Csc#2

น ย ี ร เ ร บกา

เอกส

อ ก ะ ร ารป

The Components of the system unit

ะ

ปร ค ง อ

ง

ขอ บ อ ก

บบ

ยระ ว  น ห

วัตถุประสงค์

1.เพือ่ อธิบายองค์ประกอบของคอมพิวเตอร์ ในส่วนของหน่วยระบบ (System Unit) 2.เพื่ อ อธิ บ ายถึ ง การแทนข้ อ มู ล ในระบบ คอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบเลขฐาน 2 (Binary System) ในการรับ-ส่ง, ประมวลผล, จัดเก็บข้อมูล และคำ�สั่งงาน 3.เพื่ออธิบายการทำ�งานของอุปกรณ์อิเล็ค ทรอนิกส์ที่สำ�คัญในการประมวลผล

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

4.เพื่ออธิบายการทำ�งานของอุปกรณ์อิเล็ค ทรอนิกส์ทส่ี �ำ คัญในการจัดเก็บข้อมูล (Data) และคำ�สัง่ งาน (Instruction) ระหว่างการ ประมวลผล 5.เพื่ออธิบายการทำ�งานและตำ�แหน่งติด ตั้งของอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่ติดตั้งอยู่ บน แผงวงจรหลัก (Motherboard) 6.เพื่อศึกษาวิธีการแปลงเลขฐาน ระหว่าง ฐานของเลขที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ เช่น ฐาน 2,8,10 และ 16 เป็นต้น

องค์ประกอบของหน่วยระบบ

สารบัญ

1. หน่วยระบบ (System Unit)

(The components of the system unit)

4

2. การแทนข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ 6 (Data Representation) 3. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit - CPU)

9

4. หน่วยวามจำ� (Memory)

16

5. ระบบเลขฐาน (Numbering System)

27

6. บทสรุป (Chapter Summary)

37

04

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

1.หน่วยระบบ (System Unit)

ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบไปด้วยอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่สำ�คัญ คือ หน่วยประมวลผล (Processor) และหน่วย ความจำ� (Memory) รวมทั้งอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์อื่นๆ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการบรรจุรวมอยู่ในหน่วยระบบ (System Unit) ซึ่งมีลักษณะเป็นกล่องสี่เหลี่ยม ภายในประกอบไปด้วยอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่ทำ�หน้าที่แตกต่างกันดังนี้

- หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit - CPU) เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่ทำ�หน้าที่ ในการประมวลผลให้กับคอมพิวเตอร์

- หน่วยความจำ� (Memory) เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่ทำ�หน้าที่ ในการจัดเก็บข้อมูล (Data) และคำ� สั่งงาน (Instruction) ระหว่างการ ประมวลผลให้กับคอมพิวเตอร์

- การ์ดเสริม (Expansion Card) เป็ น อุ ป กรณ์ อิ เ ล็ ค ทรอนิ ก ส์ ที่ มี ลักษณะเป็นแผงวงจรไฟฟ้า ทำ�หน้าที่ เสริมประสิทธิภาพในการทำ�งานให้กับ คอมพิวเตอร์ โดยทำ�หน้าที่ร่วมกับ ช่องเสียบการ์ด (Expansion Slot)

อุปกรณ์สำ�คัญตามที่กล่าวมานี้ต้องติดตั้งลงบนแผงวงจรหลัก (Motherboard) หรืออาจเรียกว่า แผงวงจรระบบ (System Board) และ แผงวงจรหลัก (Motherboard) นี้จะติดตั้งอยู่ในหน่วยระบบ (System Unit) โดยมีลักษณะเป็น แผงวงจรอิเล็คทรอนิกส์ที่มีขนาดกว้างและยาวใกล้เคียงกับหน่วยระบบ (System Unit) ที่กำ�หนดไว้ อุปกรณ์ต่างๆ ได้รับ การต่อเชื่อมเข้าด้วยกันกับอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อ (Connectors) ที่ยึดติดไว้บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) เรียบร้อย แล้ว

05

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

นอกจากนี้บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) ยังประกอบด้วย ชิพ (Chips) และ ทรานซิสเตอร์(Transistor) ที่ท�ำ หน้าที่เป็นประตูในการ เปิด-ปิด สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ที่จะวิ่งผ่านในวงจรของแผง วงจรหลัก (Motherboard) (ดูรูป 1-3 ประกอบ)

รูปที่ 2 ภาพด้านข้างของหน่วยระบบ (System Unit) รูปที่ 1 หน่วยระบบ (System Unit) ของคอมพิวเตอร์แบบต่างๆ

รูปที่ 3 อุปกรณ์ต่างๆและตำ�แหน่งที่ติดตั้งบนแผงวงจรหลัก (Motherboard)

06

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

2.การแทนข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์ (Data Representation)

คอมพิวเตอร์ ไม่สามารถจะเข้าใจภาษาต่างๆทีม่ นุษย์ใช้กนั อยูท่ ว่ั ไปได้ คือไม่สามารถ ทำ�งานได้ดว้ ยภาษาของมนุษย์ แต่คอมพิวเตอร์จะต้องประมวลผลให้กับคนทุกคนที่ต้องการ ใช้งาน และเนื่องจากคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ คือต้องใช้กระแสไฟฟ้าเป็น พลังงานในการส่งทอดข้อมูลและประมวลผล ดังนั้นมนุษย์ จึงนำ�ตัวเลขมาผนวกเข้ากับ สถานะในการทำ�งานของระบบไฟฟ้า กล่าวคือระบบไฟฟ้ามีสถานะในการทำ�งานอยู่ 2 สถานะด้วยกันคือ สถานะในการเปิดกระแสไฟฟ้า และสถานะในการปิดกระแสไฟฟ้า (ดูรูป 4 ประกอบ)

