Transcript บทที่ 2 ฮาร์ดแวร์

1
ฮาร์ ดแวร์
ส่ วนต่ างๆของระบบคอมพิวเตอร์ ทเี่ ป็ นวัตถุมรี ู ปร่ าง
และสั มผัสได้
2
ส่ วนประกอบของเครื่ องคอมพิวเตอร์
• หน่วยประมวลผลกลาง
(Central Processing Unit : CPU)
• ความจา (Memory)
• อุปกรณ์รับเข้ าส่งออก ( I/O )
• บัส (BUS)
3
หน่ วยประมวลผลกลาง
Central Processing unit (CPU)
• ทำหน้ำที่ประมวลผลข้อมูล คำนวณ รวมถึงกำรควบคุม
กำรทำงำนของเครื่ อง
• ประกอบด้วย
– หน่วยเลขคณิ ตและตรรกะ หรื อ เอแอลยู
(Arithmetic and Logic Unit : ALU)
– หน่วยควบคุม (Control unit : CU)
4
หน่ วยเลขคณิตและตรรกะ หรื อ เอแอลยู
(Arithmetic and Logic Unit : ALU)
ทำหน้ำที่
– บวก ลบ คูณ หำร ตำมที่
หน่วยควบคุมสัง่
– ดำเนินกำรทำงตรรกะ อำทิ
NOT, AND, OR, XOR และ
กำรเปรี ยบเทียบ = > <
5
หน่วยควบคุม (Control unit)
– ใช้สญ
ั ญำณไฟฟ้ ำควบคุม
กำรดำเนินกำรของส่ วน
ต่ำงๆในคอมพิวเตอร์ โดย
แปลควำมหมำยของคำสัง่
ใดๆ ที่ได้รับจำก
หน่วยควำมจำแล้วมำ
ปฏิบตั ิให้เกิดผลตำมลำดับ
6
หน่วยควบคุม (Control unit)
– ใช้สญ
ั ญำณไฟฟ้ ำควบคุม
กำรดำเนินกำรของส่ วน
ต่ำงๆในคอมพิวเตอร์ โดย
แปลควำมหมำยของคำสัง่
ใดๆ ที่ได้รับจำก
หน่วยควำมจำแล้วมำ
ปฏิบตั ิให้เกิดผลตำมลำดับ
7
รี จิสเตอร์ (Register)
•เป็ นควำมจำควำมเร็ วสูง ขนำดเล็ก
•ไม่ได้อยูใ่ นควำมจำหลัก แต่แยกอยูต่ ่ำงหำกภำยในซีพียู
•ทำงำนตำมคำสัง่ ของ control unit
•มีหลำยรี จิสเตอร์ แต่ละรี จิสเตอร์ ทำหน้ำที่แตกต่ำงกัน
อำทิ
- Accumulator เก็บค่ำที่เกิดขึ้นระหว่ำงกำรทำคำสัง่
- Instruction register เก็บคำสัง่ ที่กำลังถูกประมวลผล
- ตัวนับระบุตำแหน่งคำสัง่ (Program counter : PC) เป็ น
รี จิสเตอร์ ที่เก็บที่อยูข่ องคำสัง่
8
ความจา (Memory)
ควำมจำมีหลำยประเภท ได้แก่
•
•
•
•
•
ควำมจำหลัก (Main memory)
ควำมจำอ่ำนอย่ำงเดียว (Read-Only Memory : ROM )
ควำมจำแคช (Cache memory)
ควำมจำรอง (Secondary memory)
รี จิสเตอร์ (Register)
9
ความจาหลัก (Main Memory)
• มีหลำยชื่อ primary storage, primary memory, main storage,
internal storage, RAM
• ทำงำนใกล้ชิดกับซีพียู แต่แยกอยูค่ นละส่ วน
• ทำหน้ำที่ในกำรเก็บข้อมูลหรื อคำสัง่ ต่ำงๆ และรับข้อมูลหรื อ
