หน่วยการเรียนรู้ที่ 4 หลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

อ้างอิงจาก : หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี (วิทยาการคำนวณ) ของ สสวท.
ประกอบด้วยเนื้อหา ดังนี้

1.  องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์
2. การพิจารณารูปแบบหลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
3.  ซอฟต์แวร์ประยุกต์

จุดประสงค์ของบทเรียน
1. บอกองค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์และเข้าใจหน้าที่ของแต่ละองค์ประกอบได้
2. อธิบายหลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ได้
3. ยกตัวอย่างการประยุกต์ระบบคอมพิวเตอร์ในชีวิตประจำวันได้

4.1 องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์
    ระบบคอมพิวเตอร์ (computer system) ประกอบด้วยสองส่วนหลัก คือ ฮาร์ดแวร์ (hardware) และซอฟต์แวร์ (software) ดังนี้
    4.1.1 ฮาร์ดแวร์ หมายถึง ส่วนประกอบของเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ ซึ่งประกอบด้วย 3 หน่วยดังนี้
        1) หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit: CPU) ทำหน้าที่คำนวณ เปรียบเทียบ           ประสานงานระหว่างหน่วยความจำกับหน่วยรับเข้าและส่งออก เพื่อให้มีการทำงานตามคำสั่ง

        2) หน่วยความจำและจัดเก็บ(memory and storage unit) ทำหน้าที่เก็บข้อมูล คำสั่ง หรือ             โปรแกรม
        3)หน่วยรับเข้าและส่งออก(input/output unit)รับเข้าข้อมูล/คำสั่งจากภายนอกเข้าสู่การประมวลผล           และส่งออกผลลัพธ์จากการประมวลผลออกสู่ภายนอก

    4.1.2 ซอฟต์แวร์ หมายถึง โปรแกรมหรือชุดของโปรแกรมที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์เพื่อให้สามารถดำเนินการต่าง ๆ กับข้อมูลตามที่ผู้ใช้กำหนด โดยแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
        1) ซอฟต์แวร์ระบบ (system software) แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ 
            1.1 ) ระบบปฏิบัติการ (operating system) เป็นชุดของโปรแกรมที่ทำหน้าที่จัดการ ควบคุมอำนวยความสะดวกในการประมวลผลซอฟต์แวร์ประยุกต์ ผ่านส่วนต่อประสานกับผู้ใช้ (user interface) โดยจัดสรรฮาร์ดแวร์ตามความต้องการของซอฟต์แวร์ประยุกต์อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงให้บริการต่าง ๆ ในการใช้งานฮาร์ดแวร์ ตัวอย่างของระบบปฏิบัติการสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น แมคโอเอส (macOS) วินโดวส์ (Windows) ลินุกซ์ (Linx) โครมโอเอส (Chrome OS) ตัวอย่างระบบปฏิบัติการสำหรับอุปกรณ์พกพา เช่น แอนดรอยด์ (Android) ไอโอเอส (iOS)

        1.2 ) โปรแกรมอรรถประโยชน์ (utility program) ได้แก่ โปรแกรมสนับสนุนการทำงานของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ให้ทำงานได้อย่างราบรื่น รวมถึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ฮาร์ดแวร์ เช่น โปรแกรมสนับสนุนการทำงานผ่านเครือข่าย ตัวแปลภาษาโปรแกรม โปรแกรมกำจัดไวรัส โปรแกรมสำรองไฟล์ โปรแกรมบีบอัดไฟล์ โปรแกรมวินิจฉัยความผิดปกติและบำรุงรักษาฮาร์ดแวร์

    2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (application software) เป็นโปรแกรมหรือชุดของโปรแกรมที่ผู้ใช้เรียกใช้งานหรือสั่งประมวลผล เช่น โปรแกรมคำนวณด้านคณิตศาสตร์หรือวิทยาศาสตร์ โปรแกรมระบบบัญชี โปรแกรมเกม โปรแกรมสร้างภาพเคลื่อนไหวหรือกราฟิก โปรแกรมประมวลคำ โปรแกรมตารางทำงาน โปรแกรมเว็บเบราว์เซอร์ โปรแกรมสื่อประสม โปรแกรมแชท โปรแกรมรับ-ส่งอีเมล ตลอดจนโปรแกรมที่ผู้ใช้พัฒนาขึ้น
    โดยทั่วไปซอฟต์แวร์ประยุกต์จะถูกติดตั้งไว้ในหน่วยจัดเก็บข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์ เมื่อผู้ใช้สั่งให้มีการประมวลผล ซอฟต์แวร์ประยุกต์จะถูกนำไปไว้ในหน่วยความจำเพื่อเข้าสู่กระบวนการประมวลผลต่อไป