รูปที่ 4 สถานะของกระแสไฟฟ้ากับ 0 และ 1 บิท (Bit)

โดยกำ�หนดให้เลข 0 และ 1 แทนค่าตรงกับสถานะปิดและเปิดของกระแสไฟฟ้าตามลำ�ดับ และการนำ�ตัวเลข 2 ค่านี้ มาใช้แทนข้อมูลในระบบ เรียกว่าระบบเลขฐานสอง (Binary System) ซึ่งข้อมูลในคอมพิวเตอร์จะทำ�งานในลักษณะ ดิจิตอล (Digital) โดยใช้ 0 และ 1 ในการแทนค่า เรียกแต่ละตัวว่าบิท (Bit) และ บิท (Bit) เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของการแทนข้อมูลใน คอมพิวเตอร์ การนำ�บิท (Bit) ไปใช้ในการแทนข้อมูลจะต้องนำ�บิท (Bit) มาเรียงต่อกัน โดยให้ 8 บิท (Bit) เท่ากับ 1 ไบท์ (Byte) ซึ่ง 1 ไบท์ (Byte) คือ 1 ตัวอักขระสามรถแทนข้อมูลได้เท่ากับ 256 (28) ตัว โดยนำ�มาใช้แทนตัวเลข ตัวอักษรหรือ สัญลักษณ์ ใดๆได้ เช่น 00110001 แทน ‘1’ และ 01000001 แทนอักษร ‘A’ ตัวพิมพ์ ใหญ่ โดยที่การเข้ารหัส หรือการแทนข้อมูลในระบบ คอมพิวเตอร์มีหลายระบบ ได้แก่

07

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

(1) ระบบแอสกี้ (ASCII) ย่อมาจาก

American Standard Code for information Interchange (ดูรูป 5 ประกอบ)

รูปที่ 5 การแทนข้อมูลในระบบคอมพิวเตอร์แอสกี้ (ASCII)

08

(2) ระบบเอ็บซีดิก (EBCDIC) ย่อมาจาก

Extended Binary Coded Decimal Interchange Code ระบบทั้งสองประเภทนี้ ใช้จำ�นวน 8 บิท (Bit) เท่ากับ 1 ไบท์ (Byte) ในการแทนตัวอักขระ ซึ่งสามารถแทนข้อมูลได้เท่ากับ 256 (28) ตัว สำ�หรับภาษาอังกฤษจะมีโค๊ด ทั้งรูปแบบ ตัวพิมพ์เล็กและตัว พิมพ์ ใหญ่

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

(3) ระบบยูนิโค๊ด (Unicode)

ใช้จำ�นวน 16 บิท (Bit) ในการแทน ตัวอักขระซึ่งสามารถแทน ข้อมูลได้เท่ากับ 65536 (216) ตัว จึงสามารถใช้แทนตัว อักษร และสัญลักษณ์ ต่างๆที่มีอยู่ในโลกได้ มากขึ้น

09

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

3.หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit - CPU)

เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์หรือ ชิพ(Chips) ตัวหนึ่ง ที่ทำ�หน้าที่ในการแปลและประมวลผลคำ�สั่งโดยแบ่งการ ทำ�งานออกเป็น 2 ส่วน คือ หน่วยควบคุม (Control Unit) และ หน่วยคำ�นวณและตรรกะ (Arithmetic / Logic Unit) โดย มีรายละเอียด ดังนี้

3.1 หน่วยควบคุม (Control Unit) ทำ�หน้าที่รับคำ�สั่งมาจากหน่วยความจำ� (Memory) และทำ�การแปลแต่ละคำ�สั่งของโปรแกรม เพื่อกำ�หนดการกระทำ�ที่ เหมาะสมตามคำ�สั่งนั้น หน่วยควบคุม (Control Unit) แบ่งการทำ�งานออกเป็น 4 ขั้นตอน โดยจะส่งและรับผลลัพธ์ของการ ทำ�งานจากขั้นตอนที่ 1 จนถึงขั้นตอนที่ 4 ต่อเนื่องกันจนเสร็จงานดังนี้ (1) การดึงออกมา (Fetching) ทำ�หน้าทีด่ งึ โค๊ด คำ�สัง่ (Instruction) และ ข้อมูล (Data) มาจากหน่วย ความจำ� (Memory)

(2) การถอดรหัส (Decoding) ทำ�การแปลง หรือแปลรหัสคำ�สั่งให้อยู่ใน รูปแบบคำ�สั่งที่คอมพิวเตอร์ สามารถนำ�ไปประมวลผลได้

(3) การปฏิบัติการ (Executing) ทำ�การรับคำ� สั่งงาน (Instruction) และ ข้อมูล (Data) จากขั้นตอนที่ 2 มาทำ�งานหรือประมวลผล ตามคำ�สั่งนั้น

(4) การบันทึก (Storing) ทำ�หน้าที่จัดเก็บ ผลลัพธ์ที่ได้จากการทำ�งาน ของขั้นตอนที่ 3 และนำ�ส่ง ไปจัดเก็บยังหน่วยความจำ� (Memory)

