Introduction to Computer By…Suthida Chaichomchuen std@kmitnb.ac.th

What is Computer? อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มนุษย์ใช้เป็นเครื่องมือช่วยในการจัดการกับข้อมูล (ตัวเลข ตัวอักษร สัญลักษณ์) โดยมีคุณสมบัติที่สำคัญคือสามารถกำหนดชุดคำสั่งล่วงหน้าหรือโปรแกรมได้

คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์ ความเร็ว ความน่าเชื่อถือ ความเที่ยงตรงและแม่นยำ จัดเก็บข้อมูลได้ปริมาณมาก ความสามารถในการสื่อสารและเครือข่าย

ชนิดของคอมพิวเตอร์ Supercomputers Mainframe Computers Minicomputers Workstations Microcomputers

Supercomputer ขนาดใหญ่ที่สุด, ทำงานรวดเร็ว, ประสิทธิภาพสูง, ราคาแพง ใช้ในงานที่มีการคำนวณที่ซับซ้อน เช่น การวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม การพยากรณ์อากาศ การบิน ฯลฯ มีความรวดเร็วในการคำนวณได้มากกว่า 1 ล้านล้านครั้งต่อวินาที (1 Trillion calculations per second)

Supercomputer รองรับโปรเซสเซอร์ได้มากกว่า 100 ตัว หน่วยวัดความเร็วเป็น กิกะฟลอป (Gigaflop)

Mainframe Computer มีประสิทธิภาพรองลงมาจาก Super Computer ใช้ตามหน่วยงานธุรกิจขนาดใหญ่ ที่มีการรับและแสดงผลข้อมูลจำนวนมาก ๆ ใช้การทำงานแบบ Time sharing, Multiuser, Centralized Data Procesing

Mainframe Computer สามารถรองรับการใช้งานของ user ได้มากกว่า 50000 user และประมวลผลได้มากกว่า 1,600,000,000 ล้านชุดคำสั่งต่อวินาที หน่วยวัดความเร็วเป็น megaflop (คำนวณ 1 ล้านครั้งใน 1 วินาที)

Minicomputer หลักการทำงานเช่นเดียวกับเครื่อง Mainframe

Workstation มีระดับความสามารถในการประมวลผลเทียบชั้นกับ Minicomputers ใช้สถาปัตยกรรมชิปประมวลผลแบบ RISC (Reduced Instruction Set Computer) ซึ่งมีการประมวลผลที่รวดเร็ว มักใช้ระบบปฏิบัติการ UNIX เป็นหลักสำคัญ

Workstation นิยมใช้กับงานด้านวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และการออกแบบกราฟิกแอนนิเมชั่น สามารถขยายหน่วยความจำหลักได้มากกว่าไมโครคอมพิวเตอร์ มีระบบการแสดงผลและจอภาพที่มีความละเอียดสูงมาก

Microcomputer เรียกอีกชื่อว่า คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer : PC) ขนาดเล็ก มีความคล่องตัวสูง เคลื่อนย้ายง่าย ราคาถูก ประสิทธิภาพสูง ผู้ใช้สามารถควบคุมอุปกรณ์รอบข้างต่าง ๆ ได้ ผู้ใช้สามารถเลือกใช้โปรแกรมได้เอง

Microcomputer ในปัจจุบัน PC : Personal Computer Notebook Computer PDA : Personal Digital Assistants Pocket PC Handhelds PC Palm Computer

การจำแนกผู้ใช้งาน (user) Home User Small Office/Home Office User : SOHO Mobile User Large Business User Power User

งานที่นำคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ งานด้านสถานีอวกาศ งานด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์ งานด้านธุรกิจทั่วไป งานด้านการศึกษาและวิจัย งานด้านการออกแบบทางวิศวกรรม งานอุตสาหกรรมและหุ่นยนต์ การเก็บประวัติอาชญากร งานด้านบันเทิงต่าง ๆ

ยุคของคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 1 : Vacuum Tubes ยุคที่ 2 : Transistors ยุคที่ 3 : Integrated Circuit : IC ยุคที่ 4 : Large-Scale Integration : LSI ยุคที่ 5 : Very Large-Scale Integration : VLSI

ยุคที่ 1 (1951-1958) ใช้หลอดสุญญากาศเป็นหน่วยประมวลผลกลาง ใช้ดรัมแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำหลัก ใช้บัตรเจาะรูเป็นหน่วยความจำสำรอง ใช้ภาษาเครื่องในการควบคุมการทำงาน