คำสัง่ จำกภำยนอกเข้ำมำเก็บไว้ เพื่อประมวลผลและเก็บผลที่
ได้จำกกำรประมวลผลไว้เพื่อแสดงผล
10
หน่ วยความจาอ่ านอย่ างเดียว
(Read-Only Memory : ROM )
– เป็ นหน่วยควำมจำแบบถำวร ใช้เก็บชุดคำสัง่ ต่ำงๆ ที่ใช้
ในกำรบูตเครื่ อง
– สำมำรถเก็บข้อมูลได้ตลอด บันทึกข้อมูลจำกโรงงำน
– ผูใ้ ช้สำมำรถอ่ำน แต่ไม่สำมำรถบันทึก
– ข้อมูลไม่สูญหำยเมื่อปิ ดเครื่ อง (nonvolatile)
11
ควำมจำเข้ำถึงโดยสุ่ ม : แรม
(Random-Access Memory : RAM)
– สำมำรถเข้ำถึงเซลควำมจำได้โดยตรง โดยใช้แถวและสดมภ์ของเซลล์
– เป็ นหน่วยควำมจำแบบชัว่ ครำว ข้อมูลที่เก็บในแรมจะสู ญหำยเมื่อปิ ด
เครื่ องหรื อไฟฟ้ ำ (volatile)
ระบบปฏิบตั ิกำร
– ผูใ้ ช้สำมำรถอ่ำน บันทึก แก้ไข และลบข้อมูลใน RAM ได้
โปรแกรม
ข้อมูล
12
ควำมจำแคช (Cache memory)
•เป็ นควำมจำแรกที่หน่วยประมวลผลกลำงจะบันทึกหรื ออ่ำนข้อมูล
ถ้ำพบจะใช้ขอ้ มูลที่แคช แต่ถำ้ ไม่พบจะไปอ่ำนข้อมูลที่
หน่วยควำมจำหลัก
• กำรเพิ่มขนำดแคชทำให้ระบบสำมำรถเก็บข้อมูลที่โพรเซสเซอร์
ต้องใช้ในกำรประมวลผลได้มำกขึ้น ทำให้ใช้เวลำในกำรค้นหำ
ข้อมูลน้อยลง ซึ่งส่ งผลให้ประสิ ทธิภำพโดยรวมของระบบดีข้ ึนด้วย
Register
CPU
MEMORY
(RAM)
CACHE
13
ควำมจำแคช (Cache memory)
มี 3 ระดับ
1. L1 Cache อยูภ่ ำยใน CPU ขนำดเล็ก มีควำมจุ 8kB, 16kB, 32kB,
64kB หรื อ 128kB ควำมเร็ วสูงใกล้เคียงกับควำมเร็ ว CPU ใช้เก็บ
ข้อมูลที่ใช้บ่อย
2. L2 Cache อยูใ่ นมำเธอร์บอร์ด ขนำดใหญ่กว่ำ มีควำมจุ 256kB,
512kB หรื อ 1,024MB ควำมเร็ วประมำณ ¼ หรื อ ½ เท่ำของ
CPU ใช้เก็บข้อมูลที่จะใช้เป็ นลำดับถัดไป
3. L3 Cache อยูใ่ นมำเธอร์บอร์ด ช่วยเพิ่มประสิ ทธิภำพของ CPU
14
ความจารอง (Secondary Memory)
•
•
•
•
ฮำร์ดดิสก์ (Hard disk)
ควำมจำแฟลช (Memory flash)
โซลิดสเทตไดรฟว์ (Solid state drive)
ซีดีรอม (Compact Disc Read Only Memory : CD-ROM)
15
Harddisk
•สำรแม่เหล็ก
http://www.youtube.com/watch?v=9eMWG3fwiEU
16
17
ควำมจำแฟลช (Flash Memory)
• ขนำดเล็ก
• non-volatile
• ใช้ solid state chips บันทึกข้อมูล
•computer's BIOS chip
•CompactFlash ( กล้องดิจิทลั )
•SmartMedia (กล้องดิจิทลั )
•Memory Stick (กล้องดิจิทลั )
•Memory cards for video game consoles
•Flash Drive