10

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

จากการทำ�งานของหน่วยควบคุม (Control Unit) ใน 1 รอบการทำ�งาน ครบทั้งหมด 4 ขั้นตอนตามที่กล่าวมา จะได้ผลลัพธ์เป็น 1 คำ�สั่งงาน (Instruction) ซึ่งเรียกว่า วัฏจักรคำ�สั่ง (Machine Cycle หรือ Instruction Cycle) โดยที่หน่วยควบคุม (Control Unit) จะทำ�การแปลคำ�สั่งและประมวลผลใน 4 ขั้น ตอนนี้วนซ้ำ�ไปทีละ 1 คำ�สั่งงาน (Instruction) จนครบทั้งหมดของชุดคำ�สั่ง (ดูรูป 6 ประกอบ)

รูปที่ 6 ขั้นตอนการทำ�งาน 1 วัฏจักรคำ�สั่ง (Machine Cycle หรือ Instruction Cycle)

คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอ นิกส์ที่สามารถประมวลผลได้ด้วย ความเร็วสูง และจากการทำ�งาน ของหน่วยควบคุม (Control Unit) ในการแปลคำ�สั่ง และประมวลผล งานไปที ล ะคำ � สั่ ง งานตามที่ ก ล่ า ว จึงควรต้องมีหน่วยวัดความเร็วใน การทำ�งาน ซึ่งการวัดความเร็วของ คอมพิวเตอร์สามารถดูได้จากจำ�นว นับล้านคำ�สั่งใน 1 วินาที (Million of instruction Per Second หรือ MIPS) นั่นคือใน 1 วินาที คอมพิวเตอร์จะ ทำ � งานได้ เ ท่ า กั บ กี่ ล้ า นคำ � สั่ ง ซึ่ ง มี หน่วยวัดที่ใช้คือ MIPS

11

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

3.2 หน่วยคำ�นวณและตรรกะ (Arithmetic / Logic Unit - ALU) เป็นอีกส่วนหนึ่งของหน่วยประมวลผล (Processor) ซึ่งทำ�หน้าที่ในการรับคำ�สั่งงาน (Instruction) และข้อมูล (Data) มาจากขั้นตอนปฏิบัติการ (Execute) หรือ ขั้นตอนที่ 3 ของหน่วยควบคุม (Control Unit) เพื่อมาประมวลผลเกี่ยวกับ การคำ�นวณทางคณิตศาสตร์ (Arithmetic Operation) เช่น บวก (+) ลบ (-) คุณ (*) หาร (/) และทางตรรกศาสตร์ (Logical Operation) เช่นand or not , รวมทั้งทางด้าน การเปรียบเทียบ (Comparison Operation) เช่น มากกว่า (>) น้อยกว่า (<) มากกว่าหรือเท่ากับ (>=) เป็นต้น และเมื่อ ALU ทำ�การคำ�นวณตามคำ�สั่งเรียบร้อยแล้ว ก็จะส่งผลลัพธ์ที่ได้ ไปยังขั้น ตอนบันทึก (Store) หรือขั้นตอนที่ 4 ของหน่วยควบคุม (Control Unit) เพื่อทำ�การ จัดเก็บต่อไป (ดูรูป 7 ประกอบ)

รูปที่ 7 ลักษณะการทำ�งานภายในหน่วยระบบ (System Unit)

12

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

การทำ�งานของหน่วยควบคุม (Control Unit) ในการส่งและรับคำ�สั่งงาน (Instruction) ทั้ง 4 ขั้นตอนที่ผ่านมา จะเห็นว่าเมื่อคำ�สั่งงาน (Instruction) กำ�ลังดำ�เนินการอยู่ในขั้นตอนใดก็ตาม อีก 3 ขั้นตอนที่เหลือจะว่างจากการทำ�งาน จึงทำ�ให้มีแนวคิดในการพัฒนาหรือเร่งการทำ�งานให้กับ คอมพิวเตอร์ เพื่อให้ทุกๆขั้นตอนสามารถทำ�งานต่อเนื่องและพร้อมกันไปโดยไม่มีขั้นตอนใดต้องหยุด รอ ซึ่งการทำ�งานของทั้ง หน่วยควบคุม (Control Unit) และหน่วยคำ�นวณและตรรกะ (Arithmetic / Logic Unit) จะทำ�งานต่อเนื่องไปพร้อมกันทั้ง 2 ส่วน ลักษณะนี้เรียกว่า การทำ�งานแบบสายท่อ (Pipelining) กล่าวคือ เมื่อคำ�สั่งงานที่ 1 ผ่านขั้นตอนที่ 1 (Fetching) ไปยังขั้นตอนที่ 2 (Decoding) หน่วยควบคุม (Control Unit) ก็จะดึงคำ�สั่งงานที่ 2 เข้ามายังขั้นตอนที่ 1 ทันที และเมื่อคำ�สั่งงานที่ 1 ถูกส่งไปยังขั้น ตอนที่ 3 และคำ�สั่งงานที่ 2 ถูกส่งไปยังขั้นตอนที่ 2 หน่วยควบคุม (Control Unit) ก็จะดึงคำ�สั่งงาน ที่ 3 เข้ามายังขั้นตอนที่ 1 เช่นเดิม และจะกระทำ�การส่งทอดเช่นนี้ต่อไปจนครบทั้ง 4 ขั้นตอน และวนซ้ำ� จน หน่วยประมวลผล (Processor) ทำ�งานเสร็จสิ้นทุกๆ คำ�สั่งงาน (Instruction) (ดูรูป 8 ประกอบ)

