Transcript อัจฉราสุภัทรชัยหน่วยประมวลผล1.2

หน่วย
ประมวลผล
องค์ประกอบ
ของหน่วย
ประมวลผล
กลาง
หน่วย
ประมวลผล
กลาง
รูปแบบ
หน่วย
ประมวลผ
ล
สว่ นประกอบ
คอมพิวเตอร์
หน่วย
ประมวลผล
อุปกรณ์
อินพุต
หน่วย
ประมวลผล
กลาง
ประกอบด ้วย
หน่วยย่อย
ต่างๆ
หน่วยความ
จาหลัก
หน่วยความ
จา
หน่วย
คานวณ
และตรรกะ
หน่วยประมวลผล หน่วยประมวลผล นิยมเรียกว่า
ี ย
ซพ
ี ู ซงึ่ ย่อมาจาก Central Processing Unit : CPU
บางครัง้ เรียกว่า โปรเซสเชอร์
มีหน่วยการทางานทีส
่ าคัญ 2 สว่ น คือ
หน่วยคานวณและตรรกะ
หน่วยคานวณและตรรกะ ทาหน ้าที่
ใน การคิดคานวณทางคณิตศาสตร์ และ
เปรียบเทียบทางตรรกะของข ้อมูล
หน่วยควบคุม
หน่วยควบคุม ทาหน ้าทีป
่ ระสานงาน
และ ควบคุม การทางานของคอมพิวเตอร์ โดยจะ
ทางานประสานกับหน่วยความจาหลัก
และหน่วยคานวณและตรรกะ
• สว่ นประกอบของคอมพิวเตอร์ >สว่ นประมวลผล
ข ้อมูล (Central Processing Unit)
•
• ประกอบด ้วยสว่ นใหญ่ ๆ 2 สว่ น คือ หน่วยคานวณ
และ หน่วยควบคุม
• 1.หน่วยควบคุม (Arithmetic and logic unit)
•
ทาหน ้าทีค
่ วบคุมการทางาน ควบคุมการ
ี ย
เขียนอ่านข ้อมูลระหว่างหน่วยความจาของซพ
ี ู
ควบคุมกลไกการทางาน ทัง้ หมดของระบบ ควบคุม
ิ เป็ นตัวกาหนด
ั ญาณนาฬกา
จังหวะเวลา โดยมีสญ
จังหวะการทางาน
• 2. หน่วยคานวณ (Control Unit)
•
เป็ นหน่วยทีม
่ ห
ี น ้าทีน
่ าเอาข ้อมูลทีเ่ ป็ นตัว
เลขฐานสองมาประมวลผลทางคณิตศาสตร์ และ
่
ตรรกะ เชน
ิ (chip)
• โปรเซสเซอร์ (Processor) หรือ ชป
• นับเป็ นอุปกรณ์ ทีม
่ ค
ี วามสาคัญมากทีส
่ ด
ุ ของฮาร์ดแวร์
เพราะมีหน ้าทีใ่ นการประมวลผลข ้อมูลทีผ
่ ู ้ใชป้้ อน เข ้ามา
ทางสว่ นประกอบของคอมพิวเตอร์ >สว่ นประมวลผล
ข ้อมูล (Central Processing Unit)
•
• ประกอบด ้วยสว่ นใหญ่ ๆ 2 สว่ น คือ หน่วยคานวณ และ
หน่วยควบคุม
• 1.หน่วยควบคุม (Arithmetic and logic unit)
•
ทาหน ้าทีค
่ วบคุมการทางาน ควบคุมการเขียนอ่าน
ี ย
ข ้อมูลระหว่างหน่วยความจาของซพ
ี ู ควบคุมกลไกการ
ทางาน ทัง้ หมดของระบบ ควบคุมจังหวะเวลา โดยมี
ิ
ั ญาณนาฬกา
สญ
เป็ นตัวกาหนดจังหวะการทางาน
• 2. หน่วยคานวณ (Control Unit)
•
เป็ นหน่วยทีม
่ ห
ี น ้าทีน
่ าเอาข ้อมูลทีเ่ ป็ นตัว
เลขฐานสองมาประมวลผลทางคณิตศาสตร์ และตรรกะ
่
เชน
• การบวก การลบ การเปรียบเทียบ และ การสลับตัวเลข
•
•
•
•
•
•
้
อุปกรณ์อน
ิ พุต ตามชุดคาสงั่ หรือโปรแกรมทีผ
่ ู ้ใชต้ ้องการใชงาน
หน่วยประมวลผล
