ด.ช.ธงชัย

คอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ (computer นิยมอ่านในภาษาไทยว่า คอม-พิ้ว-เต้อ) คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่มีความสามารถในการคำนวณอัตโนมัติตามคำสั่ง ส่วนที่ใช้ประมวลผลเรียกว่าหน่วยประมวลผล ชุดของคำสั่งที่ระบุขั้นตอนการคำนวณเรียกว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ออกมานั้นอาจเป็นได้ทั้ง ตัวเลข ข้อความ รูปภาพ เสียง หรืออยู่ในรูปอื่น ๆ อีกมากมาย

ลักษณะทางกายภาพของคอมพิวเตอร์นั้นมีหลากหลาย มีทั้งขนาดที่ใหญ่มากจนต้องใช้ห้องทั้งห้องในการบรรจุ และขนาดเล็กจนวางได้บนฝ่ามือ การจัดแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์สามารถจัดแบ่งได้ตามขนาดทางกายภาพเป็นสำคัญ ซึ่งมักจะแปลผันกับประสิทธิภาพความเร็วในการประมวลผล โดยขนาดคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเรียกว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ใช้กับการคำนวณผลทางวิทยาศาสตร์ ขนาดรองลงมาเรียกว่า เมนเฟรม มักใชัในบริษัทขนาดใหญ่ที่ต้องมีการประมวลผลธุรกรรมทางธุรกิจจำนวนมากๆ สำหรับคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้ในระดับบุคคลเรียกว่า คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่พกพาได้เรียกว่า คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ค ส่วนคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่สามารถวางบนฝ่ามือได้เรียกว่า พีดีเอ อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์มีใช้กันอย่างกว้างขวางมาก ซึ่งมีอุปกรณ์หลายๆชนิดได้นำคอมพิวเตอร์ไปใช้เป็นกลไกหลักในการทำงาน เช่น กล้องดิจิทัล เครื่องเล่นเอ็มพีสาม หรือในรถยนต์เองก็มีคอมพิวเตอร์ที่ใช้ช่วยในการตรวจสอบระบบการทำงานของเครื่องยนต์

ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์โดยรวมแล้ววัดกันที่ความเร็วการประมวลผล ซึ่งตามกฏของมัวร์ (Moore's Law) คอมพิวเตอร์จะเพิ่มประสิทธิภาพเป็นเท่าทวีคูณในทุกปี

คอมพิวเตอร์ยังมีคำไทยคำอื่นคือ คณิตกรณ์ ด้วย

ชนิดของคอมพิวเตอร์

พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จากอดีตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และอายุการใช้งานต่ำ เปลี่ยนมาใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากชินซิลิกอนเล็ก ๆ ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ และผลิตได้จำนวนมาก ราคาถูก ต่อมาสามารถสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนหลายแสนตัวบรรจุบนชิ้นซิลิกอนเล็ก ๆ เป็นวงจรรวมที่เรียกว่า ไมโครชิป (microchip) และใช้ไมโครชิปเป็นชิ้นส่วนหลักที่ประกอบอยู่ในคอมพิวเตอร์ ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลง

ไมโครชิปที่มีขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้หลายหน้าที่ เช่น ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ทำหน้าที่เป็นหน่วยควบคุมอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก หรือทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หมายถึงหน่วยงานหลักในการคิดคำนวณ การบวกลบคูณหาร การเปรียบเทียบ การดำเนินการทางตรรกะ ตลอดจนการสั่งการเคลื่อนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หน่วยประมวลผลกลางนี้เรียกอีกอย่างว่า ซีพียู (Central Processing Unit : CPU)

การพัฒนาไมโครชิปที่ทำหน้าที่เป็นไมโครโพรเซสเซอร์มีการกระทำอย่างต่อเนื่องทำให้มีคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ที่ดีกว่าเกิดขึ้นเสมอ จึงเป็นการยากที่จะจำแนกชนิดของคอมพิวเตอร์ออกมาอย่างชัดเจน เพราะเทคโนโลยีได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามพอจะจำแนกชนิดคอมพิวเตอร์ตามสภาพการทำงานของระบบเทคโนโลยีที่ประกอบอยู่และสภาพการใช้งานได้ดังนี้