•Thumb Drive
•Multimedia Card
18
Solid-State Drives (SSD)
•สำรกึ่งตัวนำ
•เป็ นMemory แบบ Flash
•สำมำรถเก็บข้อมูลได้โดยไม่ตอ้ งมีกระแสไฟฟ้ ำ (non-volatile)
19
ข้ อดี
1. เข้ำถึงข้อมูลได้เร็ ว
2. ไม่มีส่วนใดเคลื่อนที่ขณะทำงำน ทำให้
• ไม่มีเสี ยงดัง
• ไม่มีควำมร้อน
• ใช้พลังงำนไฟฟ้ ำน้อย
4. รับแรงกระแทกได้ โดยที่ขอ้ มูลไม่เสี ยหำย
5. ควำมไวในกำร Boot เครื่ อง
Solid State Drive (SSD)
ข้ อเสี ย
1. รำคำแพง
2. ควำมจุ น้อย
20
Flash memory vs Solid State Drive
• ออกแบบสำหรับใช้ภำยนอก/ภำยในเครื่ อง
• มีควำมจุนอ้ ย/มำก
21
ซีดีรอม (Compact Disc Read Only Memory : CD-ROM)
ควำมเร็ว
อัตรำข้อมูล ไบต์ต่อวินำที
อัตรำข้อมูลโดยประมำณ กิโลไบต์ต่อวินำที
1x
153600
150
2x
307200
300
4x
614400
600
6x
921600
900
8x
1228800
1.2
12x
1843200
1.8
16x
2457600
2.4
24x
3688400
3.6
32x
4915200
4.8
40x
6144000
6
22
2x-56x
16x
อ่ำนด้วยควำมเร็ ว 56 x 150 KB/s
บันทึกด้วยควำมเร็ ว 2 x 150 KB/s
DVD
บันทึกอ่ำน 16x = 16 x 1.32 MB/s
23
หน่วยข้อมูล
หน่วย
ย่อ
จำนวนไบต์
จำนวนไบต์โดยประมำณ
Kilobyte
KB
210 (1024)
103
Megabyte
MB
220 (1048576)
106
Gigabyte
GB
230 (1073741824) 109
Terabyte
TB
240
1012
Petabyte
PB
250
1015
Exabyte
EB
260
1018
24
หน่ วยรับข้ อมูล (Input Unit)
•
•
•
•
•
•
•
•
แป้ นพิมพ์ (Keyboard)
เมำส์ (Mouse)
หน่วยขับจำน (Disk Drive)
ตูเ้ ทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape Drive)
จอสัมผัส (Touch Screen)
เครื่ องกรำดตรวจ (Scanner)
เครื่ องอ่ำนรหัสแท่ง (Barcode Reader)
เครื่ องอ่ำนรหัส 2 มิติ (QR-code Reader
25
เครื่องกราดตรวจ (Scanner)
คืออุปกรณ์ซ่ ึ งจับภำพและเปลี่ยนแปลงภำพจำกรู ปแบบของอนำลอกเป็ นดิจิตอล
ซึ่ งคอมพิวเตอร์ สำมำรถแสดง, เรี ยบเรี ยง, เก็บรักษำและผลิตออกมำได้
ภำพนั้นอำจจะเป็ นรู ปถ่ำย, ข้อควำม, ภำพวำด หรื อแม้แต่วตั ถุสำมมิติ
26
เครื่องอ่ านรหัสแท่ ง (Bar Code Reader)
• ใช้สำหรับอ่ำนรหัสแท่ง ซึ่งเป็ นแถบเส้นสี ดำขนำดแตกต่ำงกัน ใช้
แทนรหัสข้อมูลต่ำง ๆ กำรอ่ำนจะใช้แสงส่ องแถบเส้นทำให้เกิดกำร
สะท้อนเพื่อรับรหัสเข้ำมำตีควำมหมำย
• รหัสแท่ง ประกอบด้วย
– รหัสประเทศ
