วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

• จุดกำเนิดของคอมพิวเตอร์

  ต้นกำเนิดของคอมพิวเตอร์อาจกล่าวได้ว่ามาจากแนวความคิดของระบบตัวเลข ซึ่งได้พัฒนาเป็นวิธีการคำนวณต่าง ๆ รวมทั้งอุปกรณ์ที่ช่วยในการคำนวณอย่างง่าย ๆ คือ" กระดานคำนวณ" และ "ลูกคิด"

  ในศตวรรษที่ 17 เครื่องคำแบบใช้เฟื่องเครื่องแรกได้กำเนิดขึ้นจากนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศษ คือ Blaise Pascal โดยเครื่องของเขาสามารถคำนวณการบวกการลบได้อย่างเที่ยงตรง และในศตวรรษเดียวกันนักคณิตศาสตร์ชาวเยอร์มันคือ Gottried Wilhelm von Leibniz ได้สร้างเครื่องคิดเลขเครื่องแรกที่สามารถคูณและหารได้ด้วย

  ในต้นศตวรรษที่ 19 ชาวฝรั่งเศษชื่อ Joseph Marie Jacquard ได้พัฒนาเครื่องทอผ้าที่สามารถโปแกรมได้ โดยเครื่องทอผ้านี้ใช้บัตรขนาดใหญ่ ซึ่งได้เจาะรู้ไว้เพื่อควบคุมรูปแบบของลายที่จะปัก บัตรเจาะรู(punched card) ที่ Jacquard ใช้นี้ได้ถูกพัฒนาต่อๆมาโดยผู้อื่น เพื่อใช้เป็นอุปกรณ์ป้อนข้อมูลและโปรแกรมเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคแรกๆ

  ต่อมาในศตวรรษเดียวกัน ชาวอังกฤษชื่อ Charles Babbage ได้ทำการสร้างเครื่องสำหรับแก้สมการโดยใช้พลังงานไอน้ำ เรียกว่า difference engine และถัดจากนั้นได้เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ เมื่อเขาได้ทำการออกแบบ เครื่องจักรสำหรับทำการวิเคราะห์ (analytical engine) โดยใช้พลังงานจากไอน้ำ ซึ่งได้มีการออกแบบให้ใช้บัตรเจาะรูของ Jacquard ในการป้อนข้อมูล ทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้มีหน่วยรับข้อมูล หน่วยประมวลผล หน่วยแสดงผล และหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง ครบตามรูปแบบของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ แต่โชคไม่ดีที่แม้ว่าแนวความคิดของเขวจะถูกต้อง แต่เทคโนโลยีในขณะนั้นไม่เอื้ออำนวยต่อการสร้างเครื่องที่สามารถทำงานได้จริง อย่างไรก็ดี Charles Babbage ก็ได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาของคอมพิวเตอร์คนแรก และผู้ร่วมงานของเขาคือ Augusta Ada Byron ก็ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักเขียนโปรแกรมคนแรกของโลก

เครื่อง Difference Engine ของ Charles Babbage

จากนั้นประมาณปี ค.ศ. 1886 Dr.Herman Hollerith ได้พัฒนาเครื่องจัดเรียงบัตรเจาะรูแบบ electromechanical ขึ้น ซึ่งทำงานโดยใช้พลังงานไฟฟ้า และสามารถทำการ จัดเรียง (sort) และ คัดเลือก (select) ข้อมูลได้ ต่อมาในปี ค.ศ. 1896 Hollerith ได้ทำการก่อตั้งบริษัทสำหรับเครื่องจักรในการจัดเรียงชื่อ Tabulating Machine Company และในปี ค.ศ.1911 Hollerith ได้ขยายกิจการโดยเข้าหุ้นกับบริษัทอื่นอีก 2 บริษัทจัดตั้งเป็นบริษัท Computing -Tabulating-Recording-Company ซึ่งประสบความสำเร็จเป็นอย่างมาก และในปี ค.ศ. 1924 ได้เปลี่ยนชื่อเป็น International Business Corporation หรือที่รู้จักกันต่อมาในชื่อของบริษัท IBM นั่นเอง

เครื่องจัดเรียงบัตรเจาะรูของ Dr. Her Hollerith

ในปี ค.ศ.1939 Dr. Howard H. Aiken จาก Harvard University ได้ร่วมมือกับบริษัท IBM ออกแบบคอมพิวเตอร์โดยใช้ทฤษฎีของ Babbage และในปี ค.ศ.1944 Harvard mark I ก็ได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรก ซึ่งมีขนาดยาว 5 ฟุต ใช้พลังงานไฟฟ้าและใช้ relay แทนเฟือง แต่ยังทำงานได้ช้าคือใช้เวลาประมาณ 3-5 วินาทีสำหรับการคูณ

