีอัตราความเร็วกว่า  ด้วยมาตรฐาน IEEE 1394a มีอัตราการเชื่อมต่อรับ/ส่งข้อมูล  400MB/s อุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อเช่น ฮาร์ดดิสก์แบบภายนอก
           3.eSATA เป็นการเชื่อมสำหรับ ฮาร์ดดิสก์แบบภายนอก เช่นกัน
           4. USB เป็นการเชื่อมต่อภายนอกแบบต่างๆ  แล้วจะมีพอร์ตนี้มากเป็นพิเศษเพราะว่ามีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อได้หลากหลาย  อย่างเช่นเครื่องพิมพ์ เมาส์ และอื่นๆอีก รวมถึงเฟรตไดร์ด้วย สำหรับความเร็วแล้วอยู่ที่ 480MB/s
           5.LAN ช่องการเชื่อมต่อแลน  ใช้สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายที่อยู่ในระบบ
           6. ช่องต่อเสียง ไว้สำหรับการเชื่อมต่อเสียง ทั้งเสียง Input และ Output ทั้งลำโพง  ทั้งไมค์
           3.สล็อต์ AGPใช้สำหรับการเชื่อมต่อของการ์ดแสดงผล  มีทั้ง AGP และ PCI Express  เพื่อเชื่อมต่อให้กับมอนิเตอร์ใช้ในการแสดงผล
         4.สล็อต PCIใช้สำหรับการเชื่อมต่อการ์ดต่างๆที่ไม่ต้องการความเร็วสูงมากนัก เช่นการ์ดเสียง  การ์ดแลน และโมเด็มใช้สำหรับการเชื่อมต่อ
         5.ตัวอ่านแผ่นดิสก์ซึ่งปัจจุบันไม่ได้ใช้แล้วแต่ให้สำหรับการเชื่อมต่อ Memory Card ต่างๆ แต่ต้องชื้อตัวมาเพิ่ม
         6.ซิปเซตถือได้ว่าเป็นมีความสำคัญ  เพราะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานต่างๆบนเมนบอร์ด  โดยจะมีซิปเซตอยู่ 2 ส่วนด้วยกันคือ
                 -   North  Bridge จะทำหน้าที่คอบควบคุม ซีพียู แรม และการ์ดแสดงผล
                 -   South  Bridge  จะทำหน้าที่ควบคุมสล็อตต่างๆ
          7.หัวต่อ SATAซึ่งใช้ในการเชื่อมต่อฮาร์ดดิสก์  แบบ SATA ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรม  ซึ่งมีข้อดีทั้งประหยัดพลังงานและประหยัดพื้นที่  อีกทั้งยังทำให้ระบายความร้อนภายในเคสได้ดีอีกด้วย
8.หัวต่อแบบ IDE
ใช้ในการเชื่อมต่อแบบ IDE ทั้งแบบที่เป็นฮาร์ดดิสก์ และ CD/DVD ROM
       9.ต่อแหล่งจ่ายไฟที่ใช้สำหรับในการต่อแหล่งกระแสไฟฟ้า  จากพาวเวอร์ซับพราย  โดยจะมีทั้งรุ่นเดิมที่ใช้ 20 Pin และในปัจจุบัน 24 Pin โดยจะมีทั้งหมด อยู่ 2 แถว

      10.ซ็อกเก็ตแรมโดยใช้สำหรับใส่แรม โดยมีทั้งแบบ Dual Channel และ Triple Channel
       11.ตัวเชื่อมปุ่มควบคุมใช้ในการเชื่อมต่อปุ่ม Power ปุ่ม รีสตาร์    และแสดง ไฟของการทำงานฮาร์ดดิสก์ และไฟขณะทำงาน
       12.ตัวต่อ USBใช้ในการเชื่อมต่อ USB ภายในเคส  เพื่อเพิ่มในการเชื่อมต่อ USB ที่มากขึ้น
 
