Transcript บทที่ 1
บทที่ 1 ความรูเ้ บื้องต้นเกีย่ วกับคอมพิวเตอร 1.1 ความหมายของคอมพิวเตอร์ ผู้ออกแบบ ส่ วนใหญ่เป็ น นักคณิ ตศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ หรื อวิศวกร จุดมุ่งหมายเดิม เพื่อใช้ในการคานวณและแก้ปัญหาทางคณิ ตศาสตร์ 1.1 ความหมายของคอมพิวเตอร์ ความหมาย เครื่ องคานวณ เครื่ องคานวณอิเล็กทรอนิ กส์ที่สามารถทางานคานวณผล และ เปรี ยบเทียบค่าตามชุดคาสัง่ ด้วยความเร็ วสูงอย่างต่อเนื่องและ อัตโนมัติ เครื่ องอิเล็กทรอนิ กส์แบบอัตโนมัติ ทาหน้าที่เสมื อนสมองกลใช้ สาหรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทาง คณิ ตศาสตร์ 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ในระยะ 5,000 ปี ทีผ ่ า่ นมา มนุษย์เริม ่ ใชนิ้ ว้ มือ และนิว้ เท ้าเพือ ่ ชว่ ยในการคานวณ และพัฒนา ่ ลูกหิน เป็ นอุปกรณ์อน ื่ ๆ เชน 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ประมาณ 2,600 ปี กอ ่ นคริสตกาล ชาวจีนได ้ ้ ประดิษฐ์เครือ ่ งมือเพือ ่ ใชในการค านวณ เรียกว่า ลูกคิด (Abacus) ซงึ่ ถือได ้ว่าเป็ น อุปกรณ์ชว่ ยการคานวณทีเ่ ก่าแก่ทส ี่ ด ุ ในโลก ้ และยังคงใชงานมาจนถึ งปั จจุบน ั 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ื่ พ.ศ. 2158 นั กคณิตศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ชอ John Napier ได ้ประดิษฐ์อป ุ กรณ์ทใี่ ชช้ ว่ ยในการ คานวณขึน ้ มาเรียกว่า Napier's Bones เป็ น อุปกรณ์ทม ี่ ล ี ักษณะคล ้ายกับตารางสูตรคูณใน ปั จจุบน ั 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ื่ พ.ศ. 2185 นั กคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชอ Blaise Pascal ได ้ออกแบบเครือ ่ งมือชว่ ยในการ ้ กการหมุนของฟั นเฟื อง คานวณโดยใชหลั ้ ้ดีในการคานวณบวก เครือ ่ งมือนีส ้ ามารถใชได และลบ เท่านั น ้ สว่ นการคูณและหารยังไม่ด ี เท่าไร 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ื่ Gottfried ในปี 2216 นั กปรัชญาชาวเยอรมันชอ Wilhelm Baronvon Leibnitz ได ้ปรับปรุงเครือ ่ ง ้ ้าๆ กันแทน คานวณของปาสกาล ซงึ่ ใชการบวกซ การคูณเลข จึงทาให ้สามารถทาการคูณและหาร ได ้โดยตรง และยังค ้นพบเลขฐานสอง (Binary Number) 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2344 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส ื่ Joseph Marie Jacquard พัฒนา ชอ เครือ ่ งทอผ ้าโดยใชบั้ ตรเจาะรูในการ บันทึกคาสงั่ ควบคุมเครือ ่ งทอผ ้าให ้ ทาตามแบบทีก ่ าหนดไว ้ ซงึ่ เป็ น แนวทางทีท ่ าให ้เกิดการประดิษฐ์ เครือ ่ งเจาะบัตรในเวลาต่อมา และถือ ว่าเป็ นเครือ ่ งจักรทีใ่ ชชุ้ ดคาสงั่ (Program) สงั่ ทางานเป็ นเครือ ่ งแรก 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2373 Charles Babbage ศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์แห่ง มหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ของอังกฤษ ได ้สร ้างเครือ ่ งหาผลต่าง (Difference Engine) ซงึ่ เป็ นเครือ ่ งทีใ่ ชค้ านวณ และพิมพ์ตารางทางคณิตศาสตร์ อย่างอัตโนมัต ิ แต่ก็ไม่สาเร็จตาม แนวคิด ด ้วยข ้อจากัดทางด ้าน วิศวกรรมในสมัยนัน ้ แต่ได ้พัฒนา เครือ ่ งมือหนึง่ เรียกว่า เครือ ่ งวิเคราะห์ (Analytical Engine) 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ เครือ ่ งนีป ้ ระกอบด ้วยสว่ นสาคัญ 4 สว่ น คือ 1. ส่ วนเก็บข้อมูล ส่ วนประมวลผล 3. ส่ วนควบคุม 4. ส่ วนรับข้อมูลเข้าและ แสดงผลลัพธ์ 2. ด ้วยเครือ ่ งวิเคราะห์ มีลก ั ษณะ ใกล ้เคียงกับสว่ นประกอบของ ระบบคอมพิวเตอร์ในปั จจุบน ั จึง ทาให ้ Charles Babbage ได ้รับ การยกย่องให ้เป็ น "บิดาแห่งคอมพิวเตอร์ " 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ ื่ Lady พ.