4.2 หลักการทำงานของระบบคอมพิวเตอร
    4.2.1 หน่วยประมวลผลกลาง หน่วยประมวลผลกลางหรือชีพียู(Central Processing Unit: CPU) หรือหน่วยประมวลผล (processing unit) ทำหน้าที่ประมวลผลคำสั่งของผู้ใช้หรือโปรแกรมที่อยู่ในหน่วยความจำ ตัวอย่างซีพียูดังรูป

ซีพียูประกอบด้วยองค์ประกอบย่อยที่ทำงานร่วมกัน 3 ส่วน ดังนี้
    1) หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic Logic Unit: ALU) ดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล
    2) หน่วยควบคุม (Control Unit: CU) ประสานงานระหว่างหน่วยความจำ หน่วยคำนวณและตรรกะหน่วยรับเข้าและส่งออก เพื่อให้มีการทำงานตามคำสั่งที่กำหนดในโปรแกรม
    3) รีจิสเตอร์ (register) เป็นหน่วยพักข้อมูลที่ทำหน้าที่เสมือนกระดาษทดของชีพียู เพื่อเก็บผลลัพธ์หรือคำสั่งที่กำลังประมวลผลไว้ชั่วคราว
    ในการประมวลผลแต่ละคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานย่อย 3 ขั้นตอนต่อเนื่องกันที่เรียกรวมว่า วงรอบเครื่องจักร (machine cycle) ภายใต้การกำกับของหน่วยควบคุม โดย 1 วงรอบเครื่องจักรเป็นการประมวลผลคำสั่งในภาษาเครื่อง 1 คำสั่ง ซีพียูในปัจจุบันสามารถประมวลผลได้หลายล้านคำสั่งใน 1 วินาที
    ทั้งนี้ คอมพิวเตอร์บางประเภทอาจมีวงรอบเครื่องจักรที่ประกอบด้วย 2, 4 หรือ 5 ขั้นตอน

เกร็ดน่ารู้
    องค์ประกอบของคำสั่งในภาษาเครื่องคำสั่งในภาษาเครื่อง (machine instruction) อยู่ในรูปชุดของตัวเลข 0 และ 1 (แต่ละหลักเรียกว่า บิต) ที่ประกอบด้วยตัวดำเนินการ (operator) ที่ใช้กำหนดการดำเนินการกับข้อมูลเช่น การบวก การลบ การเปรียบเทียบ และตัวถูกดำเนินการ(operand) เป็นข้อมูลที่ถูกนำไปใช้ในการประมวลผล

วงรอบของเครื่องจักร มีการดำเนินการ 3 ขั้นตอน ดังนี้
    1. การนำคำสั่ง (fetch) คือ ขั้นตอนการนำคำสั่งในภาษาเครื่อง 1 คำสั่งจากหน่วยความจำมาพักไว้ในรีจิสเตอร์ พร้อมเพิ่มค่าตัวนับระบุตำแหน่งคำสั่ง (ตัวนับระบุตำแหน่งคำสั่งใช้ระบุตำแหน่งคำสั่งที่จะประมวลผลในรอบเครื่องจักรถัดไป)
    2. การถอดรหัส (decode) คือ ขั้นตอนการแปลงคำสั่ง เพื่อตีความคำสั่งให้เป็นขั้นตอนการดำเนินการย่อยที่จะนำไปปฏิบัติ
    3. การกระทำการ (execute) คือ ขั้นตอนการปฏิบัติตามการดำเนินกาย่อยโดยหน่วยคำนวณและตรรกะ รวมทั้งนำผลลัพธ์ที่ได้ (ถ้ามี) เก็บลงในรีจิสเตอร์หรือหน่วยความจำ
    ตัวอย่างการทำงานของวงรอบเครื่องจักรแสดงดังรูป 4.2

