Transcript สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Comput

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์
(Computer Architecture)
น.ท.ไพศาล โมลิสกุลมงคล
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
1
บทที่ 2
ข้ อมูล
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
2
ข้ อมูล
ทำงำนของคอมพิวเตอร์ มี 3 ขันตอนหลั
้
กคือ กำรรับข้ อมูลเข้ ำ
หรื ออินพุต (Input) กำรดำเนินกำร (Process) และกำรนำ
ข้ อมูลออก หรื อเอำต์พตุ (Output)
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
3
พืน้ ฐานข้ อมูล
ข้ อมูลไม่ ว่าจะเป็ นคาแรกเตอร์ รูปภาพ เสียง หรือข้ อมูลในรู ปแบบ
ต่ าง ๆ จะต้ องสามารถนาเข้ าสู่คอมพิวเตอร์ และแปลงให้ อยู่ใน
รูปแบบที่เหมาะสมด้ วยอุปกรณ์ อนิ พุตที่ให้ คอมพิวเตอร์ สามารถ
ดาเนินการ จัดเก็บ หรือนาไปใช้ ในระบบคอมพิวเตอร์ ได้
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
4
ฟอร์ แมตมาตรฐานของข้ อมูล
ฟอร์ แมตข้ อมูล
คำแรกเตอร์
รูปภำพ (บิตแมพ)
มาตรฐาน
Unicode, ASCII, EBCDIC
GIF (Graphical Image Format), TIFF (Tagged Image File
Format), PNG (Portable Network Graphics)
รูปภำพ (ออปเจ็กต์) PostScript, JPEG (Joint Photographic Experts Group).
SWF (Macromedia Flash), SVG (Scalable Vector Graphics)
กรำฟิ กและฟอนต์ PostScript, TrueType
เสียง
WAV (Waveform Audio), AVI (Audio Visual Interleaved),
MP3 MPEG (Moving Picture Experts Group) (audio layer) 3,
MIDI (Musical Instrument Digital Interface), WMA
เพจ
PDF (Acrobat Portable Document Format), HTML
XML (eXtension Markup Language)
ภำพเคลื่อนไหว
Quicktime, MPEG-2 (Moving Picture Experts Group –2),
RealVideo, WMV
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
5
คาแรกเตอร์
ASCII
 ASCII กับคำแรกเตอร์ ภำษำไทยมำตรฐำน สมอ.
 EBCDIC
 Unicode

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
6
การใส่ ตัวอักษรจากคีย์บอร์ ด


ตัวอักษรที่ใส่ผำ่ นคีย์บอร์ ดจะถูกแปลง scan code แล้ วส่งเข้ ำไป
สมมุตวิ ำ่ ผู้ใช้ งำนคีย์ตวั อักษร 3 ตัว “D”, “I”, “R” แล้ วกดคีย์ Enter
คอมพิวเตอร์ จะแปลง scan code 4 ตัวเป็ นโค้ ด ASCII ฐำนสองเป็ น
1000100, 1001001, 1010010, 0001101
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
7
การใส่ ตัวอักษรจากแหล่ งอื่น
OCR (Optical Character Recognition)
 Barcode Reader
 Magnetic Stripe Reader
 Voice Input

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
8
เลขจานวนเต็ม

ในระบบเลขฐำนสอง สำมำรถแสดงค่ำโดยใช้ เลขเพียง 2 ตัวคือ 0 และ 1
โดยอำจจะใช้ เครื่ องหมำย + และ - รวมทังแทนจ
้
ำนวนทศนิยมได้ เช่น
1000011 = 35 หรือ -1011.0110 = -11.375

แต่ในคอมพิวเตอร์ จะรู้จกั เฉพำะเลข 0 และ 1 ไม่สำมำรถใช้ ประโยชน์จำก
จุดได้ แต่สำมำรถใช้ เครื่ องหมำยลบโดยใช้ เงื่อนไขเพิ่มเติม กำรเก็บข้ อมูล
จะเป็ นกำรเก็บค่ำในรี จิสเตอร์ เช่น ถ้ ำเป็ นขนำด 8 บิต จะได้
00000000 = 0
01000001 = 65
10000011 = 131
00000001 = 1
10000001 = 129
11111111 = 255
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
9
เลขจานวนเต็มไม่ มีเครื่องหมาย