การ พัฒนาที่สำคัญกับ Mark I ได้เกิดขึ้นปี 1946 ดดย Jonh Preper Eckert, Jr. และ Dr. Jonh W.Msuchly จาก University of Pennsylvnia ได้ออกแบบสร้างเครื่อง ENIAC ( Electronic Numeric Integator and Calcuator ) ซึ่งทำงานได้เร็วอยู่ในหน่วยของหนึ่งส่วนล้านวินาที ในขณะที่ Mark I ทำงานอยู่ในหน่วยของหนึ่งส่วนพันล้านเท่า โดยหัวใจของความสำเร็จนี้อยู่ที่การใช้หลอดสูญญากาศมาแทนที่ relay นั่นเอง และถดจากนั้น Mauchly และ Eckert ก็ทำการสร้าง UNIVAC ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิส์เพื่อการค้าเครื่องแรกของโลก

เครื่อง ENIAC สูง 10 ฟุต กว้าง 10 ฟุต และยาว 10 ฟุต

การ พัฒนาที่สำคัญได้เกิดขึ้นมาอีก เมื่อ Jonh von Neumann ซึ่งเป็นที่ปรึกษาของโครงการ ENIAC ได้เสนอแผนสำหรับคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่จะทำการเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วย โปรแกรมไว้ในหน่วยความจำที่เหมือนกับที่เก็บข้อมูล ซึ่งพัฒนาการนี้ทำให้สามารถเปลียนวงจรของคอมพิวเตอร์ได้ดดยอัตโนมัติแทนที่ จะต้องทำการเปลียนสวิทต์ด้วยมือเหมือนช่วงก่อน นอกจากนี้ Dr. Von neumann ยังได้นำระบบเลขฐานสองมาใช้ในคอมพิวเตอร์ซึ่งหบักการต่งๆเหล่านี้ได้ทำให้ เครื่อง IAS ที่สร้างโดย Dr. von Neumann เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์เครื่องแรกของโลก เป็นการเปิดศักราชของคอมพิวเตอร์อย่างแท้จริงและยังได้เป็นบิดาคอมพวเตอร์คน ที่ 2

• ยุคของคอมพิวเตอร์

เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สามารถแบ่งออกได้โดยแบ่งส่วนประกอบของฮาร์ดแวร์ (Hardward ) เป็น 4 ยุคด้วยกัน

• ยุคที่ 1 (1951-1958)


ก่อนหน้าปี 1951 เครื่องคอมพิวเตอร์จะมีใช้เฉพาะนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และทหารเท่านั้น จนกระทั่งผู้สร้าง ENIAC คือ Mauchly และ Eckert ได้จัดตั้งบริษัทเพื่อทำตลาดเชิงพาณิชย์ของเครื่องรุ่นถัดมาของพวกเขา คือเครื่อง UNIVAC ซึ่งคอมพิวเตอร์ในยุคนี้จะมี หลอดสูญญากาศ และ ดรัมแม่เหล็ก (magnetic drum) เป็นส่วนประกอบสำคัญ แต่หลอดสุญญากาศจะมีไม่น่าเชื่อถือสูง เป็นเหตุให้ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการทำให้เครื่องในยุคนั้นสามารถทำงานได้ ส่วนดรัมแม่เหล็กถูกใช้เป็นหน่วยความจำหลัก (primary memory) บนเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนมากในยุคแรกนี้ ส่วนหน่วยบันทึกข้อมูลสำรอง (secondary storage) ซึ่งใช้เก็บทั้งข้อมูลและคำสั่งโปรแกรมในยุคนี้จะอยู่ในบัตรเจารู จนปลายยุคนี้เทปแม่เหล็กจึงได้ถูกนำมาใช้เป็นหน่วยบันทึกข้อมูลสำรอง

ภาษาคอมพิวเตอร์ในยุคนี้จะอยู่ในรูปของภาษาเครื่อง ซึ่งเป็นตัวเลขฐาน 2 ทั้งสิ้น ทำให้ผู้ที่จะสามารถโปรแกรมให้เครื่องทำงานได้ ต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น

เครื่อง UNIVAC

• ยุคที่ 2 (1959-1964)


การพัฒนาที่สำคัญที่สุดที่แบ่งแยกยุคนี้ออกจากยุคแรก คือการแทนที่หลอดสูญญากาศด้วยทรานซิสเตอร์ (transistor) หน่วยความจำพื้นฐานก็ได้มีการพัฒนามาเป็น magnetic core รวมทั้งมีการใช้ magnetic disk ซึ่งเป็นหน่วยบันทึกข้อมูลสำรองที่มีความเร็วสูงขึ้น นอกจากนี้ ส่วนประกอบที่คอมพิวเตอร์ได้ถูกรวบรวมเข้าไว้ใน แผ่นวงจรพิมพ์ลาย (printed circuit boards) ซึ่งง่ายต่อการเปลี่ยนและมีการสร้างโปรแกรมวิเคราะห์เพื่อหาส่วนผิดพลาดได้อย่างรวดเร็ว

