Transcript วิวัฒนาการของCPU Intel

วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์
ยุคที่ 1 หลอดสุญญากาศ ค. ศ. 1951-1958
-
วงจรสร้ างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สร้ างด้ วย หลอดสุญญากาศ(vacuum tubes)
หน่วยความจาสร้ างจากดรัมแม่เหล็ก (magnetic drum)
ใช้ บัตรเจาะรู (punch card) ในการเก็บข้ อมูลและโปรแกรม
คาสัง่ หรื อโปรแกรมสร้ างด้ วย ภาษาเครื่ อง (machine language)
คอมพิวเตอร์ ยงั ทางานช้ า เกิดข้ อผิดพลาดได้ สงู
ราคาแพงมาก
ยากต่อการสร้ างโปรแกรมควบคุมเครื่ องคอมพิวเตอร์
ตัวอย่างคอมพิวเตอร์ ในยุคแรก ได้ แก่ UNIVAC
(Universal Automatic Computer)
ยุคที่ 1 หลอดสุญญากาศ ค. ศ. 1951-1958
หลอดสุญญากาศ
เครื่ องคอมพิวเตอร์ มาร์ ค วัน
ยุคที่ 2 ทรานซิสเตอร์ (Transistor) ค. ศ. 1959 - 1964
-
-
-
ใช้ ทรานซิสเตอร์ (Transistor)
ขณะทางานมีความร้ อนน้ อยกว่า ใช้ พลังงานไฟฟ้าน้ อยกว่าการใช้ หลอดสุญญากาศ
มีความเร็ วและความถูกต้ องแม่นยาสูง
หน่วยความจาภายในเป็ น magnetic core
หน่วยความจาภายนอกใช้ magnetic tape ที่มีความจุสงู กว่าบัตรเจาะรู
เครื่ องพิมพ์สามารถทางานได้ เร็ วมาก 600 บรรทัดต่อนาที ภาษาที่ใช้ สร้ าง
โปรแกรมเป็ นภาษาระดับต่า (low-level language) ที่เรี ยกว่า
symbolic language ได้ แก่ ภาษาแอสเซมบลี (Assembly)
และ ภาษาระดับสูง (high-level language) ได้ แก่ ภาษา FORTRAN (ค.ศ. 1954)
ภาษา COBOL (ค. ศ. 1959) ที่งา่ ยต่อการเขียนโปรแกรม
เริ่ มมีการนาคอมพิวเตอร์ มาใช้ ในหน่วยงานธุรกิจอย่างแพร่หลาย
ยุคที่ 2 ทรานซิสเตอร์ (Transistor) ค. ศ. 1959 - 1964
ทรานซิ สเตอร์
ยุคที่ 3 ไอซี (Integrated Circuits: IC) ค. ศ. 1965-1970
-
-
ใช้ วงจรรวมที่เรี ยกว่า Integrated Circuit : IC แทน Transistor
IC มีคณ
ุ สมบัติทางานได้ อย่างรวดเร็ ว มีความเชื่อถือได้ สงู มากกว่าการใช้ Transistor
ใช้ จานแม่เหล็ก Magnetic disk มาใช้ เก็บข้ อมูลที่มีจานวนมาก
พัฒนาเครื่ องพิมพ์ที่สามารถพิมพ์ได้ เป็ น 1,000 บรรทัด
ภาษาที่ใช้ สร้ างโปรแกรมควบคุมคอมพิวเตอร์ ยงั คงใช้ ภาษาระดับสูง
มีการสร้ างภาษา BASIC ขึ ้นใช้ ทาให้ ง่ายต่อการสร้ างโปรแกรมสัง่ งานคอมพิวเตอร์
ตัวอย่างเครื่ องคอมพิวเตอร์ ได้ แก่ System/630 ของบริ ษัท IBM
เครื่ องคอมพิวเตอร์ ขนาดเล็ก PDP-11 ของบริ ษัท DEC (Digital
Equipment Corporation)
ยุคที่ 3 ไอซี (Integrated Circuits: IC) ค. ศ. 1965-1970
วงจรรวม หรื อวงจรไอซี
ยุคที่ 4 LSI, VLSI (Large and Very Large Scale Integration) ค. ศ. 19711990
- ใช้ วงจรรวมขนาดใหญ่(Large Scale Integration circuit : LSI)
- วงจรมีทรานซิสเตอร์ (transistor) จานวนหลายพันตัวอยูบ่ น ชิป(chip) เรี ยกว่า
Microprocessor
- ต่อมาได้ มีการพัฒนาให้ เป็ น VLSI (Very Large Scale Integration)
ที่สร้ าง transistor จานวนหลายล้ านตัวลงบน Chip เพียงตัวเดียว
- Microprocessor มีประสิทธิภาพสูงมาก มีความเร็ วมีหน่วยเป็ น Nanosecond
(1/1,000,000,000 วินาที)
- ตัวอย่างคอมพิวเตอร์ ยคุ นี ้ได้ แก่ Microcomputer ที่มีการใช้ งานอย่างแพร่หลาย
ในปั จจุบนั นี ้
ยุคที่ 4 LSI, VLSI (Large and Very Large Scale Integration)
ค. ศ. 1971-1990
วงจรวีแอลเอสไอ
ยุคที่ 5 คอมพิวเตอร์ ใน ปี ค.ศ. 1990 เป็ นต้ นมา
- เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่มีความสามารถสูงมากๆ ทางานได้ อย่างรวดเร็วมากยิง่ ขึ ้น
- หน่วยประมวลผลเป็ น Microprocessor Chip ที่มีความเร็ วสูงมาก ประกอบ
Register หลายสิบล้ านตัว เช่น CPU Intel Pentium III ของบริ ษัท Intel
- มีความฉลาดในการประมวลผล เรี ยกว่า Intelligent Computer
- มีลก
ั ษณะ ปั ญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) ระบบผู้เชี่ยวชาญ
(Expert System)
- เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่เข้ าใจภาษาธรรมชาติของมนุษย์(Natural Language)
- มีการวิจยั คอมพิวเตอร์ ยคุ ที่ 5 ในญี่ปนุ่ สหรัฐอเมริ กา และอังกฤษ เป็ นต้ น
- ภาษาคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ เป็ นภาษาระดับสูง ภาษาแบบ Visual เช่น Visual BASIC
- ประยุกต์ใช้ งานทุกด้ าน โดยเฉพาะการประมวลผลด้ าน Multimedia
สรุป วิวฒ
ั นาการคอมพิวเตอร์
วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์
 คอมพิวเตอร์ ยุคแรก
คอมพิวเตอร์ ยคุ แรก เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ หลอดสุญญากาศ จึงมีปัญหาเรื่ องความ
ร้ อนและไส้ หลอดขาดบ่อย การสัง่ งานใช้ ภาษาเครื่ องซึง่ เป็ นรหัสตัวเลข
 คอมพิวเตอร์ ยุคที่สอง
คอมพิวเตอร์ ยคุ ที่สอง เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ ทรานซิสเตอร์ โดยมีแกน
เฟอร์ ไรท์เป็ นหน่วยความจา มีอปุ กรณ์เก็บข้ อมูลสารองในรูปของสื่อบันทึก
แม่เหล็ก
สรุป วิวฒ
ั นาการคอมพิวเตอร์