เกร็ดน่ารู้
    ความเร็วของซีพียู วัดตามจำนวนวงรอบของเครื่องจักร เช่น เฮิรตซ์ (hertz: Hz) หมายถึง จำนวนวงรอบเครื่องจักรที่ดำเนินการได้ต่อ 1 วินาที เนื่องจากจำนวนวงรอบที่ดำเนินการได้มีจำนวนมากจึงมักจะใช้หน่วยใหญ่ในการวัด เช่น การดำเนินการ 1 ล้านรอบต่อวินาที นับเป็น 1 เมกะเฮิรตซ์ (MegahertzMHz) และการดำเนินการ 1 พันล้านรอบต่อวินาที่นับเป็น 1 กิกะเฮิรตซ์(Gigahertz:GHz) 

สื่อความรู้เพิ่มเติม

คลิปความรู้เรื่อง การทำงานวงรอบเครื่องจักร อ้างอิงจาก สสวท.

การทำงานวงรอบเครื่องจักร

เกร็ดน่ารู้
ข้อมูลและการแทนข้อมูล
     ข้อมูลแบ่งออกเป็น 5 ชนิด คือ สตริง (string) จำนวน (number) เสียง (audio) ภาพนิ่ง (image)และวีดิทัศน์ (video)
     ข้อมูลและโปรแกรมที่อยู่ระหว่างการประมวลผลจะถูกจัดเก็บอยู่ในรูปแบบดิจิทัลซึ่งเป็นแบบชุดของเลขฐานสอง (binary number) หรือแบบชุดของบิต (bit pattern) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการกำหนดรูปแบบการแทนข้อมูลแต่ละชนิดที่แน่นอนและเป็นมาตรฐานที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ เมื่อมีคำสั่งในโปรแกรมรับข้อมูลผ่านหน่วยรับเข้า จะมีกระบวนการแปลงข้อมูลจากรูปแบบที่ผู้ใช้เข้าใจให้อยู่ในรูปแบบชุดของเลขฐานสองเพื่อนำไปเก็บไว้ในหน่วยความจำก่อนน้ำไปประมวลผล และเมื่อมีคำสั่งแสดงผลข้อมูลหน่วยส่งออกจะมีกระบวนการแปลงข้อมูลจากรูปแบบชุดของเลขฐานสองให้อยู่ในรูปแบบที่ผู้ใช้เข้าใจก่อนแสดงผล

จากภาพ แม้ว่าผู้ใช้จะเห็นว่ามีข้อมูลที่แตกต่างกัน 5 ชนิด แต่เมื่อมีการนำข้อมูลเหล่านี้เข้าสู่คอมพิวเตอร์แล้ว ข้อมูลจะถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบชุดของเลขฐานสอง เพื่อประมวลผลและหลังจากถูกประมวลผลแล้วชุดของเลขฐานสองที่เป็นผลลัพธ์จะต้องถูกแปลงกลับให้อยู่ในรูปแบบของชนิดข้อมูลที่ผู้ใช้เข้าใจ

    4.2.2 หน่วยรับเข้าและหน่วยส่งออก
        อุปกรณ์มาตรฐานสำหรับรับเข้าและส่งออก (standard input/output devices) ได้แก่ คีย์บอร์ด (keyboard) และจอภาพ (monitor)

       อุปกรณ์บางประเภททำหน้าที่รับเข้าหรือส่งออกอย่างใดอย่างหนึ่ง ขณะที่บางประเกทสามารถทำหน้าที่ได้ทั้งสองอย่างในอุปกรณ์เดียวกัน ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบันมีการประดิษฐ์และพัฒนาอุปกรณ์รับเข้าและส่งออกอย่างต่อเนื่อง ให้รองรับข้อมูลรูปแบบใหม่ ๆ เพื่อตอบสนองกับความต้องการของการใช้งาน

