หน่วยที่ 3 คอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์

Knowledge : หน่วยการเรียนรู้ที่ 3

คอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์

ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์

การเริ่มยุคของคอมพิวเตอร์อย่างแท้จริง   โดยสามารถจัดแบ่งคอมพิวเตอร์ออกได้เป็น 5 ยุค

	ยุคที่หนึ่ง (First Generation Computer) พ.ศ. 2489-2501
	ยุคที่สอง (Second Generation Computer) พ.ศ. 2502-2506
	ยุคที่สาม (Third Generation Computer) พ.ศ. 2507-2512
	ยุคที่สี่ (Fourth Generation Computer) พ.ศ. 2513-2532
	ยุคที่ห้า (Fifth Generation Computer) พ.ศ. 2533 จนถึงปัจจุบัน

เครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละยุค

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 1 (พ.ศ. 2497-2501)
คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ใช้หลอดสูญญากาศ (Vacuum tube) เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องยังมีขนาดใหญ่มาก ใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมาก ทำให้เครื่องมีความร้อนสูงจึงมักเกิดข้อผิดพลาดง่าย คอมพิวเตอร์ในยุคนี้ได้แก่ UNIVAC I , IBM 600

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 2 (พ.ศ. 2502-2507)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และใช้วงแหวนแม่เหล็กเป็นหน่วยความจำ คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กกว่ายุคแรก ต้นทุนต่ำกว่า ใช้กระแสไฟฟ้าและมีความแม่นยำมากกว่า

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 3 (พ.ศ. 2508-2513)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจรไอซี (Integrated Circuit) เป็นสารกึ่งตัวนำที่สามารถบรรจุวงจรทางตรรกะไว้แล้วพิมพ์บนแผ่นซิลิกอน(Silicon) เรียกว่า "ชิป"

คอมพิวเตอร์ยุคที่ 4 (พ.ศ. 2514-2523)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจร LSI (Large-Scale Integrated Ciruit) เป็นการรวมวงจรไอซีจำนวนมากลงในแผ่นซิลิกอนชิป 1 แผ่น สามารถบรรจุได้มากกว่า 1 ล้านวงจร ด้วยเทคโนโลยีใหม่นี้ทำให้เกิดแนวคิดในการบรรจุวงจรที่สำคัญสำหรับการทำงานพื้นฐานของคอมพิวเตอร์นั่นคือ CPU ลงชิปตัวเดียว เรียกว่า "ไมโครโปรเชสเซอร์"

คอมพิวเตอร์ยคุที่ 5 (พ.ศ. 2524-ปัจจุบัน)
คอมพิวเตอร์ยุคนี้ใช้วงจร VLSI (Very Large-Scale Integrated Ciruit) เป็นการพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ความหมายของคอมพิวเตอร์ 
           หมายถึง เครื่องอุปกรณ์อีเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ที่มีการทำงานแบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เหมือนสมองกล สามารถแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อนตามคำสั่งของโปรแกรม ขั้นตอนการทำงานจะประกอบด้วย การรับโปรแกรมและข้อมูลในรูปแบบที่เครื่องสามารถรับได้ และทำการประมวลผล โดยทำการเปรียบเทียบจนกระทั่งได้ผลลัพธ์ จากนั้นนำผลลัพธ์ที่ได้ไปแสดงผลที่อุปกรณ์แสดงผล เช่น จอภาพหรือเครื่องพิมพ์ เป็นต้น

เครื่องคอมพิวเตอร์มีคุณลักษณะที่สำคัญ 6 ประการ คือ

          1. ทำงานโดยอัตโนมัติ เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำงานโดยอัตโนมัติตามโปรแกรมที่เขียนขึ้น โดยในโปรแกรมนั้นจะบอกขั้นตอน โดยละเอียดว่าจะให้อุปกรณ์ใดของคอมพิวเตอร์ทำงานอะไรและทำอย่างไรจึงจะได้ผลลัพธ์ตามต้องการ

          2. ทำงานได้หลายด้าน เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้เอนกประสงค์ตามโปรแกรมที่กำหนด