2.4ซิปเซต
          Chipset (ชิปเซ็ท)Chipset เรียกได้ว่าเป็นหัวใจหลักของเมนบอร์ดทุกรุ่นเลยก็ว่าได้ประสิทธิภาพของเมนบอร์ดมีชิปเซ็ทเป็นตัวบ่งชี้ ยิ่งชิปเซ็ทมีประสิทธิภาพสูงการคอนโทรลอุปกรณ์ต่อพ่วงทุกชิ้นยิ่งมีประสิทธิภาพสูงตามไปด้วย Chipsetมีหน้าที่ควบคุมอุปกรณ์ทุกอย่างที่ต่อพ่วงเข้ามากับตัวเมนบอร์ดจะมีChipset 2ตัวคือ Chipset NorthBridgeและChipset SouthBridgeChipset NorthBridge จะทำหน้าที่ควบคุมอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงจำพวก CPU RAM และ GraphicardChipset SouthBridge จะควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ที่มีความเร็วต่ำเช่น Harddisk Printer DVD-Writer เป็นต้นนอกจากนี้ยังรวมไปถึงการควบคุมระบบชั้นสูงเช่น Multi GPU , RAID , Over Clock เป็นต้นChipsetมีการพัฒนาออกมาเรื่อยๆประสิทธิภาพการทำงานก็ดีขึ้นตามแต่ละชิปเซ็ทดังนั้นการเลือกซื้อChipsetให้เหมาะกับการใช้งานต้องอาศัประสการณ์และการค้นคว้าหาข้อมูลของChipsetแต่ละตัวว่ามีความสามรถจัดการ อุปกรณต่างๆได้ดีเพียงไรปัจจุบันในปลายปี2008-ต้นปี2009 Chipset Intelที่ได้รับความนิยมและมีประสิทธิภาพสูงคือ Chipset P45ยกตัวอย่างเช่น Chipset A มีระบบ Dual Chanelแต่ Chipset B ไม่รองรับระบบ Dual Chanelเมนบอร์ด Chipset A เมื่อเปิดใช้งานระบบ Dual Chanelของ RAM จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของ RAM ดีกว่าเพราะว่าRAMวิ่งรับส่งข้อมูลแบบ 2ทาง