ไมโครคอมพิวเตอร์ (micro computer)
สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)
มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)
เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer)
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)

ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)

ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก บางคนเห็นว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer : PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (terminal) ซึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์ โดยดำเนินการการประมวลผลบนเครื่องอื่นในเครือข่าย

อาจจะกล่าวได้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์ 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

สถานีงานวิศวกรรม (engineering workstation)

ผู้ใช้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็นวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ สถาปนิก และนักออกแบบ สถานีงานวิศวกรรมมีจุดเด่นในเรื่องกราฟิก การสร้างรูปภาพและการทำภาพเคลื่อนไหว การเชื่อมโยงสถานีงานวิศวกรรมรวมกันเป็นเครือข่ายทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้งานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ

บริษัทพัฒนาซอฟต์แวร์หลายบริษัทได้พัฒนาซอฟต์แวร์สำเร็จสำหรับใช้กับสถานีงานวิศวกรรมขึ้น เช่นโปรแกรมการจัดทำต้นฉบับหนังสือ การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์งานจำลองและคำนวณทางวิทยาศาสตร์ งานออกแบบทางด้านวิศวกรรมและการควบคุมเครื่องจักร

การซื้อสถานีงานวิศวกรรมต่างจากการซื้อเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถใช้โปรแกรมสำเร็จสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ได้ และมีลักษณะการใช้งานเหมือนกัน ส่วนการซื้อสถานีงานวิศวกรรมนั้นยุ่งยากกว่า สถานีงานวิศวกรรมมีราคาแพงกว่าไมโครคอมพิวเตอร์มาก การใช้งานก็ต้องการบุคลากรที่มีการฝึกหัดมาอย่างดี หรือต้องใช้เวลาเรียนรู้

สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบปฎิบัติการยูนิกซ์ ประสิทธิภาพของซีพียูของระบบอยู่ในช่วง 50-100 ล้านคำสั่งต่อวินาที (Million Instruction Per Second : MIPS) อย่างไรก็ตามหลักจากที่ใช้ซีพียูแบบริสก์ (Reduced Instruction Set Computer :RISC) ก็สามารถเพิ่มขีดความสามารถเชิงคำนวณของซีพียูสูงขึ้นได้อีก ทำให้สร้างสถานีงานวิศวกรรมให้มีขีดความสามารถเชิงคำนวณได้มากกว่า 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที

มินิคอมพิวเตอร์ (mini computer)

มินิคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน จึงมีเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับประมวลผลในงานสารสนเทศขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและการเงิน งานออกแบบทางวิศวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม

มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณืที่สำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่อให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ (client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (mainframe computer)

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมาก

เมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดี

บริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัด

ปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลง ทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้น ราคาถูกลง ขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (super computer)

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุะ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน

รวบรวมจาก หนังสือเรียนวิชาคอมพิวเตอร์ ช 0249 เทคโนโลยีสารสนเทศและคอมพิวเตอร์
สถาบันส่งเสริมารสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ส่วนประกอบคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มนุษย์ได้คิดประดิษฐ์ขึ้น เพื่อนำมาเสริมความสามารถของมนุษย์ในด้านการับรู้ การจำ การคำนวณ การเปรียบเทียบตัดสินใจ และการแสดงออก ดังนั้นคอมพิวเตอร์จึงมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ให้สามารถทำงานเป็นระบบสนองความต้องการของมนุษย์