คอมพิวเตอร์ ยุคที่สาม
คอมพิวเตอร์ ยคุ ที่สาม เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ วงจรรวม โดยวงจรรวมแต่
ละตัวจะมีทรานซิสเตอร์ บรรจุอยูภ่ ายใน
คอมพิวเตอร์ ยุคที่ส่ ี
คอมพิวเตอร์ ยคุ ที่สี่ เป็ นยุคของคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ วงจรความจุสงู มาก
ทาให้ ขนาดเครื่ องคอมพิวเตอร์ มีขนาดเล็กลงสามารถตังบนโต๊
้
ะในสานักงานหรื อ
พกพาเหมือนกระเป๋ าหิ ้วไปในที่ตา่ งๆ ได้
คอมพิวเตอร์ ยุคที่ห้า
คอมพิวเตอร์ ยคุ ที่ห้า เป็ นคอมพิวเตอร์ ที่มนุษย์พยายามนามาเพื่อช่วย
ในการตัดสินใจและแก้ ปัญหาให้ ดียิ่งขึ ้น โดยจะมีการเก็บความรอบรู้ตา่ งๆ เข้ าไว้ ใน
เครื่ อง

ในปี ค.ศ. 1974 Intel ผลิต 8080 เป็ น microprocessor แบบ 8 บิทออกจำหน่ำย
ประกอบด้วย ทรำนซิ สเตอร์ ประมำณ 6,000 ตัว ใช้สัญญำณนำฬิกำที่ควำมถี่ 2
MHz Ed Roberts เจ้ำของบริ ษทั Micro Instrumentation Telemetry systems
ได้จดั ชุดคิท (ผูซ้ ้ื อประกอบเอง) เครื่ องคอมพิวเตอร์ โดยใช้ 8080 และลงโฆษณำ
ในวำรสำร Popular Electronic โดยมีรำคำ $397 ใช้ชื่อว่ำ Altair มีกำรสั่งซื้ อเป็ น
หลำยพันเครื่ อง ทั้งที่เครื่ องต้องโปรแกรม ด้วย สวิตช์ และแสดงผลทำง LED
เท่ำนั้น ถือเป็ น ไมโครคอมพิวเตอร์ เครื่ องแรกๆ

ในปี ค.ศ. 1978 บริ ษทั Intel ได้ผลิต 8086-8088 Microprocessor ออกสู่ ตลาด
เป็ น microprocessor ขนาด 8 บิทโดยบริ ษทั IBM นามาใช้กบั เครื่ อง PC ใน
ตระกูล IBM PC หรื อที่รู้จกั กันในนาม XT และ CPU ตัวนี้กเ็ ป็ นต้นแบบของ CPU
ในสถาปัตยกรรม X86 ที่ Intel หรื อแม้บริ ษทั อื่น นามาผลิต CPU ที่ใช้กบั เครื่ อง
PC จนถึงปั จจุบนั นี้ (ยกเว้นก็แต่ตวั Intel เอง ซึ่ งผลิต CPU ขนาด 64 บิต ที่ไม่ใช้
สถาปัตยกรรม X86) 8088, 8086 เป็ น CPU ที่ประมวลผลทีละ 8 บิต มีชุดคาสัง่
76 คาสั่ง ระบบปฏิบตั ิการที่สนับสนุน CPU ตัวนี้กค็ ือ DOS อันเลื่องชื่อของ
ไมโครซอฟท์ นั้นเอง

ในปี ค.ศ. 1980 บริ ษัท IBM เห็นว่า ตลาดของคอมพิวเตอร์ สว่ นบุคคลเป็ น
ตลาดใหญ่ จึงสร้ างเครื่ อง IBM PC ออกขาย ในปี ค.ศ. 1981 ทาให้ มีการ
นาเอาคอมพิวเตอร์ สว่ นบุคคลมาใช้ ในทางธุรกิจมากขึ ้น IBM ได้ ซื ้อระบบ
ปฏิบตั การ MSDOS และ ภาษา Basic จาก Microsoft เครื่ อง IBM PC ใช้
Intel 8088 microprocessor เป็ น microprocessor ขนาด 16 บิท
หน่วยความจา 64Kbyte floppy disk drive ขนาด160K ราคาเริ่ มต้ นที่
$1,565 – $2,880 IBM ขายได้ กว่า 13,500 เครื่ อง ใน 4 เดือนแรก และ
ต้ องมีการจอง เนื่องจาก IBM ผลิตไม่ทนั


ในปี ค.ศ. 1982 บริ ษทั Intel เริ่ มผลิต 80286 microprocessor ในช่วงเวลำ 6 ปี ของ
กำรผลิต มีเครื่ อง PC ประมำณ 15 ล้ำนเครื่ อง ที่ใช้ CPU ตัวนี้ทวั่ โลก โดย 80286
สำมำรถทำงำนกับโปรแกรมที่เขียนให้กบั 8088 ได้
ยุคเริ่ มต้น CPU ขนำด 16 บิตเริ่ มจำก CPU ตัวนี้ โดยมีโหมดกำรทำงำนอยู่ 2
โหมด คือ Standard mode และ Protected mode ( ระบบปฏิบตั ิกำร Windows
ที่ทำงำนบนเครื่ อง 286 จะทำงำนใน Standard mode) มีกำรอ้ำงอิงตำแหน่งได้
16Mbyte

