คอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ (อังกฤษ: computer) หรือในภาษาไทยว่า คณิตกรณ์ เป็นเครื่องจักรแบบสั่งการได้ที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการกับลำดับตัวดำเนินการทางตรรกศาสตร์หรือคณิตศาสตร์ โดยอนุกรมนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้เมื่อพร้อม ส่งผลให้คอมพิวเตอร์สามารถแก้ปัญหาได้มากมาย

คอมพิวเตอร์ถูกประดิษฐ์ออกมาให้ประกอบไปด้วยความจำรูปแบบต่าง ๆ เพื่อเก็บข้อมูล อย่างน้อยหนึ่งส่วนที่มีหน้าที่ดำเนินการคำนวณเกี่ยวกับตัวดำเนินการทางตรรกศาสตร์ และตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ และส่วนควบคุมที่ใช้เปลี่ยนแปลงลำดับของตัวดำเนินการโดยยึดสารสนเทศที่ถูกเก็บไว้เป็นหลัก อุปกรณ์เหล่านี้จะยอมให้นำเข้าข้อมูลจากแหล่งภายนอก และส่งผลจากการคำนวณตัวดำเนินการออกไป

หน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์มีหน้าที่ดำเนินการกับคำสั่งต่างๆ ที่คอยสั่งให้อ่าน ประมวล และเก็บข้อมูลไว้ คำสั่งต่างๆ ที่มีเงื่อนไขจะแปลงชุดคำสั่งให้ระบบและสิ่งแวดล้อมรอบๆ เป็นฟังก์ชันที่สถานะปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกถูกพัฒนาขึ้นในช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ค.ศ. 1940 – ค.ศ. 1945) แรกเริ่มนั้น คอมพิวเตอร์มีขนาดเท่ากับห้องขนาดใหญ่ ซึ่งใช้พลังงานมากเท่ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (พีซี) สมัยใหม่หลายร้อยเครื่องรวมกัน

คอมพิวเตอร์ในสมัยใหม่นี้ผลิตขึ้นโดยใช้วงจรรวม หรือวงจรไอซี (Integrated circuit)โดยมีความจุมากกว่าสมัยก่อนล้านถึงพันล้านเท่า และขนาดของตัวเครื่องใช้พื้นที่เพียงเศษส่วนเล็กน้อยเท่านั้น คอมพิวเตอร์อย่างง่ายมีขนาดเล็กพอที่จะถูกบรรจุไว้ในอุปกรณ์โทรศัพท์มือถือ และคอมพิวเตอร์มือถือนี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดเล็ก และหากจะมีคนพูดถึงคำว่า “คอมพิวเตอร์” มักจะหมายถึงคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลซึ่งถือเป็นสัญลักษณ์ของยุคสารสนเทศ อย่างไรก็ดี ยังมีคอมพิวเตอร์ชนิดฝังอีกมากมายที่พบได้ตั้งแต่ในเครื่องเล่นเอ็มพีสามจนถึงเครื่องบินบังคับ และของเล่นชนิดต่างๆ จนถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ยุคแรก   อยู่ระหว่างปี พ.ศ. 2488 ถึง พ.ศ. 2501 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศซึ่งใช้กำลังไฟฟ้าสูง จึงมีปัญหาเรื่องความร้อนและไส้หลอดขาดบ่อย ถึงแม้จะมีระบบระบายความร้อนที่ดีมาก การสั่งงานใช้ภาษาเครื่องซึ่งเป็นรหัสตัวเลขที่ยุ่งยากซับซ้อน เครื่องคอมพิวเตอร์ของยุคนี้มีขนาดใหญ่โต เช่น มาร์ค วัน (MARK I), อีนิแอค (ENIAC), ยูนิแวค (UNIVAC)

     

 

                        มาร์ค วัน                                                       อีนิแอค                                                     ยูนิแวค

คอมพิวเตอร์ยุคที่สอง   อยู่ระหว่างปี พ.ศ. 2502 ถึง พ.ศ. 2506 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ โดยมีแกนเฟอร์ไรท์เป็นหน่วยความจำ มีอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองในรูปของสื่อบันทึกแม่เหล็ก เช่น จานแม่เหล็ก ส่วนทางด้านซอฟต์แวร์ก็มีการพัฒนาดีขึ้น โดยสามารถเขียนโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงซึ่งเป็นภาษาที่เขียนเป็นประโยคที่คนสามารถเข้าใจได้ เช่น ภาษาฟอร์แทน ภาษาโคบอล เป็นต้น ภาษาระดับสูงนี้ได้มีการพัฒนาและใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์ยุคที่สาม  อยู่ระหย่างปี พ.ศ. 2507 ถึง พ.ศ. 2512 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวม (Integrated Circuit : IC) โดยวงจรรวมแต่ละตัวจะมีทรานซิสเตอร์บรรจุอยู่ภายในมากมายทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์จะออกแบบซับซ้อนมากขึ้น และสามารถสร้างเป็นโปรแกรมย่อย ๆ ในการกำหนดชุดคำสั่งต่าง ๆ ทางด้านซอฟต์แวร์ก็มีระบบควบคุมที่มีความสามารถสูงทั้งในรูประบบแบ่งเวลาการทำงานให้กับงานหลาย ๆ อย่าง