2.5 การเลือกใช้งานเมนบอร์ด
       เมนบอร์ดถือเป็นหัวใจสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่นอกจากจะช่วยให้ระบบสามารถทำงานได้แล้ว ก็ยังมีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับคอมพิวเตอร์ที่ใช้ได้อีกด้วย ดังนั้นจึงควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับการใช้งานและทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ
           1.นำไปใช้กับซีพียูรุ่นและซ็อกเก็ตแบบใด การจะเลือกเมนบอร์ดนำมาใช้กับซีพียูรุ่นใด ค่ายใด ซึ่งในเวลานี้ทั้งค่าย Intel และ AMD มีการแยกรูปแบบซ็อกเก็ตออกตามกลุ่มตลาดอย่างชัดเจน ไม่ว่าจะเป็น Core i3, Core i5 และ Core i7 ของทาง Intel ที่มีให้เลือกเป็น LGA1155 และ LGA2011 ส่วนของทาง AMD ยังคงเป็นซ็อกเก็ตแบบ FM1 และ AM3+ เป็นต้น สำหรับซีพียู Phenom, AthlonFX และ APU
            2.มีฟังก์ชันต่างๆ ครบถ้วนตามที่ต้องการหรือไม่ อย่างที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน ไปจนถึงฟีเจอร์ต่างๆ ที่มีอยู่ในชิปเซต รวมถึงองค์ประกอบที่สำคัญของเมนบอร์ด ซึ่งประกอบไปด้วย สล็อตของหน่วยความจำ การเลือกเมนบอร์ดที่มีสล็อตแรมที่มากถึง 4-6 ช่อง ให้สามารถและยังมีช่องสำหรับอัพเกรดได้ในอนาคต ก็ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายไปได้มาก
              3.สล็อตสำหรับกราฟิกการ์ด สำหรับผู้ใช้โดยทั่วไป สล็อต PCI-Express X16 เพียงช่องเดียว ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งาน แต่สำหรับคนที่เล่นเกม ต้องอาศัยพลังจากกราฟฟิกการ์ดมากๆ การเลือกเมนบอร์ดที่รองรับกราฟิกการ์ดได้ตั้งแต่ 2 การ์ดขึ้นไป พร้อมฟีเจอร์ 4 Way SLI หรือ CrossFireX ก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเล่นเกมได้เป็นอย่างดี
          4.พอร์ตสำหรับต่อพ่วงฮาร์ดดิสก์ การเลือกเมนบอร์ด ให้มีพอร์ตสำหรับรองรับฮาร์ดดิสก์ได้จำนวนมาก จะช่วยให้เกิดความสะดวกมากขึ้น นอกจากนี้เมนบอร์ดหลายรุ่น ยังเพิ่มเติมฟังก์ชันพิเศษ อย่างคอนโทรลเลอร์สำหรับการต่อพ่วง RAID 0, 1, 0+1, 5 JBOD ที่มีประโยชน์ทั้งการจัดเก็บข้อมูล ความเร็วและระบบความปลอดภัย
        5.พอร์ตต่อพ่วงต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น USB3.0 หรือ e-SATA นับเป็นพอร์ตที่สำคัญ สำหรับผู้ที่มีอุปกรณ์ต่อพ่วงเยอะ เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่มักใช้พอร์ต USB ในการโอนถ่ายข้อมูล เพื่อให้การทำงานรวดเร็วและใช้งานได้ง่าย สำหรับฮาร์ดดิสก์แบบภายนอก (External drive) ในบางครั้งการใช้งานที่บ้านหรือสำนักงานที่ไม่มีเครื่องส่วนกลาง คอมพิวเตอร์ส่วนตัวก็จะรับหน้าที่ในการต่อพ่วงอุปกรณ์ต่างๆ ไปโดยปริยาย ดังนั้นแล้วการเลือกเมนบอร์ดก็ควรจะให้มีพอร์ต USB ที่สามารถเพิ่มเติมจากมาตรฐานได้ด้วย
    6.ไบออสรองรับการปรับแต่ง อาจไม่จำเป็นสำหรับผู้ทั่วไป แต่สำหรับคนที่ชอบโอเวอร์คล็อกแล้ว สำคัญมากทีเดียว เพราะช่วยให้การเพิ่มประสิทธิภาพซีพียูและอุปกรณ์อื่นๆ ได้เป็นอย่างดี ดังนั้นการเลือกเมนบอร์ดที่มีไบออสรองรับการปรับแต่งได้ ก็จะช่วยให้การปรับแต่ง สัญญาณนาฬิกา แรงดันไฟ ระบบบัส ได้ดียิ่งขึ้น รวมถึงช่วยเพิ่มเสถียรภาพของระบบได้ดียิ่งขึ้น
      7.ชุดระบายความร้อน ในอดีตการระบายความร้อนบนเมนบอร์ดอาศัยแรงลมจากพัดลมซีพียูเป็นหลัก แต่ปัจจุบันปัญหาจากความร้อนของบรรดาอุปกรณ์ต่างๆ ที่ติดตั้งบนเมนบอร์ด เริ่มมีมากขึ้น ส่งผลให้อายุการทำงานของชุดจ่ายไฟและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สั้นลง ดังนั้นแล้วผู้ผลิตหลายรายจึงติดตั้งอุปกรณ์ที่เป็นฮีตไปป์สำหรับระบายความร้อนให้กับชุดจ่ายไฟต่างๆ ออกมา ซึ่งถือว่าส่งผลดีต่อเมนบอร์ดโดยตรง ช่วยยืดอายุการใช้งานของเมนบอร์ด แม้ว่าจะมีราคาสูงกว่าอยู่บ้าง แต่ก็คุ้มค่ากับการใช้งานในระยะยาว
    8.การออกแบบและวัสดุในการผลิต ข้อสังเกตในหลายจุดที่ทำให้มั่นใจได้ ตั้งแต่เรื่องของแพ็กเกจของเมนบอร์ดที่ควรจะมีอุปกรณ์มาตรฐานเตรียมไว้ให้ ไม่ว่าจะเป็น คู่มือ แผ่นไดรเวอร์ ซอฟต์แวร์บันเดิล สายสัญญาณ รวมไปถึงชุดต่อพ่วงสัญญาณจากเมนบอร์ด ควรจะมีรายละเอียดสำคัญของเมนบอร์ดอธิบายไว้ มีชุดระบายความร้อนให้กับชิปเซตหรือถ้าให้ดีก็ควรมีการระบายความร้อนให้กับภาคจ่ายไฟเพิ่มเติมเข้ามาด้วยและที่สำคัญคือ คุณภาพของคาปาซิเตอร์ ก็เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่นำมาใช้ในการพิจารณาอีกด้วย
2.6เพาเวอร์ซัพพลาย
      อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งในเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เรามักจะมองข้ามไปและเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญเพราะถ้าขาดเจ้าตัวนี้แล้วเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวเก่งของเราก็เปรียบเสมือนกล่องเหล็กธรรมดาๆใช้การอะไรไม่ได้ อุปกรณ์ชิ้นนี้ก็คือ แหล่งจ่ายไฟ หรือที่เรามักจะเรียกกันว่า เพาเวอร์ซัพพลาย (Power Supply)นั่นเองเพาเวอร์ซัพพลายมีหน้าที่หลักก็คือ เปลี่ยนแรงดันกระแสสลับจากไฟบ้าน 220โวลท์เอซีให้เป็นแรงดันไฟตรงดีซีที่คอมพิวเตอร์ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือคอมพิวเตอร์พีซีนั้นส่วนใหญ่จะบรรจุในเคสด้านหลังถ้ามองไปที่หลังเคสจะเห็นก่องเหล็กสี่เหลี่ยมมีช่องเสียบสายไฟและพัดลมเพื่อระบายความ