กลาง ประกอบด ้วยสว่ นประสาคัญ 3 สว่ น คือ
1. หน่วยคานวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU)
หน่วยคานวณตรรกะ ทาหน ้าทีเ่ หมือนกับเครือ
่ งคานวณอยูใ่ นเครือ
่ งคอมพิวเตอร์โดย
่ บวก ลบ คูณ หาร นอกจากนี้
ทางานเกีย
่ วข ้องกับ การคานวณทางคณิตศาสตร์ เชน
หน่วยคานวณและตรรกะของคอมพิวเตอร์ ยังมีความสามารถอีกอย่างหนึง่ ทีเ่ ครือ
่ ง
คานวณธรรมดาไม่ม ี คือ ความสามารถในเชงิ ตรรกะศาสตร์ หมายถึง ความสามารถใน
การเปรียบเทียบตามเงือ
่ นไข และกฎเกณฑ์ทางคณิตศาสตร์ เพือ
่ ให ้ได ้คาตอบออกมา
่ เปรียบเทียบมากว่า น ้อยกว่า เท่ากัน ไม่เท่ากัน
ว่าเงือ
่ นไข นั น
้ เป็ น จริง หรือ เท็จ เชน
้
ของจานวน 2 จานวน เป็ นต ้น ซงึ่ การเปรียบเทียบนีม
้ ักจะใชในการเลื
อกทางานของ
เครือ
่ งคอมพิวเตอร์ จะทาตามคาสงั่ ใดของโปรแกรมเป็ น คาสงั่ ต่อไป
2. หน่วยควบคุม (Control Unit)
หน่วยควบคุมทาหน ้าทีค
่ วบคุมลาดับขัน
้ ตอนการการประมวลผลและการทางานของ
อุปกรณ์ตา่ งๆ ภายใน หน่วยประมวลผลกลาง และรวมไปถึงการประสานงานในการ
ทางานร่วมกันระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง กับอุปกรณ์นาเข ้าข ้อมูล อุปกรณ์
แสดงผล และหน่วยความจาสารองด ้วย เมือ
่ ผู ้ใชต้ ้องการประมวลผล ตามชุดคาสงั่ ใด
้
ี ก่อน โดยข ้อมูล
ผู ้ใชจะต
้องสง่ ข ้อมูลและชุดคาสงั่ นั น
้ ๆ เข ้าสูร่ ะบบ คอมพิวเตอร์เสย
และชุดคาสงั่ ดังกล่าวจะถูกนาไปเก็บไว ้ในหน่วยความจาหลักก่อน จากนั น
้ หน่วย
ควบคุมจะดึงคาสงั่ จาก ชุดคาสงั่ ทีม
่ อ
ี ยูใ่ นหน่วยความจาหลักออกมาทีละคาสงั่ เพือ
่ ทา
การแปล ความหมายว่าคาสงั่ ดังกล่าวสงั่ ให ้ ฮาร์ดแวร์สว่ นใด ทางานอะไรกับข ้อมูลตัว
ั ญาณคาสงั่ ไปยัง
ใด เมือ
่ ทราบความหมายของ คาสงั่ นั น
้ แล ้ว หน่วยควบคุมก็จะสง่ สญ
่ ถ ้า
ฮาร์ดแวร์ สว่ นทีท
่ าหน ้าที่ ในการประมวลผลดังกล่าว ให ้ทาตามคาสงั่ นั น
้ ๆ เชน
ั ญาณ คาสงั่ ไป
คาสงั่ ทีเ่ ข ้ามานั น
้ เป็ นคาสงั่ เกีย
่ วกับการคานวณ หน่วยควบคุมจะสง่ สญ
ยังหน่วยคานวณและตรรกะ ให ้ทางาน หน่วยคานวณและตรรกะก็จะไปทาการดึงข ้อมูล
จาก หน่วยความจาหลักเข ้ามาประมวลผล ตามคาสงั่ แล ้วนาผลลัพธ์ทไี่ ด ้ไปแสดงยัง
ั ญาณคาสงั่ ไปยัง อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ ที่
อุปกรณ์แสดงผล หน่วยควบคุมจึงจะสง่ สญ
กาหนดให ้ดึงข ้อมูลจากหน่วยความจาหลัก ออกไปแสดงให ้เห็นผลลัพธ์ดงั กล่าว อีก
ต่อหนึง่