ภาษาโปรแกรมระดับสูง เช่น FORTRAN และ COBOL ได้ถูกใช้ในการโปรแกรมสำหรับยุคนี้ โปรแกรมเมอร์สามารถใช้งานภาษาเหล่านี้ได้สะดวกกว่าคอมพิวเตอร์ในยุคที่ 1 เนื่องจากมีไวยากรณ์ที่คล้ายคลืงกับภาษาอังกฤษ อย่างไรก็ดี เนื่องจากคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้แต่เฉพาะกับภาษาเครื่อง ทำให้ต้องใช้โปรแกรมตัวอื่น คือ compiler และ interpreter ในการแปลงภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง

ในยุคที่ 2 เริ่มมีการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องที่อยู่ห่างกันโดยผ่านสายโทรศัพท์ ถึงแม้ว่าจะติดสื่อสารกันได้ช้ามากก็ตาม ปัญหาในยุคนี้คืออุปกรณ์รับข้อมูลและอุปกรณ์แสดงผลทำงานได้ช้ามาก ทำให้คอมพิวเตอร์ต้องรอการรับข้อมูลหรือการแสดงผลบ่อย ๆ ซึ่ง Dr.Daniel Slotnick ได้ทำการพัฒนาเพิ่มเติม โดยใช้หลักการของการประมวลผลแบบขนานกัน นอกจากนั้ยังมีกลุ่มคณาจารย์และนักเรียกจาก Massachusetts Instiute of Technoligy พัฒนาระบบ มัลติโปรแกรมมิ่ง (multiprogramming) ซึ่งเป็นการจัดสรรให้คอมพิวเตอร์ทำงานหลายโปรแกรมพร้อม ๆ กนได้ ทำให้ไม่ต้องเสียเวลารอหน่วยรับข้อมูลและหน่วยแสดงผลอีกต่อไป

• ยุคที่ 3 (1965-1971)


ในยุคที่ 3 เป็นยุคของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ที่มีการเติบโตมาก ได้มีการนำ แผงวงจรรวม (IC หรือ integrated circuits) ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และวงจรไฟฟ้าที่รวอยู่บนแผ่นซิลิกอนเล็ก ๆ มาแทนการประกอบแผ่นวงจรพิมพ์ลาย ทำให้เวลาการทำงานขิงคอมพิวเตอร์ลดลงอยู่ในหน่วยหนึ่งส่วนพันล้านวินาที นอกจากนี้ มินิคอมพิวเตอร์ได้ถือกำเนิดขึ้นในปี ค.ศ.1965 คือเครื่อง PDP-8 ของ Digital Equipment Corportion (DEC) ซึ่งต่อมาก็มีการใช้มินิคอมพิวเตอร์ที่สามารถติดต่อกับคอมพิวเตอร์กันอย่างแผร่หลาย รวมทั้งมีการใช้งาน เทอร์มินัล (terminal) ซึ่งเป็นจอคอมพิวเตอร์ผ่านทาง คีย์บอร์ด (keyboard) ทำให้การป้อนข้อมูลและพัฒนาโปรแกรมกระทำได้สะดวกขึ้น

แผงวงจรรวมเปรียเทียบกันทรานซิสเตอร์และหลอดสูญญากาศ

ภาษาโปรแกรมระดับสูงได้เกิดขึ้นมากมานในยุคที่ 3 เช่น RPG APL BASICA เป็นต้น และได้มีการเปิดตัว โปรแกรมจัดการระบบ (Operating system) ซึ่งช่วยให้สามารถบริการทรัพยากรของคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ระบบแบ่งเวลา (time sharing) ก็ทำให้สามารถติดต่อเทอร์มินัลจำนวนมากเข้าไปยังคอมพิวเตอร์ 1 เครื่อง โดยที่ผู้ใช้แต่ละคนสามารถทำงานในส่วนของตนได้พร้อม ๆ กัน

• ยุคที่ 4 (1971-ปัจจุบัน)