บทที่1การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

1.1บทนำ 
            เมื่อพิจารณาศัพท์คำว่า."คอมพิวเตอร์"ถ้าจะแปลกันตรงตัวตามคำภาษาอังกฤษจะถึงเครื่องคำนวณ ดังนั้นถ้ากล่าวอย่างกว้าง ๆ เครื่องคำนวณที่มีส่วนประกอบเป็นเครื่องกลไกลหรือเครื่องไฟฟ้า ต่างก็จัดเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ทั้งสิ้น ลูกคิดที่สมัยก่อนเคยใช้กันในร้านค้าไม้บรรทัดคำนวณ ซึ่งถือเป็นเครื่องมือประจำตัววิศวกรในยุค 40 กว่าปีก่อน หรือเครื่องคิดเลขล้วนเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งหมด 

1.2ความหมายคอมพิวเตอร์ 
            คอมพิวเตอร์มาจากภาษาละตินว่า Computare ซึ่งหมายถึง การนับ หรือ การคำนวณ พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ให้ความหมายของคอมพิวเตอร์ไว้ว่า "เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เหมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ที่ง่ายและซับซ้อนโดยวิธีทางคณิตศาสตร์"คอมพิวเตอร์จึงเป็นเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ทำงานแทนมนุษย์ ในด้านการคิดคำนวณและสามารถจำข้อมูล ทั้งตัวเลขและตัวอักษรได้เพื่อการเรียกใช้งานในครั้งต่อไป นอกจากนี้ ยังสามารถจัดการกับสัญลักษณ์ได้ด้วยความเร็วสูง โดยปฏิบัติตามขั้นตอนของโปรแกรม คอมพิวเตอร์ยังมีความสามารถในด้านต่างๆ อีกมาก อาทิเช่น การเปรียบเทียบทางตรรกศาสตร์ การรับส่งข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลในตัวเครื่องและสามารถประมวลผลจากข้อมูลต่างๆ ได้

