บทที่7

คอมพิวเตอร์

ประวัติและความเป็นมาของคอมพิวเตอร์

เมื่อพิจารณาศัพท์คำว่า คอมพิวเตอร์ ถ้าแปลกันตรงตัวตามคำภาษาอังกฤษ จะหมายถึงเครื่องคำนวณ ดังนั้นถ้ากล่าวอย่างกว้าง ๆ เครื่องคำนวณที่มีส่วนประกอบเป็นเครื่องกลไกหรือเครื่องไฟฟ้า ต่างก็จัดเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งสิ้น ลูกคิดที่เคยใช้กันในร้านค้า ไม้บรรทัด คำนวณ (slide rule) ซึ่งถือเป็นเครื่องมือประจำตัววิศวกรในยุคยี่สิบปีก่อน หรือเครื่องคิดเลข ล้วนเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งหมด

ในปัจจุบันความหมายของคอมพิวเตอร์จะระบุเฉพาะเจาะจง หมายถึงเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ได้ให้คำจำกัดความของคอมพิวเตอร์ไว้ค่อนข้างกะทัดรัดว่า เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์

การจำแนกคอมพิวเตอร์ตามลักษณะวิธีการทำงานภายในเครื่องคอมพิวเตอร์อาจแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ คือ

แอนะล็อกคอมพิวเตอร์ (analog computer) เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้ค่าตัวเลขเป็นหลักของการคำนวณ แต่จะใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าแทน ไม้บรรทัดคำนวณ อาจถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ค่าตัวเลขตามแนวความยาวไม้บรรทัดเป็นหลักของการคำนวณ โดยไม้บรรทัดคำนวณจะมีขีดตัวเลขกำกับอยู่ เมื่อไม้บรรทัดหลายอันมรประกบรวมกัน การคำนวณผล เช่น การคูณ จะเป็นการเลื่อนไม้บรรทัดหนึ่งไปตรงตามตัวเลขของตัวตั้งและตัวคูณของขีดตัวเลขชุดหนึ่ง แล้วไปอ่านผลคูณของขีดตัวเลขอีกชุดหนึ่งแอนะล็อกคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะใช้หลักการทำนองเดียวกัน โดยแรงดันไฟฟ้าจะแทนขีดตัวเลขตามแนวยาวของไม้บรรทัด

 แอนะล็อกคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา

ในปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นแอนะล็อกคอมพิวเตอร์เท่าไรนักเพราะผลการคำนวณมีความละเอียดน้อย ทำให้มีขีดจำกัดใช้ได้กับงานเฉพาะบางอย่างเท่านั้น

ดิจิทัลคอมพิวเตอร์ (digital computer) คอมพิวเตอร์ที่พบเห็นทั่วไปในปัจจุบัน จัดเป็นดิจิทัลคอมพิวเตอร์แทบทั้งหมด ดิจิทัลคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานเกี่ยวกับตัวเลข มีหลักการคำนวณที่ไม่ใช่แบบไม้บรรทัดคำนวณ แต่เป็นแบบลูกคิด โดยแต่และหลักของลูกคิดคือ หลักหน่วย หลักร้อย และสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ เป็นระบบเลขฐานสินที่แทนตัวเลขจากศูนย์ถ้าเก้าไปสิบตัวตามระบบตัวเลขที่ใช้ในชีวิตประจำวัน

ความหมายและความเป็นมา

เมื่อพิจารณาศัพท์คำว่า คอมพิวเตอร์ ถ้าแปลกันตรงตัวตามคำภาษาอังกฤษ จะหมายถึงเครื่องคำนวณ ดังนั้นถ้ากล่าวอย่างกว้าง ๆ เครื่องคำนวณที่มีส่วนประกอบเป็นเครื่องกลไกหรือเครื่องไฟฟ้า ต่างก็จัดเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งสิ้น ลูกคิดที่เคยใช้กันในร้านค้า ไม้บรรทัด คำนวณ (slide rule) ซึ่งถือเป็นเครื่องมือประจำตัววิศวกรในยุคยี่สิบปีก่อน หรือเครื่องคิดเลข ล้วนเป็นคอมพิวเตอร์ได้ทั้งหมด

