หน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำ Central Processing Unit and Memory Charter 4 1 Chapter 4 หน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำ Central Processing Unit and Memory

หน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำ Charter 4 2 หน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำ

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 3 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในคอมพิวเตอร์ เปรียบเสมือนสมองของคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยวงจรไฟฟ้าที่มีการทำงานซับซ้อนมากมายบรรจุยู่ในชิป ( Chip) ซึ่งมีขนาดเล็กมาก หน่วยประมวลผลกลาง เรียกโดยย่อว่า CPU (Central Processing Unit) หรือ โปรเซสเซอร์ (Processor)

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 4 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หน้าที่ของหน่วยประมวลผลกลาง 1. อ่าน (Read) และแปลคำสั่ง (Comply) จากโปรแกรม 2. ประมวลผล (Process) คำสั่งจากโปรแกรม 3. รับ - ส่งข้อมูล (Send - Receive Data) กับหน่วยความจำ (Memory) ในเครื่อง 4. ติดต่อรับส่งข้อมูลกับผู้ใช้ 5. ย้ายข้อมูล (Transfer Data) และคำสั่งจากหน่วยงานหนึ่งไป ยังหน่วยงานหนึ่ง

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 5 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) ส่วนประกอบของหน่วยประมวลผลกลางแบ่งเป็น 2 ส่วน คือ 1. หน่วยควบคุม (Control Unit : CU) 2. หน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกศาสตร์ (Arithmetic and Logical Unit : ALU)

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 6 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หน่วยควบคุม (Control Unit : CU) เป็นส่วนที่มีหน้าที่ในการดำเนินงานควบคุมการทำงานของระบบทั้งหมด ได้แก่ 1. ติดต่อกับ ALU และหน่วยความจำหลัก (Main Memory) 2. ตัดสินใจ (Decision) ในการนำข้อมูลเข้าและออกจากหน่วยความจำ 3. กำหนดเส้นทางการส่งข่าวสาร 4. ถอดรหัสคำสั่งและควบคุมการถอดรหัสให้ถูกต้อง การทำงานของ CU จะอยู่ภายใต้การทำงานของโปรแกรมที่หน่วยความจำหลัก

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 7 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกศาสตร์ (Arithmetic and Logical Unit : ALU) ทำหน้าที่หลัก ๆ 2 อย่างคือ 1. การดำเนินงานเชิงเลขคณิตศาสตร์ (Arithmetic Operation) เป็นการทำหน้าที่คำนวณทางคณิตศาสตร์ทั่วไป 2. การดำเนินงานเชิงตรรกวิทยา (Logical Operation) ทำหน้าที่ทางด้านการเปรียบเทียบข้อมูล โดยการทดสอบตามเงื่อนไข (Condition) ที่กำหนดไว้ 231401 Application of Computer Business Department of Computer Business

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 8 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) รีจีสเตอร์ (Register) เป็นแหล่งเก็บข้อมูลชั่วคราวที่มีลักษณะคล้ายกับหน่วยความจำ เป็นแหล่งเก็บข้อมูลพิเศษที่ใช้ในการประมวลผลของ CPU ทำงานได้เร็วกว่าหน่วยความจำธรรมดา รีจิสเตอร์ จะอยู่ในหน่วยประมวลผลกลางและถูกควบคุมโดยหน่วยควบคุม (CU) ซึ่งใช้เก็บข้อมูลหรือคำสั่งภายในที่ใช้ในการประมวลผล รีจีสเตอร์ก็เป็นหน่วยความจำชนิดหนึ่ง 231401 Application of Computer Business Department of Computer Business

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 4 9 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) ชนิดของรีจีสเตอร์ (Register) 1. Accumulator Register ใช้เก็บผลลัพธ์จากการคำนวณ 2. Instruction Register ใช้เก็บคำสั่งของโปรแกรมที่จะถูกประมวลผล 3. Address Register ใช้เก็บที่อยู่ของคำสั่งหรือข้อมูลในหน่วยความจำที่ จะถูกประมวลผล 4. Storage Register ใช้เก็บข้อมูลที่ส่งมาจากหน่วยความจำหรือผลลัพธ์ ที่ส่งไปยังหน่วยความจำ 5. General-purpose Register ใช้ทำงานทั่วไป 231401 Application of Computer Business Department of Computer Business

