วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ยุคแรก
อยู่ระหว่างปี พ.ศ. 2488 ถึง
พ.ศ. 2501 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศซึ่งใช้กำลังไฟฟ้าสูง
จึงมีปัญหาเรื่องความร้อนและไส้หลอดขาดบ่อย ถึงแม้จะมีระบบระบายความร้อนที่ดีมาก
การสั่งงานใช้ภาษาเครื่องซึ่งเป็นรหัสตัวเลขที่ยุ่งยากซับซ้อน
เครื่องคอมพิวเตอร์ของยุคนี้มีขนาดใหญ่โต เช่น มาร์ค วัน (MARK I), อีนิแอค (ENIAC), ยูนิแวค (UNIVAC)
คอมพิวเตอร์ยุคที่สอง
คอมพิวเตอร์ยุคที่สอง อยู่ระหว่างปี
พ.ศ. 2502 ถึง พ.ศ. 2506 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์
โดยมีแกนเฟอร์ไรท์เป็นหน่วยความจำ
มีอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองในรูปของสื่อบันทึกแม่เหล็ก เช่น จานแม่เหล็ก
ส่วนทางด้านซอฟต์แวร์ก็มีการพัฒนาดีขึ้น
โดยสามารถเขียนโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงซึ่งเป็นภาษาที่เขียนเป็นประโยคที่คนสามารถเข้าใจได้
เช่น ภาษาฟอร์แทน ภาษาโคบอล เป็นต้น ภาษาระดับสูงนี้ได้มีการพัฒนาและใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน
คอมพิวเตอร์ยุคที่สาม
คอมพิวเตอร์ยุคที่สาม อยู่ระหย่างปี
พ.ศ. 2507 ถึง พ.ศ. 2512 เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวม
(Integrated Circuit : IC) โดยวงจรรวมแต่ละตัวจะมีทรานซิสเตอร์บรรจุอยู่ภายในมากมายทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์จะออกแบบซับซ้อนมากขึ้น
และสามารถสร้างเป็นโปรแกรมย่อย ๆ ในการกำหนดชุดคำสั่งต่าง ๆ
ทางด้านซอฟต์แวร์ก็มีระบบควบคุมที่มีความสามารถสูงทั้งในรูประบบแบ่งเวลาการทำงานให้กับงานหลาย
ๆ อย่าง
คอมพิวเตอร์ยุคที่สี่
คอมพิวเตอร์ยุคที่สี่ ตั้งแต่ปี พ.ศ.
2513 จนถึงปัจจุบัน เป็นยุคของคอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวมความจุสูงมาก(Very
Large Scale Integration : VLSI) เช่น
ไมโครโพรเซสเซอร์ที่บรรจุทรานซิสเตอร์นับหมื่นนับแสนตัว
ทำให้ขนาดเครื่องคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงสามารถตั้งบนโต๊ะในสำนักงานหรือพกพาเหมือนกระเป๋าหิ้วไปในที่ต่าง
ๆ ได้ ขณะเดียวกันระบบซอฟต์แวร์ก็ได้พัฒนาขีดความสามารถสูงขึ้นมาก
มีโปรแกรมสำเร็จให้เลือกใช้กันมากทำให้เกิดความสะดวกในการใช้งานอย่างกว้างขวาง
คอมพิวเตอร์ยุคที่ห้า
คอมพิวเตอร์ยุคที่ห้า
เป็นคอมพิวเตอร์ที่มนุษย์พยายามนำมาเพื่อช่วยในการตัดสินใจและแก้ปัญหาให้ดียิ่งขึ้น
โดยจะมีการเก็บความรอบรู้ต่าง ๆ เข้าไว้ในเครื่อง
สามารถเรียกค้นและดึงความรู้ที่สะสมไว้มาใช้งานให้เป็นประโยชน์
