หน่วยการเรียนรู้ที่ 1
คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานได้ตามโปรแกรมที่ป้อนเข้าไป การทำงานประกอบด้วย 3 ขั้นตอนใหญ่ ๆ คือ การับข้อมูล การประมวลผล และการแสดงผลลัพธ์ทางเอาต์พุต โดยการทำงานทั้งหมดจะถูกควบคุมด้วยโปรแกรมซึ่งเกิดจากการนำคำสั่งมาต่อเรียงกัน การทำงานคำสั่งแต่ละคำสั่งจะใช้สัญญาณนาฬิกาควบคุมการทำงานต่าง ที่เกิดขึ้นในหน่วยประมวลผลกลาง
1.1 ความหมายของคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ (Computer) เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่สามารถจำข้อมูลต่าง ๆ ได้ สามารถคือคำนวณตัวเลข สามารถตอบสอนงต่อการกระทำของผู้ใช้ได้ และมีความสามารถในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิด เพื่อสั่งให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นทำงานตามคำสั่งได้
เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในปัจจุบันประกอบด้วยวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า ฮาร์ดแวร์ (hardware) มีผลิตออกมาหลายรุ่นแต่ละรุ่นจะมีความสามารถต่างกัน บางรุ่นเหมาะสำหรับทำงานในบ้าน บางรุ่นเหมาะสำหรับการใช้งานทางด้านกราฟิกระดับสูง แต่ถ้าหากมองถึงส่วนประกอบภายนอกจะประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 5 ส่วน คือ หน่วยประมวลผลกลาง (Central processing unit) หรือซีพียู (CPU) หน่วยรับเข้า (input unit) หน่วยส่งออก (output unit) หน่วยความจำหลัก (main memory) และหน่วยความจำรอง (secondary memory)
หน่วยรับเข้า
หน่วยส่งออก
หน่วยประมวลผลกลาง
หน่วยความจำ
1.2 ประเภทของคอมพิวเตอร์
เครื่องคอมพิวเตอร์นั้นสามารจำแนกได้หลายประเภท ขึ้นกับขนาด ประสิทธิภาพ และลักษณะการใช้งาน โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้
คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer)
คอมพิวเตอร์แบบโน๊ตบุ๊ก
คอมพิวเตอร์มือถือ (Handheld Computer)
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Supercomputer)
คอมพิวเตอร์ฝังตัว (Embedded Computer)
คอมพิวเตอร์ที่พบเห็นทั่วๆ ไปบนโต๊ะทำงาน หรือคอมพิวเตอร์มือถือ สามารถแยกออกเป็นรูปแบบต่างๆ ดังนี้
เดสท์ท็อป (Desktop)
เดสท์ท็อปเป็นคอมพิวเตอร์ที่พบได้ทั่วไปตามบ้านหรือสำนักงาน มีการแยกชิ้นส่วนประกอบเป็นซีพียู จอภาพ และแป้นพิมพ์ เป็นต้น ปัจจุบันคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ มีการผลิตที่เน้นให้มีความสวยงามน่าใช้มากยิ่งขึ้น และได้รับความนิยมในการใช้งานมากเนื่องจากราคาไม่แพงมาก เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์แบบอื่น ๆ
โน๊ตบุ๊ก (Notebook)
คอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊กมีคุณสมบัติคล้ายกับเครื่อง PC ที่ย่อส่วนลงมา มีขนาดเล็ก บาง และเบา (ซึ่งส่งผลให้ราคาสูงขึ้นตามประสิทธิภาพด้วย) โน๊ตบุ๊กใช้สำหรับงานนอกสถานที่ รองรับงานได้ทุกรูปแบบทั้งงานด้านกราฟิก เล่นเกม 3 มิติตัวต่อวิดีโอ และยังมีอุปกรณ์อำนวยความสะดวกสำหรับการใช้งานและความบันเทิงครบ โน๊ตบุ๊กใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งเทคโนโลยีปัจจุบันถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นแต่ประหยัดไฟ บางรุ่นสามารถใช้งานได้นานถึง 5-6 ชั่วโมง
เน็ตบุ๊ก (Netbook)
เน็ตบุ๊กเป็นโน๊ตบุ๊กขนาดเล็กลงไปอีก เน้นการใช้งานผ่านระบบเครือข่ายแบบไร้สาย ใช้ในงานการติดต่อสื่อสาร โดยเฉพาะงานด้านอินเทอร์เน็ตเป็นหลัก แต่ก็สามารถทำงานพื้นฐานได้ เช่น พิมพ์เอกสาร เล่นเกมตัวเล็ก ๆ แต่ความเร็วอาจไม่มากนัก และยังถูกตัดทอนอุปกรณ์บางส่วนออกไป เพื่อลดขนาดและน้ำหนัก รวมไปถึงลดปริมาณการใช้พลังงาน เช่น ไม่มีไดรว์ดีวีดี ความจุของฮาร์ดดิสก์น้อย แต่มีราคาถูกกว่าโน๊ตบุ๊กเท่าตัว
เดสก์โน๊ต (Desknote)