รูปที่ 8 Machine Cycle แบบไม่ใช้ Pipelining และแบบ Pipelining

13

การทำ�งานของ หน่วยประมวลผล (Processor) จะต้องมีการรับคำ�สัง่ งานจาก หน่วยคามจำ� (Memory) มาเพือ่ ประมวลผล และทำ�การส่งผลลัพธ์จากการประมวลผล แล้วไปจัดเก็บยังหน่วยความจำ� (Memory) การทำ �งานครบรอบจนเสร็ จ สิ้ น ที่ เ รี ย กว่ า วัฏจักรคำ�สั่ง (Instruction Cycle) นี้ จะมี ขั้นตอนต่อไปในการรับคำ�สั่งงาน (Instruction) ใหม่ และจัดเก็บผลลัพธ์ที่ได้ ประมวลผลแล้ว เป็นจังหวะเป็นขั้นตอน

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ในหน่วยระบบ (System Unit) จึงมีนาฬิกา ระบบ (System Clock) ซึ่งเป็นชิพ (Chip) ตัวหนึ่งทำ�หน้าที่ควบคุมการทำ�งานให้กับ หน่วยประมวลผล (Processor) โดยจะสร้างสัญญาณไฟฟ้า ที่เป็นตัวกำ�หนดจังหวะ เสียง ติ๊ค (Tick) หรือเรียกว่าจังหวะรอบนาฬิกา (Clock Cycle) ทั้งนี้เพื่อให้เกิดการทำ�งานที่ เข้าจังหวะกันสำ�หรับอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องและ เพื่อให้ หน่วยประมวลผล (Processor) ทำ�การรับคำ�สั่งงาน (Instruction) ใหม่ สำ�หรับการประมวลผล ในวัฏจักรคำ�สัง่ (Instruction Cycle) ถัดไป

14

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ส่วนความเร็วที่หน่วยประมวลผล (Processor) ใช้ในการประมวลคำ�สั่ง เรียกว่า Clock Speed หรือ Clock Rate คือ กรณีที่หน่วยประมวลผล (Processor) ทำ�งานได้เร็วเท่าไร หมายถึง Clock Speed จะมากขึ้นเท่านั้น หน่วยของ Clock Speed จะวัดเป็นเมกะเฮิร์ซ (1 Megahertz =1 ล้าน hertz) หรือจิกกะเฮิร์ซ (1 Gigahertz =1พันล้าน hertz) ซึ่ง 1 hertz หมายถึง 1 clock ต่อวินาที เช่น 1 Megahertz (1MHz) จะเท่ากับ 1 ล้าน Tick ของ System Clock การที่หน่วยประมวลผล (Processor) ทำ�งานได้เร็ว ยิ่งเร็วมากความร้อนก็ยิ่ง เกิดขึ้นได้มาก จึงมีการออกแบบให้หน่วยประมวลผล (Processor) มีอุปกรณ์ ช่วยระบายความร้อน รวมอยู่กับชุดของ หน่วยประมวลผล (Processor) ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิดคือ (1) Heat Sink มีลักษณะเป็นใบพัดหมุน คล้ายพัดลมช่วย (2) Liquid Cooling Technology ใช้เทคนิคนำ�ของเหลว ระบายความร้อน (ดูรูป 9 ประกอบ) มาช่วยระบายความร้อน

รูปที่ 9 หน่วยประมวลผล (Processor) ที่มี Heat Sink

15

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

การประมวลผลของหน่วยประมวลผล (Processor) แม้จะทำ�งานได้อย่างรวดเร็ว แต่ก็ ยังมีวธิ เี พิม่ ประสิทธิภาพในการทำ�งานของคอมพิวเตอร์ให้เร็วขึน้ อีกได้ โดยการเพิม่ จำ�นวนหน่วย ประมวลผล (Processor) ติดตัง้ บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) ดังนัน้ การทีค่ อมพิวเตอร์ หนึง่ มีหน่วยประมวลผล (Processor) มากกว่า 1 ตัว ร่วมกันทำ�งานเรียกว่า Co-Processor ซึง่ หน่วยประมวลผล (Processor) แต่ละตัวจะทำ�งานร่วมกัน โดยทีห่ น่วยควบคุม (Control Unit) ของหน่วยประมวลผล (Processor) ตัวแรก จะเป็นตัวหลักในการรับส่งข้อมูลและคำ�สัง่ งาน จาก หน่วยความจำ� (Memory)

และทำ�การควบคุมการประสานงานในการรับส่งข้อมูล (Data) และคำ�สัง่ งาน (Instruction) ระหว่างหน่วยประมวลผล (Processor) ตัวหลักเอง กับ หน่วยประมวลผล (Processor) ทีเ่ พิม่ เข้ามาเพือ่ นำ�คำ�สัง่ งานไปช่วยประมวลผล และคำ�สัง่ งาน (Instruction) เหล่านีจ้ ะเป็นคำ�สัง่ งานประเภท Floating – Point (คือการคำ�นวณทางคณิตศาสตร์)

การมีหน่วยประมวลผล (Processor) หลายๆ ตัว โดยที่มีหน่วยควบคุม (Control Unit) เป็นตัวควบคุม ทำ�ให้ หน่วยประมวลผล (Processor) ทั้งหมดสามารถทำ�งาน และประมวลผลได้พร้อมๆกัน นี้เรียกว่า การประมวลผลแบบ สอดประสาน (Parallel Processing) (ดูรูป 10 ประกอบ)

รูปที่ 10 การทำ�งานของ Co-Processor

16

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

4.หน่วยความจำ� (Mamory)

เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์หรือชิพ (Chip) ที่ทำ�หน้าที่จัดเก็บข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน(Instruction) แบบ ชั่วคราวระหว่างการประมวลผล นั่นคือทำ�หน้าที่รวบรวมข้อมูลและคำ�สั่งงานก่อนที่ หน่วยประมวลผล (Processor)

จะดึงไปประมวลผลและทำ�หน้าที่รับผลลัพธ์ ที่หน่วยประมวลผล (Processor) ได้ประมวลผลตามคำ�สั่งเรียบร้อยแล้วมาจัดเก็บ โดยมีประเภทของข้อมูล (Data) และคำ� สั่งงาน (Instruction) ที่หน่วยความ จำ� (Memory) จัดเก็บอยู่ 3 ประเภทคือ (1) ระบบปฏิบัติการ (Operating System) และ ซอฟต์แวร์ ระบบ (System Software) ควบคุมการทำ�งานของอุปกรณ์ต่างๆ ในคอมพิวเตอร์

(2) โปรแกรมประยุกต์ (Application Program) เป็นโปรแกรมคำ � สั่ งงานที มีคำ�สั่ งงาน (Instruction) เรียงไว้เป็นลำ�ดับเป็นขั้น ตอน โดยที่แต่ละคำ�สั่ง (Instruction) จะเป็นข้อกำ�หนดหรือวิธีที่ระบุให้หน่วย ประมวลผล (Processor) ทำ�การ ประมวลผล

(3) ข้อมูล/สารสนเทศ (Data/Information) คือ ข้อมูลหรือสารสนเทศที่จะถูกนำ� ไปประกอบการประมวลผล โดยคำ�สั่ง งาน (Instruction) ตามข้อ 2 เพื่อให้ ได้ผลลัพธ์ตามต้องการ

17

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

การเก็บข้อมูลในหน่วยความจำ� (Memory) จะอยู่ในรูปแบบไบท์ (Byte) ซึ่งแต่ละไบท์ (Byte) จะมี ตำ�แหน่งเพื่อการอ้างถึงในการค้นหา เพื่อดึงข้อมูลไปใช้งาน และตำ�แหน่งจัดเก็บนี้เรียกว่าตำ�แหน่งที่ อยู่ (Address) นอกจากนี้หน่วยความจำ� (Memory) ยังมีหน่วยนับในการบอกขีดความสามารถของการจัดเก็บ ข้อมูล ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นกิโลไบท์ (Kilobytes - KB) โดยที่ 1 KB =1024 Bytes หรือ เมกะไบท์ (Megabytes - MB) ซึ่ง 1 MB = 1,048,576 Bytes (ดูรูป 11 ประกอบ)

รูปที่ 11 ตารางแสดงหน่วยนับของข้อมูลที่จัดเก็บในหน่วยวามจำ� (Memory)

18

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ลักษณะของหน่วยความจำ� (Memory) เป็นแถวแนวยาว มีการแบ่งส่วนเป็นช่องๆ คล้ายรังผึ้งและ แต่ละช่องของหน่วยความจำ� (Memory) จะเป็นที่จัดเก็บข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน (Instruction) ทั้งหลาย การทำ�งานของหน่วยความจำ� (Memory) จะสัมพันธ์กับอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ตัวอื่นๆ บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) ซึ่งอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ทุกชนิดจะมีตำ�แหน่งติดตั้งอยู่บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) โดยที่ ตำ�แหน่งติดตั้งสำ�หรับหน่วยความจำ� (Memory) จะเรียกว่า Memory Slot และหน่วยความจำ� (Memory) ยังแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ (1) หน่วยความจำ�ไม่ถาวร (Volatile Memory) เป็นหน่วยความจำ� (Memory) ชนิด ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ เ ฉพาะเมื่ อ มี ไฟฟ้าเลี้ยงวงจรเท่านั้น เรียก หน่วย ความจำ� (Memory) ชนิดนี้ว่า RAM (2) หน่วยความจำ�ถาวร รูปที่ 12 Memory Module และตำ�แหน่งติดตั้ง Memory Slots (Nonvolatile Memory) เป็นหน่วยความจำ� (Memory) ชนิดที่สามารถจัดเก็บข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน (Instruction) ได้ตลอดเวลา โดยไม่สูญหาย แม้ว่าไฟฟ้าจะดับ ทั้งนี้เนื่องจากมี แบทเตอรี่ (Battery) คอยช่วยส่ง กระแสไฟเลี้ยงวงจรให้ เรียก หน่วยความจำ� (Memory) ชนิดนี้ว่า ROM (ดูรูป 12 ประกอบ)

19

สำ�หรับหน่วยความจำ� (Memory) แบบ RAM และ ROM สามารถอธิบายราย ละเอียดได้ดังนี้ RAM (Random Access Memory) เป็น หน่วยความจำ� (Memory) ชนิดที่ หน่วย ประมวลผล (Processor) และอุปกรณ์อื่นๆ สามารถอ่านและเขียนข้อมูลได้ แบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ (1) Dynamic Ram (DRAM) เป็น RAM ชนิดที่สามารถปรับเปลี่ยนข้อมูลที่บรรจุอยู่ ได้เสมอ (2) Static Ram (SRAM) เป็น RAM ชนิดที่สามารถปรับเปลี่ยนข้อมูลได้ แต่ไม่ สามารถทำ � การปรั บ เปลี่ ย นข้ อ มู ล ได้ บ่ อ ย อย่างชนิด DRAM

