หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ หมายถึง  เครื่องคำนวณ  อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ  พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ.2525 ได้ให้คำจำกัดความของคอมพิวเตอร์ไว้ค่อนข้างกะทัดรัดว่า  เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล  ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์

        หรืออาจกล่าวได้ว่า เครื่องคอมพิวเตอร์หมายถึง  เครื่องมือที่ช่วยในการคำนวณและการประมวลผลข้อมูล  จากคุณสมบัตินี้ของเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งไม่ใช่เครื่องคิดเลข  เครื่องคอมพิวเตอร์จึงประกอบด้วยคุณสมบัติ 3 ประการคือ
1. ความเร็ว  (Speed)  เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วสูงมาก  ซึ่งหน่วยความเร็วของการทำงานของคอมพิวเตอร์วัดเป็น
    - มิลลิเซกัน (Millisecond)      ซึ่งเปรียบเทียบความเร็วเท่ากับ 1/1000 วินาที  หรือ ของวินาที
    - ไมโครเซกัน (Microsecond) ซึ่งเทียบความเร็วเท่ากับ 1/1,000,000 วินาที    หรือของวินาที
    - นาโนเซกัน (Nanosecond)    ซึ่งเปรียบเทียบความเร็วเท่ากับ 1/1,000,000,000 วินาที  หรือของวินาที
ความเร็วที่ต่างกันนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์แต่ละยุค  ซึ่งได้มีการพัฒนาให้เครื่องคอมพิวเตอร์มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น  การใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ประมวลข้อมูล ได้เร็วในเวลาไม่เกิน 1 วินาที  จะทำให้คอมพิวเตอร์มีบทบาทในการนำมาเป็นเครื่องมือใช้งานอย่างดียิ่ง
2. หน่วยความจำ (Memory)  เครื่องคอมพิวเตอร์ประกอบไปด้วยความจำ  ซึ่งสามารถใช้บันทึกและเก็บ
ข้อมูลได้คราวละมากๆ และสามารถเก็บคำสั่ง (Instructions) ต่อๆกันได้ที่เราเรียกว่าโปรแกรม แลนำมาประมวลในคราวเดียวกัน ซึ่งเป็นปัจจัยทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานเก็บข้อมูลได้ครั้งละมากๆ เช่น    การสำรวจสำมะโนประชากร  หรือรายงานผลการเลือกตั้งซึ่งทำให้มีการประมวลได้รวดเร็วและถูกต้อง   จากการที่หน่วยความจำสามารถบันทึกโปรแกรมและข้อมูลไว้ในเครื่องได้  ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์มีคุณสมบัติพิเศษ  คือสามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ   ในกรณีที่มีงานที่ต้องทำซ้ำๆหรือบ่อยครั้งถ้าใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการทำงานเหล่านั้นก็จะทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงซึ่งจะได้ทั้งความรวดเร็ว  ถูกต้องแม่นยำและประหยัดเนื่องจากการเขียนคำสั่งเพียงครั้งเดียวสามารถทำงานซ้ำๆได้คราวละจำนวนมากๆ
3. ความสามารถในการเปรียบเทียบ (Logical)  ในเครื่องคอมพิวเตอร์ประกอบไปด้วยหน่วยคำนวณและตรรกะซึ่งนอกจากจะสามารถในการคำนวณแล้วยังสามารถใช้ในการเปรียบเทียบซึ่งความสามารถนี้เองที่ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ต่างกับเครื่องคิดเลข และคุณสมบัตินี้ทีทำให้นักคอมพิวเตอร์สร้างโปรแกรมอัตโนมัติขึ้นใช้อย่างกว้างขวาง เช่นการจัดเรียงข้อมูลจำเป็นต้องใช้วิธีการเปรียบเทียบ การทำงานซ้ำๆตามเงื่อนไขที่กำหนด หรือการใช้คอมพิวเตอร์ในกิจการต่างๆซึ่งเกิดขึ้นมากมายในปัจจุบัน และการใช้แรงงานจากคอมพิวเตอร์แทนแรงงานจากมนุษย์ทำให้รวดเร็วถูกต้อง สะดวกและแม่นยำ เป็นการผ่อนแรงมนุษย์ได้เป็นอย่างมาก

สามารถแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์ที่มีในปัจจุบันได้ 3 จำพวกใหญ่ตามลักษณะข้อมูลที่ใช้ใน การประมวลผลตามลักษณะการใช้งาน  และตามขนาดของคอมพิวเตอร์  ได้ดังนี้ 1. แบ่งตามลักษณะข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล สามารถแบ่งได้ 3 ประเภท ดังนี้                1.1  แอนะล็อกคอมพิวเตอร์  เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้ค่าตัวเลขเป็นหลักของการคำนวณ  แต่จะใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าแทนไม้บรรทัดคำนวณ  อาจถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของแอนะล็อกคอมพิวเตอร์  ที่ใช้ค่าตัวเลขตามแนวความยาวไม้บรรทัดเป็นหลักของการคำนวณ  โดยไม้บรรทัดคำนวณจะ มีขีดตัวเลขกำกับอยู่  เมื่อไม้บรรทัดหลายอันมาประกบรวมกัน  การคำนวณผล  เช่น การคูณ  จะเป็นการเลื่อนไม้บรรทัดหนึ่งไปตรงตามตัวเลขของตัวตั้งและตัวคูณของขีดตัวเลขชุดหนึ่ง  แล้วไปอ่านผลคูณของขีดตัวเลขอีกชุดหนึ่ง  แอนะล็อกคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะใช้หลักการทำนองเดียวกัน โดยแรงดันไฟฟ้าจะแทนขีดตัวเลขตามแนวยาวของไม้บรรทัด                            แอนะล็อกคอมพิวเตอร์    จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์  จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ   ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าแอนะล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา                         ในปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นแอนะล็อกคอมพิวเตอร์เท่าไรนักเพราะผลการคำนวณมีความละเอียดน้อย ทำให้มีขีดจำกัดใช้ได้กับงานเฉพาะบางอย่างเท่านั้น                      สรุป  คอมพิวเตอร์แบบแอนะลอก (Analog Computer) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ในการวัดข้อมูลแบบต่อเนื่อง   (Continuous Data) เช่น  ข้อมูลอุณหภูมิ  ความเร็ว หรือความดัน  ซึ่งข้อมูลประเภทนี้จะ ไม่มีค่าที่สามารถนับได้ทีละ 1 ได้  แต่จะออกมาเป็นทศนิยม  ซึ่งไม่สามารถวัดให้ถูกต้องตรงทีเดียวได้ คอมพิวเตอร์แบบนี้จะใช้กับงานเฉพาะด้าน  เช่นคอมพิวเตอร์ตรวจคลื่นสมอง หรือหัวใจ  เป็นต้น                  1.2  ดิจิทัลคอมพิวเตอร์  คอมพิวเตอร์ที่พบเห็นทั่วไปในปัจจุบัน จัดเป็นดิจิทัลคอมพิวเตอร์แทบทั้งหมด ดิจิทัลคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานเกี่ยวกับตัวเลข มีหลักการคำนวณที่ไม่ใช่แบบไม้บรรทัดคำนวณ แต่เป็นแบบลูกคิด โดยแต่และหลักของลูกคิดคือ หลักหน่วย หลักร้อย และสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ เป็นระบบเลขฐานสินที่แทนตัวเลขจากศูนย์ถ้าเก้าไปสิบตัวตามระบบตัวเลขที่ใช้ในชีวิตประจำวัน                               ค่าตัวเลขของการคำนวณในดิจิทัลคอมพิวเตอร์จะแสดงเป็นหลักเช่นเดียวกัน แต่จะเป็นระบบเลขฐานสองที่มีสัญลักษณ์ตัวเลขเพียงสองตัว คือเลขศูนย์กับเลขหนึ่งเท่านั้น โดยสัญลักษณ์ตัวเลขทั้งสองตัวนี้ จะแทนลักษณะการทำงานภายในซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ต่างกัน การคำนวณภายในดิจิทัลคอมพิวเตอร์จะเป็นการประมวลผลด้วยระบบเลขฐานสองทั้งหมด ดังนั้นเลขฐานสิบที่เราใช้และคุ้นเคยจะถูกแปลงไปเป็นระบบเลขฐานสองเพื่อการคำนวณภายในคอมพิวเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ก็ยังเป็นเลขฐานสองอยู่ ซึ่งคอมพิวเตอร์จะแปลงเป็นเลขฐานสิบเพื่อแสดงผลให้ผู้ใช้เข้าใจได้ง่าย                         สรุป คอมพิวเตอร์แบบดิจิตัล (Digital Computer) เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการประมวลผลแบบ ไม่ต่อเนื่อง (Discret Data) หรือ เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการนับข้อมูลที่เป็นตัวเลข  โดยจะนับทีละ 1 หน่วยได้ เช่น จำนวนนักศึกษาในมหาวิทยาลัยจำนวนประชากรในประเทศไทยหรือใช้คำนวณ  ซึ่งจะได้รับความถูกต้องแม่นยำมากกว่าข้อมูลที่มาจากการวัด                 1.3 ไฮบริกคอมพิวเตอร์ (Hybrid Computer)   เป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่รวมเอาความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 แบบแรกเข้าด้วยกัน ตัวอย่างของระบบประเภทนี้  ได้แก่  การใช้แอนะลอกในการวัดการทำงานของหัวใจ  อุณหภูมิ  และความดันต่างๆของคนไข้  ข้อมูลที่ได้รับก็จะถูกแปลงออกเป็นตัวเลข  เพื่อส่ง ไปให้คอมพิวเตอร์แบบดิจิตัลทำการประมวลผลและให้ผลลัพธ์ตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ภายในคอมพิวเตอร์  เช่น ถ้าหัวใจเต้นเร็ว  หรือช้ากว่าที่กำหนด  ก็ให้ระบบทำการส่งสัญญาณเตือนให้ทราบ เป็นต้น 2. แบ่งตามลักษณะการใช้งานสามารถแบ่งได้ 2 ประเภท ดังนี้                      2.1 คอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ (General purpose Computer) เป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่ได้รับการออกแบบ  ให้ประยุกต์ใช้งานได้อย่างไม่ถ้วน  นั่นคือ  ระบบจะทำงานตามคำสั่งในโปรแกรมที่เขียนขึ้นมา  และยังสามารถเก็บโปรแกรมทางด้านต่างๆไว้ในเครื่องเดียวกันได้  เช่น  โปรแกรมทางด้านระบบเงินเดือน โปรแกรมทางด้านบัญชีลูกหนี้ ฯลฯ และเมื่อเราต้องการใช้เครื่องทำอะไร  ก็เพียงแต่ทำการเรียกโปรแกรมทางด้านนั้นขึ้นมาทำงาน                                           2.2 คอมพิวเตอร์เฉพาะกิจ (Special Purpose Computer) จะถูกออกแบบมาให้ทำงานเฉพาะอย่างเท่านั้น  โดยไม่สามารถนำไปใช้งานด้านอื่นได้  เช่น  คอมพิวเตอร์ที่ใช้การควบคุมระบบการนำวิถีของจรวด  เป็นต้น 3. แบ่งตามขนาดของเครื่องคอมพิวเตอร์                           มักจะวัดกันตามขนาดความจุของหน่วยความจำหลักที่ใช้งาน (Main Memory) ซึ่งหน่วยวัดความจุอาจอยู่ในเทอมของกิโลไบต์ (Kilobyte หรือ KB) โดย 1 KB จะมีค่า =  ไบต์  หรือ 1024 ตัวอักขระ (1 ไบต์ มีค่าเท่ากับ 1 ตัวอักขระ) ดังนั้น ถ้าคอมพิวเตอร์มีความจุ 10 K จะมีความหมายว่าเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องนั้นจะสามารถเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความจำหลักได้ ไบต์ หรือเท่ากับ 10,240 ตัวอักขระ           นอกจากนี้ขนาดหน่วยความจำยังอาจมีหน่วยวัดอยู่ในเทอมของเมกะไบต์ (Megabyte หรือ MB หรือ M ) โดย 1 MB = 1024 KB = 1024 X 1024 =1,048,576 ไบต์ (ตัวอักขระ)           หรืออาจอยู่ในเทอมของจิกะไบต์ (Gigabyte หรือ GB) โดย 1 = 1024 MB = 1024  X 1024 X 1024 = 1,073,741,824 ไบต์(ตัวอักขระ) เป็นต้น                         3.1  ไมโครคอมพิวเตอร์     เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก บางคนเห็นว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer : PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (terminal) ซึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์ โดยดำเนินการการประมวลผลบนเครื่องอื่นในเครือข่ายอาจจะกล่าวได้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์ คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยประมวลผลกลางเป็นไมโครโพรเซสเซอร์ ใช้งานง่าย ทำงานในลักษณะส่วนบุคคลได้ สามารถแบ่งแยกไมโครคอมพิวเตอร์ตามขนาดของเครื่องได้ดังนี้     3.1.1  คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ (Desktop Computer)   เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กถูกออกแบบมาให้ตั้งบนโต๊ะ  มีการแยกชิ้นส่วน  ประกอบเป็นซีพียู  จอภาพ  และแผงแป้นอักขระ 3.1.2 แล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ (Laptop Computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่วางใช้งานบนตักได้  จอภาพที่ใช้เป็นแบบราบชนิดจอภาพผนึกเหลว (Liquid Crystal Display :LCD) น้ำหนักของ เครื่องประมาณ 3-8 กิโลกรัม 3.1.3 โน้ตบุ๊คคอมพิวเตอร์  (notebook Computer)     เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดและเบากว่าแล็ปท็อป  นำหนักประมาณ 1.5-3 กิโลกรัม จอภาพแสดงผลเป็นแบบราบชนิดมีทั้งแสดงผลสีเดียว  หรือแบบหลายสี  โน้ตบุ๊คที่มีขายทั่วไปมีประสิทธิภาพและความสามารถเหมือนกับแล็ปท็อป 3.1.4 ปาล์มท็อปคอมพิวเตอร์ (Palmtop Computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สำหรับทำงานเฉพาะ อย่าง เช่น เป็นพจนานุกรม  เป็นสมุดจดบันทึกประจำวัน  บันทึกการนัดหมายและการเก็บข้อมูลเฉพาะ บางอย่างที่สามารถพกพาติดตัวไปมาได้สะดวก                                  3.2 มินิคอมพิวเตอร์    เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายคน จึงมีเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับประมวลผลในงานสารสนเทศขององค์การขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ที่มีการวางระบบเป็นเครือข่ายเพื่อใช้งานร่วมกัน เช่น งานบัญชีและการเงิน งานออกแบบทางวิศวกรรม งานควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่องให้บริการ (server) มีหน้าที่ให้บริการกับผู้ใช้บริการ (client) เช่น ให้บริการแฟ้มข้อมูล ให้บริการข้อมูล ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร                 3.3 เมนเฟรมคอมพิวเตอร์   เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมากเมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดี   บริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัด ปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลงทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้นราคาถูกลงขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม                 3.4 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์   เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชั้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุธ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน

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 2. องค์ประกอบทางด้านซอฟต์แวร์ (Software)      ซอฟต์แวร์ (Software) หมายถึง โปรแกรมหรือชุดของคำสั่งที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานซอฟต์แวร์นี้จึงเปรียบเสมือนตัวเชื่อมระหว่างผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์และเครื่องคอมพิวเตอร์         ซอฟต์แวร์ สำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น                         1. ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software)                         2. ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)                         3. ซอฟต์แวร์สำเร็จรูป (Package)           2.1  ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software)   หมายถึงชุดของคำสั่งที่เขียนไว้เป็นคำสั่งสำเร็จรูป  ซึ่งจะทำงานใกล้ชิดกับคอมพิวเตอร์มากที่สุด  เพื่อ คอยควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์ทุกอย่างและอำนวยความสะดวกให้กับผู้ใช้ในการงาน  ซอฟต์แวร์ระบบนี้ยังสามารถแบ่งออกได้อีกดังนี้                              1. ซอฟต์แวร์ควบคุมระบบปฏิบัติการ (Operating System --OS)                         2. ซอฟต์แวร์จัดการอุปกรณ์ต่อพ่วง (Device Driver Software)                         3. ซอฟต์แวร์การสื่อสาร(Communications Software)                         4. ซอฟต์แวร์ช่วยพัฒนาโปรแกรม (Program Development Software)                         5.ซอฟต์แวร์อำนวยความสะดวก (Utility Software)          2.2 ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)                         คือซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อการทำงานเฉพาะอย่างที่เราต้องการ  เช่นงานส่วนตัว  งานทางด้านธุรกิจ  หรืองานทางด้านวิทยาศาสตร์  เราอาจเรียกโปรแกรมประเภทนี้ว่า User's Program  ซอฟต์แวร์ประเภทนี้โดยส่วนใหญ่  มักใช้ภาษาระดับสูงในการพัฒนา เช่น ภาษาซี  โคบอล  ปาสคาล เบสิก ฯลฯ ตัวอย่าง ของโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นใช้ในทางธุรกิจ เช่น โปรแกรมการทำบัญชีจ่ายเงินเดือน (Payroll Program) โปรแกรมระบบเช่าซื้อ (Hire Purchase) โปรแกรมการทำสินค้าคงคลัง (Stock Program) ฯลฯ ซึ่งแต่ละโปรแกรมก็อาจมีเงื่อนไขหรือแบบฟอร์มที่แตกต่างกันไปตามความต้องการหรือกฏเกณฑ์ของแต่ละหน่วยงานที่ใช้  โปแกรมประเภทนี้จะสามารถดัดแปลงแก้ไขเพิ่มเติม (Modifications) ในบางส่วนของโปรแกรมเองได้  เพื่อให้ตรงกับความต้องการของผู้ใช้งานโปรแกรม             2.3 ซอฟต์แวร์สำเร็จรูป (Package)               เป็นซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมประยุกต์ทีมีผู้จัดทำไว้เพื่อใช้ในการทำงานประเภทต่างๆโดยผู้ใช้คนอื่นๆสามารถนำซอฟต์แวร์ประเภทนี้ไปใช้กับข้อมูลของตนได้  แต่จะไม่สามารถทำการดัดแปลงหรือแก้ไขโปรแกรมได้   ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องเขียนโปรแกรมขึ้นมาเอง  จึงเป็นการประหยัด  แรงงาน  และค่าใช้จ่ายในการเขียนโปรแกรม  นอกจากนี้ยังไม่ต้องใช้เวลามากในการเขียนโปรแกรม  ดังนั้นการใช้ซอฟต์แวร์สำเร็จรูปจึงเป็นสิ่งที่อำนวยความสะดวกและเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง  ตัวอย่างของซอฟต์แวร์สำเร็จรูป  เช่น  ซอฟต์แวร์ระบบจัดการฐานข้อมูล  ซอฟต์แวร์จัดพิมพ์รายงาน หรือเวิร์ดโปรเซสเซอร์ (Word Processor) ซอฟต์แวร์กระดาษทดอิเล็กทรอนิกส์หรือสเปรดชีต (Spreadsheet) เป็นต้น 3. องค์ประกอบทางด้านบุคคลากร (Personnel)ถึงแม้ระบบคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ แต่ระบบคอมพิวเตอร์จะไม่สามารถทำงานได้ถ้าขาดอีกองค์ประกอบหนึ่ง  ซึ่งได้แก่  องค์ประกอบทางด้านบุคลากร