กำรเก็บข้ อมูลในคอมพิวเตอร์ ที่เป็ นเลขจำนวนเต็มไม่มีเครื่องหมำยจะเก็บ
เลขฐำนสอง ตำมจำนวนบิตที่กำหนด เช่น
8 บิต = 256 ค่ า (0-255) 16 บิต = 65,536 (0-65,535)
16 บิต = 4,294,967,296 (0-4,294,967,295)
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
10
เลขจานวนเต็มไม่ มีเครื่องหมาย
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
11
เลขจานวนเต็มไม่ มีเครื่องหมาย
เลขจานวนเต็มแบบ BCD
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
12
เลขจานวนเต็มที่มีเครื่องหมาย

Sign-and-magnitude : คล้ ำยเลขจำนวนเต็มทัว่ ไป แต่บติ ซ้ ำยสุดมป็ นบิต
เครื่ องหมำย 0 หมำยถึงจำนวนเต็มบวก และ 1 เป็ นจำนวนเต็มลบ
00110101 = +53
10110101 = -53

1’s complement : เกิดจำกนำเลขจำนวนเต็มฐำนสองจำนวนนันลบออก
้
จำกค่ำที่เป็ น 1 ทุกบิต เช่น 1’s complement ของ 10110101 คือ
11111111-10110101 = 01001010 หรื อ สลับค่ำทุกบิตเป็ นค่ำตรงข้ ำม
10110101 ---> 01001010
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
13
เลขจานวนเต็มที่มีเครื่องหมาย

2’s complement : เกิดจำกบวก 1 เข้ ำกับบิตขวำสุดของ 1’s complement
เช่นหำค่ำ 2’s complement ของ 10110100 คือ
ค่ า 1’s complement ของ 10110100 = 01001011
ค่ า 2’s complement ของ 10110100 = 01001011+1
= 01001100
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
14
เลขจานวนเต็มที่มีเครื่องหมาย

2’s complement :
ค่า value box ของจานวน +
ขนาด 8 บิต
ค่า value box ของจานวน ขนาด 8 บิต
โครงสร้างการแสดงค่า 2’s complement
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
15
เลขจานวนเต็มที่มีเครื่องหมาย

Overflow และตัวทด :
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
16
เลขทศนิยม

พืน้ ฐานเลขทศนิยม :
เครื่ องหมายของจานวน
เครื่ องหมายเลขชีก้ าลัง
-3.579 x
จุด
เลขชีก้ าลัง
-3
10
ฐาน
ค่ าของจานวน
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
17
เลขทศนิยม

เลขทศนิยม : จำนวนเต็มที่เป็ นมำตรฐำน 1 word ประกอบด้ วยเลข 7 ตัว
และเครื่ องหมำยอีก 1 ตัว รูปแบบจะเป็ น
SMMMMMMM
โดยที่
S คือ Sign ซึง่ เป็ นบิตที่เก็บเครื่ องหมำย
M คือ Mantissa ซึง่ เป็ นบิตค่ำของจำนวนเต็ม
รูปแบบนี ้สำมำรถเก็บค่ำจำนวนเต็มในช่วง
–9,999,999 < I < 99,999,999
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
18
เลขทศนิยม

เลขทศนิยมที่มีเครื่องหมาย : จะมีบติ เครื่ องหมำย 2 บิต รูปแบบจะเป็ น
SEEMMMMM
โดยที่
S คือ Sign ซึง่ เป็ นบิตที่เก็บเครื่ องหมำย
E คือ Exponent ซึง่ เป็ นบิตที่เก็บเลขชี ้กำลัง
M คือ Mantissa ซึง่ เป็ นบิตค่ำของจำนวนทศนิยม
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
19
เลขทศนิยม