          3. เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ประกอบกันเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ ถือว่าเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต่างจากเครื่องจักรกลทั่วไป เพราะเครื่องจักรกลหรือเครื่องยนต์เมื่อทำงานต้องมีการเคลื่นไหวของชิ้นส่วนต่าง ๆ แต่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ทรานซิสเตอร์ วงจรไอซี และ ซีพียู ฯลฯ จะทำงานโดยไม่เคลื่อนไหวเลย

          4. เป็นระบบดิจิตอล คำว่า ดิจิตอล มาจากคำว่า ดิจิต หมายถึงตัวเลข เนื่องจากข้อมูลที่ป้อนเข้าไปในเครื่องคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นตัวเลขหรือตัวหนังสือ จะถูกเปลี่ยนรหัสเป็นตัวเลขทั้งหมดก่อนที่เครื่องจะทำการประมวลผล จึงเรียกเครื่องคอมพิวเตอร์ว่า "ดิจิตอลคอมพิวเตอร์"

          5. มีความรวดเร็วและถูกต้อง การทำงานของคอมพิวเตอร์ถูกต้องและรวดเร็ว

6.            มีหน่วยความจำภายในขนาดใหญ่ หน่วยความจำภายในมีหน้าที่เก็บโปรแกรมคำสั่งและข้อมูลไว้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อทำการประมวลผลตามคำสั่งตั้งแต่คำสั่งแรกจนถึงคำสั่งสุดท้าย โดยไม่ต้องอาศัยมนุษย์ จนกระทั่งได้ผลลัพธ์ออกมาทางจอภาพหรือเครื่องพิมพ์

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์

    โดยหลักการแล้ว ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ ประกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่ทำงานตามหน้าที่ 4 ส่วนด้วยกัน คือ

    1.) ส่วนรับข้อมูล (Input Unit)
    2.) ส่วนประมวลผลข้อมูล (Central Processing Unit)
    3.) ส่วนแสดงผล (Output Unit)
    4.) หน่วยความจำ (Memory Unit)