ในยุคที่ 4 เทคโนโลยีแผงวงจรรวมได้พัฒนาขึ้นเป็น แผงวงจรรวมขนาดใหญ่ (LSI หรือ large-scale integartion) และจากนั้นก็มีการพัฒนาต่าเป็น แผงวงจรขนาดใหญ่มาก (Very Large-Scale integartion - VLSI) ซึ่งทำให้เกิด microprocessor ตัวโลกของโลก คือ Intel 4004 จากบริษัท Intel ซึ่งเป็นการใช้แผ่นชิฟเพียงแผ่นเดียวสำหรับเก็บ หน่วยควบคุม (control unit) และ คำนวณเลขตรรกะ (arithmetic-logic unit) ของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดเทคนิคในการย่อทรานซีสเตอร์ให้อยู่กันอย่างหนาแน่นบน แผ่นซิลิกอนนี้ ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจากปัจจุบันสามารถเก็บทรานซิสเตอร์นับล้านตัว ไว้ในชิปเพียงหนึ่งแผ่น ในส่วนของหน่วยบันทึกข้อมูลสำรอง (secondary storage) ก็ได้เพิ่มความจุขึ้นอย่างมากจนสามารถเก็บข้อมูลนับพันล้านตัวอักษรได้ใน แผ่นดิสก์ขนาด 3 นิ้ว

เนื่องจากการเพิ่มความจุของหน่วยบันทึกข้อมูลสำรองนี่เอง ซอฟต์แวร์ชนิดใหม่ได้พัฒนาขึ้น เพื่อให้สามารถเก็บรวมรวบและบันทึกแก้ไขข้อมูลจำนวณมหาศาลที่ถูกจัดเก็บไว้ นั่นคือ ซอฟร์แวร์ ฐานข้อมูล (Data base ) นอกจากนี้ ยังมีการถือกำเนิดขึ้นของเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในปี 1975 คือเครื่อง Altair ซึ่งใช้ชิป intel 8080 และถัดจากนั้นก็เป็นยุคของเครื่อง และ ตามลำดับ ในส่วนของซอฟต์แวร์ก็ได้มีการพัฒนาให้เป็นมิตรกับผู้ใช้ มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ รวมทั้งมีการนำเทคนิคต่าง ๆ เช่น OOP (Object-Oriented Programming) และ Visual Programming มาเป็นเครื่องมือช่วยในการพัฒนา

การพัฒนาที่สำคัญอื่นๆในยุคที่ 4 คือการพัฒนาเครื่องข่ายคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถเชื่อมโยงและแลกเปลี่ยนกันได้ โดยการใช้งานภายในองค์กรนั้น ระบบเครื่อข่ายท้องถิ่น (Local Araa Networks) ซึ่งนิยมเรียกว่า แลน (LANs) จะมีบทบาทในการเชื่องโยงเครื่องนับร้อยเข้าด้วยกันในพื้นที่ไท่ห่าวกันนัก ส่วนระบบเครื่องข่ายระยะไกล ( Wide Area Networks ) หรือ แวน (WANs) จะทำหน้าที่เชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ห่างไกลคนละซีกโลกเข้าด้วยกัน

วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์

ระวัติคอมพิวเตอร์มีมานานแต่ที่เริ่มเข้าสู่ยุคใช้กลไกอิเล็กทรอนิกส์ภาย ในคอมพิวเตอร์นั้น เริ่มเมื่อราว พ.ศ. 2483 เมื่อมีการสร้างคอมพิวเตอร์ลักษณะนี้เป็นเครื่องแรกชื่อ ENIAC (electronic numerical integrator and calculator) ที่มหาวิทยาลัยเพนน์ซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา ประกอบด้วยหลอดสุญญากาศประมาณ 18,000 หลอด เป็นกลไกอิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ตัวนี้ติดตั้งอยู่ในห้องขนาดประมาณ 20×10 ตารางเมตร และมีน้ำหนักกว่า 30 ตัน เนื่องจากใช้หลอดสุญญากาศ ซึ่งมีปัญหาเกี่ยวกับอายุการใช้งาน จึงทำให้คอมพิวเตอร์ตัวนี้มีอัตราการเสียบ่อยครั้งมาก แต่ถึงกระนั้นก็เป็นการแสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ มีความสามารถที่สร้างประโยชน์ในการประมวลผลได้
ราว พ.ศ. 2491 วิลเลียม ช็อคเลย์ (William Shockley) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้ทำการวิจัยและสามารถประดิษฐ์ชิ้นส่วน อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า ทรานซิสเตอร์ (Transistor) จากสารกึ่งตัวนำได้ ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานแทนหลอดสุญญากาศด้วยประสิทธิภาพและสามารถไว้วางใจ ได้สูง ตลอดจนการผลิตทางอุตสาหกรรมสามารถจะทำครั้งละมากๆ เพื่อลดต้นทุนการผลิตได้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์หันมาใช้ทรานซิลเตอร์แทนหลอดสุญญากาศ ราวต้นปี พ.ศ. 2503 มีการสร้างคอมพิวเตอร์โดยใช้ทรานซิสเตอร์เป็นกลไกอิเล็กทรอนิกส์ นับเป็นรุ่นที่สอง (second generation) ของคอมพิวเตอร์ ถัดจากรุ่นที่หนึ่งที่ใช้หลอดสุญญากาศ คอมพิวเตอร์จึงเริ่มเข้าสู่ยุคที่สามารถผลิตออกขายในตลาดได้
ประมาณปี พ.ศ. 2508 วงการเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำประสบความสำเร็จอย่างใหญ่หลวงที่สามารถสร้าง ทรานซิสเตอร์หลายๆ ตัวให้อยู่บนแผ่นซิลิคอนขนาดตารางมิลลิเมตรได้ เรียกว่า วงจรรวมหรือไอซีนั่นเอง ทำให้เกิดรุ่นที่สามของคอมพิวเตอร์ซึ่งกลไกอิเล็กทรอนิกส์ภายในอาศัยไอซีดัง กล่าว และคอมพิวเตอร์เริ่มมีขนาดเล็กลงรวมทั้งต้นทุนการผลิตก็ลดลงด้วย
การออกแบบคอมพิวเตอร์เริ่มมีความคล่องตัว ทั้งในด้านสมรรถนะและราคาตั้งแต่บัดนั้นจนกระทั่งปัจจุบันนี้ คอมพิวเตอร์มีประเภทที่เรียกว่า ขนาดใหญ่ (main frame) สามารถที่จะประมวลผลตลอดจนเก็บข้อมูลไว้ครั้งละมากๆ ได้ สามารถจะคำนวณคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนด้วยอัตราเร็วสูง คอมพิวเตอร์อีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่า มินิคอมพิวเตอร์ (minicomputer) มีสมรรถนะด้อยกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ในด้านอัตราเร็วการทำงาน แต่มีราคาที่ต่ำกว่า เหมาะแก่งานธุรกิจและวิทยาศาสตร์ขนาดย่อมลงมา ปัจจุบันมินิคอมพิวเตอร์ได้วิวัฒนาการจนมีสมรรถนะทั้งความจุหน่วยความจำและ อัตราเร็วการทำงานสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่ผลิตในระยะแรกๆ