ตัวอย่างอุปกรณ์รับเข้าและอุปกรณ์ส่งออก

1. คีย์บอร์ด (keyboard) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลซึ่งอาจอยู่ในรูปตัวอักษร ตัวเลข หรือสัญลักษณ์พิเศษต่าง ๆ คีย์บอร์ดบางประเภทอาจมีแป้นพิมพ์พิเศษหรือได้รับการออกแบบให้มีลักษณะเหมาะสมกับการใช้งาน ตัวอย่างคีย์บอร์ดดังรูป

 
2. เมาส์ (mose) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลที่ใช้สำหรับชี้ตำแหน่งบนจอภาพหรือบนพื้นที่การทำงานจากนั้นจึงมีการคลิก (click) ดับเบิลคลิก (double click) ลาก (drag) หรือเลื่อน (scroll) เพื่อเลือกคำสั่งกำหนดขนาดของหน้าต่าง ย้ายตำแหน่ง หรือเริ่มต้นการทำงานของโปรแกรม ใช้กับโปรแกรมที่มีการติดต่อกับผู้ใช้แบบกราฟิก นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แทนเมาส์ เรียกว่า แแพด (trackpad) ซึ่งอาจอยู่บนโน้ตบุ๊ก หรือเป็นอุปกรณ์แยกต่างหาก ตัวอย่างเมาส์และแทร็กแพด ดังรูป

    นอกจากเมาส์ที่ใช้งานกับคอมพิวเตอร์ หรือโน้คบุ๊กทั่วไปแล้ว ยังมีอุปกรณ์ในกลุ่มเดียวกันนี้ที่ใช้สำหรับควบคุมการเคลื่อนย้ายตำแหน่งในทิศทางต่าง ๆ แต่มีลักษณะการใช้งานเฉพาะที่มีความแตกต่าง เช่น แทร็กบอล(trackball) ทัชแพด (touch pad) จอยสติก (joystick) ตัวอย่างดังรูป 

3. ไมโครโฟน (microphone) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลที่ใช้สำหรับรับเสียงเพื่อนำไปประมวลผล เช่น การนำไมโครโฟนไปใช้กับระบบรู้จำเสียง (speech recognition) เพื่อวิเคราะห์เสียงพูดของผู้ใช้แล้วแปลงเป็นข้อความเพื่อแสดงผล หรือเป็นคำสั่งเพื่อควบคุมการทำงาน หรือวิเคราะห์ความหมายเพื่อสนทนาโต้ตอบ

4. สแกนเนอร์ (scanner) เป็นอุปกรณ์รับเข้าใช้สำหรับสแกนภาพ ข้อความหรือวัตถุให้อยู่ในรูปของข้อมูลดิจิทัลที่อาจอยู่ในรูปแบบไฟล์ชนิดต่าง ๆ เช่น joint photographic experts group (ไฟล์ JPG), bit map (ไฟล์ BMP) หรือ graphics interchange format (ไฟล์ GIF) ตัวอย่างสแกนเนอร์ดังรูป 

5. จอภาพ (monitor) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้แสดงผล ลักษณะของจอภาพจะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ทำให้เกิดภาพ จอภาพมีหลายชนิด เช่น จอแอลซีดี (Liquid Crystal Display: LCD) และจอแอลอีดี (Light Emitting Diode: LED) แว่นที่ใช้เทคโนโลยีวีอาร์ (Virtual Reality Glasses)
    นอกจากนี้ยังมีจอสัมผัส (touch screen) ที่เป็นทั้งอุปกรณ์รับเข้าและส่งออกได้ การสัมผัสอาจใช้นิ้วสไตลัส (stylus) หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ในการเลือกคำสั่ง ตัวอย่างจอภาพดังรูป