ศ. 2385 สุภาพสตรีชาวอังกฤษชอ Augusta Ada Byron ได ้ทาการแปลเรือ ่ งราว เกีย ่ วกับเครือ ่ ง Analytical Engine และได ้เขียน ้ อ ขัน ้ ตอนของคาสงั่ วิธใี ชเครื ่ งนีใ้ ห ้ทาการคานวณที่ ั ซอน ้ จึงนั บได ้ว่า ออกุสต ้า เป็ น ยุง่ ยากซบ โปรแกรมเมอร์คนแรกของโลก และยังค ้นพบอีกว่า ชุดบัตรเจาะรูทบ ี่ รรจุชด ุ คาสงั่ ไว ้สามารถนากลับมา ทางานซ้าใหม่ นั่ นคือหลักการทางานวนซ้า หรือที่ เรียกว่า Loop 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2397 นักคณิตศาสตร์ชาว อังกฤษ George Boole ได ้สร ้าง ระบบพีชคณิตแบบใหม่ เรียกว่า พีชคณิตบูลลีน (Boolean Algebra) ซงึ่ มีประโยชน์มากต่อ การออกแบบวงจรไฟฟ้ าและ อิเล็กทรอนิกส ์ และการออกแบบ ทางตรรกวิทยาของเครือ ่ ง คอมพิวเตอร์ในปั จจุบน ั ด ้วย 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2423 Dr. Herman Hollerith นักสถิต ิ ชาวอเมริกน ั ได ้ประดิษฐ์เครือ ่ งประมวลผล ทางสถิตเิ ครือ ่ งแรก ซงึ่ ใชกั้ บบัตรเจาะรู ซงึ่ ้ ได ้ถูกนามาใชในงานส ารวจสามะโนประชากร ของสหรัฐอเมริกา 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2480 ศาสตราจารย์ Howard Aiken ได ้พัฒนา เครือ ่ งคานวณตามแนวคิดของแบบเบจ ร่วมกับวิศวกร ของบริษัท ไอบีเอ็มได ้สาเร็จ โดยเครือ ่ งจะทางานแบบ ื่ เครือ ่ งจักรกลปนไฟฟ้ าและใชบั้ ตรเจาะรู เครือ ่ งมือนีม ้ ช ี อ ื่ หนึง่ ว่า IBM Automatic ว่า MARK I หรือมีอก ี ชอ Sequence Controlled Calculator และนับเป็ นเครือ ่ ง คานวณแบบอัตโนมัตเิ ครือ ่ งแรกของโลก 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2486 เป็ นชว่ งสงครามโลกครัง้ ที่ 2 ศูนย์วจ ิ ัยของ กองทัพบกสหรัฐอเมริกา ต ้องการเครือ ่ งคานวณหาทิศทาง ้ อ และระยะทางในการสง่ ขีปนาวุธ ซงึ่ ถ ้าใชเครื ่ งคานวณสมัย ้ นัน ้ จะต ้องใชเวลาถึ ง 12 ชม.ต่อการยิง 1 ครัง้ ดังนัน ้ จึงให ้ ทุนอุดหนุนแก่ John W. Mauchly และ Persper Eckert ์ น ื่ ว่า ENIAC สร ้างคอมพิวเตอร์อเิ ล็กทรอนิกสข ึ้ มา มีชอ (Electronic Numerical Intergrater and Calculator) สาเร็จในปี 2489 โดยนาหลอดสุญญากาศจานวน 18,000 หลอด ซงึ่ มีข ้อดีคอ ื ทาให ้เครือ ่ งมีความเร็วและมีความ ถูกต ้องแม่นยาในการคานวณมากขึน ้ 1.2 ประวัติความเป็ นมาของคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2492 Dr. John Von Neumann ได ้พบ วิธก ี ารเก็บโปรแกรมไว ้ในหน่วยความจาของ เครือ ่ งได ้สาเร็จ เครือ ่ งคอมพิวเตอร์ทถ ี่ ก ู พัฒนาขึน ้ ตามแนวคิดนีไ้ ด ้แก่ EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic ้ Computer) และนามาใชงานจริ งในปี 2494 และ ในเวลาเดียวกันมหาวิทยาลัย เคมบริดจ์ ก็ได ้มี การสร ้างคอมพิวเตอร์ในลักษณะคล ้ายกับเครือ ่ ง ื่ ว่า EDSAC (Electronic EDVAC นี้ และให ้ชอ Delay Storage Automatic Calculator) มี ลักษณะการทางานเหมือนกับ EDVAC คือเก็บ โปรแกรมไว ้ในหน่วยความจา แต่มล ี ก ั ษณะพิเศษ ้ ทีแ ่ ตกต่างออกไปคือ ใชเทปแม่ เหล็กในการ บันทึกข ้อมูลต่อมา ศาสตราจารย์แอคเคิทและ มอชลี ได ้ร่วมมือกันสร ้างเครือ ่ งคอมพิวเตอร์อก ี ื่ ว่า UNIVAC I (Universal Automatic ชอ Calculator) ซงึ่ ผลิตขึน ้ มาเพือ ่ ขายหรือเชา่ เป็ น ่ ลาด เครือ ่ งแรกทีอ ่ อกสูต 1.3 วิวฒ ั นาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ แบ่ งออกเป็ น 5 ยุค คือ ยุคที่ 1 ใช้หลอดสูญญากาศ 1.3 วิวฒ ั นาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 2 ใช้หลอดทรานซิสเตอร์ 1.3 วิวฒ ั นาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 3 ใช้ไอซี (IC : Intergrated Circuit) 1.3 วิวฒ ั นาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 4 ใช้แอลเอสไอ (VLSI : Very Large Scale Integrated) 1.3 วิวฒ ั นาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ ยุคที่ 5 ปัญญาประดิษฐ์ (AI : Artificial Intelligence) 1.4 ประเภทของคอมพิวเตอร์ แบ่ งตามหลักของการแทนค่ าข้ อมูลในเครื่อง คอมพิวเตอร์ อานาลอกคอมพิวเตอร์ (Analog Computer) ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ (Digital Computer) แบ่ งตามลักษณะการใช้ งาน คอมพิวเตอร์เฉพาะกิจ (Special-Purpose Computer) คอมพิวเตอร์ ใช้งานทัว ่ ไป (General-Purpose Computer) 1.4 ประเภทของคอมพิวเตอร์ แบ่ งตามขนาดของเครื่อง ไมโครคอมพิวเตอร์ (Micro Computer) Desktop, Laptop, Notebook, Palmtop สถานีงานวิศวกรรม (Engineering Workstation) มินิคอมพิวเตอร์ (Mini Computer) เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer) ซุ ปเปอร์ คอมพิวเตอร์ (Super Computer) 1.5 องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ประกอบด้ วย 3 องค์ ประกอบ คน ตัวเครื่อง หรือ ฮาร์ ดแวร์ System Analysis, Computer Programmer, Computer Operator, DataPreparation Operator ตัวเครื่ องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่น ๆ โปรแกรมคาสั่ ง หรือ ซอฟท์ แวร์ System Software, Application Program 1.6 ส่วนประกอบของเครื่องคอมพิวเตอร์ CPU : Central Processing Unit Control ALU (Arithmetic Logic Unit) Main Memory Input Unit Output Unit Secondary Storage หน่ วยคำนวน และตรรก (ALU) หน่ วยรับข้อมูล หน่ วยควบคุม หน่ วยควำมจำหลัก หน่ วยควำมจำ สำรอง รูปแสดงสว่ นประกอบของคอมพิวเตอร์ หน่ วยแสดงผล ข้อมูล หน่ วยความจาของคอมพิวเตอร์ หน่วยความจาทีเ่ รียกว่า ROM (Read Only Memory) ข ้อมูลทีอ ่ ยูใ่ นหน่วยความจา แม ้จะปิ ดไฟ เครือ ่ ง สงิ่ ทีบ ่ น ั ทึกอยูก ่ ็จะไม่หาย หน่วยความจาทีเ่ รียกว่า RAM (Random Access ้ นทีเ่ ก็บข ้อมูลและโปรแกรมของ Memory) ใชเป็ ผู ้ใช ้ โดยจะเปลีย ่ นแปลง แก ้ไข เพิม ่ เติม ลบออก ได ้ แต่เมือ ่ ปิ ดไฟเครือ ่ ง ข ้อมูลทีอ ่ ยูใ่ นสว่ นนีจ ้ ะ หายไปหมด หน่ วยความจาของคอมพิวเตอร์ หน่วยทีเ่ ล็กทีส ่ ด ุ ทีอ ่ าจเป็ นเลข 0 หรือ 1 เรียกว่า บิต (Bit) ทีย ่ อ ่ มาจาก ่ 8 บิต เรียกว่า 1 Binary Digit และเมือ ่ นาเอาบิตมารวมกันเป็ นกลุม ่ เชน ้ ไบท์ (Byte) โดย 1 ไบท์จะใชแทนตั วอักษรหรือตัวเลข 