ไมโครโปรเซสเซอร์

ส่วนที่สำคัญของคอมพิวเตอร์ ส่วนหนึ่ง คือ หน่วยประมวลผลกลาง (Central processing unit) หรือเรียกกันย่อๆ ว่า ซีพียู ทำหน้าที่คำนวณเลขคณิตและตรรก ตลอดจนควบคุมจังหวะการทำงานส่วนต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ให้สอดคล้องกัน ในมินิคอมพิวเตอร์ ซีพียูจะสร้างจากไอซีหลายตัวอยู่บนแผ่นพิมพ์วงจร (printed circuit board) แต่ในปี พ.ศ. 2512 มีบริษัทในสหรัฐอเมริกา ชื่อ อินเทล (Intel Corporation) สามารถจะผลิตซีพียูให้อยู่บนซิลิคอนขนาดตารางมิลลิเมตรได้เป็นไอซีชิ้นเดียว เราเรียกไอซีที่ทำหน้าที่ซีพียูนี้ว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ (microprocessor)
กำเนิดของไมโครโปรเซสเซอร์ เริ่มเมื่อ พ.ศ. 2512 ขณะที่ตลาดเครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์กำลังแข่งขันกันอยู่นั้น บริษัทญี่ปุ่นแห่งหนึ่งชื่อ บิซิคอม (Busicom) (ปัจจุบันเลิกกิจการไปแล้ว) ได้ว่าจ้างให้บริษัทอินเทลแห่งสหรัฐอเมริกาออกแบบและผลิตชิ้นส่วนไอซี เพื่อใช้ประกอบเครื่องคิดเลขสมรรถนะสูง หลังจากศึกษาความต้องการของลูกค้าแล้ว นักวิจัยและออแบบของอินเทล สรุปว่า หากใช้ปรัชญาการออกแบบในขณะนั้นแล้ว ความสลับซับซ้อนด้านฮาร์ดแวร์ (hardware หมายถึงชิ้นส่วนของอุปกรณ์ที่มองเห็น) จะมากจนเกินไป จึงเปลี่ยนปรัชญาใหม่ว่าต้องลดความซับซ้อนด้านฮาร์ดแวร์และขณะเดียวกันก็ เพิ่มสมรรถนะด้านซอฟต์แวร์ (software หมายถึงคำสั่งที่ป้อนให้ฮาร์ดแวร์ทำงาน) เพื่อให้ใช้งานด้านอื่นได้ด้วยนอกเหนือจากใช้งานเครื่องคิดเลขผลที่ได้รับ คือ ไมโครโปรเซสเซอร์เบอร์ 4004 ทำงานร่วมกับหน่วยความจำประกอบกันเป็นไมโครคอมพิวเตอร์อย่างง่ายชื่อ MCS-4 นอกเหนือจากผลิตให้แก่บริษัทบิซิคอมผู้ว่าจ้างแล้ว บริษัทอินเทลยังได้รับอนุญาตให้ผลิตจำหน่ายแก่ลูกค้าทั่วไปได้อีกด้วย ใน พ.ศ. 2514 ไมโครโปรเซสเซอร์ 4004 ทำงานในลักษณะคำสั่ง/ข้อมูลขนาด 4 บิต จากนั้นบริษัทอินเทลก็ผลิตไมโครโปรเซสเซอร์ขนาด 8 บิต เบอร์ 8008 ออกสู่ตลาด ไมโครโปรเซสเซอร์ทั้งสองชนิดนี้นับเป็นรุ่นแรก (first generation)จากประสบการณ์ที่เริ่มมีมากขึ้น อินเทลได้ปรับโครงสร้างภายในของไมโครโปรเซสเซอร์และผลิตเบอร์ 8080 ออกสู่ตลาด นับเป็นรุ่นที่สอง ซึ่งมีสมรรถนะที่สูงกว่ารุ่นแรกมาก เช่น สามารถบ่งตำแหน่งความจำได้ถึง 64 K ตำแหน่ง (1K หมายถึง โดยประมาณ แต่ค่าที่แท้จริงคือ = 1024) เทียบกับ 16K ตำแหน่ง ในรุ่น 8008 8080 สามารถต่อกับหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกได้ถึง 256 จุด เทียบกับ 8 จุด สำหรับข้อมูลเข้า และ 24 จุด สำหรับข้อมูลออกใน 8008 ตลอดจนสามารถทำเลขคณิตไบนารีได้ นอกเหนือจากเลขคณิตบีซีดี (BCD) เมื่อถึงยุคนี้ บริษัทอื่นๆ เริ่มตระหนักถึงธุรกิจที่อินเทลผูกขาดแต่ผู้เดียวมาตลอด ประกอบกับมีผู้นำไมโครโปรเซสเซอร์ไปประกอบเป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มิใช่ เฉพาะเล่นเกมหรือควบคุมเครื่องจักรต่างๆ เท่านั้น แต่สามารถนำไปใช้ประมวลผลงานทางธุรกิจในลักษณะเดียวกับที่คอมพิวเตอร์ขนาด ใหญ่และมินิคอมพิวเตอร์ทำงานได้ด้วย แต่อาจมีอัตราการประมวลผลที่ช้ากว่าและความจำกัดทางด้านปริมาณความจุของ หน่วยความจำ กระนั้นก็ดี การที่ไมโครคอมพิวเตอร์มีราคาต่ำกว่ามาก ประกอบกับเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา ย่อมเป็นที่แน่ชัดว่ามีตลาดรองรับอย่างกว้างขวาง ด้วยเหตุนี้ บริษัทโมโตโรลา (Motorola) จึงเริ่มเข้าสู่วงการผลิตไมโครโปรเซสเซอร์ โดยออกรุ่น 6800 ในปี พ.ศ. 2517 ซึ่งได้รับความนิยมไม่น้อยกว่า 8080 ของอินเทล จากนั้นบริษัทไซล็อก (Zilog) ก็ผลิตไมโครโปรเซสเซอร์ Z –80 ออกจำหน่ายเช่นกัน และย่อมเป็นธรรมดาที่6800 และ Z -80 จะมีสมรรถนะเหนือ 8080 ของอินเทล เนื่องจากการแข่งขันด้านการตลาด อินเทลเองก็มิได้หยุดการพัฒนาและยังพยายามรักษาความเป็นผู้นำ โดยการผลิตรุ่น 8085 ออกมาสู่ตลาดอีก นอกเหนือจากบริษัทอื่นๆ ที่ภูมิหลังของธุรกิจทำไอซีขายอยู่แล้ว ก็เข้าสู่วงการไมโครโปรเซสเซอร์ เช่น เท็กซัส อินสตรูเมนต์ (Texas Instrument) แห่งสหรัฐอเมริกา บริษัทโตชิบา แห่งญี่ปุ่น และบริษัทอื่นๆ อีกมาก รุ่นที่สาม (third generation) ของไมโครโปรเซสเซอร์ เริ่มราว พ.ศ. 2518 เมื่อเข้าสู่ยุคไมโครโปรเซสเซอร์รุ่น 16 บิต เช่น 8088 ของอินเทล (IAP×88) และ 6809 ของโมโตโรลา โดยจะรับส่งข้อมูลครั้งละ 8 บิต แต่การคำนวณและประมวลผลภายในไมโครโปรเซสเซอร์ใช้ 16 บิต นอกจากนั้นก็มี 8086 (IAP×88) ของอินเทลที่ได้รับความนิยมและมีผู้นำไปประกอบเป็นไมโครคอมพิวเตอร์รุ่น 16 บิต ออกจำหน่าย ทำให้สมรรถนะสูงขึ้น เช่น สามารถบ่งตำแหน่งหน่วยความจำได้ถึง 1M ตำแหน่ง (1Mหมายถึง โดยประมาณ แต่ค่าที่แท้จริงคือ = 1,048,576) เทียบ กับ 64 K ตำแหน่งในรุ่น 8080 เป็นต้น
ปัจจุบันบริษัททั้งหลายเริ่มแข่งขันกันเข้าสู่ยุคที่สี่ (fourth generation) ของไมโครโปรเซสเซอร์เป็นรุ่น 32 บิต เช่น IAP×432 ของอินเทล ซึ่งมีทรานซิสเตอร์ราว 200,000 ตัว ทำงานในอัตราความเร็ว 2 ล้านคำสั่งต่อวินาที มีหน่วยประมวลผล (processor) หลายตัวร่วมกันทำงานคาดกันว่า IAP×432 จะมีอัตราเร็วการทำงานเทียบเท่า IBM370/158