– รหัสผูผ้ ลิต
– รหัสสิ นค้ำ
27
QR-Code Scanner
QR-Code Reader
QR Code
two-dimensional bar code (2D bar code)
Quick Response code
28
หน่ วยแสดงผลข้ อมูล (Output Unit)
• เครื่ องพิมพ์เอกสาร(Printer)
• พล็อตเตอร์ (Plotter)
• จอภาพ (Monitor)
29
เครื่องพิมพ์เอกสาร(Printer)
เป็ นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครื่ องคอมพิวเตอร์ทำหน้ำที่ในกำร
แสดงผลลัพธ์ที่ได้จำกกำรประมวลผล เช่นเดียวกับจอภำพ
แต่ผลลัพธ์ของเครื่ องพิมพ์น้ นั สำมำรถเก็บเป็ นหลักฐำน
อ้ำงอิงได้
เครื่ องพิมพ์นิยมใช้กนั
•
•
•
เครื่ องพิมพ์แบบจุด (Dot Matrix Printer)
เครื่ องพิมพ์แลเซอร์ (Laser printer)
เครื่ องพิมพ์แบบฉีดหมึก (Inkjet printer)
30
เครื่ องพิมพ์แบบจุด (Dot Matrix Printer)
มีหวั พิมพ์ลกั ษณะเป็ นเข็ม
เมื่อต้องกำรพิมพ์อกั ขระหรื อรู ปภำพ
หัวเข็มที่อยูต่ รงตำแหน่งที่จะพิมพ์
จะยืน่ หัวออกมำมำกกว่ำหัวอื่นๆ
และกระแทกกับผ้ำหมึกลงกระดำษที่ใช้พิมพ์
ทำให้เกิดจุดประกอบกันเป็ นรู ป
31
เครื่องพิมพ์แบบพ่นหมึก (Inkjet Printer)
ทำงำนโดยกำรพ่นหมึกออกมำเป็ นหยดเล็กๆ ลงบนกระดำษ
เมื่อต้องกำรพิมพ์อกั ขระหรื อรู ปภำพ
เครื่ องพิมพ์จะทำกำรพ่นหมึกออกในแต่ละจุดตำมตำแหน่งที่ได้
ประมวลผลไว้
32
เครื่องพิมพ์เลเซอร์ (Laser Printer)
ใช้วิธียงิ เลเซอร์ไปสร้ำงภำพบนกระดำษ
ภำพที่พิมพ์มีคุณภำพสูงมำก
33
พล็อตเตอร์ (Plotter)
ใช้ปากกาในการเขียนข้อมูลต่างๆ ที่
ต้องการลงกระดาษ ส่ วนมากใช้กบั
โปรแกรมออโตแคด (AutoCAD) ซึ่งเป็ น
โปรแกรมที่ใช้ในการเขียนแบบ ไม่วา่ จะ
เป็ นทางวิศวกรรม แบบวงจรไฟฟ้ าหรื อ
งานตกแต่งทางด้านสถาปนิก
34
จอภำพ
แบ่งออกเป็ น 2 ชนิดหลักๆ ได้แก่
• CRT (จอภำพแบบรังสี แคโทด - Cathode Ray Tube) มีขนำดใหญ่
กว่ำ น้ ำหนักมำกกว่ำ ใช้พ้นื ที่บนโต๊ะทำงำนมำกกว่ำ และมีควำม
ร้อนมำกกว่ำ
• LCD (จอภำพผลึกเหลว - Liquid Crystal Display) บำงและน้ ำหนัก
เบำกว่ำมำก
35
ควำมละเอียดของจอภำพ
• คือจำนวนพิกเซลตำมควำมกว้ำงและควำมสูงที่สำมำรถแสดงผลได้
(ไม่ได้หมำยถึงพิกเซลที่กำลังแสดงผลภำพอยูใ่ นปัจจุบนั ) ควำม
ละเอียดที่มำกที่สุดถูกจำกัดโดยระดับพิกเซล (ดูถดั ไป)
• ระดับพิกเซล คือระยะระหว่ำงพิกเซลสี เดียวกันในหน่วยมิลลิเมตร