คอมพิวเตอร์ยุคนี้เป็นผลจากวิชาการด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial
Intelligence : AI) ประเทศต่างๆ ทั่วโลกไม่ว่าจะเป็นสหรัฐอเมริกา
ญี่ปุ่น และประเทศในทวีปยุโรปกำลังสนใจค้นคว้าและพัฒนาทางด้านนี้กันอย่างจริงจัง
Post-PC era VS PC-Plus era
Post-PC era คือ ยุคที่ PC
กำลังจะถูกใช้น้อยลง และมี Devices อื่น ๆ
มาทดแทนเพิ่มมากขึ้น เช่น Tablet, Smart Phone, Smart TV, เครื่องเล่นเกม
รวมไปถึงตัวรับสัญญาณโทรทัศน์และอินเตอร์เน็ต ซึ่ง Devices เหล่านี้สามารถเข้าถึงอินเตอร์เน็ตและทำงานทดแทนการใช้คอมพิวเตอร์ได้
โดยที่แนวความคิดนี้เป็นแนวการตลาดที่ Apple พยายามสร้างไว้
PC-Plus era คือ ยุคที่ Device
1 ตัวสามารถทำงานได้หลายหน้าที่และมีหลาย OS ยกตัวอย่างเช่น
Tablet ที่ลง Windows OS และต่อคีย์บอร์ด
ก็จะกลายเป็นว่า Tablet ตัวนั้นทำหน้าที่เป็น PC หรือคอมพิวเตอร์ แต่ถ้าลง Tablet OS ด้วย
ก็จะสามารถเลือกให้มันทำหน้าที่เป็น Tablet ก็ได้เช่นกัน
ซึ่งแนวความคิดนี้มาจากฝั่ง Microsoft
โครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์
เราสามารถแบ่งโครงสร้างหลัก
ๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ได้เป็น 3 ส่วนดังนี้
1. อินพุต
- เอาท์พุต ( Input - Output ) เป็นส่วนของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ติดต่อกับโลกภายนอกโดยรับ-ส่งข้อมูลกับคอมพิวเตอร์
เพื่อให้กลไกภายในตรับไปปฏิบัติโดยผ่านทางอินพุตทำให้ผู้ใช้สามารถรับทราบผลการปฏิบัติงานของเครื่องได้
ตัวอย่างของอุปกรณ์อินพุต ได้แก่ แป้นพิมพ์ ตัวขับดิสก์ เป็นต้น
และตัวอย่างของอุปกรณ์เอาท์พุต ได้แก่ จอภาพและเครื่องพิมพ์ เป็นต้น
2. หน่วยประมวลผลกลาง
หรือ ซีพียู ( Central Processing Unit : CPU ) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติตามคำสั่งที่ได้รับมาจากอินพุตหรือนำเอาข้อมูลจากส่วนอินพุตมาประมวลผล
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
การปฏิบัติงานตามคำสั่งหรือการประมวลผลนี้เราเรียกว่าการเอ็กซีคิ้ว(execute)การเอ็กซีคิ้วชุดคำสั่งหรือโปรแกรมเรียกว่าการรัหรืออาจกล่าวว่าโปรแกรมถูกเอ็กซีคิ้ว
3.หน่วยความจำ
(Memory) เป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นเพื่อสามารถเก็บข้อมูลหรือคำสั่งที่คอมพิวเตอร์ต้องการใช้เอาไว้
ดังนั้นหน่วยความจำจึงเป็นสิ่งจำเป็นมาก ในคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ๆ
อาจมีหน่วยความจำขนาดหลายเมกกะไบต์ (106
ไบต์) หรือ หลายจิกกะไบต์ (109 ไบต์ )
Moore's law
กฎของมัวร์ (Moore's law) อธิบายถึง