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ROM (Read Only Memory) เป็นหน่วย ความจำ� (Memory) ที่เก็บข้อมูลแบบถาวร การทำ�งานของ ROM จะเก็บข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน (Instruction) ที่ใช้ในการ ควบคุมและประสานงาน เช่น ชุดคำ�สั่งงาน ที่เรียกว่า Basic Input / Output System (BIOS) BIOS จะเริ่มทำ�งานตั้งแต่เปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ขึ้น โดยทำ�การเปิดอุปกรณ์ต่างๆที่ต่อพ่วง ให้พร้อมใช้งาน รวมทั้งจัดเก็บลำ�ดับคำ�สั่ง ที่คอมพิวเตอร์นำ�ส่วนของระบบปฏิบัคิการ (Operating System) และ ไฟล์ (File) ต่างๆที่นำ�มาใช้งานในครั้งแรก สำ�หรับ ROM มีการจำ�แนกตามการใช้งานที่ควร รู้จัก 2 ชนิด คือ (1) PROM (Programmable Read Only Memory) เป็น ROM Chip ชนิดที่ไม่มี ข้อมูลมาก่อน จึงสามารถใส่โปรแกรมลงไป ได้ในครั้งแรกเพียงครึ่งเดียว (2) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Rom) เป็น ROM Chip ชนิดที่ลบข้อมูลเดิมได้

20

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

นอกจากนี้ยังมี แคช (Cache) ซึ่งถือเป็นหน่วย ความจำ� (Memory) ชนิดหนึ่งที่จัดอยู่ในกลุ่ม เดียวกับ ROM คืออยู่ในประเภทหน่วยความจำ� ถาวร (Nonvolatile Memory) แม้ ไฟฟ้าจะดับก็ยังสามารถจัดเก็บข้อมูลได้โดยมี กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ (Battery) เลี้ยงตลอด เวลา และแคช (Cache) เป็นหน่วยความจำ�ที่ทำ�ให้ การประมวลผลของหน่วยประมวลผล (Processor) เร็วขึ้น เนื่องจากทำ�หน้าที่จัดเก็บ ข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน (Instruction) ที่หน่วยประมวลผล (Processor) ต้องใช้งา นบ่อยๆ และมีความ เร็วในการเข้าถึงข้อมูลได้เร็ว กว่า RAM

รูปที่ 13 ทิศทางรับส่งคำ�สั่งงานและตำ�แหน่งติดตั้ง Cache ทั้ง 3 แบบ

โดยทั่วไป แคช(Cache) แบ่งออกเป็น 3 แบบคือ Cache L1 และ Cache L2 ที่ติดตั้งอยู่ในส่วนของ หน่วยประมวลผล (Processor) ส่วน Cache L3 ติดตั้งอยู่บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) หรือ แผงวงจรอื่นๆ Cache L3 จะทำ�งานได้ช้ากว่า Cache L1 และ Cache L2 (ดูรูป 13 ประกอบ)

21

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

หน่วยความจำ�แฟลช (Flash Memory) เป็นหน่วยความจำ�ชนิดถาวร (Nonvolatile Memory) สามารถลบและเขียนโปรแกรมลงไปใหม่ได้ มีทั้งแบบ Flash Rom และ Flash Ram และคอมพิวเตอร์ ในปัจจุบันจะใช้ Flash Bios ใน การปรับปรุงข้อมูลใน BIOS เมื่อจำ�เป็น (ดูรูป 14 ประกอบ)

รูปที่ 14 หน่วยความจำ�แฟลช (Flash Memory)

22

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) เป็นชิพ (Chip) ที่มีลีกษณะเป็น หน่วยความจำ�ถาวร (Nonvolatile Memory) ใช้ เก็บข้อมูลเกี่ยวกับการกำ�หนดค่าของอุปกรณ์ต่อ พ่วงทั้งหลายที่ต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์ เช่น ชนิดของตู้ขับเคลื่อนดิสก์ (Disk Drive), แป้นพิมพ์ (Key Board), จอภาพ (Monitor), วันเวลาปัจจุบัน และ CMOS เป็นชิพ (Chip) อีก ตัวหนึ่งที่ต้องมีแบตเตอรรี่ (Battery) คอยจ่ายไฟ เลี้ยงข้อมูลที่จัดเก็บไว้ เวลาเข้าถึงหน่วยความจำ� (Memory Access Time) เป็นเวลาที่สามรถเข้าถึงข้อมูล (Data) และคำ� สั่งงาน (Instruction) ณ ตำ�แหน่งที่จัดเก็บในหน่วยความจำ� (Memory) กรณีที่มีค่าน้อยแสดงว่าการ เข้าถึงข้อมูลเร็ว มีหน่วยวัดความเร็วนับเป็นวินาที เช่น Millisecond (MS) = 10-3 วินาที, Microsecond (S) = 10-6 วินาที, Nanosecond (Ns) = 10-9 วินาที

23

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ช่องการ์ดเสริมและการ์ดเสริม (Expansion Slot and Expansion Cards) ช่อง การ์ดเสริม (Expansion Slot) ซึ่งมีไว้สำ�หรับใส่แผงวงจรเพิ่มบนแผงวงจรหลัก (Motherboard) ซึ่งแผงวงจรเหล่านี้เรียกว่า การ์ดเสริม (Expansion Card) ทำ�หน้าที่ช่วยเพิ่มความสามารถให้กับคอมพิวเตอร์ตามที่ต้องการ เช่น การ์ดความจำ� (Memory Card), การ์ดวิดีโอ (Video Card), การ์ดพีซี (PC Card) เป็นต้น (ดูรูป 15 ประกอบ)