6. เครื่องพิมพ์ (printer) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้สำหรับพิมพ์ข้อความหรือภาพ ออกทางสื่อประเภทต่าง ๆ เช่น กระดาษ พลาสติก โลหะ ผ้า นอกจากนี้สามารถส่งออกในรูปแบบไฟล์เอกสาร เครื่องพิมพ์บางประเภทเป็นทั้งอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก โดยสามารถสแกนเป็นไฟล์หรือพิมพ์ออกเป็นเอกสารได้ โดยทั่วไปนิยมเรียกเครื่องพิมพ์ชนิดนี้ว่า เครื่องพิมพ์มัลติฟังก์ชัน (multifunction printer)ในปัจจุบันมีการพัฒนาเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยสร้างวัตถุ 3 มิติจากตัวแบบ 3 มิติที่ได้ออกแบบไว้ ตัวอย่างเครื่องพิมพ์ดังรูป 4.86. เครื่องพิมพ์ (printer) เป็นอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้สำหรับพิมพ์ข้อความหรือภาพ ออกทางสื่อประเภทต่าง ๆ เช่น กระดาษ พลาสติก โลหะ ผ้า นอกจากนี้สามารถส่งออกในรูปแบบไฟล์เอกสาร เครื่องพิมพ์บางประเภทเป็นทั้งอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก โดยสามารถสแกนเป็นไฟล์หรือพิมพ์ออกเป็นเอกสารได้ โดยทั่วไปนิยมเรียกเครื่องพิมพ์ชนิดนี้ว่า เครื่องพิมพ์มัลติฟังก์ชัน (multifunction printer)

    ในปัจจุบันมีการพัฒนาเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยสร้างวัตถุ 3 มิติจากตัวแบบ 3 มิติที่ได้ออกแบบไว้ ตัวอย่างเครื่องพิมพ์ดังรูป

7. ลำโพง (speaker) เป็นอุปกรณ์ส่งออกเสียงที่ถูกแปลงจากข้อมูลดิจิทัล ตัวอย่างลำโพงดังรูป
8. กล้อง (camera) เป็นอุปกรณ์รับเข้าข้อมูลภาพแล้วบันทึกในรูปของไฟล์ข้อมูลดิจิทัลของภาพนิ่งหรือวีดิทัศน์ เพื่อนำไปเป็นข้อมูลเข้าในการประมวลผล เช่น การตรวจจับใบหน้าเพื่อนับจำนวนคนเข้า-ออก หรือเพื่อระบุตัวตน ตัวอย่างดังรูป

9. เซนเซอร์หรือตัวตรวจจับ (sesor) เป็นอุปกรณ์รับเข้าที่ทำหน้าที่ตรวจจับสภาพแวดล้อม เช่น แสง เสียง อุณหภูมิ การสัมผัส หรือการเคลื่อนไหว เซนเซอร์อาจถูกใช้เพื่อติดตามตำแหน่งหรือทิศทาง การเคลื่อนที่ของร่างกาย แล้วแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัลเพื่อใช้ในการประมวลผล หรือควบคุมการทำงานของโปรแกรมที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างการใช้งานเซนเซอร์แบบต่าง ๆ ดังรูป

       นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ตรวจจับข้อมูลผ่านประสาทสัมผัสที่เป็นผลมาจากสิ่งเร้าหรือสิ่งกระตุ้นเช่น การรับรู้ แรงกด แรงบิด การสั่นสะเทือน การลื่นไถลการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความเจ็บปวดที่ได้รับ

        เทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things: IoT) เป็นเทคโนโลยีที่ติดตั้งเซนเซอร์หลายชนิดไว้ในอุปกรณ์หรือสถานที่ต่าง ๆ เพื่อรวบรวมข้อมูลสถานะจากสิ่งแวดล้อมในสภาพจริง แล้วนำมาประมวลผลเพื่อตัดสินใจหรือตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ เช่น เซนเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิและความชื้นของห้อง (room temperature/humidity sensor) แล้วปรับการทำงานของเครื่องปรับอากาศให้เหมาะสมสำหรับการอยู่อาศัย เซนเซอร์ตรวจจับการมีอยู่หรือระยะความใกล้ชิดของวัตถุ (proximity sensor)ในโทรศัพท์มือถือ แล้วปิดหน้าจอเมื่อมีการยกโทรศัพท์แนบหูขณะพูดคุยเพื่อประหยัดพลังงาน เซนเซอร์ตรวจจับความเร่ง (acceleration sensor) สามารถนำไปใช้ตรวจจับการก้าวเดินและความเข้มขั้นของการออกกำลังกายในอุปกรณ์นับจำนวนก้าว