ยุคที่ 1 มีขนาดใหญ่โตมาก เนื่องจากมีหลอดสุญญากาศหลายหมื่นหลอด เกิดความร้อนในการทำงานสูงมาก มีความน่าเชื่อถือต่ำ คอมพิวเตอร์ในยุคนี้เริ่มนับจาก UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) เป็นต้นมา

ยุคที่ 2 (1958-1964) ใช้วงจรทรานซิสเตอร์ทดแทนหลอดสุญญากาศ ซึ่งมีคุณสมบัติ เป็นสวิตซ์ที่มีขนาดเล็ก ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อย ประมวลผลรวดเร็ว มีความน่าเชื่อถือมากกว่าหลอดสุญญากาศ ใช้วงแหวนแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำหลัก

ยุคที่ 2 ใช้บัตรเจาะรู เทปแม่เหล็ก เป็นหน่วยความจำสำรอง และมีการใช้ จานดิสก์ ในปลายยุค ใช้ระบบปฏิบัติการแบบ Batch Processing ใช้ภาษาสัญลักษณ์ในการควบคุมการทำงาน และมีการพัฒนาภาษาระดับสูงได้แก่ FORTRAN COBOL

ยุคที่ 2 คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ได้แก่ IBM-7090 IBM-7070 IBM-1401 UNIVAC LARD CDC 1604 Philco2000

ยุคที่ 3 (1965-1971) มีการค้นพบเทคโนโลยีโซลิตสเตต (Solid-State) ซึ่งได้เป็นวงจร IC (Integrated Circuit) ขึ้นมา เป็นที่มาของเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ ใช้ภาษาระดับสูงอย่างแพร่หลาย มีการใช้ภาษาเบสิก ภาษาปาสคาล และตัวแปลภาษาเกิดขึ้น ใช้วงแหวนแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำหลัก

ยุคที่ 3 ใช้ดิสก์และจานแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำสำรอง ใช้ระบบปฏิบัติการแบบ Multi-Programming และระบบ Time-Sharing เป็นยุคแห่งการประมวลผลข้อมูล (Data Processing) คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ได้แก่ System360

ยุคที่ 4 (1972-1978) ใช้เทคโนโลยี LSI (Large-Scale Integration) เริ่มใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ 8080 เกิดเครื่อง IBM-PC ในยุคนี้มีการสร้างเครื่อง Supercomputer ชื่อ CRAY-1 และ CRAY X-MP ซึ่งมีความเร็วในการประมวลผล 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที

ยุคที่ 4 มีการพัฒนาภาษา 4GL (Fourth GL) มีเครื่องมือช่วยในการพัฒนาโปรแกรม (CASE Tools) เกิดเทคโนโลยีฐานข้อมูล และระบบจัดการฐานข้อมูล (Database Management System : DBMS)

ยุคที่ 5 (1979-ปัจจุบัน) ใช้เทคโนโลยี VLSI (Very Large-Scale Integration) ชิปในยุคนี้มีความสามารถเทียบเท่ากับ Mainframe Computer ในยุคก่อน ๆ เทคโนโลยีชิปพัฒนาด้วยการ ลดขนาดลง และภายในสามารถบรรจุจำนวนทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้น

ยุคที่ 5 เป็นยุคที่นำคอมพิวเตอร์มาประยุกต์กับงาน ด้านฐานความรู้ (Knowledge Base) ระบบผู้เชี่ยวชาญ (Expert System) ระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI : Artificial Intelligence)

Computer System

ส่วนประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ Hardware Software Peopleware Data

Hardware ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์รอบข้างที่เกี่ยวข้องต่าง ๆ ที่สามารถสัมผัสได้ด้วยมือ

Hardware

ส่วนประกอบทางด้าน Hardware Input Devices Central Processing Unit Memory Output Devices Storage

ความสัมพันธ์ของ Hardware

Hardware : Input devices ทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้เข้าสู่หน่วยความจำหลัก

Hardware : Input devices Keyed Device Pointing Devices Touch-Sensitive Screen Pen-Based System Data Scanning Devices Voice Recognition Devices

Input devices : Keyed Device Keyboard : มีลักษณะคล้ายแป้นพิมพ์ดีด แต่มีจำนวนแป้นมากกว่า แบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม Character Keys Control Keys Function Keys Numeric Keys

Input devices : Pointing Devices Mouse มีลูกกลมกลิ้งอยู่ด้านล่าง หรือเป็นระบบแสง ด้านบนจะมีปุ่มให้กด 2 หรือ 3 ปุ่ม ส่งข้อมูลเข้าสู่หน่วยความจำโดยการเลื่อนเมาส์ให้ลูกกลมด้านล่างหมุน เพื่อเป็นการเลื่อนตำแหน่งตัวชี้