เครื่องเดสก์โน๊ตจะมีรูปร่างเหมือนเครื่องโน๊ตบุ๊กทุกประการแต่มีส่วนที่แตกต่างกัน คือ เดสก์โน้ตไม่มีแบตเตอรี่ภายในตัวเครื่อง จะใช้ไฟฟ้าแทน รวมถึงโครงสร้างภายในเครื่องเดสก์โน้ตเป็นชนิดเดียวกับเครื่อง PC ทำให้สามารถใช้อุปกรณ์ต่างๆ ร่วมกับเครื่อง PC ได้ ไม่ว่าจะเป็นหน่วยความจำ ซีพียู อุปกรณ์ประกอบอื่นๆ เดสก์โน้ตมีราคาถูกกว่าโน้ตบุ๊กเนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกัน
แท็บเล็ตพีซี (Tablet PC)
แท็บเล็ตพีซีหรือมักเรียกสั้นๆ ว่าแท็บเล็ต เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่มีคุณสมบัติคล้ายกับโน้ตบุ๊ก แต่วิธีการใช้งานจะเป็นลักษณะของการขึดเชียนบนหน้าจอโดยตรง (touch screen) และในปัจจุบันได้พัฒนาให้มีการใช้งานเหมือนโน้ตบุ๊ก จอภาพสามารถหมุนได้ 180 องศา สามารถพับปิดได้ ยกจอขึ้นได้ และยังป้อนข้อมูลได้ทั้งแบบแป้นพิมพ์ รวมไปถึงการใช้ปากกา (stylus) อีกด้วย ขนาดของแท็บเล็ตจะเล็กกว่าโน้ตบุ๊กแต่ใหญ่กว่า สมาร์ทโฟน
สมาร์ทโฟน (Smart Phone)
สมาร์ทโฟนเป็นโทรศัพท์ที่มีระบบปฏิบัติการอยู่ภายใน ทำให้สามารถทำงานได้มากกว่าการโทรออกและรับสาย เช่น กล้องถ่ายรูป การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ที่อาจติดตั้งมาพร้อมกับตัวเครื่องนอกจากนี้จะมีโปรกแกรมต่างๆ ที่ติดตั้งมาพร้อมกับเครื่องโทรศัพท์(โปรแกรมเหล่านี้จะถูกเรียกว่า 'แอพ) เช่น ปฏิทิน เครื่องคิดเลขสมุดบันทึก นาฬิกา เป็นต้น
1.4 ขั้นตอนการทำงานของคอมพิวเตอร์
ขั้นตอนการำทงานของคอมพิวเตอร์นั้นประกอบด้วย 3 ขั้นตอนใหญ่ๆ คือ การรับข้อมูล (input data)การประมวลผล (data processing) และการแสดงผลลัพธ์ออกทางเอาต์พุต (output result) การรับข้อมูลนั้นคอมพิวเตอร์จะรับข้อมูลทางพรอ์ตอินพุตที่มีอุปกรณ์อินพุตต่ออยู่ อย่างเช่น คีย์บอร์ดเมาส์ เป็นต้น ส่วนการแสดงผลลัพธ์จะแสดงออกทางจอภาพหรือเครื่องพิมพ์เป็นหลัก สำหรับวิธีการประมวลผลนั้นคอมพิวเตอร์จะอ่านโปรแกรมจากหน่วยความสำรองจึ้นมาไว้ในหน่วยความจำหลัก (RAM) เพื่อประมวลผลต่าง ๆ ต่อไป
1.5 ซีพียู (CPU) และกาประมวลผลข้อมูล
หากกล่าวถึงหน่วยประมวลผลกลางของคอมพิวเตอร์ หรือ ซีพียู (CPU มาจากคำว่า Central Processing Unit) บางคนเข้าใจผิดคิดว่าเป็นตัวเครื่องหรือเคส (case) ของคอมพิวเตอร์ แต่ตามความจริงแล้ว ซีพียู เป็นชิพ (chip) สารกึ่งตัวนำตัวหนึ่งเที่เป็นหัวใจการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยชิพตัวนี้ประกอบอยู่บนเมนบอร์ดที่บางครั้งเรียกกันว่า system board
ชิพ เป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก ซึ่งภายในบรรจุวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ไว้มากมาย โดยวงจรประกอบด้ยทรานซีสเตอร์เป้นจำนวนมาก จึงเรียกชิพต่าง ๆ ว่าไอซี (IC) หมายถึงวงจรรวม (integrated circuit) ในอดีตหน่วยประมวลผลกลางนี้จะมีขนาดใหญ่ แต่ในปัจจุบันเมื่อนำสารกึ่งตัวนำมาใช้ก็ทำให้หน่วยประมวลผลกลางถูกพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง โดยรวมวงจรต่าง ๆ ไว้ในชิพเพียงชิพเดียว ชิพตัวนี้ถูกเรียกว่า ไมโครฌปรเซสเซอร์ (microprocessor) ซึ่งกล่าวได้ว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมีไมโครโปรเซสเซอร์เป็นหน่วยประมวลผลกลางภายในไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญใหญ่ๆ สามส่วนคือ หน่วยควบคุม (control unit) หน่วยกระทำทางคณิตศาสตร์และลอจิก (arithmetic logic unit) หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า ALU และหน่วยเก็บข้อมูลชั่วคราวภายในซีพียูที่มีชื่อว่า รีจีสเตอร์ (register)
หน่วยควบคุม (Control Unit)
หน่วยควบคุม เป็นตัวควบคุมอุปกรณ์ทั้งหมดภายในคอมพิวเตอร์ ควบคุมทิศทางการรับส่งข้อมูลต่างๆ ให้ทำงานได้ถูกต้อง ควบคุมขั้นตอนการทำคำสั่งของคอมพิวเตอร์ ควบคุมการประมวลผล และการใช้บัสต่าง ๆ ในการรับส่งข้อมูล
หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU)
วงจรในส่วนนี้จะทำหน้าที่ในการคำนวณต่างๆ ทางคณิตศาสตร์และทางลอจิก ซึ่งกล่าวได้ว่าหากข้อมูลคอมพิวเตอร์มีการเปลี่ยนแปลงจะต้องเกิดจากวงจรในส่วนนี้ทั้งสิ้น การประมวลผลทางคณิตศาสตร์ ได้แก่การบวก การลบ การคูณ การหาร นอกจากนี้ยังรวมถึงการเปรียบเทียบข้อมูลต่าง ๆ อีกด้วย