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์


คอมพิวเตอร์ คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทำงานตามชุดคำสั่งอย่างอัตโนมัติและให้ผลลัพธ์ออกมาตามต้องการ ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ตลอดจนอุปกรณ์ต่างๆ รวมเรียกว่า ฮาร์ดแวร์ (Hardware)
การทำงานของคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยหน่วยสำคัญ 5 หน่วย คือ
หน่วยรับข้อมูล (Input Unit)
หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU)
หน่วยความจำหลัก (Main Memory)
หน่วยความจำสำรอง (Secondary Memory)
หน่วยแสดงผล (Output Unit)
กลไกการทำงานของคอมพิวเตอร์ที่เกิดจากองค์ประกอบต่างๆ เริ่มด้วยเมื่อมีการกดปุ่มเครื่องคอมพิวเตอร์ โปรแกรมหรือชุึดคำสั่งที่อยู่ในหน่วยความจำหลัก จะทำการตรวจสอบอุปกรณ์ต่างๆ ให้พร้อมที่จะทำงาน เมื่อตรวจสอบเสร็จคอมพิวเตอร์จะแสดงให้เห็นว่าพร้อมที่จะทำงาน ก็จะมีการป้อนคำสั่งหรือโปรแกรมหรือข้อมูลโดยผ่านหน่วยรับข้อมูล แล้วนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก ต่อจากนั้น หน่วยประมวลผลกลางก็จะทำการตามคำสั่งของโปรแกรมซึ่งเรียกว่า การประมวลผล แล้วนำผลลัพธ์ที่ได้เก็บไว้ที่ หน่วยความจำ และจะแสดงผลลัพธ์ผ่านหน่วยแสดงผลเมื่อมีคำสั่งให้แสดงผลลัพธ์
หน่วยรับข้อมูล (Input Unit)
หน่วยรับข้อมูล คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลรับข้อมูลหรือคำสั่ง จากผู้ใช้เข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยแปลงข้อมูลหรือคำสั่งนั้นให้อยู่ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อทำการประมวลผลต่อไป
อุปกรณ์รับข้อมูล ได้แก่ Mouse Keyboard
Joy Sticks Track Ball
Touch Screen Scanner
Digital Camera Light Pen
POS (Point of Sale Terminal) OMR (Optical Mark Reader)
หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU)

หน่วยประมวลผลกลาง คือ ส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติตามคำสั่งที่รับมาจากหน่วยรับข้อมูล และควบคุมการปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์
หน่วยประมวลผลกลางประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ
หน่วยควบคุม (Control Unit)
ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบทั้งหมด ให้ทำงานอย่างถูกต้อง