Excess-50 : กำหนดเป็ น 100 ช่วง โดยแบ่งครึ่งหนึง่ เป็ นบวก อีกครึ่งหนึง่
เป็ นลบ รูปแบบจะเป็ น
Overflow และ Underflow :
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
20
เลขทศนิยม

การทา Normalization : เป็ นกำรกำหนดรูปแบบของเลขทศนิยมเพื่อให้
เกิดควำมแม่นยำ โดยกำรเลื่อนจำนวนไปทำงซ้ ำยโดยกำรเพิ่มเลขชี ้กำลัง
จนกว่ำ 0 ที่นำหน้ ำจำนวนนันถู
้ กกำจัดออกไป รูปแบบมำตรฐำนจะเป็ น
.MMMMM x 10EE
เช่น 123.4567 = 123.4567 x 100
= 0.1234567 x 103
= 0.12345 x 103
= 05312345
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
21
เลขทศนิยม

เลขทศนิยมในคอมพิวเตอร์ : นำรูปแบบเลขทศนิยมที่มีเครื่ องหมำยมำ
ประยุกต์ใช้ งำน ถ้ ำใช้ ขนำด 32 บิต จะใช้ บติ เครื่ องหมำย 1 บิต, เลขชี ้
กำลัง 8 บิต (ใช้ excess-128 ในช่วง 10-128 ถึง 10+127 ) และค่ำของ
จำนวนใช้ 23 บิต (ระหว่ำง 10-38 ถึง 10+38) รูปแบบจะเป็ น
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
22
เลขทศนิยม

เลขทศนิยมตามมาตรฐาน IEEE754์์ : มำตรฐำนกำรเก็บจำนวน
ทศนิยมในคอมพิวเตอร์ รูปแบบจะเป็ น
รูปแบบตำมมำตรฐำน IEEE754 ก) 32 บิต ข) 64 บิต
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
23
เลขทศนิยม

Packed Decimal : แต่ละเลขฐำนสิบจะเก็บในรูปแบบ BCD ที่ใช้ 2
ตัวเลขเป็ น 1 ไบต์ ตัวเลขที่มีคำ่ นัยสำคัญสูงสุดจะเก็บไว้ ก่อนในบิตที่มีคำ่
มำกของไบต์แรก เครื่ องหมำยถูกเก็บอยูใ่ นบิตที่มีคำ่ ต่ำของไบต์สดุ ท้ ำย
สำมำรถเก็บค่ำได้ ถึง 31 ตัวเลขค่ำเลขฐำนสอง 1100 และ 1101 ใช้ แสดง
เครื่ องหมำย + และ – ตำมลำดับ ส่วนค่ำ 1111 ใช้ เพื่อกำหนดว่ำจำนวน
นันไม่
้ มีเครื่ องหมำย รูปแบบจะเป็ น
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
24
ข้ อมูลรูปภาพ
Raster image --> Bitmap, GIF, JPG
 Vector image --> Graphical object, Object image
 SVG (Scalable Vector Graphics)
 Macromedia Flash

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
25
ข้ อมูลรูปภาพ

รูปภาพแบบบิตแมพ
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
26
ข้ อมูลรูปภาพ

รูปภาพแบบ GIF
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
27
ข้ อมูลรูปภาพ

รูปภาพแบบ GIF
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
28
ข้ อมูลรูปภาพ

รูปภาพแบบ Object
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
29
ข้ อมูลรูปภาพ
รูปภาพแบบ Postscript
 การแสดงคาแรกเตอร์ เป็ นรู ปภาพ
 รู ปภาพแบบวิดโี อ

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
30
ข้ อมูลเสียง
กำรแปลงสัญญำณอนำล็อกของคลื่นเสียงเป็ นดิจิตอล
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
31
ข้ อมูลที่ถูกบีบอัด
Lossless
 Lossy
055747000014747910000066827
4 7 7 4 7 0 0 0 7 4 7 0 0 7 4 7 1 2 3 0 0 0 6…
015574704147479105668274774
7 0 3 7 4 7 0 2 7 4 7 1 2 3 0 3 6…
0155Z0414Z91056682ZZ03Z02Z
1 2 3 0 3 6…

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
32