ในปี ค.ศ. 1985 บริ ษทั Intel ผลิต Intel386™ Microprocessor (80386)
ออกจาหน่าย ภายในประกอบด้วย ทรานซิ สเตอร์ กว่า 275,000 ตัว เป็ น CPU เบอร์
แรกที่ประมวลผลทีละ 32 บิต ทาให้สามารถจัดการหน่วยความจาได้ดีกว่า 80286
มาก แม้วา่ 80386 จะประมวลผลได้คราวละ 32 บิตก็ตาม แต่อุปกรณ์ต่างๆ ในเวลา
นั้นยังเป็ นแบบ 16 บิตอยูม่ าก Intel จึงได้ออกแบบ 80386SX ที่สามารถนาไปใช้
กับเมนบอร์ ดที่ออกแบบมาสาหรับ 80286 ได้ทนั ที นอกจากนี้ 80386SX ยังมีราคา
ถูกว่า 80386 อยูม่ าก และเป็ นรุ่ นที่มีการใช้รูปแบบการทางานเป็ น Multitasking

รู ปแบบการทางานที่มีลกั ษณะที่ทางานหลายๆงานพร้อมกัน ซึ่งเป็ น
ประโยชน์มากทาให้สามารถประหยัดเวลาการทางานลงไปได้มาก
รุ่น 80486

ควำมจริ งก็คือ 80386 รุ่ นปรับปรุ งนั้นเองโดยได้เพิ่มตัวประมวลผลทำงคณิ ตศำสตร์
(Math co-processor) เพิ่มหน่วยควำมจำ Cache ภำยใน CPU ทำให้ 80486
ทำงำนได้เร็ วขึ้นอย่ำงเห็นได้ชดั และได้เพิม่ กำรทำงำนที่เรี ยกว่ำpipeliningเข้ำไป
แต่เนื่องจำกว่ำ 80486 ที่มี math co-processor มีรำคำค่อนข้ำงสู ง Intel จึงได้ออก
CPU 80486SX ซึ่ ง ได้ถอด math co-processor ออก ( ตัว 80486 ที่มี math coprocessor เรี ยกว่ำ 80486DX) ทำให้มีรำคำถูกลง ตัว 80486 เองได้มีกำรปรับปรุ ง
ขึ้นมำอีกขั้นขึ้นกำรทำงำนในลักษณะที่เรี ยกว่ำ Clock doubling คือ เป็ นกำรเพิ่ม
Speed ของ Clock ให้สูงขึ้น เช่น 80486DX/2 ทำงำน Clock speed 40/50/60
MHz 80486DX4 ทำงำนที่ Clock speed 100 MHz เป็ นต้น จำกกำรที่ Clock
speed สู งขึ้น บวกกับกำรที่ได้เพิ่มอุปกรณ์บำงอย่ำงเช่น หน่วยควำมจำแคชที่มำก
ขึ้น ทำให้ CPU รุ่ นนี้ได้รับควำมนิยมอยูเ่ ป็ นเวลำนำน และทำให้มีบริ ษทั อื่น
นอกจำก Intel เริ่ มเข้ำมำผลิต CPU สำหรับ PC ออกมำแข่งขันกัน ได้แก่ Cylix
และ AMD เป็ นต้น โดยในรุ่ น80486นี้ได้มีกำรเริ่ มใช้ระบบที่เรี ยกว่ำ pipelining
ในCPU
Pipelining

เทคนิค Pipelining หรื อที่เรี ยกว่ำ Instruction Pipelining เป็ นกระบวนกำรทำงำน
ของโปรเซสเซอร์ ที่สำมำรถ อ้ำงอิงแอดเดรสปลำยทำงได้อย่ำงต่อเนื่อง โดยไม่
ต้องกำรรอให้ขอ้ มูลที่กำลังมองหำอยูน่ ้ นั ถูกจัดกำรเสร็ จสิ้ นเสียก่อน จึงค่อยอ้ำงอิง
แอดเดรสต่อไป หรื อพูดง่ำยๆ ก็คือ ขณะที่ขอ้ มูลกำลังเดินทำงมำยังโปรเซสเซอร์
นั้น ตัวโปรเซสเซอร์ สำมำรถปลดปล่อยแอดเดรสชุดต่อไป อย่ำงไม่รอช้ำ โดยไม่
ต้องรอให้ขอ้ มูลวิง่ มำถึงตนเองเสี ยก่อน

ลักษณะนี้ จะเห็น แผนกอ้ำงอิงแอดเดรส ก็ทำงำนของมันไป ขณะที่ขอ้ มูลกำลังเดิน
ทำงเข้ำมำ พร้อมกับข้อมูลที่เดินทำงมำก่อนหน้ำนี้ ได้รับกำรจัดกำรในเวลำเดียวกัน
Pentium

เนื่องจำกเริ่ มมีบริ ษทั อื่นๆ ผลิต CPU สำหรับ PC ออกมำแข่งขันกับ Intel
จึงทำให้ CPU รุ่ นถัดมำของ Intel ไม่ใช้ชื่อเรี ยกเป็ นหมำยเลข ใช้เป็ นชื่ออื่น
แทน หลำยท่ำนคงมีควำมเข้ำใจ Pentium เป็ น CPU ขนำด 64 บิต แต่จริ งๆ
แล้วไม่ใช่ เนื่องจำก Pentium จะออกแบบมำคล้ำยๆ กับใช้ 80486 สองตัว
ทำงำนคู่ขนำนกัน ทำให้กลไกกำรทำงำนทั้งภำยในและนอกตัว CPU เป็ น
64 บิตไปโดยปริ ยำย CPU ของค่ำยอื่นที่ออกมำในช่วงนี้ ก็มี AMD K5,
Cylix 6x86 ซึ่ งได้มีกำรเพิ่มควำมสำมำรถที่เรี ยกว่ำ Superscalar
Superscalar