Input devices : Pointing Devices Track Ball มีลักษณะเป็นลูกบอลเล็ก ๆ วางอยู่หน้าจอภาพ เลื่อนตำแหน่งของตัวชี้ได้โดยการหมุนลูกบอล Track Point เป็นแท่งพลาสติกเล็ก ๆ อยู่ตรงกลางแป้นพิมพ์ บังคับโดยใช้นิ้วหัวแม่มือเลื่อนตำแหน่งตัวชี้

Input devices : Pointing Devices Touch Pad เป็นแผ่นสี่เหลี่ยมวางอยู่หน้าแป้นพิมพ์ ใช้นิ้ววาดเพื่อเลื่อนตำแหน่งของตัวชี้ Joy Stick เป็นก้านสำหรับใช้โยกขึ้น/ลงซ้ายขวาเพื่อย้ายตำแหน่งของตัวชี้

Input devices : Touch-Sensitive Screen Touch Screen เป็นจอภาพแบบพิเศษ โดยผู้ใช้แตะปลายนิ้วลงบนจอภาพในตำแหน่งที่กำหนด เพื่อเลือกการทำงานที่ต้องการ

Input devices : Pen-Based System Light Pen ใช้เซลล์แบบ photoelectric ซึ่งมีความไวต่อแสงเป็นตัวกำหนดตำแหน่งบนจอภาพ ใช้งานโดยการแตะปากกาแสงไปบนจอภาพตามตำแหน่งที่ต้องการ

Input devices : Pen-Based System Digitizing Tablet ประกอบด้วยกระดาษที่มีเส้นแบ่ง (Grid) และใช้ปากกาเฉพาะ (Stylus) ชี้ไปบนกระดาษ เพื่อส่งข้อมูลตำแหน่งเข้าไปคอมพิวเตอร์

Input devices : Data Scanning Devices Barcode Reader พิมพ์รหัสสินค้าออกมาในรูปของแถบสีดำและขาวต่อเนื่องกันไป ใช้ Barcode Reader อ่านข้อมูลบนแถบ Barcode เพื่อเรียกข้อมูลของรายการสินค้า

Input devices : Data Scanning Devices Scanner ใช้อ่านหรือ scan ข้อมูลบนเอกสารเข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยส่องแสงไปยังวัตถุ แล้วตรวจจับความเข้มของแสงที่สะท้อนกลับมา

Input devices : Data Scanning Devices Digital Camera ใช้สำหรับถ่ายภาพแบบไม่ต้องใช้ฟิล์ม ภาพที่ถ่ายจะเก็บในลักษณะดิจิตอล Digital Video ใช้สำหรับบันทึกภาพเคลื่อนไหว เก็บข้อมูลเป็นแบบดิจิตอล

Input devices : Voice Recognition Device Speech Recognition Device เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณเสียงและแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลเก็บเป็นข้อมูลไว้ในคอมพิวเตอร์

Hardware : Central Processing Unit

Hardware : CPU เปรียบเสมือนสมองของระบบคอมพิวเตอร์ เป็นหน่วยที่มีความซับซ้อนมากที่สุด เป็นตัวกำหนดความเร็วของเครื่อง

Hardware : องค์ประกอบของ CPU วงจรใน CPU เรียกว่า Microprocessor ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ Control Unit : ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ Arithmetic and Logical Unit (ALU) : ทำหน้าที่ประมวลผลการคำนวณทางคณิตศาสตร์ และการเปรียบเทียบทางตรรก

Hardware : องค์ประกอบของ CPU มี Register ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลหรือคำสั่งที่ถูกนำเข้ามาปฏิบัติการใน CPU มี Bus เป็นเส้นทางในการส่งผ่านสัญญาณไฟฟ้าของหน่วยต่าง ๆ ภายในระบบ

Hardware : Memory เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการจดจำข้อมูลและโปรแกรมต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ บางครั้งเรียกว่า หน่วยเก็บข้อมูลหลัก (Primary storage) มี 2 ประเภทหลักคือ ROM (Read Only Memory) RAM (Random Access Memory)

Memory : ROM หน่วยความจำที่เก็บชุดคำสั่งที่สำคัญของระบบคอมพิวเตอร์ สามารถเก็บข้อมูลได้ตลอดโดยไม่ต้องใช้ไฟเลี้ยง ไม่สามารถแก้ไขหรือเพิ่มเติมชุดคำสั่งได้ ความเร็วในการทำงานช้ากว่า RAM