การประมวลผลข้อมูลของคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยอุปกรณ์รับเข้า (input device) เพื่อรับข้อมูลและคำสั่งจากผู้ใช้ภายนอกเข้าไปเก็บอยู่ในอุปกรณ์เก็บข้อมูลหรือหน่วยความจำหลัก (main memory) คำสั่งที่เก็บในส่วนความจำหลักจะถูกนำไปตีความ และสั่งทำงานที่หน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ซีพียู ซึ่งเป็นหัวใจของการทำงานในคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่คำนวณและเปรียบเทียบข้อมูลที่เก็บในหน่วยความจำหลัก ผลจากการคำนวณหรือประมวลผลจะนำกลับไปเก็บยังหน่วยความจำหลัก และพร้อมที่จะนำออกแสดงที่อุปกรณืส่งออก (output device) กลับไปสู่ผู้ใช้งานคอมพิวเตอร์ต่อไป ดังนั้นระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วย ซีพียู หน่วยความจำ อุปกรณ์รับเข้า และอุปกรณ์ส่งออก

อุปกรณ์ที่ปะติดกับคอมพิวเตอร์มีมากมายที่ผู้ใช้รู้จัก และมีหน้าที่เชื่อมต่อแตกต่างกันไป เช่น ส่งเป็นตัวอักษร หรือเป็นชุดตัวอักษร เข้าถึงแบบ Sequentially หรือ Randomly ส่งข้อมูลแบบ Synchronously หรือ Asynchronously บางอุปกรณ์ Dedicated หรือ Shared บางอุปกรณ์ Read-only หรือ Read-write และทุกอุปกรณ์ความเร็วสูงต่ำต่างกัน
อุปกรณ์เมื่อแยกตามชนิดข้อมูลสามารถแยกได้ 2 ประเภท

1. อุปกรณ์ชนิดข้อมูลเป็นสาย (stream) อุปกรณ์ประเภทนี้ข้อมูลที่ส่งเข้าออกจะเรียงมาเป็นลำดับก่อน-หลัง การแบ่งแยกข้อมูลทำได้โดยตรวจสอบลำดับของข้อมูล อุปกรณ์ประเภทนี้สามารถจัดการได้ง่าย เพียงแต่จัดการรับ-ส่งข้อมูลให้ถูกต้องก็เพียงพอแล้ว ตัวอย่างของอุปกรณ์ชนิดนี้ได้แก่ คีย์บอร์ด ซึ่งข้อมูลที่ส่งเข้ามาในระบบจะเป็นไปตามลำดับการกดคีย์ คีย์ใดถูกกดก่อนก็จะถูกส่งมาก่อน เครื่องพิมพ์ที่จัดอยู่ในอุปกรณ์ประเภทนี้ ข้อมูลที่ถูกส่งออกไปก่อนก็จะถูกพิมพ์ก่อน ข้อมูลที่ถูกส่งไปทีหลังจะถูกพิมพ์ทีหลัง

2. อุปกรณ์ชนิดข้อมูลไม่เป็นสาย (non-stream) อุปกรณ์ประเภทนี้ ข้อมูลที่ส่งและรับไม่ขึ้นอยู่กับลำดับการส่ง เราต้องอาศัยข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อที่จะแยกแยะข้อมูลแต่ละตัว การจัดการอุปกรณ์ประเภทนี้ ระบบปฏิบัติการจะต้องมีวิธีจัดการโดยเฉพาะ ขึ้นอยู่กับลักษณะของอุปกรณ์ชนิดนั้นๆ ตัวอย่างอุปกรณ์ชนิดนี้ เช่น จอภาพ ข้อมูลหรือตัวอักษรที่ส่งไปให้จอภาพแสดงนั้น จะต้องส่งไปในตำแหน่งที่ถูกต้อง ตำแหน่งของตัวอักษรที่แสดงอยู่บนจอภาพแต่ละตัวจะมีแอดเดรสประจำตำแหน่งนั้นๆ เมื่อเราส่งตัวอักษรไปยังแอดเดรสใดตัวอักษรก็จะปรากฎอยู่บนจอภาพ ณ ตำแหน่งแอดเดรสนั้นๆ ดังนั้น จะเห็นได้ว่า การส่งตัวอักษรไปให้จอภาพไม่จำเป็นต้องลำดับการส่งที่ถูกต้อง แต่ต้องการแอดเดรสที่ตรงกับตำแหน่งเท่านั้น
7.1 อุปกรณ์รับ และแสดงผล