รูปที่ 15 ลักษณะของช่องการ์ดเสริมและการ์ดเสริม (Expansion Slot and Expansion Cards)

24

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

พอร์ท (Port) คือ ส่วนที่ใช้สำ�หรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกมาต่อเพิ่มเข้า กับหน่วยระบบ (System Unit) โดยอุปกรณ์ที่จะนำ�มาเชื่อมต่อกับหน่วยระบบ (System Unit) จะมีสายเคเบิ้ลและตรงปลายสายจะเป็นหัวต่อ (connector) ที่สามารถต่อเข้ากับพอร์ท (Port)ได้ พอร์ท (Port) ยังแบ่งเป็น พอร์ทอนุกรม (Serial Port) ที่สามารถส่งข้อมูลได้ที่ละ 1 บิท (Bit) ผ่านทางสายเคเบิ้ล และพอร์ทขนาน (Parallel Port) จะเป็นพอร์ท (Port) ที่ สามารถส่งข้อมูลได้ทีละหลายๆ บิท (Bit) พร้อมกันผ่านทางสายเคเบิ้ล นอกจาก นี้ยังมีพอร์ท (Port) แบบอื่นๆ อีกเช่น USB (Universal Serial Port) ที่สามารถ เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นๆพ่วงกั นได้มากกว่า 127 ชิ้น (ดูรูป 16 ประกอบ)

รูปที่ 16 พอร์ท (Port) แบบต่างๆ

25

บัส (Bus) คือช่องสัญญาณในการรับส่งข้อมูลระหว่าง อุปกรณ์ต่างๆภายในหน่วยระบบ (System Unit) หรือ อุปกรณ์อื่นที่ต่อเข้ากับหน่วยระบบ (System Unit) ข้อมูล ที่ส่งก็คือ บิท (Bit) ซึ่งอาจส่งจากหน่วยความจำ� (Memory) ไปยังหน่วยประมวลล (Processor) หรือจากหน่วย ประมวลล (Processor) ไปยัง หน่วยความจำ� (Memory) หรือจาก หน่วยความจำ� (Memory) ไปยังอุปกรณ์อื่นๆ

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

บัส (Bus) แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ บัสข้อมูล (Data Bus) ทำ�หน้าที่ส่งข้อมูล (Data) และบัสที่อยู่ (Address Bus) ทำ�หน้าที่ส่งข้อมูลตำ�แหน่ง (Address) ที่อยู่ในหน่วยความ จำ� (Memory) โดยขนาดของบัส (Bus Width) หมายถึง จำ�นวนของ บิท (Bit) ที่คอมพิวเตอร์สามารถส่งได้ในแต่ละ ครั้ง เช่น Bus 32 บิท (Bit) จะสามารถส่งข้อมูลได้ทีละ 32 บิท (Bit) ไปพร้อมกัน

คอมพิวเตอร์ประกอบด้วย บัส (Bus) 2 ชนิด คือ Expansion Bus เป็น บัส (Bus) ที่ทำ�หน้าที่รับส่งข้อมูล (Data) ระหว่าง หน่วยประมวลผล (Processor) กับ อุปกรณ์ต่างๆที่อยู่บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) และ System Bus เป็น บัส (Bus) ที่เชื่อมต่อในการรับส่งข้อมูล (Data) ระหว่างหน่วยประมวลล (Processor) กับ หน่วยความจำ� (Memory) นอกจากนี้ Expansion Bus ยังแบ่งออกเป็น (1) ISA BUS (Industry Standard Architecture) ใช้ส่ง ข้อมูลกับเมาส์ (Mouse), การ์ดโมเด็ม (Modem Card), การ์ดเสียง (Sound card) หรือ การ์ดเน็ตเวอร์ค (network Card) ที่มีความเร็วต่ำ�นับเป็น บัส (Bus) ที่ส่งข้อมูล ได้ช้าที่สุด

(2) Local Bus เป็นบัส (Bus) ความเร็วสูงใช้ส่งข้อมูลกับ อุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงเช่น ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk) ใน ปัจจุบันมาตรฐานของ Local Bus เป็นแบบ PCI (Peripheral Component Interconnect Bus) ซึ่งจะ ส่งข้อมูลได้เร็วกว่า ISA Bus ประมาณ 4 เท่า และ Local Bus ที่ถือเป็นมาตรฐานเช่น VESA Local Bus ใช้ส่งข้อมูล กับการ์ดวิดีโอ (Video Card)

(3) AGP (Accelerated Graphics Port) เป็น บัส (Bus) ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลภาพ 3 มิติ และ วิดีโอ

(4) USB และ 1394 Bus เป็นบัส (Bus) ที่ทำ�ให้สามารถรับ ส่งข้อมูล (Data) กับอุปกรณ์ที่ไม่สามารถต่อเข้ากับ Expansion Slot บน แผงวงจรหลัก (Motherboard) ได้

26

Power Supply เป็นอุปกรณ์ที่ทำ�หน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้า จากกระแสสลับ (AC) เป็น กระแสตรง (DC) เนื่องจากคอมพิวเตอร์จะใช้ ไฟฟ้ากระแส ตรง 5-12 โวลต์เท่านั้น (ดูรูป 17 ประกอบ)