ที่จะเป็นผู้จัดการและควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ให้สามารถปฏิบัติงานได้อย่างราบรื่น  คอยแก้ไขปัญญาหาต่างๆที่เกิดขึ้นกับระบบคอมพิวเตอร์  พัฒนาโปรแกรมประยุกต์ต่างๆ รวมไปถึงการใช้งานโปรแกรมประยุกต์ที่ถูกพัฒนาขึ้น      เราสามารถแบ่งบุคลากรที่มีหน้าที่เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ออกได้เป็น 5 ประเภทตามลักษณะของงานดังนี้            1. หัวหน้าหน่วยงานคอมพิวเตอร์ (EDP Manager หรือ Electronic Data Processing Manager)                         เป็นบุคคลที่อยู่ในตำแหน่งทางบริหาร  ซึ่งจะเป็นหัวหน้าของบุคคลทางคอมพิวเตอร์ทั้งหมด  จะมีหน้าที่วางแผนงาน  กำหนดนโยบายของหน่วยงาน  จัดทำโครงการและแผนงานการใช้ระบบคอมพิวเตอร์  จัดหาฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่จำเป็นจะต้องใช้ในองค์กร  อำนวยการฝึกอบรมความรูให้กับบุคลากรทางคอมพิวเตอร์  เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและนอกจากนี้จะต้องเป็นผู้คอยตรวจสอบและติดตามผลงานของผู้ที่อยู่ใต้บังคับบัญชาว่ามีความก้าวหน้าในการทำงานเป็นอย่างไรด้วย ดังนั้นบุคลากรในตำแหน่งนี้จึงต้องเป็นผู้ที่มีความรับผิดชอบสูง  มีความรู้ความสามารถ  มองเห็นการณ์ไกล  และต้องหมั่นติดตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอยู่เสมอ           2. บุคคลากรทางด้านระบบ (System)      ประกอบด้วยบุคคลากรที่มีตำแหน่งดังต่อไปนี้                  2.1 นักวิเคราะห์ระบบ (System Analyst หรือ SA)                เป็นผู้ที่มีหน้าที่ในการวิเคราะห์และออกแบบระบบ  โดยจะรวบรวมข้อมูลต่างๆที่เกี่ยวข้องกับระบบงานเดิมและความต้องการของผู้ใช้  เพื่อนำมาทำการวิเคราะห์และออกแบบระบบงานใหม่  หรือปรับปรุงระบบงานเดิม  เพื่อให้การทำงานในระบบงานใหม่มีประสิทธิภาพดีขึ้นกว่าระบบงานเดิม โดยปกติ SA จะต้องเป็นผู้ที่มีความรู้เกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์เป็นอย่างดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะต้องเป็นผู้ที่มีประสบการณ์ทำงานมาพอสมควร  และควรมีพื้นฐานการเขียนโปรแกรมมาก่อน  ถึงแม้ว่า SA จะไม่ได้เป็นผู้เขียนโปรแกรมเอง  แต่ SA จะต้องเป็นผู้ค้นหาวิธีการและขั้นตอนต่างๆ ในการเขียนโปรแกรมส่งให้กับนักเขียนโปรแกรมทำการเขียนอีกทีหนึ่ง  นอกจากนี้ SA ควรจะเป็นผู้ที่มีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์  มีมนุษย์สัมพันธ์ดี  เพราะจะต้องมีหน้าที่ติดต่อกับคนในหลายระดับ  ซึ่งในบางองค์กรอาจมีพนักงานบางคนที่ไม่เข้าใจในระบบคอมพิวเตอร์  และต่อต้านการนำระบบคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้  ดังนั้น SA จะต้องเป็นผู้ที่มีความสามารถในการชี้นำให้เขาเห็นถึงประโยชน์ของการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการทำงานได้                 2.2 นักเขียนโปรแกรมระบบ (System Programmer  หรือ SP)                         จะมีหน้าที่เขียนโปรแกรมระบบควบคุมเครื่อง  จะคอยตรวจสอบและแก้ไขเมื่อระบบคอมพิวเตอร์มีปัญหา บุคลากรประเภทนี้จะต้องมีความรู้ทางด้านฮาร์ดแวร์เป็นอย่างดี  เพราะต้องมีหน้าที่ในการให้คำปรึกษาต่างๆเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์เมื่อระบบคอมพิวเตอร์มีปัญหา  และต้องคอยพัฒนาโปรแกรมอำนวยความสะดวกต่างๆขึ้นมา เช่น โปรแกรมที่ช่วยในการสำรองข้อมูลในแต่ละวันหรือแต่ละสัปดาห์  