อุปกรณ์อินพุต (Input device) คือ อุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถสัมผัสและรับรู้สิ่งต่าง ๆ จากโลก ภายนอกได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องอ่านบัตร คีย์บอร์ด เมาส์
อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า คือ อุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถสัมผัสและรับรู้สิ่งต่างๆ จากภายนอกเครื่องได้ อันได้แก่ โปรแกรมหรือชุดคำสั่งที่เขียนสั่งงาน ให้คอมพิวเตอร์ทำงานตามขั้นตอน และข้อมูลที่ต้องใส่เข้าไปพร้อมกับโปรแกรม เพื่อส่งไปให้หน่วยประมวลผลกลางทำการประมวลผล และผลิตผลลัพธ์ที่ต้องการออกมา ตัวอย่างเช่น เครื่องอ่านบัตร คีย์บอร์ด เมาส์ จอยสติก จอสัมผัส ปากกาแสง กล้องดิจิตอล สแกนเนอร์ เป็นต้น

อุปกรณ์เอาต์พุต (Output device) คือ อุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์คอมพิวเตอร์ควบคุมหรือส่งผลออกมาสู่โลกภายนอกได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องเจาะบัตร จอภาพ เครื่องพิมพ์
อุปกรณ์นำข้อมูลออก หรืออุปกรณ์แสดงผล คือ อุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ควบคุมหรือส่งผลออกมาสู่ภายนอกตัวเครื่องได้ หลังจากที่คอมพิวเตอร์ได้ทำการประมวลผลแล้ว ก็จะต้องมีวิธีในการนำผลลัพธ์ออกมาแสดง ซึ่งสามารถแบ่งอุปกรณ์แสดงผลนี้ ออกได้เป็น 3 ประเภทคือ อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ชั่วคราว เช่น จอภาพ (Monitor) อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ถาวร เช่น เครื่องพิมพ์ (Printer) และอุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ถาวรทางด้านกราฟิก เช่น พลอตเตอร์ (Plotter) เป็นต้น
7.1.1 การลงคะแนน (Polling)

(1) A communications technique that determines when a terminal is ready to send data. The computer continually interrogates its connected terminals in a round robin sequence. If a terminal has data to send, it sends back an acknowledgment and the transmission begins. Contrast with an interrupt-driven system, in which the terminal generates a signal when it has data to send.

(2) A technique that continually interrogates a peripheral device to see if it has data to transfer. For example, if a mouse button was pressed or if data is available at a communications port. Contrast with event-driven or interrupt-driven techniques, in which the operating system generates a signal and interrupts the system. (Techweb.com)

ระเบียบวิธีการที่สมบูรณ์ ในการเชื่อมต่อระหว่าง host และ ตัวควบคุม มีการทำ handshaking เป็นพื้นฐาน โดยสมมติให้มี 2 bits เชื่อมประสาน producer และ consumer หรือ controller และ host โดยมีการบ่งบอกสถานะขณะทำงาน
7.1.2 ขัดจังหวะ (Interrupts)

การขัดจังหวะจะทำงานอย่างต่อเนื่องร่วมกับ CPU จึงถูกเรียกว่า Interrupt-request line โดยทำงานเป็น Interrupt-driven I/O cycle สำหรับ 7 องค์ประกอบ

1. device driver initialtes I/O

2. initiates I/O

3. input ready, output complete, or error generates interrupt signal

4. CPU receiving interrupt, transfers control to interrupt handler

5. interrupt handler processes data, returns from interrupt

6. CPU resumes processing of interrupted task

7. CPU executing checks for interrupts between instructions

[img]interruptcycle.png[/img]

7.1.3 เข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง (Direct memory access)