    4.2.3 หน่วยความจำและจัดเก็บ
        หน่วยความจำและหน่วยจัดเก็บทำหน้าี่เก็บข้อมูลและโปรแกรมของผู้ใช้ ดังนี้

    1)หน่วยความจำ (memory) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แรม (Random Access Memory:RAM) ทำหน้าที่เก็บข้อมูล และโปรแกรมที่อยู่ระหว่างการประมวลผลโดยสามารถเก็บรักษาได้เฉพาะเมื่อมีไฟเลี้ยงอยู่ในระบบเท่านั้นเรียกสมบัตินี้ว่าลบเลือนได (volatile)หน่วยความจำมีขนาดความจุ (capacity)น้อย เมื่อเทียบกับขนาดความจุของหน่วยจัดเก็บแต่ด้วยเทคโนโลยีในการอ่านและเขียนข้อมูลแบบดีแรม (Dynamic RAM: DRAM)ทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็วหน่วยของข้อมูลที่มีขนาดเล็กที่สุดที่จัดเก็บในหน่วยความจำคือบิตซึ่งมีค่า0หรือ 1 อย่างใดอย่างหนึ่ง กลุ่มของบิตขนาด8บิต เรียกว่า ไบต์ (byte)


รูปแรม (RAM)

    2) หน่วยจัดเก็บ (secondary storage) ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรม โดยไม่ต้องมีไฟเลี้ยงอยู่ในระบบเรียกสมบัตินี้ว่า ไม่ลบเลือน (non-volatile)ข้อมูลและโปรแกรมของผู้ใช้ จะถูกจัดเก็บอยู่ในรูปของไฟล์ซึ่งมีด้วยกันหลายประเภท เช่นไฟล์ที่ประมวลผลได้ (executable file) ไฟล์ข้อความ (text file) ไฟล์เอกสาร (document file) ไฟล์ตารางทำงาน (spreadsheet file) ไฟล์เสียง (audio file) ไฟล์ภาพ (image file) ไฟล์วีดิทัศน์ (video file) และเมื่อผู้ใช้เปิดให้เครื่องคอมพิวเตอร์เริ่มต้นทำงานโปรแกรมระบบปฏิบัติการและโปรแกรมที่ผู้ใช้สั่งประมวลผล รวมถึงไฟล์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลจะถูกนำไปไว้ในหน่วยความจำเพื่อใช้สำหรับการประมวลผลนอกจากนี้เรายังสำรองข้อมูล(backup) ไว้ในหน่วยจัดเก็บเพื่อเรียกใช้ในกรณีที่เกิดความเสียหายกับข้อมูลต้นฉบับหน่วยจัดเก็บ ประกอบด้วย สื่อบันทึก และอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่อ่านและเขียนข้อมูล ประเภทของหน่วยจัดเก็บอาจแบ่งตามเทคโนโลยีของสื่อบันทึกได้ดังนี้

  • สื่อบันทึกแม่เหล็ก (magnetic storage) เช่น ฮาร์ดดิสก์ ในการอ่านและเขียนข้อมูลลงในฮาร์ดดิสก์ทำได้โดยการหมุนจานแม่เหล็กของฮาร์ดิสก์ไปพร้อมกับการขยับให้หัวอ่าน/เขียนเคลื่อนที่ไปตามตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวจานแม่เหล็ก กระบวนการดังกล่าวนี้ทำให้ฮาร์ดดิสก์ทำงานช้าเมื่อเทียบกับสื่อบันทึกประเภทอื่น
  • สื่อบันทึกด้วยแสง (optical storage) เช่น ซีดีรอม (CD-ROM) ซีดีอาร์ (CD-R) ซีดีอาร์ดับเบิลยู (CD-RW) ดีวีดี (DVD) บลูเรย์ (Blu-ray)
        สื่อบันทึกด้วยแสงมีการแทนข้อมูลโดยใช้หลักการสะท้อนของแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวที่แตกต่างกัน 2 สถานะคือ พื้นผิวราบ (land) กับพื้นผิวที่เป็นหลุม (pit) เพื่อแทนบิต 1 หรือบิต 0
  • หน่วยความจำแบบแฟลช (flash memory) และสื่อบันทึกโซลิดสเตตไดรฟ (solid state drive)ที่เก็บข้อมูลโดยใช้วิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์ในการอนและเขียนค่าจึงทำงานได้เร็วกว่าฮาร์ดดิสก์ และยังมีความทนทานมากกว่าอีกด้วย