 1.3อนาล็อกคอมพิวเตอร์
           อนาล็อกคอมพิวเตอร์ (analog computer) เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้ค่าตัวเลขเป็นหลักของการคำนวณ แต่จะใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าแทน ไม้บรรทัดคำนวณ อาจถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของอนาล็อกคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ค่าตัวเลขตามแนวความยาวไม้บรรทัดเป็นหลักของการคำนวณ โดยไม้บรรทัดคำนวณจะมีขีดตัวเลขกำกับอยู่ เมื่อไม้บรรทัดหลายอันมรประกบรวมกัน การคำนวณผล เช่น การคูณ จะเป็นการเลื่อนไม้บรรทัดหนึ่งไปตรงตามตัวเลขของตัวตั้งและตัวคูณของขีดตัวเลขชุดหนึ่ง แล้วไปอ่านผลคูณของขีดตัวเลขอีกชุดหนึ่งอนาล็อกคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะใช้หลักการทำนองเดียวกัน โดยแรงดันไฟฟ้าจะแทนขีดตัวเลขตามแนวยาวของไม้บรรทัด อนาล็อกคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าอนาล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา ในปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นอนาล็อกคอมพิวเตอร์เท่าไรนักเพราะผลการคำนวณมีความละเอียดน้อย ทำให้มีขีดจำกัดใช้ได้กับงานเฉพาะบางอย่างเท่านั้น 

1.4ดิจิทัลคอมพิวเตอร์
            ซึ่งก็คือคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการทำงานทั่วๆ ไปนั่นเอง เป็นเครื่องมือประมวลผลข้อมูลที่อาศัยหลักการนับ ทำงานกับข้อมูลที่มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) ในลักษณะของสัญญาณไฟฟ้า หรือ Digital Signal อาศัยการนับสัญญาณข้อมูลที่เป็นจังหวะด้วยตัวนับ (Counter) ภายใต้ระบบฐานเวลา (Clock Time) มาตรฐาน ทำให้ผลลัพธ์เป็นที่น่าเชื่อถือ ทั้งสามารถนับข้อมูลให้ค่าความละเอียดสูง เช่นแสดงผลลัพธ์เป็นทศนิยมได้หลายตำแหน่ง เป็นต้นเนื่องจาก Digital Computer ต้องอาศัยข้อมูลที่เป็นสัญญาณไฟฟ้า (มนุษย์สัมผัสไม่ได้) ทำให้ไม่สามารถรับข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต้นทางได้โดยตรง จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนข้อมูลต้นทางที่รับเข้า (Analog Signal) เป็นสัญญาณไฟฟ้า (Digital Signal) เสียก่อน เมื่อประมวลผลเรียบร้อยแล้วจึงเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้ากลับไปเป็น Analog Signal เพื่อสื่อความหมายกับมนุษย์ต่อไป โดยส่วนประกอบสำคัญที่เรียกว่า ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล (Converter) คอยทำหน้าที่ในการเปลี่ยนรูปแบบของสัญญาณข้อมูล ระหว่าง Digital Signal กับ Analog Signal

 1.5ชนิดของคอมพิวเตอร์ 
            พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จากอดีตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และอายุการใช้งานต่ำ เปลี่ยนมาใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากชินซิลิกอนเล็ก ๆ ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ และผลิตได้จำนวนมาก ราคาถูก ต่อมาสามารถสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนหลายแสนตัวบรรจุบนชิ้นซิลิกอนเล็ก ๆ เป็นวงจรรวมที่เรียกว่า ไมโครชิป (microchip) และใช้ไมโครชิปเป็นชิ้นส่วนหลักที่ประกอบอยู่ในคอมพิวเตอร์ ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง ไมโครชิปที่มีขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้หลายหน้าที่ เช่น ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ทำหน้าที่เป็นหน่วยควบคุมอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก หรือทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หมายถึงหน่วยงานหลักในการคิดคำนวณ การบวกลบคูณหาร การเปรียบเทียบ การดำเนินการทางตรรกะ ตลอดจนการสั่งการเคลื่อนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หน่วยประมวลผลกลางนี้เรียกอีกอย่างว่า ซีพียู (Central Processing Unit : CPU)