(Direct Memory Access) Specialized circuitry or a dedicated microprocessor that transfers data from memory to memory without using the CPU. Although DMA may periodically steal cycles from the CPU, data are transferred much faster than using the CPU for every byte of transfer. On PCs, there are eight DMA channels commonly used as follows. Most sound cards are set to use DMA channel 1

DMA คือ วงจรพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลระหว่าง หน่วยความจำ ถึงหน่วยความจำโดยไม่ใช้การทำงานของ CPU และเป็นการทำงานที่คาดหวัง หรือทำนายข้อมูลล่วงหน้า ในการเรียกข้อมูลที่ต้องการใช้ แทนที่จะให้ CPU เป็นคนสั่งงานให้เรียกข้อมูลโดยตรง

ภาพแสดงขั้นตอนการทำงานร่วมกันของ CPU, Cache, CPU memory bus, DMA, PCI bus, IDE disk controller และ Disk มีขั้นตอนต่าง ๆ 6 ขั้นตอน

1. device driver is told to transfer disk data to buffer at address X

2. device driver tells disk controller to transfer C bytes from disk to buffer at address X

3. disk controller initiates DMA transfer

4. disk controlelr sends each byte to DMA controller

5. DMA controller transfers bytes to buffer X, increasing memory address and decreasing c until c = 0

6. when c = 0, DMA interrupts CPU to signal transfer completetion

[img]http://www.infocom.cqu.edu.au/Units/win2000/85349/Resources/Lectures/pics/12_7.gif[/img]

ความเร็วของอุปกรณ์ต่าง ๆ


อุปกรณ์	ความเร็ว
คีย์บอร์ด	10 Bps
เมาส์	100 Bps
โมเด็ม 56 KB	7 KBps
แชนแนลโทรศัพท์	8 KBps
คู่สาย ISDN	16 KBps
เครื่องพิมพ์เลเซอร์	100 KBps
สแกนเนอร์	400 KBps
อีเธอร์เน็ต (Classic)	1.2 MBps
USB (Universal serial bus)	1.5 MBps
ดิจิทอลแคมคอร์ดเดอร์	4 MBps
ดิสก์ IDE	5 MBps
ซีดีรอม 40X	6 MBps
อีเทอร์เน็ต (Fast)	12.5 MBps
บัส ISA	16.7 Bps
ดิสก์ EIDE (ATA-2)	16.7 MBps
FireWire (IEEE 1394)	50 MBps
มอนิเตอร์ XGA	60 MBps
เน็ตเวิร์ค SONET OC-12	78 MBps
ดิสก์ SCSI Ultra 2	80 MBps
อีเธอร์เน็ต (Gigabit)	125 MBps
เทป Ultrium	320 MBps
บัส PCI	528 MBps
SUN Gigaplane XB backplane	20 GBps

7.2 Application I/O Interface

7.2.1 Block and character devices

โดยปกติระบบปฏิบัติการจะคาดหวังการเชื่อมต่อผ่าน read() write() หรือ seek() ซึ่งเป็นอุปกรณ์ส่งข้อมูลแบบ simple linear array of block หรือ raw I/O ตัวอย่างอุปกรณ์แบบนี้ที่เห็นได้ชัดที่สุดก็คือ keyboard

7.2.2 Network devices

ในระบบเครือข่ายจะมีการติดต่อสื่อสารกันผ่าน socket interface นอกจากการติดต่อแบบ read() write() และ seek() ยังมีการใช้อุปกรณ์ในเครือข่ายเชื่อมต่อเข้ามาผ่าน socket ได้อีกทางหนึ่ง โดยไม่ได้คำนึงถึงระบบปฏิบัติการว่าจะเป็น UNIX หรือ Windows แต่สนใจเฉพาะสิ่งที่ส่งเข้ามาว่าเข้ามาทางใด

7.2.3 Clocks and timers

คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่มี hardware clock และ timer ให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเวลา 3 อย่าง

- บอกเวลาปัจจุบัน (Current time)

- บอกเวลาที่ผ่านไป (Elapsed time)