ประโยชน์ของคอมพิวเตอร์

1. ทันสมัย / ทันเหตุการณ์ / ทันข้อมูลข่าวสาร / ทันโลก ช่วยให้เราสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ทั่วโลก 2. ช่วยให้การเรียน การทำงาน ทันสมัยและไรับความสะดวกมากยิ่งขึ้น เช่น ได้เรียนรู้จากสื่อที่ทันสมัยที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์     ที่เรียกว่า โปรแกรม CAI 3. เป็นแหล่งการเรียนรู้ที่ดีเยี่ยม ช่วยในการค้นคว้าหาความรู้เป็นห้องสมุดขนาดใหญ่ 4. ช่วยรับ - ส่งข่าวสารได้อย่างรวดเร็ว 5. ช่วยผ่อนคลายความตึงเครียด เช่น เกม ดูภาพยนตร์ ฟังเพลง ร้องเพลง 6. ช่วยสร้างงานศิลปะ ออกแบบชิ้นงานได้อย่างสร้างสรรค์ สวยงาม ระบบคอมพิวเตอร์ (Computer System) ระบบ (System) คือกลุ่มขององค์ประกอบที่มีความสัมพันธ์กันและทำงานร่วมกัน ซึ่งระบบคอมพิวเตอร์จะมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ 1.            ฮาร์ดแวร์ (Hardware) 2.            ซอฟต์แวร์ (Software) 3.            บุคลากร (Peopleware) ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึง อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เป็นตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่งออกเป็นส่วนประกอบดังนี้ หน่วยรับข้อมูล หน่วยประมวลผล หน่วยแสดงผล 1.     หน่วยรับข้อมูล (Input unit) เป็นอุปกรณ์รับเข้า ทำหน้าที่รับโปรแกรมและข้อมูลเข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์รับเข้าที่ใช้กันเป็นส่วนใหญ่ คือ แป้นพิมพ์ ( Keyboard ) และเมาส์ ( Mouse)  นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์รับเข้าอื่น ๆ อีก ได้แก่ สแกนเนอร์ ( Scanner), วีดีโอคาเมรา (Video Camera), ไมโครโฟน (Microphone),ทัชสกรีน (Touch screen), แทร็คบอล (Trackball), ดิจิตเซอร์ เทเบิ้ล แอนด์ ครอสแชร์ (Digiter tablet and crosshair) 2.    หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หรือเรียกโดยทั่ว ๆ ไปว่า CPU ซึ่งถือว่าเป็นสมองของระบบคอมพิวเตอร์ มีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน คือ หน่วยควบคุม หน่วยคำนวณ 1.            หน่วยควบคุม (Control Unit หรือ CU) ทำหน้าที่ควบคุมลำดับขั้นตอนการทำงานของหน่วยรับข้อมูล หน่วยแสดงผล หน่วยคำนวณและหน่วยตรรก หน่วยความจำและแปลคำสั่ง 2.            หน่วยคำนวณและตรรก (Arithmetic and Logic Unit หรือ ALU) ทำหน้าที่ในการคำนวณหาตัวเลข เช่น การบวก ลบ การเปรียบเทียบ 3.            หน่วยความจำ เป็นอุปกรณ์ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล 3.    หน่วยความจำภายใน (Primary Storage Section หรือ Memory) เป็นหน่วยความจำที่อยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สามารถติดต่อกับหน่วยงานอื่น ๆ ได้โดยตรง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1.            หน่วยความจำภายใน - หน่วยความจำแบบแรม (Random Access Memory หรือ Ram) เป็นหน่วยความจำชั่วคราว ที่ใช้สำหรับเก็บโปรแกรมที่กำลังใช้งานอยู่ขณะนั้น มีความจุของหน่วยเก็บข้อมูลไม่เกิน 640 KB คือผู้ใช้สามารถเขียนหรือลบไปได้ตลอดเวลา ถ้าหากปิดเครื่องคอมพิวเตอร์หรือไฟฟ้าดับ จะมีผลทำให้ข้อมูลต่าง ๆ ที่เก็บไว้สูญหายไปหมด และไม่สามารถเรียกกลับคืนมาได้ - หน่วยความจำแบบรอม (Read Only Memory หรือ Rom) เป็นหน่วยความจำถาวร ที่สามารถอ่านได้อย่างเดียว ไม่สามารถบันทึกข้อมูลได้ ถึงแม้ว่าจะปิดเครื่องหรือไฟฟ้าดับ ข้อมูลที่เก็บไว้จะยังคงอยู่             2.    หน่วยความจำสำรอง ได้แก่ เทปแม่เหล็ก จานแม่เหล็ก แผ่นดิสก์ (Diskett) CD-ROM แผ่นดิสก์หรือสเกต เป็นจานแม่เหล็กขนาดเล็ก ชนิดอ่อน จัดเก็บข้อมูลโดยใช้อำนาจแม่เหล็ก การใช้งานจะต้องมี Disk Drive เพื่อใช้เป็นอุปกรณ์ในการขับเคลื่อนแผ่นดิสก์ โดยแบ่งตำแหน่งพื้นผิวออกเป็น แทร็คและเซ็คเตอร์ แบ่งออกเป็น 3 ขนาด คือ 1.            