          การพัฒนาไมโครชิปที่ทำหน้าที่เป็นไมโครโพรเซสเซอร์มีการกระทำอย่างต่อเนื่องทำให้มีคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ที่ดีกว่าเกิดขึ้นเสมอ จึงเป็นการยากที่จะจำแนกชนิดของคอมพิวเตอร์ออกมาอย่างชัดเจน เพราะเทคโนโลยีได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามพอจะจำแนกชนิดคอมพิวเตอร์ตามสภาพการทำงานของระบบเทคโนโลยีที่ประกอบอยู่และสภาพการใช้งานได้ดังนี้
           ไมโครคอมพิวเตอร์ (micro computer)
           สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)
           มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)
           เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer) 

           ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer) 

1.6การทำงานของคอมพิวเตอร์ 
           การทำงานของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม จะมีลักษณะการทำงานของส่วนต่างๆ ที่มีความสัมพันธ์กันเป็นกระบวนการ โดยมีองค์ประกอบพื้นฐานหลักคือ Input Process และ output ซึ่งมีขั้นตอนการทำงานดังภาพ
           ขั้นตอนที่ 1 : รับข้อมูลเข้า (Input) เริ่มต้นด้วยการนำข้อมูลเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถผ่านทางอุปกรณ์ชนิดต่างๆ แล้วแต่ชนิดของข้อมูลที่จะป้อนเข้าไป เช่น ถ้าเป็นการพิมพ์ข้อมูลจะใช้แผงแป้นพิมพ์ (Keyboard) เพื่อพิมพ์ข้อความหรือโปรแกรมเข้าเครื่อง ถ้าเป็นการเขียนภาพจะใช้เครื่องอ่านพิกัดภาพกราฟิค (Graphics Tablet) โดยมีปากกาชนิดพิเศษสำหรับเขียนภาพ หรือถ้าเป็นการเล่นเกมก็จะมีก้านควบคุม (Joystick) สำหรับเคลื่อนตำแหน่งของการเล่นบนจอภาพ เป็นต้น
             ขั้นตอนที่ 2 : ประมวลผลข้อมูล (Process) เมื่อนำข้อมูลเข้ามาแล้ว เครื่องจะดำเนินการกับข้อมูลตามคำสั่งที่ได้รับมาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ ต้องการ การประมวลผลอาจจะมีได้หลายอย่าง เช่น นำข้อมูลมาหาผลรวม นำข้อมูลมาจัดกลุ่ม นำข้อมูลมาหาค่ามากที่สุด หรือน้อยที่สุด เป็นต้น
            ขั้นตอนที่ 3 : แสดงผลลัพธ์ (Output) เป็นการนำผลลัพธ์จากการประมวลผลมาแสดงให้ทราบทางอุปกรณ์ที่กำหนดไว้ โดยทั่วไปจะแสดงผ่านทางจอภาพ หรือเรียกกันโดยทั่วไปว่า "จอมอนิเตอร์" (Monitor) หรือจะพิมพ์ข้อมูลออกทางกระดาษโดยใช้เครื่องพิมพ์ก็ได้