3. หน่วยความจาหลัก (Main Memory)
• •
องค์ประกอบของหน่วยประมวลผลกลาง
• วงจรในหน่วยประมวลผลกลางเรียกว่า ไมโครโปรเซสเซอร์
ิ ทีท
ิ ก
(Microprocessor) ซงึ่ เป็ นชป
่ าจากซล
ิ อน ประกอบด ้วยสว่ นสาคัญ
2 หน่วยคือ
• o
หน่วยควบคุม (Control Unit) ทาหน ้าทีค
่ วบคุมการทางานของ
่ ควบคุมการทางานของความจาหลัก
เครือ
่ งคอมพิวเตอร์ทงั ้ ระบบ เชน
หน่วยรับข ้อมูล หน่วยคานวณและตรรกะ หน่วยแสดงผล และทีเ่ ก็บ
ข ้อมูลต่าง ๆ ดังนัน
้ การทางานของหน่วยนีจ
้ งึ เปรียบเสมือนเป็ น
ศูนย์กลางระบบประสาท ทีท
่ าหน ้าทีค
่ วบคุมการทางานของ
สว่ นประกอบต่าง ๆ ของเครือ
่ งคอมพิวเตอร์ โดยทีห
่ น่วยควบคุมและ
ี ย
ซพ
ี จ
ู ะรับรู ้คาสงั่ ต่าง ๆ ในรูปของคาสงั่ ภาษาเครือ
่ งเท่านัน
้ ถ ้าผู ้ใช ้
้
เขียนโปรแกรมโดยใชภาษาระดั
บสูง (High Level Language) ก่อนทีจ
่ ะ
สงั่ ให ้คอมพิวเตอร์ทางานจะต ้องมีการแปลงเป็ นภาษาระดับตา่ (Low
Level Language) ก่อน
• o
หน่วยคานวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit) หรือทีเ่ รียก
ั ้ ๆ ว่า เอแอลยู (ALU) ทาหน ้าทีป
สน
่ ระมวลผลการคานวณทาง
คณิตศาสตร์ ตลอดจนการเปรียบเทียบทางตรรกะทัง้ หมด
ี ย
• การทางานในซพ
ี ม
ู ี รีจส
ิ เตอร์ (Register) คอยทาหน ้าทีเ่ ก็บและ
ี ย
ถ่ายทอดข ้อมูลหรือคาสงั่ ทีถ
่ ก
ู นาเข ้ามาปฏิบต
ั ก
ิ ารภายในซพ
ี ู รวมทัง้
้
ั ญาณไฟฟ้ าของหน่วยต่าง ๆ
มี บัส (Bus) เป็ นเสนทางในการส
ง่ ผ่านสญ
ภายในระบบ โดยคอมพิวเตอร์ทต
ี่ า่ งระบบกันมีการออกแบบบัสต่างกัน
่ เครือ
ั่
• ในระบบคอมพิวเตอร์รน
ุ่ ใหม่ เชน
่ งระดับเวิรค
์ สเตชน
(Workstation) หรือเซริ ฟ
์ เวอร์ของระบบเครือข่าย (Network Server)
•
•
•
•
หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด ้วยหน่วยย่อย ดังนี้
1. หน่วยควบคุม (Control Unit)
2. หน่วยคานวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit ; ALU)
3. หน่วยความจาหลัก (Main Memory Unit)
ื่ สารระหว่างหน่วยต่างๆ ใน CPU จะใชสายส
้
ั ญาณทีเ่ รียกว่า
• การสอ
ญ
Bus Line หรือ Data Bus
• หน่วยควบคุม (Control Unit)
• หน่วยควบคุมทาหน ้าทีค
่ วบคุมการทางานของหน่วยทุกๆ หน่วย ใน
CPU และอุปกรณ์อน
ื่ ทีต
่ อ
่ พ่วง เปรียบเสมือนสมองทีค
่ วบคุมการทางาน
่ แปลคาสงั่ ทีป
สว่ นประกอบต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ เชน
่ ้ อน ควบคุม
ิ ใจว่าจะ
ให ้หน่วยรับข ้อมูลรับข ้อมูลเข ้ามาเพือ