1 ตัว ทุกๆไบท์ จะมีหมายเลขกากับ (Address number) ขนาดของหน่วยความจาจะ ขึน ้ อยูก ่ บ ั จานวนไบท์ โดยไบท์จะมีหน่วยเป็ น Kb (Kilobyte) หรือ Mb ่ เครือ (Megabyte) หรือ Gb (Gigabyte) เชน ่ ง IBM มีหน่วยความจา ขนาด 128 Mb คือ เครือ ่ งนีจ ้ ะสามารถเก็บตัวอักษรหรือตัวเลขได ้ 128*1,024*1,024 ตัวอักษร เป็ นต ้น ( 1 Kilobyte ( 1 Megabyte ( 1 Gigabyte = 210 = 210 * 210 = 210 * 210 * 210 = 1,024 bytes) = 1,048,576 bytes) = 1,073,741,824 bytes) 1.7 คอมพิวเตอร์ซอฟท์แวร์ โปรแกรมระบบ (System Program) โปรแกรมจัดการระบบ, โปรแกรมแปลภาษา, โปรแกรมควบคุมงาน, โปรแกรมควบคุมการรับส่ งข้อมูล, โปรแกรมอัตถประโยชน์, โปรแกรม บารุ งรักษา โปรแกรมประยุกต์ (Application Program) เขียนขึ้นด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ เบสิ ก (BASIC), ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN), โคบอล (COBOL) ปาสกาล (PASCAL), ซี (C), วีบี (VB), วีซี (VC), เดลฟี (Delphi) โปรแกรมในสานักงาน, การทาบัญชี, การลงทะเบียน, งานวิจยั เป็ นต้น 1.8 ภาษาคอมพิวเตอร์ ภาษาเครื่อง (Machine Language) คาสั่งของภาษาประกอบด้วยกลุ่มเลขฐานสอง (0 และ 1) ภาษาใกล้ เคียงภาษามนุษย์ (Human Oriented Language) ภาษาระดับต่า (Low level language) มีเพียงภาษาเดียวเท่านั้น คือ ภาษาแอสเซมบลี่ ภาษาระดับสูง (High level language) เบสิ ก (BASIC), ภาษาฟอร์ แทรน (FORTRAN), โคบอล (COBOL) ปาสกาล (PASCAL), ซี (C), วีบี (VB), วีซี (VC), เดลฟี (Delphi) 1.9 รหัสแทนข้อมูล รหัส BCD (Binary Code Decimal) รหัส EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code) 1 ไบท์ 6 บิท ได้ 64 ลักษณะ 1 ไบท์ 8 บิท ได้ 256 ลักษณะ รหัส ASCII (American Standard Code Information Interchange) 1 ไบท์ 8 บิท ได้ 256 ลักษณะ เป็ นที่นิยมใช้กนั มากในปั จจุบนั 1.9 รหัสแทนข้อมูล Character BCD EBCDIC ASCII 1 2 3 4 000001 000010 000011 000100 11110001 11110010 11110011 11110100 00110001 00110010 00110011 00110100 : : : : A B C D 110001 110010 110011 110100 11000001 11000010 11000011 11000100 01000001 01000010 01000011 01000100 : : : : 1.10 ลักษณะที่สาคัญของเครื่องคอมพิวเตอร์ เป็ นเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ มีความเร็วสู งในการประมวลผล ทางานด้วยความเร็วสูง มีหน่ วยความจาภายใน ประกอบด้วยชิ้นส่ วนอิเล็กทรอนิกส์ ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูล มีความถูกต้ องเสมอ ถ้าข้อมูลและคาสัง่ ถูกต้อง 1.11 ประโยชน์และข้อจากัดของคอมพิวเตอร์ ประโยชน์ ของคอมพิวเตอร์ ได้ แก่ ความเร็ ว (Speed) ความถูกต้อง (Accuracy) ความน่าเชื่อถือ (Reliability) การเก็บรักษาข้อมูลหรื อโปรแกรม (Retention) การประหยัด (Economy) การใช้งานได้หลาย ๆ ด้าน (Wide Applicability) 1.11 ประโยชน์และข้อจากัดของคอมพิวเตอร์ ข้ อจากัดของคอมพิวเตอร์ ได้ แก่ การทางานต้องขึ้นกับมนุษย์ (Dependence of People) การวางระบบงานคอมพิวเตอร์ตอ้ งใช้เวลามาก (TimeConsuming System) การรบกวนระบบงานปกติ (Disruptiveness) การไม่รู้จกั ปรับปรุ งให้ดีข้ ึน (Unadaptiveness) Home Work แบบฝึ กห ัด บทที่ 1 ส่งทางคาตอบทาง paper ก่อนเรียนบทที่ 2 The End