โปรเซสเซอร์ที่มีมำในอดีต จะใช้จกั รกลของกำรคำนวณและจัดกำรกับคำสัง่
เพียงชุดเดียวเท่ำนั้น ถึงแม้วำ่ โปรเซสเซอร์ดงั กล่ำว จะสำมำรถทำงำนในระบบ
Pipelining ก็ตำม ลักษณะนี้ตวั โปรเซสเซอร์จะสำมำรถสร้ำงผลลัพธ์ ต่อหนึ่ง
ชุดคำสัง่ ที่ได้รับด้วยเวลำ คิดเป็ น Clock Cycle จำนวนหนึ่ง แต่ดว้ ยกำรเพิม่ ชุด
ของจักรกลกำรคำนวณและกำรจัดกำร เข้ำไปหลำยๆชุด จะทำให้โปรเซสเซอร์
สำมำรถจัดกำรกับคำสัง่ ได้มำกกว่ำ 1 คำสัง่ ขึ้นไป ต่อหนึ่ง Clock Cycle ด้วย
วิธีกำร เช่นนี้ ทำให้โปรเซสเซอร์ Pentium ที่ถูกจัดว่ำ เป็ นสถำปัตยกรรมแบบ
Superscalar สำมำรถจัดกำรกับคำสัง่ ได้ถึง 2 คำสัง่ ภำยในหนึ่งลูก
คลื่นสัญญำณนำฬิกำเท่ำนั้น ซึ่งผิดกับ 80486 CPU ที่จะต้องใช้เวลำถึง 2 ลูก
คลื่นสัญญำณนำฬิกำ เพียงเพือ่ จัดกำรกับ 1 คำสัง่ เท่ำนั้น
Pentium PRO



เป็ นรุ่ นที่พฒั นำต่อจำกPentium ซึ่งได้มีกำรเพิม่ ประสิ ทธิภำพของ
Superscalar ให้ดีข้ ึนและได้มีกำรเปลี่ยนชื่อของRegister และที่สำคัญ
ที่สุดคือกำรเพิ่มเทคโนโลยี Dynamic Executionซึ่งประกอบไปด้วย
- branch prediction
- data flow analysis
- speculative execution
Branch Prediction

เป็ นวิธีกำรทำนำยกำรไหลของโปรแกรมโดยกำรใช้ Branches หลำยแขนง (
ในบำงครั้งก็มีควำมเป็ นไปได้ที่จะพยำกรณ์แอดเดรสเป้ ำหมำยของ Branch
เงื่อนไข โดยอำศัยลักษณะพิเศษของกำร Execute คำสัง่ ตัวอย่ำง เช่น แอดเดรส
เป้ ำหมำย ของ Branch Instruction ที่ควบคุม กำรทำงำนลักษณะย้ำแบบ Loop
นั้น หำกคล้ำยกับแอดเดรสของคำสัง่ แรกใน Loop ก็จะทำกำรดึงออกมำใช้งำน
พร้อมกันแบบ Pipeline ได้ทนั ที) ซึ่งกำรใช้กรรมวิธี Multiple Branch จะช่วย
ให้กำรทำนำยตำแหน่งของข้อมูลคำสัง่ ที่จะเข้ำไปดึงออกมำได้รวดเร็ วยิง่ ขึ้น
โดยสำมำรถพยำกรณ์ได้วำ่ คำสัง่ ต่อไปที่โปรเซสเซอร์ตอ้ งกำรจะนำมำจัดกำร
นั้น อยู่ ณ ที่ใดของหน่วยควำมจำ ด้วยประสิ ทธิภำพสูงถึง 90% ซึ่งสำมำรถทำได้
เนื่องจำกขณะที่โปรเซสเซอร์กำลัง ดึงคำสัง่ จำกหน่วยควำมจำอยูน่ ้ นั มันจะมอง
คำสัง่ ชุดต่อไป จำกโปรแกรมแบบล่วงหน้ำ ซึ่งลักษณะนี้จะช่วยให้เกิดกำรเร่ ง
กำรไหลของงำนสู่โปรเซสเซอร์ ได้อย่ำงมีประสิ ทธิภำพมำกยิง่ ขึ้น
Data Flow Analysis


เป็ นวิธีกำรวิเครำะห์และสร้ำงหมำยกำหนดกำรสำหรับคำสั่งที่ตอ้ งกำรจะนำมำ
จัดกำรแบบมีลำดับ ที่เหมำะสม โดยไม่จำเป็ นต้องขึ้นอยูก่ บั โปรแกรมที่กำลังติดต่อ
อยู่
โดยวิธีกำร Data Flow Analysis นี้ ตัวโปรเซสเซอร์ จะมองไปที่ รหัสคำสั่งทำง
Software ที่ถกู ถอดออกมำแล้ว ว่ำ เป็ นชุดคำสั่งหรื อข้อมูลที่พร้อมแล้วสำหรับกำร
Execute จัดกำรโดยโปรเซสเซอร์ หรื อว่ำ เป็ นเพียงรหัสคำสัง่ ที่ตอ้ งพึ่งพำอำศัย
คำสั่งหลักอื่นๆ ที่ยงั ไม่พร้อมที่จะให้โปรเซสเซอร์ นำไปจัดกำร ทำให้
โปรเซสเซอร์ สำมำรถจัดลำดับของคำสัง่ หรื อข้อมูลที่จะนำมำ Execute จัดกำรได้
อย่ำงเหมำะสม และเป็ นไปตำมจังหวะจะโคน
Speculative Execution

เป็ นวิธีกำรเพิม่ อัตรำของกำร Execution หรื อกำรจัดกำรกับคำสั่งที่มีประสิ ทธิภำพ
โดยใช้หลักกำรมองไปข้ำงหน้ำที่โปรแกรม เคำน์เตอร์ (Program Counter) โดยที่
Program Counter หรื อ PC จะทำหน้ำที่สร้ำงแอดเดรสที่ตอ้ งกำรจะ Execute
สำหรับรอบต่อไปของโปรเซสเซอร์ พูดง่ำยๆก็คือ ขณะที่โปรเซสเซอร์ กำลังจะ
ปลดปล่อยแอดเดรสออกไปที่ปลำยทำงนั้น มันจะเตรี ยมกำรป้ อนค่ำแอดเดรส
ถัดไป ที่มนั ต้องกำรใช้ในโปรแกรม เคำน์เตอร์ แบบล่วงหน้ำ ทำให้ประหยัดเวลำ
ไม่ตอ้ งรอคอย และสำมำรถส่ ง แอดเดรสไปยังเป้ ำหมำยทีเดียวถึง 5 ตำแหน่ง
แอดเดรสในเวลำเดียวกัน ทำให้เกิดกระแสของข้อมูล และ แอดเดรสไปกลับ
ระหว่ำงโปรเซสเซอร์ และเป้ ำหมำยอย่ำงต่อเนื่อง
Pentium MMX, AMD K6 3DNOW, Cylix 6X86MX