Memory : ROM แบบพิเศษ PROM : Programmable Read-Only Memory สามารถบันทึกด้วยเครื่องพิเศษได้ 1 ครั้ง จากนั้นจะลบหรือแก้ไขไม่ได้ EPROM : Erasable PROM ใช้แสงอัลตราไวโอเลตในการเขียนข้อมูล สามารถนำออกจากคอมพิวเตอร์ไปลบโดยใช้เครื่องมือพิเศษและบันทึกข้อมูลใหม่ได้

Memory : ROM แบบพิเศษ EEPROM : Electrically Erasable PROM ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการหล่อเลี้ยง สามารถเขียน แก้ไข หรือลบข้อมูลที่เก็บไว้ได้ด้วยโปรแกรมพิเศษ ราคาสูงและความจุข้อมูลต่ำ

Memory : RAM หน่วยความจำที่มีความเร็วสูง เป็นที่เก็บโปรแกรมและข้อมูลในคอมพิวเตอร์ สามารถเขียนและแก้ไขข้อมูลได้ ไม่สามารถเก็บข้อมูลได้ถ้าไม่มีไฟเลี้ยง

Memory : RAM

Memory : RAM ที่นิยมใช้ DRAM (Dynamic RAM) ต้องมีการย้ำสัญญาณไฟฟ้าตลอดเวลา เรียกว่า การรีเฟรช ความเร็วไม่สูง ราคาต่ำ มีความเร็วอยู่ระหว่าง 50-150 nanosecond

Memory : RAM ที่นิยมใช้ SRAM (Static RAM) มีความเร็วสูง ใช้พลังงานน้อย ราคาสูง มีความเร็วต่ำกว่า 10 nanosecond

Hardware : Output Devices

Hardware : Output Devices ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท แสดงผลชั่วคราว : Soft Copy แสดงผลถาวร : Hard Copy

Output Devices : Soft copy Monitor ใช้แสดงข้อมูลหรือผลลัพธ์ให้ผู้ใช้เห็นได้ทันที ประกอบด้วยจุดเป็นจำนวนมากเรียกว่า Pixel มี 2 ประเภท CRT LCD

Output Devices : Soft copy Projector นิยมใช้ในการเรียนการสอนหรือการประชุม สามารถต่อสัญญาณจากคอมพิวเตอร์โดยตรง หรือใช้อุปกรณ์พิเศษในการวางลงบนเครื่องฉาย

Output Devices : Hard copy Printer Impact Printer : ใช้การตอกให้คาร์บอนบนผ้าหมึกติดบนกระดาษตามรูปแบบที่ต้องการ Character Printer : พิมพ์ครั้งละ 1 ตัวอักษร Line Printer : พิมพ์ครั้งละ 1 บรรทัด

Output Devices : Hard copy Printer Non Impact Printer : ใช้เทคนิคการพิมพ์จากวิธีทางเคมี Laser Printer : ใช้หลักการคล้ายเครื่องถ่ายเอกสาร Inkjet Printer : ใช้หลักการของการพ่นน้ำหมึก

Output Devices : Hard copy Plotter ใช้วาดหรือเขียนภาพในงานที่ต้องการความละเอียดสูง ใช้กับงานออกแบบทางสถาปัตยกรรมและวิศวกรรม

Hardware : Storage ทำหน้าที่เก็บข้อมูลสำรองจากหน่วยความจำหลัก

Hardware : Storage Floppy Disk 3.5 นิ้ว และ 5.25 นิ้ว สามารถอ่านได้ด้วย Disk Drive Hard Disk ทำจากแผ่นโลหะแข็งเรียกว่า Platter เก็บข้อมูลได้มากและทำงานเร็วกว่า

Hardware : Storage CD-ROM (Compact Disk ROM) เก็บข้อมูลได้สูงสุด 650 MB DVD (Digital Versatile Disk) เก็บข้อมูลได้ต่ำสุด 4.7 GB

Computer Software

Computer Software

Computer Software ส่วนของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ กระบวนการในการทำงาน ตลอดจนเอกสารที่เกี่ยวข้องในระบบประมวลผลข้อมูลแบบอิเล็กทรอนิกส์ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท System Software Application Software

Software : System Software โปรแกรมที่ทำหน้าที่ติดต่อกับส่วนประกอบต่าง ๆ ของ Hardware และอำนวยเครื่องมือสำหรับการทำงานพื้นฐานที่เกี่ยวกับ Hardware แบ่งได้เป็น 2 กลุ่มคือ Operating System Utility Program

Operating System ชุดของโปรแกรมที่อยู่ระหว่าง Hardware และ Application Software มีหน้าที่ในการควบคุมการปฏิบัติงานของ Hardware และสนับสนุนคำสั่งสำหรับควบคุมการทำงานของ Hardware ให้กับ Application Software