- ตั้ง trigger ที่จะปฏิบัติการต่อเวลา

7.2.4 Blocking and nonblocking I/O

การมี system-call interface รองรับ I/O ที่มาจาก blocking และ nonblocking เพราะผู้ใช้อาจใช้ทั้ง mouse และ keyboard ส่งข้อมูลพร้อมกัน ในขณะที่กำลังเปิดภาพยนต์จากแผ่น CD จึงต้องรอบรับข้อมูลต่าง ๆ ที่เข้ามา

Characteristics of I/O devices
aspect	variation	example
data-transfer mode	character block	terminal disk
access method	sequential random	modem CD-ROM
transfer schedule	synchronous asynchronous	tape keyboard
sharing	dedicated sharable	tape keyboard
device speed	latency seek time transfer rate delay between operations
I/O direction	read only write only read-write	CD-ROM graphics controller disk

7.3 Kernel I/O Subsystem

Kernel คือแก่นของระบบ ที่ให้บริการต่าง ๆ มากมาย และสัมพันธ์กับ I/O ด้านต่าง ๆ หรือกล่าวได้ว่าทั้ง 6 เรื่องต่อไปนี้ คือระบบย่อยของการจัดการภายใน kernel ที่เกี่ยวกับ I/O

7.3.1 I/O scheduling
7.3.2 Buffering (เก็บข้อมูลที่ปรากฎ)
7.3.3 Caching (เก็บข้อมูลที่เรียกใช้บ่อย และทำให้การเรียกใช้เร็วกว่า)
7.3.4 Spooling and device reservation (เป็น buffer ที่เก็บผลลัพธ์ของอุปกรณ์ เช่น printer)
7.3.5 Error handling
7.3.6 Kernel data structures

[img]http://www.humblepie.com/graphics/diskcacheread1.jpg[/img]
7.4 ปฏิบัติการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม

- ฝึกติดตั้งอุปกรณ์ใหม่เพิ่มเข้าไป

- ฝึกตรวจสอบความเร็วของอุปกรณ์ input และ output ต่าง ๆ
- ฝึกเขียนแผนภาพแสดงการเชื่อมต่อระหว่าง CPU กับ I/O controller
- ค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับ ระบบรับ และแสดงผล จากอินเทอร์เน็ต แล้วทำรายงาน และส่งตัวแทนนำเสนอหน้าชั้น

    1. แป้นพิมพ์ (Keyboard)  เป็นอุปกรณ์นำเข้าที่สามารถป้อนข้อมูลเข้าโดยการพิมพ์
        มี 3 ชนิดคือ
        1.1 แบบกลมใหญ่ มักจะต่อกับเคส แบบ AT
        1.2 แบบกลมเล็กหรือ PS/2 มักจะต่อกับเคสแบบ ATX
        1.3 แบบแบนหรือ USB มักจะต่อกับเคสแบบ ATX
    2. ตัวชี้ (Pointing Device)
         เป็นอุปกรณ์ตัวชี้ที่อำนวยความสะดวกให้กับผู้ใช้งานโปรแกรมมี 2 ชนิด
         2.1 เม้าท์ (Mouse) มี 3 ชนิด ได้แก่
                2.1.1 แบบแบนมีเข็ม มักจะต่อกับเคสแบบ AT หรือ ATX บางรุ่น
                2.1.2 แบบกลมเล็กหรือ PS/2 มักจะต่อกับเคสแบบ ATX
                2.1.3 แบบแบนหรือ USB มักจะต่อกับเคสแบบ ATX
          2.2 Joy Stick   มี 2 ชนิดได้แก่
                2.2.1 แบบแบน หรือ Pad Stick
                2.2.2. แบบคันโยกหรือพวงมาลัย หรือ Fight Stick
     3. อุปกรณ์นำภาพเข้า Digital หรือนำข้อมูลเข้าได้แก่
           3.1 เครื่องสแกนเนอร์ มี 2 ชนิดได้แก่
                 3.1.1 เครื่องสแกนด้วยมือ หรือ Roller,Hand Scan
                 3.1.2 เครื่องสแกนแบบแผ่นกระจก Jet Scan
           3.2 กล้องถ่ายรูปดิจิตอล
           3.3 กล้องถ่ายภาพเคลื่อนใหว VDO
           3.4 เครื่องอ่านแผ่นข้อมูล CD-ROM
           3.5 เครื่องอ่านแถบแม่เหล็กชนิดอ่อน Disk Drive