แผ่นดิสก์ขนาด 8 นิ้ว ปัจจุบันไม่นิยมใช้ 2.            แผ่นดิสก์ขนาด 5.25 นิ้ว แบ่งออกเป็น DD สามรถบันทึกข้อมูลได้ประมาณ 360 KB และ HD สามารถบันทึกข้อมูลได้ 1.2 MB 3.            แผ่นดิสก์ขนาด 3.5 นิ้ว แบ่งออกเป็น DD สามารถบันทึกข้อมูลได้ประมาณ 720 KB และ HD สามารถบันทึกข้อมูลได้ 1.44 MB นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน  ฮาร์ดดิสก์ ( Hard Disk ) เป็นจานแม่เหล็กชนิดแข็ง ชนิดติดแน่นไม่มีการเคลื่อนที่ สามารถบรรจุข้อมูลได้จำนวนมาก เป็น 2 ขนาด คือ 1.  ขนาด 5.25 นิ้ว (ปัจจุบันเลิกใช้แล้ว) 2. ขนาด 3.5 นิ้ว ทั้ง 2 ขนาดจะมีความจุ ตั้งแต่ 10,20,40,80,120,300,400 MB1 GB,2 GB ฯลฯ ปัจจุบันนิยมใช้ตั้งแต่ 10 GB ขึ้นไป Data Rate หมายถึง ความเร็วในการอ่านข้อมูลจากดิสก์ไปสู่สมองของเครื่องคอมพิวเตอร์ (หรือมีความเร็วในการนำข้อมูลมาจากสมองเครื่องไปบันทึกลงบนดิสก์) มีหน่วยวัดเป็น จำนวนไบต์ต่อวินาที ( Bytes Per Second หรือ bps ) ซีดีรอม (CD-Rom ) เป็นจานแสงชนิดหนึ่ง ใช้เก็บข้อมูลที่มีความเร็วในการใช้งานสูง มี คุณสมบัติดังนี้ เป็นสื่อที่สามารถเก็บข้อมูลได้เป็นจำนวนมาก โดยจะมีความจุสูงถึง 2 GB (2 พันล้านไบต์) มีขนาดเล็ก สามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก ใช้เทคโนโลยีของแสงเลเซอร์ในการอ่านเขียนข้อมูล เป็นจานแสงชนิดอ่านได้อย่างเดียว ( Read Only Memory ) ไม่สามารถเขียนหรือลบข้อมูลได้ 3.    หน่วยแสดงผล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลของเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือใช้เก็บผลลัพธ์เพื่อนำไปใช้ภายหลัง ได้แก่ จอภาพ (Monitor) เป็นอุปกรณ์ส่งออกมากที่สุด เครื่องพิมพ์ (Printer) ซอฟแวร์ (Software) หมายถึง โปรแกรมชุดคำสั่งที่เขียนให้เครื่องคอมพิวเตอร์ปฏิบัติตาม ซึ่งมี 2ประเภท คือ 1.   ซอฟแวร์ควบคุมระบบ (System Software) คือ ชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ เป็นสื่อกลางระหว่างโปรแกรมประยุกต์กับเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อช่วยในการจัดการทรัพยากรของคอมพิวเตอร์ ได้แก่ โปรแกรมควบคุมเครื่อง ระบบปฏิบัติการ เช่น DOS, Windows, Os/2, Unix 2.   ซอฟแวร์ประยุกต์ (Application Software) คือ ชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่เขียนขึ้นมาเพื่อให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานตามที่ผู้ใช้ต้องการ ได้แก่ โปรแกรมสำเร็จรูปต่าง ๆ         บุคลากร (Peopleware) หมายถึง บุคลากรทางคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ในการใช้และดูแลเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น นักเขียนโปรแกรม (Programmer) นักวิเคราะห์ระบบ (System Analyst) เป็นต้น องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 5 ส่วนด้วยกัน คือ 1. ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึง สิ่งที่มองเห็นและจับต้องสัมผัสได้ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ (Case) เมนบอร์ด (Mainboard) และอุปกรณ์ต่อพ่วงรอบข้าง (Peripheral) ที่เกี่ยวข้อง เช่น ฮาร์ดดิสก์ แป้นพิมพ์ เม้าส์ หน่วยประมวลผลกลาง จอภาพ เครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์อื่น ๆ ฮาร์ดแวร์จะไม่สามารถทำงานด้วยตัวเองเดี่ยว ๆ ได้ จะต้องนำมาต่อเชื่อมเพื่อทำงานร่วมกันเป็นระบบที่เรียกว่า "ระบบคอมพิวเตอร์ (Computer System)" ที่มีโครงสร้างของระบบจะทำงานตามโปรแกรมหรือซอฟต์แวร์ที่เขียนขึ้น 