การทำงานของ CPU CPU CU ALU Output Unit Input Unit Secondary Charter 4 1010 การทำงานของ CPU Memory CPU CU ALU Output Unit Input Unit Secondary Storage Unit 231401 Application of Computer Business Department of Computer Business

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) Charter 3 1111 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) ขั้นตอนการประมวลผลของแต่ละคำสั่ง 1. หน่วยควบคุม (CU) อ่านคำสั่งมาจากหน่วยความจำหลัก 2.หน่วยควบคุม(CU)แปลคำสั่งให้เป็นรหัสการทำงาน (Operation Code หรือ Opcode) แล้วส่งข้อมูลไปให้ ALU 3. หน่วยคำนวณ (ALU) ประมวลผลคำสั่งและข้อมูลที่เกี่ยวข้อกับการคำนวณและเงื่อนไข 4นำผลลัพธ์ไปเก็บยังหน่วยความจำ ขั้น 1 และ 2 เรียกว่า ขั้นตอนเวลาของคำสั่ง (Instruction time) ขั้น 3 และ 4 เรียกว่า ขั้นตอนของเวลาปฏิบัติงาน (Execute time)

การทำงานของ CPU CPU หน่วยควบคุม (CU) หน่วยคำนวณ (ALU) วงจรการ คำนวณ Charter 4 1212 การทำงานของ CPU CPU หน่วยควบคุม (CU) หน่วยคำนวณ (ALU) วงจรการ คำนวณ Instruction Register Instruction Decoder Accumulator Register Storage Register Address Register วงจรตรรก วิทยา

หน่วยความจำ (Memory Unit) Charter 4 1313 หน่วยความจำ (Memory Unit) ทำหน้าที่ในการเก็บข้อมูลหรือคำสั่งการทำงานของคอมพิวเตอร์ เชื่อมต่อโดยตรงกับ CPU ซึ่ง CPU สามารถทำงานกับหน่วยความจำได้โดยตรง เราเรียกหน่วยความจำนี้ว่า หน่วยความจำหลัก (Main Memory) หรือ หน่วยความจำปฐม (Primary Memory) หรือหน่วยความจำภายใน (Internal Storage)

หน่วยความจำ (Memory Unit) Charter 4 1414 หน่วยความจำ (Memory Unit) ประเภทของหน่วยความจำ แบ่งได้ 2 ประเภท คือ 1. แบบลบไม่ได้ (Nonvolatile Memory) เป็นหน่วยความจำที่สามารถเก็บข้อมูลได้โดยไม่ต้องมีไฟเลี้ยง หรือเรียกว่า หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (Read only Memory : ROM) 2. แบบลบได้ (Volatile Memory) เป็นหน่วยความจำที่ไม่สามารถเก็บข้อมูลได้เมื่อไม่มีไฟเลี้ยง หรือเรียกว่า หน่วยความจำแบบอ่านได้เขียนได้ (Rondom Access Memory : RAM)

หน่วยความจำ (Memory Unit) Charter 4 1515 หน่วยความจำ (Memory Unit) หน่วยความจำแบบลบไม่ได้ (Nonvolatile Memory) 1. ROM 2. PROM 3. EPROM 4. EEPROM 5. Flash ROM

หน่วยความจำ (Memory Unit) Charter 4 1616 หน่วยความจำ (Memory Unit) หน่วยความจำ แบบลบได้ (Volatile Memory) 1. RAM 2. DRAM 3. SRAM

หน่วยความจำ (Memory Unit) Charter 4 1717 หน่วยความจำ (Memory Unit) หน่วยความจำ แบบแคช (Cache Memory) เป็นหน่วยความจำที่สร้างมาจาก Static RAM มีความเร็วในการทำงานสูง เชื่อมต่อโดยตรงกับ CPU ใช้เก็บคำสั่งหรือข้อมูลก่อนที่จะถูกประมวลผลโดย CPU