                                                                               <<อุปกรณ์ ประเภท INPUT>>

       อุปกรณ์นำเข้าสามารถแยกได้ดังต่อไปนี้

อุปกรณ์ input และ output

From CPE SKE Wiki

Jump to: navigation, search

Contents

[hide]

2.2.1 จอ CRT <Cathod Ray Tube>

2.2.2 จอ LCD <Liquid Crystal Display>

2.2.3 จอ OLED <Organic Light Emitting Diode>

[edit] อุปกรณ์ input

[edit] Keyboard

ใช้เทคนิคแบบสวิตช์

มีลูกเล่นคือ ปุ่มบางอันสามารถกำหนดได้เช่น ปุ่มwindow

มีการต่อวงจรแบบ Matrix ทำให้เป็นการประหยัด

การทำงาน เมื่อ cpu เริ่มปล่อยไฟที่แถวที่ 1 ดูว่ามีตรงไหนลัดวงจร ถ้าไม่มีจะเปลี่ยนแถวไปเรื่อยๆ แล้ววนกลับมาที่แถวที่ 1 อีก วนอย่างนี้ไปเรื่อยๆ เรียกการวนว่า “การสแกน”

Keyboard notebook ต่างจากพีซี ตรงที่จะมีสายแพ(ATA) ซึ่งส่งข้อมูลแบบparallel แต่ deskopส่งแบบserial

เวลาจะซื้อให้ลองกด ดูว่าคล่องมือไหม

[edit] Mouse

1. Mouse แบบลูกกลิ้ง

§ มีลูกกลิ้งที่ต่อเข้ากับแผ่นจ่ายที่ตั้งแนวนอน (โดยเป็นแผ่นจานที่มีรูที่มีระยะห่างตายตัว)

§ เมื่อมีการหมุน แสงที่ส่องจะมีการกระพริบ

§ การชี้mouseไปทาง ซ้าย – ขวา เกิดจากมีเซนเซอร์แสง 2 ตัวตั้งเบี่ยงกัน โดยจะมีแสงตัดไม่พร้อมกัน เมื่อเลื่อนช่องของแสงตัดผ่านเซนเซอร์ตัวไหนก่อนจะทำให้บอกได้ว่าหมุนซ้าย-ขวา การตรวจสอบแบบนี้เรียกว่า “Encorder”

2. Mouse แบบใช้แสง

§ รุ่นแรก Mouse จะต่ออยู่บนแผ่นรองพิเศษ โดยถ้าแผ่นรองหายก็ทิ้งmouse ไปได้เลย แบบว่าจะใช้ไม่ได้เลย

§ รุ่นใหม่ ไม่ต้องใช้แผ่นรองใช้ระบบ Image Procesing มี CMOS Sensor คล้ายในกล้องdigital แต่ว่ามีความละเอียดน้อยกว่า โดย เซนเซอร์ตัวนี้จะถ่ายรูปพื้นเหมือนถ่ายหนัง โดยเป็นการถ่ายภาพนิ่งแบบเร็วๆ แล้วประมวลว่าmouse ไปทางไหน โดยดูจากความแตกต่างของแต่ละเฟรม

§ ข้อเสีย เมื่อไหร่ที่เจอพิ้นผิวแบบ mono คือพื้นผิวที่เหมือนกันมากๆ เช่นกระจก .

