อุปกรณ์ประมวลผล(Process Device)
ซีพียู (CPU) คือ อุปกรณ์ตัวหนึ่งที่มีความสำคัญและจำเป็นในการทำงานของคอมพิวเตอร์ซึ่งอาจจะเรียกว่าเป็นหัวใจของคอมพิวเตอร์เลยก็ได้ ซีพียู เป็นตัวควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต่อร่วมกับคอมพิวเตอร์ โดย จะเป็นตัวกำหนดความสำคัญของอุปกรณ์ว่าตัวใดมีความสำคัญมากกว่าซึ่งหากติดตั้งอุปกรณ์ 2 ตัวที่อินเทอรัพ, การแจ้งกับซีพียูว่าจะขอเฉพาะอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากกว่าเท่านั้น ส่วนตัวที่สำคัญน้อยกว่าจะไม่สามารถใช้งานได้ เช่น ถ้าเราต่อการ์ดจอภาพกับการ์ดเสียงที่อินเทอรัพเดียวกัน ซีพียู จะเลือกให้ใช้ได้เฉพาะการ์ดจอภาพเท่านั้น
หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า โปรเซสเซอร์ (Processor) หรือ ชิป (chip) นับเป็นอุปกรณ์ ที่มีความสำคัญมากที่สุด ของฮาร์ดแวร์เพราะมีหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อน เข้ามาทางอุปกรณ์อินพุต ตามชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการใช้งาน หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วย
หน่วยความจำหลัก(Primary Storage) แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
1. หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory - ROM)
เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ)เป็นความจำที่ซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากน่วยความจำ (nonvolatile)โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่น เก็บโปรแกรมไบออส (Basic Input output System : BIOS) หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ใช้เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลขใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานเฉพาะด้าน เช่น ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น
2. หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory - RAM)
เป็นหน่วยความจำหลักที่จำเป็นหน่วยความจำชนิดนี้จะสามารถเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้นเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีกระแสไฟฟ้า มาเลี้ยง ข็อมูลที่อยู่ภายในหน่วยความจำชนิดจะหายไปทันที หน่วยควมจำแรม ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งและข้อมูลที่ระบบคอมพิวเตอร์กำลังทำงานอยู่ด้วย ไม่ว่าจะเป็นการนำเข้าข้อมูล (Input) หรือ การนำออกข้อมูล (Output) โดยที่เนื้อที่ของหน่วยความจำหลักแบบแรมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ
1. Input Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้าโดย ข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ใน การประมวลผลต่อไป
2. Working Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล
3. Output Storage Area เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล ตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออก ยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการ
4. Program Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วน นี้ไปที่ละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสังให้ทำอะไร จากนั้นหน่วยควบคุม จะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้นๆ
เมนบอร์ด (Mainboard, mother board)
เมนบอร์ด (Mainboard, mother board) หรือ แผงวงจรหลัก เป็นหัวใจสำคัญที่สุดที่อยู่ภายในเครื่อง เมื่อเปิดฝาเครื่องออกมาจะเป็นแผงวงจรขนาดใหญ่วางนอนอยู่ นั่นคือส่วนที่เรียกว่า "เมนบอร์ด" ส่วนประกอบหลักที่สำคัญบนเมนบอร์ดคือ
