หน่วยที่3

คอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์

ประวัติของคอมพิวเตอร์

            เครื่อง คอมพิวเตอร์ที่ใช้งานในปัจจุบัน  เป็นอุปกรณ์ที่ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องมาหลายร้อยปี  เริ่มจากการสร้างอุปกรณ์ที่ไม่มีกลไกซับซ้อน  จนกลายมาเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์มีศักยภาพสูงที่นำมาใช้งานในชีวิตประจำวันใน ขณะนี้  เพื่อนำมาช่วยทำงานด้านการคำนวณประมวลผล และสามารถนำไปใช้ในการควบคุมการผลิตงานทางด้านอุตสาหกรรมในโรงงานต่าง ๆ อุปกรณ์ชิ้นแรกซึ่งเป็นที่มาของคอมพิวเตอร์เริ่มจากการคิดค้นของชาวจีนใน ช่วงปี  พ.ศ. 500 มีการประดิษฐ์ลูกคิด (Abacus) ขึ้นมาช่วยในการคิดเลขจึงถือได้ว่าเครื่องคิดเลขนี้เป็นต้นกำเนิดของเครื่องคิดเลขในยุคต่อมา

ความหมายของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ เป็นเครื่องมือหรืออุปกรณ์ประเภทอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานด้วยคำสั่ง ชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมต่าง ๆ สามารถเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายได้หลายแบบ รวมทั้งเครือข่ายอินเตอร์เน็ตด้วยลักษณะเด่นของคอมพิวเตอร์คือมีศักยภาพสูง ในการคำนวณประมวลผลข้อมูลทั้งที่เป็นตัวเลข รูปภาพ  ตัวอักษร และเสียง ทำให้คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับงานได้ อย่างกว้างขวาง

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์

            คอมพิวเตอร์ที่สามารถทำงานได้ครบถ้วนอย่างมีประสิทธิภาพต้องมีองค์ประกอบสำคัญ ดังนี้

            คอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ หมายถึง ส่วนที่ประกอบเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์รวมอุปกรณ์ต่อพ่วงต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ที่เราสามารถมองเห็นและสัมผัสได้ เช่น ตัวเครื่อง จอภาพ คีย์บอร์ด และเมาส์  เป็นต้น        

            จำแนกหน้าที่ของฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ สามารถแบ่งออกเป็นส่วนสำคัญ  5  ส่วน คือ

            1.  หน่วยรับข้อมูลเข้า(Input Unit) เป็น วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่นำมาเชื่อมต่อทำหน้าที่ป้อนสัญญาณเข้าสู่ระบบเพื่อกำหนดให้คอมพิวเตอร์ทำ งานตามความต้องการทั้งวัสดุอุปกรณ์เกี่ยวข้อง เช่น แป้นอักขระ (keyboard) เมาส์(mouse) ซีดีรอม(CD-Rom)  ไมโครโฟน(Microphone) ฯลฯ

            2. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) ทำหน้าที่เกี่ยวกับการคำนวณทั้งทางตรรกะและคณิตศาสตร์ รวมทั้งการประมวลข้อมูลตามคำสั่งที่ได้รับ

            3. หน่วยความจำ (Memory Unit) ทำ หน้าที่เก็บข้อมูลหรือคำสั่งที่ส่งมาจากหน่วยรับข้อมูล เพื่อเตรียมส่งไปประมวลผลยังหน่วยประมวลผลกลาง และเก็บผลลัพธ์ที่ได้มาจากการประมวลผลแล้ว  เพื่อเตรียมส่งไปยังหน่วยแสดงผล

            4. หน่วยแสดงผล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลข้อมูลที่คอมพิวเตอร์ทำการประมวลหรือผ่านการคำนวณแล้ว

            5. อุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ (Peripheral Equipment) เป็น อุปกรณ์ที่นำมาต่อพ่วงเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานให้มากยิ่งขึ้น เช่น โมเด็ม แผงวงจรเชื่อมต่อ  เครือข่าย เป็นต้น

ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์

            ประโยชน์ที่เราได้รับจากการนำคอมพิวเตอร์มาใช้งาน  สามารถแบ่งได้ดังนี้

• 1. มีความเร็วในการทำงานสูง  เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานในปัจจุบันสามารถประมวลผลคำสั่งในช่วงเวลา 1 วินาทีได้มากกว่าหนึ่งร้อยล้านคำสั่งจึงใช้ในงานคำนวณต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็ว  เช่น  การฝากถอนเงินจากตู้เอทีเอ็ม  เป็นต้น
• 2.มีประสิทธิภาพในการทำงานสูง  สามารถทำงานได้ตลอด  24  ชั่วโมง  เป็นสัปดาห์  หรือเป็นปีโอกาสเครื่องเสียน้อยมาก ใช้แทนกำลังคนได้มากมาย
• 3.มีความถูกต้องแม่นยำตามโปรแกรมที่สั่งงานและข้อมูลที่ใช้
• 4.เก็บข้อมูลได้มาก  ไม่ต้องใช้เอกสารและตู้เก็บ
• 5.สามารถโอนย้ายข้อมูลจากเครื่องหนึ่งไปอีกเครื่องหนึ่งโดยผ่านระบบเครือข่ายได้อย่างรวดเร็ว  ช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้งาน

ระบบคอมพิวเตอร์

ระบบ คอมพิวเตอร์  หมายถึง  กรรมวิธีที่คอมพิวเตอร์ทำการใด ๆ กับข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นประโยชน์ตามความประสงค์ของผู้ใช้มากที่สุด เช่น การตรวจสอบข้อมูลประชาชนจากระบบทะเบียนราษฎร์ ของสำนักทะเบียนราษฎร์ กรมการปกครองกระทรวงมหาดไทย ระบบเวชระเบียนของโรงพยาบาล ระบบเสียภาษี ระบบทะเบียนการค้า ระบบทะเบียนประวัติอาชญากรรมของสำนักงานตำรวจแห่งชาติ ฯลฯ ถ้าต้องการทราบข้อมูลต่าง ๆ เหล่านี้ สามารถตรวจสอบได้โดยการประมวลผลของระบบคอมพิวเตอร์จากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ได้

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์

            ระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำงานอย่างมีประสิทธิภาพจะประกอบด้วยส่วนสำคัญ4  ส่วน ดังนี้

• ·       ฮาร์ดแวร์ (hardware) หรือส่วนเครื่อง
• ·       ซอฟต์แวร์ (software) หรือส่วนชุดคำสั่ง
• ·       ข้อมูล (data)
• ·       บุคลากร (people)

สรุปเรื่อง ประวัติและความเป็นมาของคอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์

      หมายถึงเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูง อย่างต่อเนื่อง และอัตโนมัติ

การจำแนกคอมพิวเตอร์ตามลักษณะวิธีการทำงานภายในเครื่องคอมพิวเตอร์อาจแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ คือ

1. แอนะล็อกคอมพิวเตอร์ (analog computer) เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้ค่าตัวเลขเป็นหลักของการคำนวณ แต่จะใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าแทน ไม้บรรทัดคำนวณ อาจถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ค่าตัวเลขตามแนวความยาวไม้บรรทัดเป็นหลักของการคำนวณ โดยไม้บรรทัดคำนวณจะมีขีดตัวเลขกำกับอยู่ เมื่อไม้บรรทัดหลายอันมรประกบรวมกัน การคำนวณผล เช่น การคูณ จะเป็นการเลื่อนไม้บรรทัดหนึ่งไปตรงตามตัวเลขของตัวตั้งและตัวคูณของขีดตัวเลขชุดหนึ่ง แล้วไปอ่านผลคูณของขีดตัวเลขอีกชุดหนึ่งแอนะล็อกคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะใช้หลักการทำนองเดียวกัน โดยแรงดันไฟฟ้าจะแทนขีดตัวเลขตามแนวยาวของไม้บรรทัดแอนะล็อกคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา

ในปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นแอนะล็อกคอมพิวเตอร์เท่าไรนักเพราะผลการคำนวณมีความละเอียดน้อย ทำให้มีขีดจำกัดใช้ได้กับงานเฉพาะบางอย่างเท่านั้น

 2. ดิจิทัลคอมพิวเตอร์ (digital computer) คอมพิวเตอร์ที่พบเห็นทั่วไปในปัจจุบัน จัดเป็นดิจิทัลคอมพิวเตอร์แทบทั้งหมด ดิจิทัลคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานเกี่ยวกับตัวเลข มีหลักการคำนวณที่ไม่ใช่แบบไม้บรรทัดคำนวณ แต่เป็นแบบลูกคิด โดยแต่และหลักของลูกคิดคือ หลักหน่วย หลักร้อย และสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ เป็นระบบเลขฐานสินที่แทนตัวเลขจากศูนย์ถ้าเก้าไปสิบตัวตามระบบตัวเลขที่ใช้ในชีวิตประจำวัน