4.3 ซอฟต์แวร์ประยุกต์
ในปัจจุบันมีผู้พัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับใช้งานจำนวนมาก เพื่อตอบสนองการใช้งานด้านต่าง ๆ เราอาจแบ่งซอฟต์แวร์ประยุกต์ได้ 2 แบบดังนี้
    4.3.1 ซอฟต์แวร์ประยุกต์ตามลักษณะของแพลตฟอร์ม ซึ่งขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์และระบบปฏิบัติการที่ทำงานอยู่บนฮาร์ดแวร์นั้น ๆ ได้แก่
    1) โปรแกรมประยุกต์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น Microsoft Word, Open Office, Photoshop, GIMP และเบราว์เซอร์ต่าง ๆ
    2) โปรแกรมประยุกต์บนอุปกรณ์พกพา เช่น Google Docs, Google Sheets, Chrome และ Firefox Focus
    3) โปรแกรมประยุกต์บนเว็บโดยใช้งานผ่านเบราว์เซอร์เช่น Google Docs, Google Sheets,     Office 365

    4.3.2 ซอฟต์แวร์ประยุกต์ตามลักษณะการใช้งาน ซึ่งอาจเป็นการใช้งานทั่วไป หรือเพื่อการสื่อสารและการทำงานร่วมกัน ซึ่งซอฟต์แวร์ประยุกต์เหล่านี้อาจจะใช้งานได้โดยมีหรือไม่มีค่าใช้จ่าย
    1) ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับงานทั่วไป เป็นซอฟต์แวร์สำหรับงานทั่วไปในชีวิตประจำวันตัวอย่างดังตาราง 

    นออกจากนี้ยังมีซอฟต์แวร์ประยุกต์ที่ใช้งานด้านอื่น ๆ เช่น จัดการไฟล์พีดีเอฟ จัดการสื่อสิ่งพิมพ์ จัดการข้อมูลส่วนบุคคล เกม สร้างความบันเทิง
    2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์สำหรับสื่อสารและทำงานร่วมกัน เพื่อให้ผู้้ใช้สามารถสื่อสาร แบ่งปัน หรือทำงานร่วมกันกับผู้อื่นได้ ดังตาราง

สรุปท้ายบท

    ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยสองส่วนหลัก คือ ฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ โดยฮาร์ดแวร์ประกอบไปด้วย หน่วยประมวลผลกลาง ทำหน้าที่คำนวณ เปรียบเทียบ ประสานงานระหว่างหน่วยความจำกับหน่วยรับเข้าและส่งออก เพื่อให้มีการทำงานตามคำสั่ง การประมวลผลคำสั่งมีขั้นตอนย่อยตามวงรอบเครื่องจักร หน่วยความจำและจัดเก็บทำหน้าที่ในการเก็บข้อมูลและคำสั่งของระบบคอมพิวเตอร์ หน่วยรับเข้าและส่งออก ทำหน้าที่รับเข้าข้อมูลคำสั่งจากภายนอกเข้สู่การประมวลผล และส่งออกผลลัพธ์จากการประมวลผลออกสู่ภายนอกสำหรับซอฟต์แวร์เป็นโปรแกรมหรือชุดของโปรแกรมที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์เพื่อให้สามารถดำเนินการกับข้อมูลตามที่ผู้ใช้กำหนด โดยแบ่งออกเป็นซอฟต์แวร์ระบบ และซอฟต์แวร์ประยุกต์เมื่อนักเรียนมีความเข้าใจในรายละเอียดการทำงานของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะช่วยให้สามารถประเมินสมรรถนะของคอมพิวเตอร์และแก้ปัญหาเบื้องตันได้ นอกจากนั้นยังสามารถเลือกใช้งานซอฟต์แวร์ได้อย่างเหมาะสม มีประสิทธิภาพ และสร้างผลงานที่มีประโยชน์ต่อตนเองและสังคม

Comments