ก็คือ Pentium ที่เพิ่มควำมสำมำรถในเชิงมัลติมิเดีย ( MMX สำหรับ
Pentium, 3DNOW สำหรับ AMD) และนอกจำกนี้ยงั ได้เพิ่ม หน่วยควำมจำ
แคช Level 2 เข้ำมำในตัว CPU มำกน้อยแตกต่ำงกันในแต่ละค่ำย ซึ่ งได้มี
กำรเพิ่มเทคโนโลยีใหม่ที่ชื่อว่ำSIMD (Single Instruction Multiple Data )
SIMD (Single Instruction Multiple Data )

เป็ นเทคโนโลยีที่ทาให้ คาสัง่ เดี่ยวๆ เพียงคาสัง่ หนึง่ สามารถใช้ กบั ข้ อมูลได้
หลายๆชุดพร้ อมกัน ในเวลาเดียวกัน ซึง่ ตรงนี ้เป็ นข้ อดี ถ้ าหากจะต้ อง
เกี่ยวข้ องกับการปฏิบตั ิงานแบบซ ้าๆกันบน ชุดของข้ อมูลทีแ่ ตกต่างกัน
ตัวอย่างของการทางานประเภทนี ้ ได้ แก่การแปลงข้ อมูลสาหรับการสร้ าง
ภาพที่มีด้านหลายๆด้ าน (Polygon) ในทางคณิตศาสตร์ ให้ เป็ นภาพ
Polygon แบบ 3D บนจอภาพ ซึง่ ปกติกระบวนการนี ้ จะต้ องใช้ การ
คานวณทางคณิตศาสตร์ ที่คอ่ นข้ างซับซ้ อน
Pentium II

Celeron, PentiumII, Pentium III จะมีกำรเพิ่มส่ วนขยำย MMX ออกไป
ปรับสถำปั ตยกรรมภำยในใหม่ ทำให้มีกำรประมวลผลในเชิงจุดทศนิยมได้
ละเอียดและถูกต้องมำกขึ้น เพิ่มควำมสำมำรถในเชิง 3 มิติเข้ำไป ส่ วน
Celeron จะมีคุณสมบัติอื่นๆ เหมือนกับ Pemtium เพียงแต่ตดั L2 (
หน่วยควำมจำแคช ระดับ 2) ออกไปให้นอ้ ยกว่ำ หรื อไม่มีเลยในบำงรุ่ น
ส่ วน CPU ของค่ำยอื่นๆ ก็ปรับปรุ งขึ้นเป็ น AMD K6, AMD K7 ตำมลำดับ
นอกจำกนี้ CPU ในตระกูลเหล่ำนี้ยงั สำมำรถทำงำนกับ Clock speed
สูงๆ ได้ 600 - 700 MHz เลยที่เดียว (แล้วแต่รุ่นของ CPU)
Pentium III

รุ่ นแรก มีสถำปั ตยกรรมแบบเดียวกับ Pentium แต่เพิ่มชุดคำสัง่ ที่ใช้ในกำร
ประมวลผล Multimedia เข้ำไปที่เรี ยกว่ำ KNI หรื อ MMX2 หรื อ SSE
(Steamming SIMD Extension) และมีกำรลดขนำด แคช จำก 512 KB
เป็ น 256 KB ทำงำนที่ควำมเร็ วเดียวกับ CPU โดยในปั จจุบนั Pentium III
จะถูกแบ่งออกเป็ นหลำยรุ่ นโดยจะมีรหัส E และ B ต่อท้ำย โดย E มี
ควำมหมำยว่ำเป็ น CPU ที่ใช้สถำปั ตยกรรม 0.18 Micron ซึ่ งจำกเดิมจะ
เป็ นแบบ 0.25 Micron ส่ วน B มีควำมหมำยว่ำ เป็ น CPU ที่ใช้ Bus 133
MHz ซึ่ ง CPU ในรุ่ นนี้ยงั ได้มีกำรเปลี่ยนแปลงสถำปั ตยกรรมบำงอย่ำง
เพื่อเพิ่มประสิ ทธิ ภำพของ CPU ให้สูงขึ้นกว่ำเดิม และใช้ Packet แบบ
FCPGA
Pentium IV

Pentium 4 เป็ น CPU รุ่ นล้ำสุ ดซึ่ งสนับสนุนควำมเร็ ว Bus ที่ 400 MHz
และมีกำรเพิ่มชุดคำสัง่ ใหม่เข้ำไปที่เรี ยกว่ำ SSE2 ซึ่ งทำให้ประสิ ทธิ ภำพ
ในกำรประมวลผล Multimedia ดีข้ ึน
Itanium

Itanium หรื อ เดิมชื่อ Merced ซึ่ งเป็ น CPU สำหรับ Server หรื อ
Workstation Itanium นี้ มี Transistor อย่ 2.5 ล้ำนตัว บรรจุอยูใ่ น
Cartridge ซึ่ งจะมีกำรรวมเอำ Cache ระดับ 3 ขนำด 4 M เข้ำไว้ดว้ ย แถม
ยังมีกำรนิยำม คุณสมบัติใหม่อีก คือ BSB หรื อ Back-Side Bus ซึ่ งจะทำ
ให้ Cache ระดับ 3 นั้น สำมำรถทำงำนด้วยควำมเร็ วเท่ำๆ กับ CPU ได้เลย
แม้วำ่ จะ ไม่ได้อยูบ่ นแผ่น Die เดียวกันกับ CPส่ วน FSB หรื อ Front-Side
Bus นั้นจะใช้ระดับ 266 ล้ำน Transfers per Second ซึ่ งจะมำกเป็ น
เท่ำตัว ของ Bus 133 MHz on ซึ่ งCPUรุ่ นนี้ประมวลผลทีละ64 bit
SledgeHammer