เพื่อช่วยให้การทำงานระบบคอมพิวเตอร์มีความสะดวกมากยิ่งขึ้น                  2.3 บุคคลากรทางด้านการเขียนโปรแกรม                         นักเขียนโปรแกรมหรือโปรแกรมเมอร์ (Programmer) จะทำหน้าที่เขียนโปรแกรมประยุกต์ (Application Program) ทางคอมพิวเตอร์  ตามขั้นตอนวิธีที่นักวิเคราะห์ระบบได้ออกแบบไว้  เพื่อให้ผู้ใช้งานคอมพิวเตอร์สามารถใช้งานโปรแกรมประยุกต์นั้นได้  นักเขียนโปรแกรมจึงควรเป็นผู้มีความรู้เกี่ยวกับซอฟต์แวร์เป็นอย่างดี  แต่อาจไม่จำเป็นต้องมีความรู้ในรายละเอียดเกี่ยวกับฮาร์แวร์ก็ได้  ควรเป็นคนมีความอดทนในการทำงานสูง เนื่องจากการเขียนโปรแกรมจะต้องพบกับข้อผิดพลาด (errors) ของโปรแกรมที่อาจเกิดขึ้นมากมาย  ซึ่งจะต้องใช้เวลาในการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นนั้นให้ได้นอกจากนี้ควรมีความรอบคอบและมีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์  หมั่นติดตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยี  หาความรู้ใหม่ๆ  เพิ่มเติมอยู่ตลอดเวลา  เพื่อพัฒนาเทคนิคที่เหมาะสมในการพัฒนาโปรแกรมให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น                     นักเขียนโปรแกรมยังสามารถแบ่งออกได้เป็นอีก 2 แบบ ตามลักษณะงานดังนี้                    - งานการสร้างโปรแกรมประยุกต์  (Application Programming)                                    เป็นผู้ที่มีหน้าที่ในการเขียนและพัฒนาโปรแกรมประยุกต์ทั้งหมดของระบบตามที่นักวิเคราะห์ระบบเป็นผู้ออกแบบให้ ซึ่งมักจะเป็นระบบที่เริ่มมีการพัฒนาเป็นครั้งแรก                    - งานการบำรุงรักษาโปรแกรม  (Maintenance Programming)                         ระบบอาจมีการพัฒนาเสร็จแล้ว  แต่ต่อมาต้องการเปลี่ยนแปลงระบบในบางจุด  เช่น  อาจต้องมีการปรับปรุงให้มีความทันสมัย  ดังนั้นนักเขียนโปรแกรมทางด้านนี้ต้องคอยตามแก้ไขโปรแกรมเก่าๆ ในระบบ ที่เขียนไว้แล้วเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการใหม่ของระบบ        3. ดีบีเอ (DBA หรือ DataBase Administrator)                 เป็นบุคลากรที่จะพบในองค์กรที่มีการจัดการข้อมูล ซึ่ง DBA จะเป็นผู้มีหน้าที่ในการออกแบบและควบคุมกาใช้งานฐานข้อมูล  จะสามารถสร้างและแก้ไขเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของฐานข้อมูลได้ ซึ่งโดยปกติผู้ใช้งานทั่วไปจะไม่สามารถเข้าไปยุ่งหรือจัดการกับฐานข้อมูล  นอกจากนี้จะต้องควบคุมดูแลฐานข้อมูลมีการเก็บข้อมูลที่ถูกต้อง  ทันสมัยอยู่เสมอ  และยังคอยแก้ปัญหาเมื่อระบบฐานข้อมูลมีปัญหาเกิดขึ้นด้วย           4. ผู้ปฏิบัติการ (Operator)                 จะเป็นเจ้าหน้าที่คอมพิวเตอร์  ที่มีหน้าที่คอยปิดและเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์  และคอยเฝ้าดูระบบ  เมื่อมีปัญหาใดๆเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์  ก็จะเป็นผู้แจ้งให้กับนักเขียนโปรแกรมระบบทราบเพื่อทำการแก้ไขต่อไป  และยังมีหน้าที่ส่งงานต่างๆเข้าไปประมวลผลในคอมพิวเตอร์  และคอยรับรายงานการประมวลผล  เพื่อแจกจ่ายให้แก่ฝ่ายที่เกี่ยวข้อง  นอกจากนี้ยังต้องทำหน้าที่สำรอง (Backup) ข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ขึ้นไปเก็บไว้ในสื่อบันทึกข้อมูล  เช่น เทป  ทุกสิ้นวันหรือสิ้นเดือน  เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ได้  เช่น  กรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ขัดข้อง