1.7วัตถุประสงค์ของคอมพิวเตอร์
             เครื่องคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อให้มีจุดเด่น 4 ประการ เพื่อทดแทนข้อจำกัดของมนุษย์ เรียกว่า 4 S special ดังนี้
            1. หน่วยเก็บ (Storage)หมายถึง ความสามารถในการเก็บข้อมูลจำนวนมากและเป็นเวลานาน นับเป็นจุดเด่นทางโครงสร้างและเป็นหัวใจของการทำงานแบบอัตโนมัติของเครื่องคอมพิวเตอร์ ทั้งเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องด้วย
            2. ความเร็ว (Speed)หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลข้อมูล (Processing Speed) โดยใช้เวลาน้อย เป็นจุดเด่นทางโครงสร้างที่ผู้ใช้ทั่วไปมีส่วนเกี่ยวข้องน้อยที่สุด เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สำคัญส่วนหนึ่งเช่นกัน
            3. ความเป็นอัตโนมัติ (Self Acting)หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลข้อมูลตามลำดับขั้นตอนได้อย่างถูกต้องและต่อเนื่องอย่างอัตโนมัติ โดยมนุษย์มีส่วนเกี่ยวข้องเฉพาะในขั้นตอนการกำหนดโปรแกรมคำสั่งและข้อมูลก่อนการประมวลผลเท่านั้น
            4. ความน่าเชื่อถือ (Sure)หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลให้เกิดผลลัพธ์ที่ถูกต้อง ความน่าเชื่อถือนับเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ ความสามารถนี้เกี่ยวข้องกับโปรแกรมคำสั่งและข้อมูลที่มนุษย์กำหนดให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์โดยตรง กล่าวคือ หากมนุษย์ป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้องให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ก็ย่อมได้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องด้วยเช่นกัน


 1.8ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์
             1.ประโยชน์ด้านการศึกษา ใช้เพื่องานด้านการเรียนการสอนในหลายรูปแบบ เช่นการนำบทเรียน การผลิตสื่อการสอน การใช้ซีดีรอมสำหรับการเรียนรู้ เกมเพื่อการศึกษาหรือคอมพิวเตอร์ช่วยสอน                         2.ด้านความบันเทิง เป็นการใช้คอมพิวเตอร์เพื่อความสนุกสนานบันเทิง เช่น เล่นเกม ฟังเพลงชมภาพย นต์
              3.ด้านการเงิน การธนาคาร ใช้ในการเบิก - ถอนเงินผ่านเครื่อง ATM การโอนเงินด้วยระบบด้วยอัตโนมัติโดยโอนเงินจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยผ่านระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ การดูข้อมูลตลาดหุ้นการ กราฟแสดงยอดขาย
              4.ด้านการสื่อสารและคมนาคม ใช้ในการติดต่อสื่อสารผ่านอินเตอร์เน็ต สื่อสารถ่ายทอดผ่านดาวเทียมการติดต่อสื่อสารผ่านโทรศัพท์ การคมนาคมทางเรือ เครื่องบินและรถไฟฟ้า
              5.ด้านศิลปะและการออกแบบ เป็นการใช้คอมพิวเตอร์เพื่อการวาดรูปการ์ตูนออกแบบงานและการสร้างภาพกราฟิกหรือการตกแต่งภาพในคอมพิวเตอร์
              6.ด้านการแพทย์์ ปัจจุบันมีการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยงานด้านการแพทย์หลายด้าน เช่น การเก็บประวัติคนไข้ การใช้ทดลองประกอบการวินิจฉันของแพทย์ใช้ในการตรวจเลือก ตรวจปัสสาวะ การผ่าตัดหัวใจการตรวจสอบห้องพักผู้ป่วยว่าว่างหรือไม่ การควบคุมแสงเลเซอร์การเอ็กซ์เรย์ การตรวจคลื่อนสมองคลื่นหัวใจ เป็นต้น
              7.ด้านวิทยาศาสตร์และเคมี ใช้ในการวิเคราะห์สูตรทางเคมีการคำนวณสูตรทางวิทยาศาสตร์การค้นคว้าทดลองในห้องวิทยาศาสตร์ การคำนวณเกี่ยวกับระบบสุริยะจักรวาลและการเกิดปรากฏการณ์เกี่ยวกับดวงดาวต่างๆ