ปริมาณของทรานซิสเตอร์บนวงจรรวม โดยจะเพิ่มเป็นเท่าตัวประมาณทุก ๆ
สองปี[1] กฎนี้ได้ถูกพิสูจน์อย่างต่อเนื่องมาแล้วกว่าครึ่งศตวรรษ
และคาดว่าจะใช้ได้จนถึงปี 2015
หรือ 2020 หรืออาจมากกว่านั้น
การทำ Over Clock CPU
การจัดเวลา CPU
โครงสร้างทางซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์
แบ่งเป็น ซอฟต์แวร์ประยุกต์
เป็นซอฟต์แวร์ที่ผู้ใช้นำมาประยุกต์ในการทำงาน โดยผู้พัฒนาซอฟต์แวร์
พัฒนาหรือเขียนขึ้นด้วยภาษาระดับสูง
ส่วนซอฟต์แวร์ระบบเป็นซอฟต์แวร์พื้นฐานที่เครื่องคอมพิวเตอร์ต้องมี
เพื่อให้ซอฟต์แวร์ประยุกต์ทำงานได้ ประกอบด้วย ระบบปฏิบัติการ
ทำหน้าที่ดำเนินการด้านอินพุทและเอาท์พุท
บริหารจัดการหน่อยความจำและหน่วยสำรองข้อมูล
จัดลำดับการทำงานและการใช้งานทรัพยากรของโปรแกรม
ส่วนฮาร์ดแวร์ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ อุปกรณ์อินพุทเอาท์พุท
ขั้นตอนการผลิตไมโครโปรเซสเซอร์
มีลักษณะคล้ายการทำแผ่นวงจรพิมพ์แต่มีความซับซ้อนและเทคโนโลยีในการผลิตสูงกว่ามาก
โดยเริ่มต้นจากการนำแงซิลิกอนมาแล่ให้เป็นแผ่นบาง เรียกว่า Blank Wafer เมื่อนำแผ่นเวเฟอร์เปล่าเหล่านี้ไปผ่านขบวนการปลูกถ่ายนสาร
และอื่นๆ จำนวน 20-40 ขั้นตอน จนกลายเป็นแผ่นเวเฟอร์ที่มีลวดลาย
ซึ่งประกอบด้วยดายจำวนหนึ่งกระจายในลักษณะตาราง
หลังจากการทดสอบดายแต่ละตัวด้วยตัวทดสอบเวเฟอร์ ดายตัวที่ไม่ผ่านการทดสอบจะถูกกากบาทเพื่อทำเครื่องหมาย
แล้วแผ่นเวเฟอร์จะถูกตัดด้วย Dicer ให้ดายแยกตัวออกจากกันเป็นสี่เหลี่ยม
ดายตัวที่ผ่านการทดสอบก็จะถูกยึดเข้รากับตัวถัง ให้ตรงตามลักษณะที่ต้องการ
หลังจากการทดสอบด้วย Part tester ดายที่ไม่ผ่านก็จะถูกทำเครื่องหมายและไม่ถูกส่งไปยังลูกค้า
การคำนวณหาเวลาซีพียู(CPU Time)
CPU Time = CPU Clock Cycles * Clock
Cycle Time
CPU Time = CPU Clock Cycles / Clock
Rate
สรุป
โครงสร้างของคอมพิวเตอร์ทั่วไปประกอบด้วย
ชั้นนอกสุดที่เข้าใกล้ผู้ใช้งานคือ ชั้นของซอฟต์แวร์
ประยุกต์
(Application software) ถัดเข้ามาเป็นชั้นซอฟต์แวร์ระบบ
(System software) ซึ่งทำหน้าที่
ประสานงานและควบคุมสั่งงานฮาร์ดแวร์
(Hardware) ทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำและอุปกรณ์อินพุทเอาท์พุท
เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาไป ขนาดของโปรเซสเซอร์เล็กลง ทำงานได้รวดเร็วขึ้น การวัดประสิทธิภาพหรือสมรรถนะจึงต้องใช้การวัดเวลาซีพียู
(CPU Time) ซึ่งสามารถคำนวณได้จาก จำนวนคำสั่งที่ทำงานจริง คูณกับ จำนวนไซเคิลต่อหนึ่งคำสั่ง
คูณกับ คาบเวลา
แหล่งที่มา เอกสารประกอบการสอน
ผศ.ดร.สุรินทร์ กิตศิธรกุล