SledgeHammer หรื อมีชื่อเป็ นทำงกำรว่ำ Opteron ซึ่ งจะเป็ นซี พียใู น
ระดับไฮเอนด์สำหรับเซิ ร์ฟเวอร์และเวิร์กสเตชัน่ ที่ตอ้ งกำรควำมเร็ วสู งเป็ น
พิเศษ SledgeHammer เป็ น CPU 64 Bit แต่จะสนับสนุนกำรทำงำนของ
CPU มำกกว่ำ 2 ตัวขึ้นไป
Sledgehammer มีรีจีสเตอร์สำหรับคำนวนเลขทศนิยม 16 ตัว มีรีจีสเตอร์
สำหรับงำนทัว่ ไป (General-purpose register GPR) 16 ตัว มีแคช L1
128KB L2 512 - 2MB เป็ น CPU แบบ socket A ใช้ Mainboard ที่มี
Clock Speed 266 MHz และออกแบบวงจรขนำด 0.13 ไมครอน และใช้
กำรเชื่อมต่อโดยทองแดงในขบวนกำรผลิต
บทที่ 1
ระบบคอมพิวเตอร์
 ฮาร์ ดแวร์
(Hardware)
 ซอฟต์แวร์ (Software)
 พีเพิลแวร์ (Peopleware)
Read a,b
c = a+b SW
print c
HW
PW
ประเภทของคอมพิวเตอร์
 แบ่งตามการกระทาของข้ อมูล
 แบ่งตามลักษณะการใช้ งาน
 แบ่งตามขนาดหน่วยความจา
แบ่ งตามการกระทาของข้ อมูล
Analog Computer
 Digital Computer
 Hybrid Computer

A/D
DIGITAL
CONVERTER
ความร้อน
abc
D/A
แบ่ งตามลักษณะการใช้ งาน
 ใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์พเิ ศษ (Special purpose
computer)
◦ Computer Thermography (CT)
 ใช้งานทัว่ ไป
(General purpose computer)
แบ่ งตามขนาดหน่ วยความจา
 Super
Computer
 Mainframe
 Minicomputer
 Microcomputer
บิต กับ ไบต์
 บิต (Bit)
คือ หน่วยที่เล็กที่สดุ ที่อาจเป็ นเลข 0
หรื อ 1 ย่อมาจาก Binary Digit
 ไบต์ (Byte) คือ กลุม
่ ของบิต จานวน 6-8 บิต
ใช้ เข้ ารหัสแทน อักษร หรื อ ตัวเลข 1 ตัว และนิยม
ใช้ เป็ นหน่วยวัดความจุข้อมูล
หน่ วยวัดความจุข้อมูล





1 Byte
1 Kbyte
1 Mbyte
1 Gbyte
1 Tbyte
=
=
=
=
=
K= Kilo กิโล
G = Giga จิกะ
6-8 Bit
210 Byte =1024 Byte
210 Kbyte
210 Mbyte
210 Gbyte
M = Mega เมกะ
T = Tera เทรา
Supercomputer



เครื่ องคอมพิวเตอร์ ที่มี
หน่วยความจาขนาดใหญ่
มีหน่วยประมวลผลทาการ
ประมวลผลได้ เร็ ว
ใช้ กบั การประมวลผลข้ อมูล
จานวนมาก เช่น การ
พยากรณ์อากาศ
เครื่องเมนเฟรม (Mainframe)



มีสมรรถนะสูง คานวณได้ เร็ ว มี
ผู้ใช้ งานพร้ อมกันได้ หลายคน
มักเชื่อมต่อกับเครื่ องปลายทาง
ได้ จานวนมาก
ปั จจุบนั ใช้ ตามหน่วยงาน
ขนาดใหญ่
เครื่องมินิคอมพิวเตอร์ (Mini computer)




คอมพิวเตอร์ ที่มีสมรรถนะ
ปานกลาง
สามารถเชื่อมต่อกับเครื่ อง
ปลายทางได้ หลายเครื่ อง
ลักษณะการทางานเป็ นแบบ
Centralized
นิยมใช้ กบั หน่วยงานขนาด
ย่อม
ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)



คอมพิวเตอร์ ขนาดเล็ก
หนึง่ คนใช้ ได้ หนึง่ เครื่ อง
นิยมใช้ ในร้ านค้ าและ
สานักงาน
HARDWARE
 หน่วยรับข้ อมูล (Input Unit)
 หน่วยประมวลผลกลาง (Central
Processing Unit)
 หน่วยแสดงผล (Output Unit)
 หน่วยความจา (Memory Unit or
Storage Unit)
อุปกรณ์ รับข้ อมูลเข้ า (Input Unit)
 การป้อนข้ อมูลทางอุปกรณ์รับข้ อมูลโดยตรง
(Online)
 การเตรี ยมข้ อมูลบนสื่อบันทึกข้ อมูล (Off Line)
การป้อนข้ อมูลทางอุปกรณ์ รับข้ อมูลโดยตรง
(Online)

Keyboard
ข้อมูล
อุปกรณ์รับ
ข้อมูล
CPU
การเตรียมข้ อมูลบนสื่ อบันทึกข้ อมูล
(Off Line)

เครื่ องเตรี ยมข้ อมูล (Data entry device)

◦ Keypunch, Key to tape device, Key to
disk device, Key to cassette
เครื่ องอ่านข้ อมูล
◦ Magnetic ink character recognition,
◦ Optical Character Reader
ภาพการเตรียมข้ อมูลแบบ Offline

OFFLINE
ข้อมูล
เครื่ องเตรี ยม
ข้อมูล
อุปกรณ์อ่าน
ข้อมูล
สื่ อบันทึก
ข้อมูล
CPU
O
F
F
L
I
N
E
หน่ วยรับข้ อมูล (input Unit)
แป้นพิมพ์ (Keyboard)
 เมาส์ (Mouse)
 สะแกนเนอร์ (Scanner)
 เครื่ องอ่านรหัสแท่ง (Bar
Code Reader)

หน่ วยรับข้ อมูล (input Unit)