หรือดิสก์เกิดความเสียหาย  เป็นต้น               บุคลากรทางด้านนี้ไม่จำเป็นต้องมีความรู้สูงนัก  เนื่องจากลักษณะงานเป็นสิ่งที่มีการกำหนดขั้นตอนไว้ตายตัวแล้ว  แต่ต้องเป็นผู้ที่มีความรับผิดชอบ  และใส่ใจในการทำงาน                    5. ผู้ใช้ (User)                   เป็นผู้ใช้ระบบคอมพิวเตอร์  ซึ่งจะมีความสำคัญต่อการออกแบบและพัฒนาระบบมาก  เพราะผู้ใช้ระบบจะเป็นผู้ตัดสิน และระบุความต้องการลงไปว่าต้องการให้ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานอะไรบ้าง  ซึ่งบรรดานักคอมพิวเตอร์ต่างๆก็จ้องพยายามตอบสนองความต้องการของผู้ใช้นั้น 4. องค์ประกอบทางด้านข้อมูล (Data)      ข้อมูลเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งในระบบคอมพิวเตอร์  เป็นสิ่งที่ต้องป้อนเข้าไปในคอมพิวเตอร์พร้อมกับโปรแกรมที่นักเขียนโปรแกรมเขียนขึ้น  เพื่อนำไปใช้ในโปรแกรมและผลิตผลลัพธ์ที่ต้องการออกมา  ดังนั้น  ข้อมูลที่นำเข้าจะต้องมีความถูกต้องสมบูรณ์  จึงจะผลิตผลลัพธ์ที่ถูกต้องสมบูรณ์ออกมาได้

ส่วนประกอบและหน้าที่ของคอมพิวเตอร์

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์    ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน  คือ             1. ส่วนนำเข้า (Input Unit) มีหน้าที่รับข้อมูลหรือค่าส่งจากสื่อนำเข้าไปไว้เก็บในหน่วยความจำ  เช่น การบันทึกข้อมูลประวัตินักเรียนผ่านทางสื่อ  หรือการอ่านคะแนนสอบจากบัตรคำตอบ เป็นต้น             2. ส่วนประมวลผลกลาง (Central  Processong Unit) เป็นส่วนที่ทำการประมวลผลข้อมูลที่ได้นำเข้าจากส่วนนำข้อมูลเข้า  ส่วนประมวลผลกลางจะประกอบไปด้วย 3 หน่วยหลักๆ คือ                     2.1 หน่วยความจำ (Memory) ทำหน้าที่เก็บข้อมูลจากการนำเข้าหรือจากการประมวลผลของคอมพิวเตอร์  หน่วยความจำแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ RAM(Random Access Memory) ROM(Read Only Memory) เป็นหน่วยความจำชนิดที่สามารถบันทึกข้อมูลได้และลบข้อมูลได้  แต่ไม่จำข้อมูลในขณะที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยง หน่วยความจำประเภทนี้เรียกว่าหน่วยความจำหลัก  ซึ่งเป็นหน่วยความจำที่เครื่องคอมพิวเตอร์ใช้งานเป็นหลัก  เป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลได้เพียงอย่างเดียวไม่สามารถบันทึกข้อมูลใหม่ได้  ส่วนใหญ่จะใช้เก็บโปรแกรมสำคัญหรือกราฟิกต่างๆ                  2.2 หน่วยคำนวณ (Arithmetic & Logic) หลักการคำนวณของคอมพิวเตอร์มี 2 หลักการ คือ                             1.  การคำนวณ (Arithmetic&Logic) คือ การบวก  ลบ คูณ  หาร                             2. การเปรียบเทียบ (Logical)  เช่น การคำนวณหาค่าผลรวมของยอดกำไรขาดทุน  และ                                  การเปรียบเทียบข้อมูลแต่ละกลุ่ม  หรือแต่ละหมวดแต่ละหมู่                  2.3 หน่วยควบคุม(Control Unit) ทำหน้าที่ในการควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์และทำหน้าที่ประสานงานการทำงานภายในและงานภายนอกของคอมพิวเตอร์              3. ส่วนแสดงผลข้อมูล (Output Unit)   ทำหน้าที่ในการแสดงผลจากการประมวลผลแล้วไปยังสื่อที่แสดงผลลัพธ์ ได้แก่ จอภาพ  เครื่องพิมพ์  หรือเก็บไว้ที่หน่วยความจำ  ได้ทั้งความรวดเร็ว ถูกต้อง แม่นยำและประหยัด  เนื่องจากการเขียนคำสั่งเพียงครั้งเดียวสามารถทำงานซ้ำๆได้คราวละจำนวนมากๆ