หำกระดับพิกเซลน้อยลง ภำพจะมีควำมคมชัดมำกขึ้น
36
จอภำพ
• เป็ นอุปกรณ์ที่รับสัญญำณจำกกำร์ ดแสดงผล มำแสดงเป็ นภำพบน จอภำพ
• จอ VGA (Video Graphics Array) แสดงผลในโหมดควำมละเอียด 640X480
พิกเซล
• จอ SVGA (Super Video Graphics Array) แสดงผลในโหมดควำมละเอียด
800X600 พิกเซล จอภำพในปั จจุบนั เกือบทั้งหมดใช้จอระดับนี้แล้วจอภำพที่
แสดงจำนวนสี 65,536 หรื อ 16 บิตสี จะแสดงควำมสมจริ งได้ดีพอสมควร
เหมำะสำหรับงำนกำรฟฟิ ก มัลติมีเดีย และสิ่ งพิมพ์ ส่ วนจอภำพที่แสดง
จำนวนสี 16,777,216สี จะให้สีสมจริ งตำมธรรมชำติ สี ระดับนี้เหมำะสำหรับ
งำน ตกแต่งภำพและงำนสิ่ งพิมพ์ระดับสู ง
37
จอแอลซีดี (Liquid Crystal Display)
• เป็ นจอแสดงผลแบบ ดิจิทลั โดยภำพที่ปรำกฏขึ้นเกิดจำกแสงที่ถูก
ปล่อยออกมำจำกหลอดไฟด้ำนหลังของจอภำพ (Black Light) ผ่ำน
ชั้นกรองแสง แล้ววิ่งไปยัง ผลึกเหลวที่เรี ยงตัวด้วยกัน 3 เซลล์คือ
แสงสี แดง แสงสี เขียวและแสงสี น้ ำเงิน กลำยเป็ นพิกเ:ซลที่มีควำม
สว่ำง
• ผลึกเหลวเป็ นสสำรที่โปร่ งใส และมีลกั ษณะเป็ นทั้งของแข็ง และ
ของเหลว โดยปกติ ผลึกเหลวจะเป็ นของเหลว เมื่อมีแสง
ผ่ำน จะจัดเรี ยงโมเลกุลใหม่ กลำยเป็ นของแข็ง หลังจำกแสงผ่ำนไป
แล้ว ผลึกจะคืนสภำพเป็ นของเหลว
38
จอภำพ
• จอ LCD คืออะไร ?
เทคโนโลยีมอนิเตอร์ LCD ย่อมำจำก Liquid Crystal Display ซึ่ง
เป็ นจอแสดงผลแบบ (Digital ) โดยภำพที่ปรำกฏขึ้นเกิดจำกแสงที่
ถูกปล่อยออกมำจำกหลอดไฟด้ำนหลังของจอภำพ (Black Light)
ผ่ำนชั้นกรองแสง (Polarized filter) แล้ววิ่งไปยัง คริ สตัลเหลวที่เรี ยง
ตัวด้วยกัน 3 เซลล์คือ แสงสี แดง แสงสี เขียวและแสงสี น้ ำเงิน กลำย
เป็ นพิกเ:ซล (Pixel) ที่สว่ำงสดใสเกิดขึ้น
39
40
จอภำพสัมผัส
• ผูใ้ ช้จะต้องสัมผัสจอภำพที่อำจเป็ นข้อควำมตัวเลข รู ปภำพ หรื อ
สัญลักษณ์บอกตำแหน่ง จำกนั้นโปรแกรมจะทำหน้ำที่แปลงเป็ น
สัญญำณเข้ำสู่ระบบคอมพิวเตอร์
• จอภำพสัมผัสนี้ไม่นิยมใช้กบั งำนที่ตอ้ งป้ อนข้อมูลจำนวนมำกเข้ำสู่
ระบบ ส่ วนใหญ่นิยมใช้กบั งำนเฉพำะอย่ำง ที่ให้ผใู ้ ช้เลือกจำก
รำยกำรที่กำหนดไว้ เช่น ตูเ้ อทีเอ็ม กำรสอบถำมข้อมูลแหล่ง
ท่องเที่ยว ที่พกั ตูเ้ กมตำมศูนย์กำรค้ำ
41
• 1024-by-768-pixel resolution at 132 pixels per inch (ppi)
42