เครื่ องอ่านอักขระด้ วยแสง
(Optical Character
Reader)
 เครื่ องอ่านพิกด
ั (Digitizer)
 กล้ องถ่ายวีดีทศ
ั น์ (VDO
Camera)
หน่ วยประมวลผลกลาง Processor
หน่วยควบคุม และหน่วยคานวณ ตรรกะ คือ สมองของ
คอมพิวเตอร์ ที่คิด ทางานต่างๆตามที่เราสัง่
 นิยมเรี ยกว่า หน่วยประมวลผลกลาง หรื อ CPU :
Central Processing Unit หรื อ Processor
 ปั จจุบน
ั มีผ้ ยู อ่ หน่วยนี ้ลงบนแผ่นวงจรเล็กๆ เรี ยกว่า ชิพ
(Chip) หรื อ ไมโครโพรเซสเซอร์ Microprocessor

หน่ วยประมวลผลกลาง
(CPU : Central Processing Unit)
 หน่วยคานวณ และ ตรรกะ
(ALU: Arithmetic Logic Unit )
 หน่วยควบคุม (CU: Control Unit)
หน่ วยความจา
(Memory Unit or Storage Unit)

หน่วยความจาหลัก (Main Memory)
◦ ROM : Read Only Memory
◦ RAM : Random Access Memory

หน่วยความจาสารอง (Secondary
Storage/Memory)
◦ SAS: Sequential Access Storage
◦ DAS/RAS : Direct/Random Access Storage
พืน้ ที่ภายในหน่ วยความจาหลัก
 Program
 I/O
Area
Area
 Working Area
ภาพแสดงหน่ วยประมวลผลกลาง
Processo
r
Storage
ROM
RAM
Output
Keyboard
CU
ALU
Main board
ชนิดของรีจีเตอร์ (Register)
 รี จีสเตอร์ ทวั่ ไป (General
Register)
 รี จีสเตอร์ พิเศษ (Special Register)
◦ Accumulator Register
◦ Instruction Register
◦ Program Counter หรื อ Address
register
ตัวอย่ างโปรแกรม

PROGRAM
INPUT A,B
C=A+B
IF C > 15 THEN
PRINT “Result is greater than 15”
ELSE
PRINT “Result is less than 15”
END IF
DATA 10,20
END
ภาพแสดงการทางานของ CPU

MEMO
CPU
C
A
B
Control Unit
R1
R2
R3
IR-REG
ACC
REG
c
ADDER
ADD-REG
ขัน้ ตอนการทางานของ CPU
รอบคาสั่ง (Instruction Cycle)

รอบคาสัง่ ประกอบด้ วย 4 ขันตอนคื
้
อ
◦
◦
◦
◦
Fetch Instruction
Decode Instruction
Execute Instruction
Store Results
รอบคาสั่ง (Instruction Cycle)

Fetch Instruction
◦ หน่วยควบคุมเข้ าถึง (Access) คาสัง่ ที่ถกู Execute จาก
หน่วยความจา

Decode Instruction
◦ คาสัง่ ถูกตีความ ( Decode) เพื่อให้ ร้ ูวา่ ต้ องทางานอะไร
◦ ข้ อมูลที่ใช้ ในการประมวลผลจะถูกเคลื่อนย้ ายจากหน่วยความจามา
เก็บไว้ ที่รีจิสเตอร์ (Register)
◦ จากนันจะก
้ าหนดตาแหน่งของคาสัง่ ถัดไป
รอบคาสั่ง (Instruction Cycle)

ทังขั
้ นตอนที
้
่ 1 และ 2 เรี ยกรวมกันว่า "Instruction Phase"
และเวลาที่ใช้ ในการกระทาเฟสนี ้เรี ยกว่า "Instruction Time (I-
time)"
รอบคาสั่ง (Instruction Cycle)

Execute Instruction
◦ ALU ปฏิบตั ิงานตามคาสัง่ ที่ตีความได้ ไม่วา่ จะเป็ นการคานวณ
ทางคณิตศาสตร์ หรื อการ เปรี ยบเทียบ


Store Results เก็บผลลัพธ์ที่ประมวลผลได้ ลงใน
หน่วยความจา
ทังขั
้ นตอนที
้
่ 3 และ 4 เรี ยกรวมกันว่า "Execution
Phase" และเวลาที่ใช้ ในการกระทาเฟสนี ้ เรี ยกว่า
"Execution Time (E-time)"
รอบคาสั่ง (Instruction Cycle)

ทังขั
้ นตอนที
้
่ 3 และ 4 เรี ยกรวมกันว่า "Execution Phase" และ
เวลาที่ใช้ ในการกระทาเฟสนี ้ เรี ยกว่า "Execution Time (Etime)"
Access Memory
0
1
2
3
1111 0001
1111 0010
1111 0011
5
9
10
14
6
7
8
11
12
13
4
วิธีการบันทึกในหน่ วยความจาสารอง
 อุปกรณ์การอ่าน และ อุปกรณ์บน
ั ทึก
อุปกรณ์ บันทึก
CPU
------MEMO
อุปกรณ์ อ่าน
สื่ อบันทึก
หน่ วยความจาสารอง หรือ สื่ อบันทึก
(Secondary Memory)

SAS : Sequential Access Storage
◦ บัตรเจาะรู (Punch Card)
- Card Reader
- Card Punch
◦ แถบกระดาษ (Paper Tape)
◦ เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape)
◦ เทปตลับ (Tape cassette)
DAS/RAS
 จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk)
◦ เครื่ องอ่านและบันทึกจานแม่เหล็ก (Disk drive)
 แผ่นดิสเก็ตต์ (Diskette, Floppy Disk)
◦ เครื่ องอ่านและบันทึกดิสเก็ตต์ (Diskette drive)
Hard disk หรื อ Fixed disk
 จาน CD-ROM

ภาพบัตรเจาะ
ภาพเครื่องเจาะบัตร
ภาพแถบกระดาษ
แถบกระดาษ
เครื่องเจาะแถบกระดาษ
ภาพเทปแม่ เหล็ก
ลักษณะการบันทึกเทป




Inter record Gap
Block
Physical record
logical record
R1
R3
R2
Physical
Record 1
Record 2
Record 3
Interrecord Gap
Interblock Gap
Logical Record
ภาพเครื่องบันทึกเทปแม่ เหล็ก
DAS: Direct Access Storage