 

คอมพิวเตอร์ยุคที่สี่  ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513 จนถึงปัจจุบัน เป็นยุคของคอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวมความจุสูงมาก(Very Large Scale Integration : VLSI) เช่น ไมโครโพรเซสเซอร์ที่บรรจุทรานซิสเตอร์นับหมื่นนับแสนตัว ทำให้ขนาดเครื่องคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงสามารถตั้งบนโต๊ะในสำนักงานหรือพกพาเหมือนกระเป๋าหิ้วไปในที่ต่าง ๆ ได้ ขณะเดียวกันระบบซอฟต์แวร์ก็ได้พัฒนาขีดความสามารถสูงขึ้นมาก มีโปรแกรมสำเร็จให้เลือกใช้กันมากทำให้เกิดความสะดวกในการใช้งานอย่างกว้างขวาง

 

คอมพิวเตอร์ยุคที่ห้า   เป็นคอมพิวเตอร์ที่มนุษย์พยายามนำมาเพื่อช่วยในการตัดสินใจและแก้ปัญหาให้ดียิ่งขึ้น โดยจะมีการเก็บความรอบรู้ต่าง ๆ เข้าไว้ในเครื่อง สามารถเรียกค้นและดึงความรู้ที่สะสมไว้มาใช้งานให้เป็นประโยชน์ คอมพิวเตอร์ยุคนี้เป็นผลจากวิชาการด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence : AI) ประเทศต่างๆ ทั่วโลกไม่ว่าจะเป็นสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และประเทศในทวีปยุโรปกำลังสนใจค้นคว้าและพัฒนาทางด้านนี้กันอย่างจริงจัง

ประเภทของคอมพิวเตอร์ 

1. ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)

ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก บางคนเห็นว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer : PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (terminal) ซึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์ โดยดำเนินการการประมวลผลบนเครื่องอื่นในเครือข่ายอาจจะกล่าวได้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์ คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยประมวลผลกลางเป็นไมโครโพรเซสเซอร์ ใช้งานง่าย ทำงานในลักษณะส่วนบุคคลได้ สามารถแบ่งแยกไมโครคอมพิวเตอร์ตามขนาดของเครื่องได้ดังนี้

คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ (desktop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กถูกออกแบบมาให้ตั้งบนโต๊ะ มีการแยกชิ้นส่วนประกอบเป็น ซีพียู จอภาพ และแผงแป้งอักขระ

แล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ (laptop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่วางใช้งานบนตักได้        จอภาพที่ใช้เป็นแบบแบนราบชนิดจอภาพผนึกเหลว (Liquid Crystal Display : LCD)        น้ำหนักของเครื่องประมาณ 3-8 กิโลกรัม

โน้ตบุ๊คคอมพิวเตอร์ (notebook computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดและความหนามากกว่าแล็ปท็อป น้ำหนักประมาณ 1.5-3 กิโลกรัม จอภาพแสดงผลเป็นแบบราบชนิดมีทั้งแบบแสดงผลสีเดียว หรือแบบหลายสี โน้ตบุ๊คที่มีขายทั่วไปมีประสิทธิภาพและความสามารถเหมือน
กับแล็ปท็อป

ปาล์มท็อปคอมพิวเตอร์ (palmtop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สำหรับทำงานเฉพาะอย่าง        เช่นเป็นพจนานุกรม เป็นสมุดจนบันทึกประจำวัน       บันทึกการนัดหมายและการเก็บข้อมูลเฉพาะบางอย่างที่สามารถพกพาติดตัวไปมาได้สะดวก

2. สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)

ผู้ใช้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็นวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ สถาปนิก และนักออกแบบ สถานีงานวิศวกรรมมีจุดเด่นในเรื่องกราฟิก การสร้างรูปภาพและการทำภาพเคลื่อนไหว การเชื่อมโยงสถานีงานวิศวกรรมรวมกันเป็นเครือข่ายทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้งานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพบริษัทพัฒนาซอฟต์แวร์หลายบริษัทได้พัฒนาซอฟต์แวร์สำเร็จสำหรับใช้กับสถานีงานวิศวกรรมขึ้น เช่นโปรแกรมการจัดทำต้นฉบับหนังสือ การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์งานจำลองและคำนวณทางวิทยาศาสตร์ งานออกแบบทางด้านวิศวกรรมและการควบคุมเครื่องจักรการซื้อสถานีงานวิศวกรรมต่างจากการซื้อเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถใช้โปรแกรมสำเร็จสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ได้ และมีลักษณะการใช้งานเหมือนกัน ส่วนการซื้อสถานีงานวิศวกรรมนั้นยุ่งยากกว่า สถานีงานวิศวกรรมมีราคาแพงกว่าไมโครคอมพิวเตอร์มาก การใช้งานก็ต้องการบุคลากรที่มีการฝึกหัดมาอย่างดี หรือต้องใช้เวลาเรียนรู้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบปฎิบัติการยูนิกซ์ ประสิทธิภาพของซีพียูของระบบอยู่ในช่วง 50-100 ล้านคำสั่งต่อวินาที (Million Instruction Per Second : MIPS) อย่างไรก็ตามหลักจากที่ใช้ซีพียูแบบริสก์ (Reduced Instruction Set Computer :RISC) ก็สามารถเพิ่มขีดความสามารถเชิงคำนวณของซีพียูสูงขึ้นได้อีก ทำให้สร้างสถานีงานวิศวกรรมให้มีขีดความสามารถเชิงคำนวณได้มากกว่า 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที

3. มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)

มินิคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน จึงมีเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับประมวลผลในงานสารสนเทศขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและการเงิน งานออกแบบทางวิศวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมมินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณืที่สำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่อให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ (client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร

4. เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer)

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมากเมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดีบริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัดปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลง ทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้น ราคาถูกลง ขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม

5. ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุะ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน

ซีพียูและการประมวณผล

ซีพียู  และการประมวลผลข้อมูล

ซีพียู  (central  processing  unit: CPU  )มีลักษณะเป็นชิป  (chip) ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดภายในเครื่องคอมพิวเตอร์   ชิปดังกล่าวเป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก  ภายในบรรจุวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ไว้มากมาย   บางครั้งจึงเรียกชิปต่างๆว่า   ไอซี

ในอดีตซ๊พียูจะมีขนาดใหญ่    แต่ปัจจุบันได้นำสารกึ่งตัวนำมาใช้ก็ทำให้ซีพียูถูกพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง   โดยรวบรวมข้อมูลต่างๆไว้ในชิปตัวเดียว   เรียกว่า   ไมโครโพรเซสเซอร์(microprocessor)   ปัจจุบันมีไมโครโพรเซสเซอร์เป็นซีพียู   ภายในไมโครเซสเซอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญสองส่วนคือ   หน่วยควบคุม  และหน่วยคำนวณและตรรกะ   หรือที่เรียกสั้นๆว่าเอแอลยู

    

หน่วยความจำคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องใช้พื้นที่การจัดเก็บและหน่วยความจำในการเรียกใช้โปรแกรมและจัดเก็บแฟ้มต่างๆ หน่วยความจำและที่เก็บข้อมูลมีหลายประเภท แต่ละประเภทก็มีวัตถุประสงค์ต่างกันไป คนส่วนใหญ่จะใช้อุปกรณ์เก็บข้อมูลต่อไปนี้ร่วมกัน

ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์

คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องมีอุปกรณ์ดิสก์ไดรฟ์หนึ่งชุดหรือมากกว่าสำหรับใช้เก็บข้อมูลลงบนดิสก์แบบโลหะหรือแบบพลาสติก ฮาร์ดดิสก์สามารถเก็บข้อมูลได้จำนวนมหาศาล ซึ่งได้แก่ ภาพถ่าย วิดีโอ เพลง เอกสาร โปรแกรม และอื่นๆ ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์คุณจะเก็บข้อมูลไว้แม้ในตอนที่ปิดคอมพิวเตอร์ไปแล้ว สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ ให้ดูที่ ชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์ และการติดตั้งหรือเอาฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ออก

ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์

RAM(แรม)

หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) คือพื้นที่การจัดเก็บชั่วคราวที่คอมพิวเตอร์ของคุณใช้ในการเรียกใช้ Windows และโปรแกรมอื่นๆ RAM ไม่ได้ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลเมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ RAM คือปริมาณพื้นที่จัดเก็บที่มีอยู่บนฮาร์ดดิสก์ของคอมพิวเตอร์ของคุณ ซึ่งจะต่างกับเนื้อที่ดิสก์

คอมพิวเตอร์และโปรแกรมที่แตกต่างกันจะมีความต้องการใช้ RAM ต่างกัน เมื่อต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ RAM ให้ดูที่ หน่วยความจำเสมือนคืออะไรและ การค้นหาจำนวน RAM ของคอมพิวเตอร์คุณ เมื่อต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการติดตั้ง RAM เพิ่มขึ้น ให้ตรวจสอบข้อมูลที่มาพร้อมกับคอมพิวเตอร์ของคุณ หรือไปที่เว็บไซต์ของผู้ผลิต

         

อุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตของคอมพิวเตอร์

อุปกรณ์อินพุต (Input Device) คืออุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถรับข้อมูลต่างๆจากภายนอกได้  เช่น  คีย์บอร์ด,เมาส์,สแกนเนอร์,ไมโครโฟน

อุปกรณ์เอาต์พุต (Output Device)  คืออุปกรณ์ที่คอมพิวเตอร์ส่งผลและแสดงผลข้อมูลเหล่านั้นออกมา เช่น จอภาพ,เครื่องพิมพ์,เสียงจากลำโพง