ซีพียูทำหน้าที่ควบคุมการทำงานและประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า(input device)ตามคำสั่งต่างๆในโปรแกรมที่เตรียมไว้และส่งต่อไปยังส่วนการแสดงผลข้อมูล(output device ) เพื่อให้สามารถเก็บหรืออ่านผลลัพธ์ได้ ซีพียูยิ่งมีความเร็วมากเท่าใด ก็ยิ่งจะประมวลผลได้เร็วขึ้นเท่านั้น ซึ่งการออกแบบซีพียูรุ่นใหม่ ๆ ได้พัฒนาให้การทำงานได้เร็วขึ้นอย่างต่อเนื่องและมีแนวโน้มว่าจะเร็วขึ้นอีกเรื่อย ๆ เพื่อให้ทันกับความต้องการของโปรแกรมสมัยใหม่ที่ซับซ้อนและกินกำลังเครื่องมากขึ้น ความเร็วของซีพียูจะถูกควบคุมโดยสัญญาณนาฬิกา (systemclock)ซึ่งเป็นตัวให้จังหวะการทำงานเหมือนกับจังหวะของการเล่นดนตรี หน่วยวัดความเร็วของสัญญาณนาฬิกาดังกล่าวเรียกว่า เฮิร์ตซ ( Hz - Hertz ) ซึ่งเทียบเท่ากับ 1 ครั้งต่อวินาที โดยปกติแล้วซีพียูจะมีการทำงานที่เร็วมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรุ่มของซีพียูและสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาสำหรับแต่ละรุ่น หน่วยวัดความเร็วของซีพียูจะมีการทำงานที่เร็วมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรุ่นของซีพียูและสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาสำหรับแต่ละรุ่น หน่วยวัดความเร็วของซีพียูที่พบเห็นในปัจจุบัน เช่น
Megahertz หรือ MHz = 1 000 000 ครั้งต่อวินาที
Gigahertz หรือ GHz = 1 000 000 000 ครั้งต่อวินาที
สถาปัตยกรรมของซีพียู : RISC VS CISC
เท่าที่ผ่านมา สถาปัตยกรรมที่ใช้ในการออกแบบซีพียู มี 2 แนวทางกว้าง ๆ คือ
• RISC (Reduced Instruction Set Computer) เป็นแนวทางที่พยายามปรับปรุงให้การทำงานเร็วขึ้น โดยปรับปรุงชุดคำสั่ง (instructionset)ของซีพียูไปในแนวทางที่ลดจำนวนคำสั่งต่าง ๆ ในชุด และความซับซ้อนของแต่ละคำสั่งลง เพื่อที่ว่าเมื่อคำสั่งเหล่านั้นเรียบง่าย ก็จะสามารถออกแบบวงจรให้ทำงานตามคำสั่งได้เร็วขึ้นกว่าเดิมมาก ส่งผลให้ความเร็วในการทำงานโดยรวมของซีพียูเพิ่มขึ้น และยังมีที่เหลือสำหรับทำวงจรอย่างอื่นในตัวซีพียู เช่น ทำที่พักข้อมูล ( cache ) ขนาดใหญ่ซึ่งจะช่วยให้ทำงานเร็วขึ้นอีกด้วย แต่เนื่องจากงานที่เข้ามาอาจมีรูปแบบต่าง ๆ กันหลากหลาย จึงต้องใช้เทคโนโลยีทางซอฟต์แวร์ คือ คอมไพเลอร์ ( compiler ) ร่วมกับวงจรสำหรับจัดรูปแบบคำสั่งภายในซีพียู เพื่อช่วยในการแปลและดัดแปลงหรือจัดรูปแบบคำสั่งในโปรแกรมต่าง ๆ ที่จะนำมารันกับซีพียูดังกล่าวเสียใหม่ให้เหมาะสมกับคำสั่งที่มีให้เลือกใช้จำกัด ซีพียูที่ออกแบบตามแนวทางนี้ เช่น ซีพียู PowerPCที่ใช้ในเครื่องเวิร์กสเตชั่น RISC/6000ของไอบีเอ็ม และในเครื่องแมคอินทอช ,ซีพียู SPARCในเครื่องคอมพิวเตอร์แทบทุกรุ่นของบริษัทซัน ไมโครซิสเต็มส์ เป็นต้น
• CISC (Complex Instruction Set Computer) เป็นแนวทางตรงข้ามกับ RISC โดยพยายามให้ชุดคำสั่งที่ซีพียูสามารถทำงานได้นั้นมีคำสั่งในรูปแบบต่าง ๆ ให้เลือกใช้มากมายหลายร้อยคำสั่ง เพื่อให้ครอบคลุมลักษณะงานที่แตกต่างกัน เรียกว่ามีงานแบบไหนมาก็มีคำสั่งสำหรับงานนั้น ๆ รองรับ โดยหวังว่าการมีเครื่องมือ (คำสั่ง)ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละกรณีให้มากที่สุดจะทำให้ทำงานได้เร็วขึ้น แต่มีข้อจำกัดคือวงจรภายในต้องมีความซับซ้อนและใช้เวลาในการทำงานแต่ละคำสั่งนานกว่าแบบ RISC รวมทั้งไม่มีที่เหลือสำหรับที่พักข้อมูลหรือ cacheขนาดใหญ่มากนัก ซีพียูที่ออกแบบตามแนวทางนี้ เช่น เพนเทียมรุ่นแรก ๆ ของบริษัทอินเทล รวมถึงซีพียูที่คอมแพทติเบิลกันจาก AMDและ Cyrix,ซีพียูตระกูล 68000 ของบริษัทโมโตโรลา (ใช้ในเครื่องแมคอินทอชรุ่นเก่า ๆ) เป็นต้น ปัจจุบันแนวทางทั้งสองแนวทางเริ่มปรับเข้าหากัน คือ ไม่มีซีพียูใดเป็นแบบ RISC หรือ CISC ล้วน ๆ แต่ออกแบบโดยรับเอาส่วนดีของแต่ละแนวทางเข้ามาปรับใช้ เช่นในซีพียูเพนเทียม 4 ก็มีการนำเอาการปรับรูปแบบคำสั่งให้ทำงานเร็วขึ้นตามแนวคิดของ RISCเข้าไปผสม ประกอบกับเทคโนโลยีการผลิตที่ย่อวงจรได้เล็กลงไปอีกเรื่อย ๆ ทำให้มีเนื้อที่เหลือเพียงพอสำหรับสร้าง cacheขนาดใหญ่ขึ้นไว้ในซีพียูได้ถึงแม้ว่าจะมีวงจรที่ซับซ้อน ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์นับร้อยล้านตัวแล้วก็ตาม ดังนั้นจึงไม่มีข้อสรุปว่าแนวทางใดจะทำงานได้เร็วกว่ากัน แล้วแต่การออกแบบซีพียูแต่ละตัวและโปรแกรมที่นำมาใช้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น