หน่วยคำนวณ (Arithmetic Logic Unit) ทำ หน้าที่ประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์และทางตรรกะ เช่น
- การคำนวณทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ การบวก ลบ คูณ หาร - การกระทำทางตรรกะ (AND , OR) - การเปรียบเทียบ เช่น การเปรียบเทียบค่าของข้อมูล 2 ตัวว่ามีค่าเท่ากัน มากกว่า หรือน้อยกว่า ไม่ว่าข้อมูลจะเป็นตัวเลข หรือตัวอักษรก้สามารถเปรียบเทียบได้ - การเลื่อนข้อมูล (Shift) - การเพิ่มและการลด (Increment and Decrement) - การตรวจสอบบิท (Test Bit)
หน่วยความจำหลัก (Main Memory)
หน่วยความจำหลัก เป็นหน่วยความจำที่อยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
1. รอม (ROM : Read Only Memory) เป็นหน่วยความจำหลักที่ - ใช้บรรจุโปรแกรมสำคัญ ที่ใช้ในการสตาร์ทอัพเครื่อง - เก็บโปรแกรมคำสั่งไว้อย่างถาวร - ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเลี้ยง ข้อมูลก็จะยังคงอยู่ - เขียนหรือบันทึกข้อมูลคำสั่งได้เพียงครั้งเดียว ในขั้นตอนการผลิตเครื่องจากโรงงาน ไม่สามารถแก้ไขเปลี่ยนแปลงได้อีก - อ่านข้อมูลได้อย่างเดียว และการเข้าถึงข้อมูลเป็นแบบสุ่ม
2. แรม (RAM : Random Access Memory) - ทำหน้าที่เก็บข้อมูลที่รับเข้ามาจากหน่วยรับข้อมูล เพื่อนำไปประมวลผล - ทำหน้าที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้ขณะทำการประมวลผลซึ่งยังไม่ใช่ผลลัพธ์สุดท้าย - ทำหน้าที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลซึ่งเป็นผลลัพธ์สุดท้าย - ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งต่างๆ ขณะที่เรากำลังทำงานอยู่กับเครื่อง เพื่อใช้ในการประมวลผล - เป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้ชั่วคราว สร้างขึ้นเพื่อผู้ใช้โดยตรง - สามารถอ่านหรือเขียนทับข้อมูลลงไปได้ตามต้องการ ถ้าไฟดับข้อมูลจะสูญหาย - การเข้าถึงข้อมูลเป็นแบบสุ่ม
หน่วยความจำสำรอง (Secondary Memory)
หน่วยความจำสำรอง เป็นหน่วยความจำที่ใช้เก็บข้อมูล และโปรแกรมที่ต้องการใช้งานในคราวต่อไปได้ ซึ่งสามารถบรรจุข้อมูลและโปรแกรมได้เป็นจำนวนมาก
อุปกรณ์ที่เป็นหน่วยความจำสำรอง ได้แก่
จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk) ฮาร์ดิสก์จานแม่เหล็กสามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง (Direct Access) ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ และฟล็อปปี้ดิสก์
เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape) สามารถบันทึกและเข้าถึงข้อมูลแบบเรียงลำดับ (Sequential Access) การบันทึกทำโดยสร้างสนามแม่เหล็กลงบนเนื้อเทป
จานแสง (Optical Disk) เครื่องอ่านแผ่นซีดี (CD-ROM Drive)เป็นสื่อที่ใช้บันทึกข้อมูลได้ปริมาณมากสามารถอ่านและบันทึกข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์ เช่น CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) มีความจุข้อมูลสูงมาก ตั้งแต่ 650 เมกะไบท์ (MB) สามารถอ่านข้อมูลได้อย่างเดียว แก้ไขเปลี่ยนแปลงไม่ได้
หน่วยแสดงผล (Output Unit)
หน่วยแสดงผล คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล
การแสดงผลลัพธ์ แบ่งเป็น 2 แบบ
แสดงผลทางบนจอภาพ การแสดงผลทางจอภาพ เรียกได้อีกอย่างว่าเป็น Soft Copy คือ จะแสดงผลลัพธ์ขณะที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ อุปกรณ์คือ จอภาพคอมพิวเตอร์ทั่วไป ซึ่งภาพบนจอประกอบด้วยจุดหรือ pixel หลายๆ pixel สามารถแสดงผลความละเอียดได้หลายระดับ เช่น 640 * 480 จุด , 800 * 600 จุด , 1024 * 786 จุด
แสดงผลทางเครื่องพิมพ์ การแสดงผลทางจอภาพ หรือเรียกได้อีกอย่างว่าเป็น Hard Copy คือ สามารถแสดงผลลัพธ์คงทนอยู่นาน ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเลี้ยง อุปกรณ์ที่ใช้ คือ Printer

สำหรับเเม่น้อยกว่านี้ได้อย่างไร

I LOVE MOM ฉันรักแม่มาก แม่เลี้ยงเรามาตั้งเเต่เล็กๆ

เเนะนำตัว

ด.ช.คณิติน พรมหล่อ ชั้น ม.1/2 เลขที่ 19 โรงเรียนอาเวมารีอา ผู้เเนะนำ ครูวีระชน ไพสาทย์ บล๊อกนี้ได้มาง่ายมาก