Peripheral port
• เป็ นพอร์ ตเชื่อมต่อกับอุปกรณ์นำเข้ำส่ งออกข้อมูล
• อยูด่ ำ้ นหลังมำเธอร์บอร์ด
• มีหลำยชนิด
–
–
–
–
พอร์ตอนุกรม
พอร์ตขนำน
พอร์ตพีเอสทู
พอร์ตยูเอสบี
43
พอร์ตอนุกรม (Serial Port)
•
•
•
•
มีขำสัญญำณ 9 ขำ
ในเวลำหนึ่ง ส่ งข้อมูลได้ทีละบิต
ควำมเร็ วในกำรถ่ำยโอนข้อมูล 0.1 Mbps
ใช้กบั อุปกรณ์ที่มีควำมเร็ วต่ำ อำทิ เมำส์ แป้ นพิมพ์
44
พอร์ตขนำน (Parallel Port)
•
•
•
•
มี 25 รู
ส่ งข้อมูลที่ละชุด แต่ละชุดมีหลำยบิต
ควำมเร็ วในกำรถ่ำยโอนข้อมูล 1Mbps
ใช้กบั อุปกรณ์ที่มีควำมเร็ วสูง อำทิ เครื่ องพิมพ์ สแกนเนอร์
45
พอร์ตพีเอสทู (PS/2 Port)
• พอร์ตสี ม่วงใช้เชื่อมต่อแป้ นพิมพ์
• พอร์ตสี เขียวใช้เชื่อมต่อเมำส์
46
พอร์ตยูเอสบี (USB Port)
• Universal Serial Bus Port
• กำรเชื่อมต่อและกำรหยุดเชื่อมต่อ ไม่ตอ้ งปิ ดเครื่ อง
คอมพิวเตอร์
• อุปกรณ์ที่ใช้ไฟน้อยสำมำรถใช้ไฟจำก USB port
47
พอร์ตยูเอสบี (USB Port)
• มี 3 เวอร์ชนั่
– USB 1.1
• อัตรำถ่ำยโอนข้อมูล 12 Mbps
DATA 25 GB
* USB 1.1: 9.3 ชัว่ โมง
* USB 2.0: 13.9 นำที
* USB 3.0: 70 วินำที
– USB 2.0 (aka Hi-Speed USB)
• อัตรำถ่ำยโอนข้อมูล 480 Mbps
– USB 3.0 (SuperSpeed)
• อัตรำถ่ำยโอนข้อมูล 4800 Mbps (640 MBps)
48
บัสระบบ
ประกอบด้วย
• Data Bus
• Address Bus
• Control Bus
49
ควำมเร็ วในกำรประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์
หน่วย
แบบย่อ
วินำที
มิลลิวินำที
ms
1/1000
ไมโครวินำที
s
1/1,000,000
นำโนวินำที
ns
1/1,000,000,000
พิโควินำที
ps
1/1,000,000,000,000
50
ควำมเร็ วในกำรประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์
• กำรเปรี ยบเทียบขีดควำมสำมำรถของคอมพิวเตอร์ ทำได้โดยเปรี ยบเทียบ
ควำมเร็ วของไมโครคอมพิวเตอร์
• ควำมเร็ วของไมโครคอมพิวเตอร์ วดั ได้จำกควำมเร็ วนำฬิกำซึ่ งมีหน่วยเป็ น
gigahertz(GHz) หรื อ พันล้ำนวงรอบเครื่ องจักรต่อวินำที
เช่น โพรเซสเซอร์มีควำมเร็ ว 3.0 GHz
• หรื ออำจวัดโดยใช้ MIPS หรื อ 1 ล้ำนคำสัง่ ต่อวินำที
เช่น คอมพิวเตอร์มีควำมเร็ ว 100 MIPS
• อีกวิธีคือ megaflop เป็ นควำมสำมำรถในกำรวัดควำมเร็ วในกำรดำเนินกำรทำง
คณิ ตศำสตร์ใน 1 วินำที
• เช่น โพรเซสเซอร์มควำมเร็ ว 10 Magaflop
51