หน้าที่ Operating System ช่วยในการบูตเครื่อง ควบุมอุปกรณ์การทำงานของคอมพิวเตอร์ จัดสรรทรัพยากรในระบบ จัดการงานในส่วนของการติดต่อกับผู้ใช้

System Software : หน้าที่ OS

System Software : ตัวอย่าง OS MS-DOS Microsoft Windows UNIX LINUX Mac System 7

Utility Program เป็นโปรแกรมระบบที่ใช้งานเฉพาะอย่าง เช่นโปรแกรม ScanDisk, Disk Defragmenter, System Restore และ Backup เป็นต้น

Software : Application Software

Application Software โปรแกรมที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานต่าง ๆ ตามที่ผู้ใช้ต้องการ มี 2 ประเภท Special Purpose Software General Purpose Software

App Software : Special Purpose

App Software : General Purpose

App Software : General Purpose Electronic Spreadsheet เป็นลักษณะของตาราง ใช้ในงานบัญชี, การวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิต,ิ บริหารการเงิน ฯลฯ Word Processing เป็นโปรแกรมสำหรับการพิมพ์งานเอกสาร

App Software : General Purpose Desktop Publishing จัดการเอกสาร การเรียงพิมพ์ การจัดสี Presentation Software ใช้สำหรับการนำเสนอข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์

App Software : General Purpose Graphic Software สำหรับสร้างภาพกราฟิกแบบต่าง ๆ Database สำหรับสร้างแฟ้มข้อมูลต่าง ๆ เก็บไว้ในสื่ออิเล็กทรอนิกส์ โดยโปรแกรมจะมีเครื่องมือในการอำนวยความสะดวกในจัดการแฟ้มข้อมูล

App Software : General Purpose Telecommunication Software ใช้ติดต่อสื่อสารกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นที่อยู่ห่างไกลออกไป Resource Discovery Software เป็นเครื่องมือสำหรับค้นหาข้อมูลที่ต้องการ

Computer Languages ภาษาเครื่อง : Machine Language ภาษาระดับต่ำ : Low-Level Language ภาษาระดับสูง : High-Level Language

ภาษาเครื่อง เป็นภาษาระดับต่ำที่สุด ใช้เลขฐานสองแทนข้อมูล มีรูปแบบของคำสั่งเฉพาะแต่ละเครื่อง

ภาษาเครื่อง ข้อดี คำสั่งที่เข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ในทันที สามารถสร้างคำสั่งใหม่ ๆ ได้โดยที่ภาษาอื่นทำไม่ได้

ภาษาเครื่อง ข้อเสีย โปรแกรมมีความยาวมาก ทำให้ผิดพลาดได้ง่าย ต้องจดจำรหัสคำสั่งต่าง ๆ และตำแหน่งของข้อมูลคำสั่งนั้น ๆ

ภาษาระดับต่ำ ภาษาแอสเซมบลี : Assembly Language ใช้รหัสเป็นคำแทนภาษาเครื่อง ที่เรียกว่า นิวมอนิกโค้ด (mnemonic code) ใช้ Assembler แปลภาษาแอสเซมบลีให้เป็นภาษาเครื่อง

ภาษาระดับต่ำ ข้อดี การเขียนโปรแกรมง่ายและสะดวกกว่าการเขียนด้วยภาษาเครื่อง ข้อเสีย ขั้นตอนการเขียนคล้ายกับภาษาเครื่อง ดังนั้นจึงมีความยาวมาก

ภาษาระดับสูง ใช้คำในภาษาอังกฤษแทนคำสั่งต่าง ๆ สามารถใช้นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ได้ ตัวแปรภาษาจะใช้แบบ Compiler และ Interpreter FORTRAN, BASIC, PASCAL, RPG, COBOL, etc.

Translator เป็นโปรแกรมที่มีหน้าที่แปลภาษาคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ไปเป็นภาษาเครื่อง มี 3 ประเภทคือ Assembler Interpreter Complier

ประเภทของ Translator Assembler แปลภาษาแอสเซมบลีให้เป็นภาษาเครื่อง Interpreter แปลภาษาระดับสูงไปเป็นภาษาเครื่อง ใช้หลักการแปลพร้อมกับทำงานตามคำสั่งทีละบรรทัดตลอดทั้งโปรแกรม

ประเภทของ Translator Compiler แปลภาษาระดับสูงไปเป็นภาษาเครื่องเช่นเดียวกับ Interpreter ใช้วิธีแปลทั้งโปรแกรมให้เป็น object code ก่อนที่จะนำไปทำงานเช่นเดียวกับ Assembler