ค่าตัวเลขของการคำนวณในดิจิทัลคอมพิวเตอร์จะแสดงเป็นหลักเช่นเดียวกัน แต่จะเป็นระบบเลขฐานสองที่มีสัญลักษณ์ตัวเลขเพียงสองตัว คือเลขศูนย์กับเลขหนึ่งเท่านั้น โดยสัญลักษณ์ตัวเลขทั้งสองตัวนี้ จะแทนลักษณะการทำงานภายในซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ต่างกัน การคำนวณภายในดิจิทัลคอมพิวเตอร์จะเป็นการประมวลผลด้วยระบบเลขฐานสองทั้งหมด ดังนั้นเลขฐานสิบที่เราใช้และคุ้นเคยจะถูกแปลงไปเป็นระบบเลขฐานสองเพื่อการคำนวณภายในคอมพิวเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ก็ยังเป็นเลขฐานสองอยู่ ซึ่งคอมพิวเตอร์จะแปลงเป็นเลขฐานสิบเพื่อแสดงผลให้ผู้ใช้เข้าใจได้ง่าย

ยุคของคอมพิวเตอร์จะแบ่งตามวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น 5 ยุค คือ

1.)    ยุคหลอดสูญญากาศ     อยู่ระหว่างช่วง พ.ศ.2488 – 2501 คอมพิวเตอร์ที่ใช้ในยุคนี้คือ   UNIVAC I , IBM 600 เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่มาก มีหลักการโดยนำหลอดสุญญากาศ (Vacuum tube) มาเป็นวงจรและใช้กระแสไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก ทำให้เครื่องเกิดความร้อนสูงจึงทำให้เกิดความผิดพลาดได้ง่าย

2.)    ยุคทรานซิสเตอร์  อยู่ระหว่างช่วง พ.ศ. 2502 – 2506 คอมพิวเตอร์ในยุคนี้จะมีขนาดเล็กกว่าคอมพิวเตอร์ในยุคแรก เนื่องการมีการนำทรานซิสเตอร์ (Transistor) มาเป็นวงจร และนำวงแหวนแม่เหล็กมาใช้เป็นหน่วยความจำ ทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น

3.)    ยุควงจรรวม อยู่ระหว่างช่วง พ.ศ. 2507 – 2512  คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีการนำวงจรไอซี (Integrated Circuit) มาใช้เป็นสารกึ่งตัวนำซึ่งบรรจุวงจรทางตรรกะ แล้วพิมพ์ไว้บนแผ่นซิลิกอน (Silicon) ที่เราเรียกสั้นๆว่า “ชิป”

4.)    ยุควีแอลเอสไอ อยู่ระหว่างช่วง พ.ศ. 2513 – 2532  คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีการนำวงจรไอซีจำนวนมารวมไว้ในแผ่นซิลิกอน 1 แผ่น ซึ่งสามารถบรรจุวงจรได้มากกว่า 1 ล้านวงจร เราเรียกว่าวงจร LSI (Large-Scale Integrated Ciruit) ด้วยวิวัฒนาการนี้ทำให้เกิดแนวคิดที่จะบรรจุวงจรที่เป็นพื้นฐานสำคัญในการทำงานของคอมพิวเตอร์(CPU) ลงบนชิปตัวเดียว เรียกว่า “ไมโครโปรเชสเซอร์”

5.)    ยุคเครือข่าย อยู่ระหว่างช่วง พ.ศ. 2513 – จนถึงปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีการนำวงจร LSI มาพัฒนาระบบไมโครโปรเซสเซอร์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นจากเดิม เรียกวงจรแบบนี้ว่าวงจร VLSI (Very Large-Scale Integrated Ciruit) และมีการพัฒนาเครือข่ายทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ พร้อมทั้งยังมีขีดความสามารถที่มากขึ้น

ระบบคอมพิวเตอร์ (Computer System)

ระบบ (System) คือกลุ่มขององค์ประกอบที่มีความสัมพันธ์กันและทำงานร่วมกัน ซึ่งระบบคอมพิวเตอร์จะมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ

ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึง อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เป็นตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่งออกเป็นส่วนประกอบดังนี้

หน่วยรับข้อมูล หน่วยประมวลผล หน่วยแสดงผล

ซอฟต์แวร์ (Software)หมายถึง โปรแกรมชุดคำสั่งที่เขียนให้เครื่องคอมพิวเตอร์ปฏิบัติตาม

บุคลากร (Peopleware)หมายถึง บุคลากรทางคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ในการใช้และดูแลเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น นักเขียนโปรแกรม (Programmer) นักวิเคราะห์ระบบ (System Analyst) เป็นต้น