[edit] อุปกรณ์ Output

[edit] Printer

[edit] Dot Matrix

มีส่วนที่เป็นห้วพิมพ์ที่เป็นเข็มเรียงกันอยู่ในแนวตั้ง มี 2 แบบคือ แบบ 9 เข็ม และแบบ24 โดยจะมี 2 แถว แถวละ 12 เข็มเยื้องกัน

มีโอกาสที่กระดาษจะติด

ข้อควรระวัง คือ จะต้องปิดเครื่องหลังกระดาษติด ห้ามดึงกระดาษ เพราะว่าจะทำให้เข็มหักได้

ฮาร์แวร์หมายถึงอุปกรณ์ต่างๆ ที่ทำงานประสานกันเพื่อให้เกิดการประมวลผล การจัดเก็บ และการเผยแพร่ข้อมูล/สารสนเทศ บางครั้งเราจะเรียกฮาร์แวร์ว่า device ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์นั่นเอง ฮาร์ในระบบคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ อุปกรณ์ส่งข้อมูลเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ (input devices) หน่วยประมวลผล(processors) อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ (output devices) และอุปกรณ์ที่มำหน้าที่เป็นหน่วยเก็บความจำภายนอกหรือหน่วยความจำสำรอง (secondary storage dvices)

อุปกรณ์ส่งข้อมูลขาเข้า(Input Devices)

Input devices ใช้เป็นอุปกรณ์ในการ
ส่งข้อมูลสารสนเทศและชุดคำสั่งเข้า
สู่ระบบคอมพิวเตอร์ ใน เบื้องต้นนี้ควรรู้จักประเภทต่างๆ ของฮาร์ดแวร์กลุ่มนี้ ซึ่งมีอยู่ 7 ประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ คีย์บอร์ดหรือแป้นพิมพ์ เทอร์มินัล เมาส์ สแกนเนอร์หรือเครื่องสแกน ไมโครโฟน อุปกรณ์จานแถบแม่เหล็ก และอุปกรณ์ส่งข้อมูลกราฟิก

หน่วยประมวลผล (Processors)

เป็นฮารด์แวร์ที่สำคัญที่สุดของระบบคอมพิวเตอร์
เปรียบเสมือนระบบสมองของร่างกายมนุษย์ ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลและสารสนเทศด้วยชุดคำสั่งที่ส่ง
เข้าไปให้ทำงานตามที่ผู้ใช้ต้องการ ส่วนของหน่วยผลนี้เป็นฮาร์ดแวร์ที่ประกอบด้วยแผงวงจรต่างๆ แผงวงจรที่สำคัญ ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลางหรือ CPU
(cetral processing) และหน่วยความจำ (memory) รวมทั้งแผงวงจรพิเศษที่มนุษย์สร้างขึ้นมาเพื่อเพิ่มขีดความ
สามารถของคอมพิวเตอร์ในลักษณ์ต่างๆ เช่น
เพื่อให้ประมวลผลข้อมูลที่อยู่ในรูปของเสียง กราฟิก และ image หรือภาพประเภทต่างๆได้ หรือเพื่อเพิ่มความเร็วในการทำงานของคอมพิวเตอร์ เป็นต้น แต่สิ่งสำคัญ

อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ (Output Devices)

เป็นอุปกรณ์ที่แสดงผลของการทำงานในระบบคอมพิวเตอร์ได้แก่ จอภาพ เครื่องพิมพ์ ์ลำโพง และอุปกรณแสดงผลลัพธ์ที่อยู่ในรูปของกราฟิก ่

อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นหน่วยเก็บความจำภายนอกหรือหน่วย
ความจำสำรอง (Secondary Storage Devices)
เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บข้อมูลสารสนเทศและชุดคำสั่ง มีหลายประเภทที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ จานแม่เหล็ก แถบแม่เหล็กและจานแสงแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและข้อดีข้อเสียแตกต่างกัน เหมาะกับการใช้งานในลักษณะต่างๆ สามารถเก็บสารสนเทศรูปแบบต่างๆ ได้อย่างไม่จำกัดและสามารถนำสารสนเทศกลับมาใช้ในระบบคอมพิวเตอร์
ในครั้งต่อๆ ไปได้เมื่อต้องการ