2. ซอฟต์แวร์ (Software) หมายถึง โปรแกรม (Program) หรือชุดคำสั่งที่ควบคุมให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ซึ่งคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่ประกอบออกมาจากโรงงานจะยังไม่สามารถทำงานได้ในทันที ต้องมีซอฟต์แวร์ซึ่งเป็นโปรแกรมหรือชุดคำสั่งที่สั่งให้ฮาร์ดแวร์ทำงานตามต้องการได้ โดยโปรแกรมหรือชุดคำสั่งนั้นจะเขียนจากภาษาต่าง ๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น เรียกว่า ภาษาคอมพิวเตอร์ (Programming Language) ภาษาใดภาษาหนึ่ง และมีโปรแกรมเมอร์ (Programmer) หรือนักเขียนโปรแกรมเป็นผู้ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเขียนซอฟต์แวร์แบบต่าง ๆ ขึ้นมา ซอฟต์แวร์ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ 1) ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software) เป็นซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่จัดการและควบคุม ทรัพยากรต่าง ๆ ของคอมพิวเตอร์ และอำนวยความสะดวกด้านเครื่องมือสำหรับการทำงานพื้นฐานต่าง ๆ ตั้งแต่ผู้ใช้เริ่มเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงานจะเป็นไปตามชุดคำสั่งที่เขียนขึ้น ตลอดจนควบคุมการสื่อสารข้อมูลในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software) หมายถึง ซอฟต์แวร์ที่สร้างหรือพัฒนาขึ้น เพื่อใช้งานด้านใดด้านหนึ่งโดยเฉพาะตามที่ผู้ใช้ต้องการ เช่น งานด้านการจัดทำเอกสาร การทำบัญชี การจัดเก็บข้อมูลข่าวสาร ตลอดจนงานด้านอื่น ๆ ตามแต่ผู้ใช้ต้องการ 3. ข้อมูล/สารสนเทศ (Data/Information) คือ ข้อมูลต่างๆ ที่เรานำมาให้คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลคำนวณ หรือกระทำการอย่างใดอย่างหนึ่งให้ได้มาเป็นผลลัพธ์ที่เราต้องการ ยกตัวอย่างเช่น ข้อมูลบุคลากรเกี่ยวกับรายละเอียดประวัติส่วนตัว ประวัติการศึกษาหรือ ประวัติการทำงาน ซึ่งอาจนำมาจำแนกเป็นรายงานต่างๆ เกี่ยวกับบุคลากรในหน่วยงานได้ หรือข้อมูลเกี่ยวกับตัวเลขมาตรๆ ไฟฟ้าของบ้านแต่ละหลัง ก็ใช้สำหรับคำนวณเป็นปริมาณไฟฟ้า ที่ใช้ในแต่ละเดือน แล้วคิดเป็นเงิน ที่จะต้องชำระให้กับการไฟฟ้าฯ 4. บุคคลากร (Peopleware) คือ เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานต่างๆ และผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ในหน่วยงานนั้นๆ บุคลากรด้านคอมพิวเตอร์นั้น มีความสำคัญมาก เพราะการใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานต่างๆ นั้นจะต้องมีการจัดเตรียมเปลี่ยนระบบ จัดเตรียมโปรแกรมดำเนินการต่างๆ หลายอย่าง ซึ่งไม่สามารถทำด้วยตัวเองได้ ถ้าหากไม่ใช่ผู้ที่รู้เรื่องคอมพิวเตอร์มากนัก เราจึงถือว่าบุคลากร เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของ ระบบคอมพิวเตอร์ด้วย ซึ่งสามารถสรุปเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ดังนี้ - เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ (Operator) - บุคลากรที่เกี่ยวข้องกับระบบ (System) - ผู้จัดการศูนย์ประมวลผลคอมพิวเตอร์ (Electronic Data Processing Manager) - ผู้ใช้คอมพิวเตอร์ (Computer user) 5. กระบวนการทำงาน (Documentation/Procedure) เป็นขั้นตอนการทำงานเพื่อให้ได้ ผลลัพธ์หรือข้อสนเทศจากคอมพิวเตอร์ ในการทำงานกับคอมพิวเตอร์จำเป็นที่จะต้องให้ผู้ใช้เข้าใจขั้นตอนการทำงาน ต้องมีระเบียบปฏิบัติให้เป็นแบบเดียวกัน มีการจัดทำคู่มือการใช้คอมพิวเตอร์ให้ทุกคนเรียนรู้และใช้อ้างอิงได้นอกจากนั้นเมื่อการใช้มาตรฐาน ช่วยให้การประสานงาน ระหว่างหน่วยงานย่อยๆ ราบรื่น การจัดซื้อจัดหา ตลอดจนการบำรุงรักษาเครื่องคอมพิวเตอร์ และซอฟต์แวร์ก็จะง่ายขึ้นเพราะทุกหน่วยงานใช้มาตรฐานเดียวกัน