่ ทาการประมวลผล ตัดสน
ให ้เก็บข ้อมูลไว ้ทีไ่ หน ถูกต ้องหรือไม่ ควบคุมให ้ ALU ทาการคานวณ
ข ้อมูลทีร่ ับเข ้ามา ตลอดจนควบคุมการแสดงผลลัพธ์ เป็ นต ้น
• รับชุดคาสงั่ จาก RAM แล ้วทาการอ่านและแปลชุดคาสงั่
• ควบคุมการทางานของอุปกรณ์ภายในระบบ โดยเฉพาะสว่ นประกอบ
ของ Processor
• ควบคุมการไหลของโปรแกรมและข ้อมูลเข ้าสู่ RAM และออกจาก
• หน่วยคานวณและตรรกะ (ALU; Arithmetic and Logic Unit)
• หน่วยคานวณและตรรกะ ทาหน ้าทีค
่ านวณทางคณิตศาสตร์
(Arithmetic operations) และการคานวณทางตรรกศาสตร์ (Logical
operations) โดยปฏิบต
ั ก
ิ ารเกีย
่ วกับการคานวณได ้แก่ การบวก
(Addition) ลบ (Subtraction) คูณ (Multiplication) หาร (Division)
สาหรับการคานวณทางตรรกศาสตร์ ประกอบด ้วย การเปรียบเทียบค่า
จริง หรือเท็จ โดยอาศัยตัวปฏิบต
ั ก
ิ ารพืน
้ ฐาน 3 ค่าคือ
• เงือ
่ นไขเท่ากับ (=, Equal to condition)
• เงือ
่ นไขน ้อยกว่า (<, Less than condition)
• เงือ
่ นไขมากกว่า (>, Greater than condition)
• สาหรับตัวปฏิบต
ั ก
ิ ารทางตรรกะ สามารถนามาผสมกันได ้ทัง้ หมด 6
รูปแบบ คือ
•
•
•
•
•
•
เงือ
่ นไขเท่ากับ (=, Equal to condition)
เงือ
่ นไขน ้อยกว่า (<, Less than condition)
เงือ
่ นไขมากกว่า (>, Greater than condition)
เงือ
่ นไขน ้อยกว่าหรือเท่ากับ (<=, Less than or equal condition)
เงือ
่ นไขมากกว่าหรือเท่ากับ (>=, Greater than or equal condition)
เงือ
่ นไขน ้อยกว่าหรือมากกว่า (< >, Less than or greater than
condition) ซงึ่ เป็ นเงือ
่ นไขทีม
่ ค
ี า่ คือ "ไม่เท่ากับ (not equal to)" นั่นเอง
หน่วยความจาหลัก (Main Memory Unit)
ื่ เรียกหลายชอ
ื่
หน่วยความจาหลัก ซงึ่ มีชอ
ได ้แก่ Main Memory Unit, Primary Storage
้ บ
Unit, Internal Storage Unit เป็ นหน่วยทีใ่ ชเก็
้
ข ้อมูล และคาสงั่ เพือ
่ ใชในการประมวลผล
และ
เก็บข ้อมูลตลอดจนคาสงั่ ชวั่ คราวเท่านัน
้ ข ้อมูล
และคาสงั่ จะถูกสง่ มาจากหน่วยควบคุม
สามารถแบ่งได ้เป็ น 2 ประเภท คือ
1. หน่วยความจาสาหรับเก็บคาสงั่ (Program
Memory)
2. หน่วยความจาสาหรับเก็บ
ข ้อมูลและคาสงั่ (Data & Programming
Memory)
อ้างอิง
จาก
http://www.thaigoodview.com/library/teach
ershow/lopburi/kanidta_v/computer/sec02p0
1.html
http://www.bpic.ac.th/computer/pest5.html
http://www.slideshare.net/Noomim/ss9137643