Megnetic Disk
Diskette
Hard disk or Fixed disk
CD-ROM
Flash Drive
ภาพจานแม่ เหล็ก (Magnetic disk)
รายละเอียดจานแม่ เหล็ก




Tracks: ร่องบันทึกข้ อมูลตามแนวเส้ นรอบวงบนจานแม่เหล็ก หรื อ
ตาม ความกว้ างของเทปแม่เหล็ก ร่องบันทึกข้ อมูลแต่ละร่อง ไม่
ต่อเนื่องกัน
Sector: ส่วนหนึง่ ของร่องบันทึกข้ อมูลบนแผ่นจานแม่เหล็กชนิดอ่อน
ซึง่ บันทึกข้ อมูลระหว่าง 128 byte ถึง 1 Kb
Cylinder: แนวดิง่ ตรงกันของร่องบันทึกข้ อมูลบนชุดจานแม่เหล็ก
แต่ละ แผ่นวางเรี ยงซ้ อนกันบนแกนเดียวกัน ดังนันถ้
้ า 200 ร่องบันทึก ก็
จะมี 200 Cylinder
Surface: พื ้นผิวของจานแม่เหล็ก 1 แผ่นมี 2 พื ้นผิว
ภาพแผ่ นดิสเก็ตต์
Hard disk& Flash Drive
ภาพแผ่ น CD-ROM
CD-ROM

มีการบันทึกลักษณะ
เหมือนกับจาน แม่เหล็ก แต่
สามารถบรรจุข้อมูลได้
มากกว่า
อุปกรณ์ ทาหน้ าทีแ่ สดงผลข้ อมูล
(OUTPUT UNIT)



จอภาพแสดงผล CRT, VDO, TERMINAL,
MONITOR
เครื่ องพิมพ์ (Printer)
◦ Impack printer : Dot matrix, Line printer
◦ Non- impack printer : Thermal printer,
Page printer, Laser printer
เครื่ องวาด (Plotter), ลาโพง (Speaker)
ประเภทของการแสดงข้ อมูล


Soft copy
Hard copy
Software
 โปรแกรม (Program):
ชุดคาสัง่ ที่มีความ
สอดคล้ องกันเป็ นลาดับ โปรแกรมถูกเขียนขึ ้นโดย
ภาษาคอมพิวเตอร์
ภาษาคอมพิวเตอร์




ภาษาเครื่ อง (Machine Language)
ภาษาแอสเซมบลี (Assembly Language)
ภาษาระดับสูง (High Level Language)
ภาษาระดับสูงมาก (Fourth Generation
Language)
ภาษาเครื่อง (Machine Language)
 อยูใ่ นรู ปเลขฐานสอง
 หน่วยควบคุมใน CPU
สามารถตีความและ
ปฏิบตั ิงานได้ ทนั ที่
 อ้ างถึงข้ อมูลที่ตาแหน่งใดๆก็ได้
 ต้ องสัง่ งานทุกขันตอน
้
ภาษาแอสแซมบีส
(Assembly Language)
 กาหนดสัญลักษณ์ให้ กบ
ั กลุม่ ของเลขฐานสอง
0001101000110100 แทนด้ วย AR 3,4
 Symbolic Language
 Assembler
ภาษาระดับสู ง (High Level Language)
 สื่อความหมายและใช้ งานง่าย
 ลักษณะคล้ ายภาษาอังกฤษ
 1 คาสัง่ อาจประกอบด้ วยภาษาเครื่ องหลายคาสัง่
 Compiler
ภาษาระดับสู งมาก (4 GL)
 ระบุแต่ความต้ องการแล้ วภาษาจะสร้ างโปรแกรม
ให้ เอง
 SQL, DB2
Assembler Compiler
L
L
AR
ST
3,A
4,B
3,4
3,C
01011000 00110000
11000000 00000000
01011000 01000000
11000000 00000100
00011010 00110100
01010000 00110000
11000000 00001000
Machine Language
Cobol Compiler
ADD A TO B
GIVING C
01011000 00110000
11000000 00000000
01011000 01000000
11000000 00000100
00011010 00110100
01010000 00110000
11000000 00001000
Machine Language
ประเภทของ Software


System software
Operating System: OS
◦ Processing Program
* Language
Translator
* Utilities Program

Application Program
◦ Special Purpose
Program
◦ Software Package
*Word processor
*Worksheet
*Database
ระบบปฏิบัติการ
(Operating System)


ซอฟต์แวร์ ประจาเครื่ องคอมพิวเตอร์ ทกุ เครื่ องทาหน้ าที่ เป็ นผู้จดั การคอย
ควบคุมดูแลการทางานของคอมพิวเตอร์ ตลอดเวลา
หน้ าที่หลัก
◦ เป็ นตัวกลางระหว่างผู้ใช้ กบั เครื่ อง
◦ แปลคาสัง่ ของผู้ใช้ และรับไปปฏิบตั ิ
◦ ควบคุมดูแลแฟ้มข้ อมูล, หน่วยความจา, ฮาร์ ดแวร์
โปรแกรมประยุกต์
(Application Program)
 โปรแกรมที่ใช้ งานต่างๆ ตามข้ อกาหนดของหน่วยงาน
 เขียน หรื อ พัฒนาโดยภาษาคอมพิวเตอร์
 โปรแกรมประยุกต์เรื่ องเดียวกันที่ในหน่วยงานเดียวกัน
ควร มีลกั ษณะคล้ ายกัน
ภาพการทางานระหว่ าง
Hardware กับ Software
USER
COMMAND LANGUAGE PROCESSOR
EDITORS
LANGUAGE
PROCESSOR
OPERATING
SYSTEMFILE SYSTEM
COMPUTER
HARDWARE
APPLICATION
CPUMEMORY
PROGRAMS
DEVICE
COMMUNICATION
SUPPORT
USER
USER
LOADER
WORD
PROCES
GRAPHIC
PACKAGE
USER
GRAMES
บุคลากรคอมพิวเตอร์ (People ware)

ระดับผู้บริหาร (Administration)
◦ Electronic Data Processing manager :EDP

ระดับวิชาการ (Technical)
◦ System Analyst and Designer, Programmer

ระดับปฏิบตั ิการ (Operation)
◦ Computer Operator
◦ Keypunch Operator, Data Entry