แอนะล็อกคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา

 องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์

เครื่องคอมพิวเตอร์โดยลำพังเองแล้วมันจะไม่สามารถทำงานได้ด้วยตนเอง  จำเป็นต้องมีองค์ประกอบอยู่ด้วยกัน 4 อย่างที่มีความสำคัญเท่าเทียมกันและต้องทำงานประสานกัน    จึงทำให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้จะกล่าวถึงองค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบใดบ้าง  แต่ละองค์ประกอบมีความสำคัญอย่างไร  ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำคัญที่จะทำให้เข้าใจเกี่ยวกับคุณลักษณะและหน้าที่ของอุปกรณ์ต่างๆภายในระบบคอมพิวเตอร์รวมไปถึงการทำงานของระบบ  ซึ่งพอจะสรุปถึงองค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ที่สำคัญได้ดังนี้
1. องค์ประกอบทางด้านฮาร์ดแวร์ (Hardware)
      ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึงส่วนประกอบของตัวเครื่องที่เราสามารถจับต้องได้  จะสามารถแบ่งส่วน ประกอบของฮาร์ดแวร์ออกได้เป็น 5 หน่วยที่สำคัญ ดังนี้
         1.1 หน่วยรับข้อมูล (Input Unit) ทำหน้าที่ในการรับโปรแกรม  และข้อมูลเข้าสู่คอมพิวเตอร์  ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้ในการรับข้อมูลเข้า ได้แก่  แป้นพิมพ์หรือคีย์บอร์ด (Keyboard) เครื่องสแกนต่างๆ เช่น เครื่อง
รูดบัตร  สแกนเนอร์ ฯลฯ
         1.2 หน่วยความจำ (Memory Unit) ทำหน้าที่เก็บโปรแกรมหรือข้อมูลที่รับมาจากหน่วยรับข้อมูล เพื่อเตรียมส่งให้หน่วยประมวลผลกลางทำการประมวลผล  และรับผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล  เพื่อเตรียมส่งออกหน่วยแสดงข้อมูลต่อไป
         1.3 หน่วยประมวลผลกลาง (CPU หรือ Central Processing Unit) ทำหน้าที่ปฏิบัติงานตามคำสั่งที่ปรากฏอยู่ในโปรแกรม หน่วยนี้จะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ อีก 2 หน่วย  ได้แก่  หน่วยคำนวณเลขคณิตและตรรกวิทยา (ALU หรือArithmetic and Logical Unit)  และ หน่วยควบคุม (CU หรือ Control Unit)
         1.4 หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storge) ทำหน้าที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมที่จะป้อนเข้าสู่หน่วยความจำหลักภายในเครื่องก่อนทำการประมวลผลโดย ซีพียู  รวมทั้งเป็นแหล่งเก็บผลลัพท์จากการประมวลผลด้วย เพื่อการใช้งานในภายหลัง
         1.5 หน่วยแสดงข้อมูล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลลัพท์จากการประมวลผล  เช่น จอภาพ  เครื่องพิมพ์  เป็นต้น

 การทำงานของของคอมพิวเตอร์

เมื่อเรานึกถึงคำว่า Technology เชื่อได้เลยว่า สิ่งที่เราจะนึกถึง ในลำดับแรกๆ ก็คือคอมพิวเตอร์ ที่ดูเหมือน จะเป็นตัวแทน ซึ่งกันและกัน บางคน อาจจะคิดว่า คอมพิวเตอร์ เป็นเรื่องไกลตัว แต่เราเชื่อว่ามันไม่ใช่เรื่องยากจนเกินไป ที่จะสัมผัส และทำความคุ้นเคยกับมัน คำว่าคอมพิวเตอร์นั้น มีความหมาย ที่กว้างขวางมาก ดังนั้น เพื่อให้เราทำความเข้าใจ ได้ตรงกันมากขึ้น เราจึงขอพุ่งเป้ามาที่ Personal Computer หรือ PC เพื่ออธิบายให้คุณ รู้จักการทำงานของมัน

ภายใน PC นั้น จะประกอบไปด้วยชิ้นส่วนต่างๆมากมาย ที่ถูกประกอบขึ้นมา โดยมี microprocessor เป็นศูนย์กลางในการทำงาน ชิ้นส่วนต่างๆ ที่ประกอบกันขึ้นมา นอกจาก microprocessor แล้ว ยังมีตั้งแต่ หน่วยความจำ, ฮาร์ดดิสก์, โมเด็ม ฯลฯ ซึ่งต่างก็ประสาน การทำงานร่วมกัน และเรากล่าวได้ว่า เจ้าเครื่อง PC นี้ ถือเป็นเครื่องอเนกประสงค์ ก็ว่าได้ เพราะมันสามารถ ตอบสนอง ความต้องการของคุณ ได้อย่างหลากหลาย ตั้งแต่ การทำงานพื้นฐาน อย่างการพิมพ์งาน, ตาราง ทำบัญชี รวมไปถึง การสื่อสาร ผ่าน email, chat หรือเล่นอินเตอร์เน็ต ซึ่งด้วย บทความนี้ จะช่วยให้คุณ เข้าใจพื้นฐานการทำงานของมัน และเรียนรู้ได้มากขึ้นว่า ส่วนประกอบทั้งหลายนั้น ประสานการทำงานร่วมกัน

 ความสำคัญของคอมพิวเตอร์

การดำเนินชีวิตในยุคปัจจุบันจะเห็นได้ว่าคอมพิวเตอร์ได้เข้ามาเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเราในหลายรูปแบบทั้ง

ทางตรงและทางอ้อมเช่น ถ้าคุณกำลังดูทีวีอยู่หรือคุณกำลังรอรับใบเสร็จจากห้างร้าน คุณก็เข้าไปเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์โดยที่คุณไม่รู้ตัว หรือแม้แต่คุณกำลังรอสัญญาณไฟเขียวอยู่ตรงสี่แยก สัญญาณไฟ

ก็ถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์เช่นกัน กิจกรรมต่างๆนี้ต้องพึ่งพาคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยแทบทั้งสิ้น

ปัจจุบันพัฒนาการด้านคอมพิวเตอร์ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว      ทำให้มีขนาดและราคาลดลง ในขณะที่ประสิทธิภาพการทำงาน