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

Mobile Computer สำ � หรั บ คอมพิ ว เตอร์ ช นิ ด เคลื่อ นที่ไ ด้ เ ช่ น คอมพิวเตอร์โน๊ตบุค (Notebook Computer) ส่วนของหน่วย ระบบ (System Unit) จะเหมือนกับ คอมพิวเตอร์ทั่วๆไป แต่จะรวมแป้นพิมพ์ (Keyboard) และอุปกรณ์อื่นๆไว้ด้วยกัน โดยมีพอร์ท (Port) ต่างๆให้ ใช้งานเช่น เดียวกับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ (Desktop Computer) (ดูรูป 18 ประกอบ)

รูปที่ 17 Power Supply

รูปที่ 18 Mobile Computer

27

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

5.ระบบเลขฐาน

(Numbering System)

ในระบบเลขจำ�นวน มีเลขฐานทั้งหมด 15 กลุ่ม ดังนี้ เลขฐาน 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

ประกอบด้วยสมาชิก 0, 1 0, 1, 2 0, 1, 2, 3 0, 1, 2, 3, 4 0, 1, 2, 3, 4, 5 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

28

ข้อสังเกต 1.ตั ว เลขที่ เ ป็ น สมาชิ ก ในเลขฐาน ประกอบด้วยเลข 0-9 เท่านั้น ไม่มี10 เนื่องจาก 10 เป็นเลข 2 หลัก ซึ่งจะ ทำ�ให้ค่าที่ได้ ไม่ตรงกับที่ต้องการ จึง นำ�ตัวอักษร A-F เข้ามาช่วยในการค่า ตั้งแต่ 10 -15 ซึ่งจะเริ่มตั้งแต่เลขฐาน 11 ขึ้นไป

2. จำ�นวนสมาชิกของเลขฐานใดๆ จะมี จำ�นวนเท่ากับชื่อของเลขฐานนั้นๆ เช่น เลขฐาน 5 จะมีจำ�นวนสมาชิกทั้งหมด 5 ตัว

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

3. สมาชิกในแต่ละเลขฐานประกอบด้วย ตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึงตัวเลขที่มีค่าเท่ากับ ชื่อเลขฐานนั้นๆลบด้วย 1 เช่น เลขฐาน 5 จะมีสมาชิก 5 ตัว คือ 0-4 เท่านั้น เลขฐานที่จะขอกล่าวถึงคือ เลขฐาน 2, 8, 10 และ 16 สาเหตุที่กล่าวถึงเลข ฐาน 2 เนื่องจากเป็นเลขฐานที่ตรงกับ ภาษาเครื่อง (Machine Language) เมื่อกล่าวถึงเรื่องเลขฐานต่าง ๆ หัวข้อที่เกี่ยวข้องที่จะกล่าวต่อไป คือ การแปลง ส่วนเลขฐาน 10 เนื่องจากเป็นเลขฐาน ที่มนุษย์ ใช้ สำ�หรับเลขฐาน 8 และ 16 เลขฐาน ซึ่งประกอบด้วยวิธีการแปลง 2 ประการคือ เนื่องจากเป็นเลขฐานที่มีความสัมพันธ์ กับเลขฐาน 2 นั่นคือในคณิตศาสตร์ 1. การแปลงเลขฐานใด ๆ เป็นเลขฐาน 10 2 3=2 1X2 1.X2 1 และ 2 4=2 1X2 2. การแปลงเลขฐาน 10 เป็นเลขฐานใด ๆ สุดท้ายจะกล่าวถึงความสัมพันธ์ระหว่างเลขฐาน 2, 8 และ16 โดยกล่าวถึงการ 1.X2 1 X2 1 เราจึงสามารถนำ�ความ แปลงเลขฐานในกลุ่มนี้ ซึ่งสามารถทำ�ได้โดยไม่ต้องอาศัยการแปลงเป็นเลขฐาน สั ม พั น ธ์ นี้ เข้ า มาช่ วยในการแปลงเลข ฐานซึ่งจะกล่าวต่อไป 10 มาก่อน

29

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

5.1 การแปลงเลขฐานใด ๆ เป็นเลขฐาน 10 (A Conversion to 10 Base) วิธีการแปลงเลขฐานใด ๆ เป็นเลขฐาน 10 ให้ใช้วิธีการกระจาย เช่น 512

= 5 X 100 + 1 X 10 + 2 X 1 หรือ = 5 X 10 2+ 1 X 10 2+ 2 X 10 0 = 500 + 10 + 2 = 512

ในเลขฐาน 10 ค่าประจำ�หลักและชื่อของหลักเป็นดังนี้ … แสน หมื่น พัน ร้อย สิบ หน่วย …100,000 10,000 1,000 100 10 1 5 4 3 2 1 0 … 10 10 10 10 10 10 ในเลขฐานใด ๆ ค่าประจำ�หลักและชื่อของหลักก็จะเป็นลักษณะเดียวกันกับเลขฐาน 10 เช่น เลขฐาน 2 ค่าประจำ�หลักเป็นดังนี้ 5 … 2 …32

2 4 16

2 3 8

22 4

21 2

20 1

เลขฐาน 8 ค่าประจำ�หลักเป็นดังนี้ … 8 8 8 8 …32768 4096 512 64

8 8

8 1

30

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

ตัวอย่างการแปลงเลขฐาน

(A) จงแปลง 1011 ฐาน 2 ให้เป็นเลขฐาน 10 วิธีการ 1.นำ�ค่า 1011 ฐาน 2 มากระจายโดยใช้ค่าประจำ�หลักของเลขฐาน 2 เข้ามาช่วย ใน การว่างค่าเพื่อทำ�การกระจายจะวางจากขวาไปซ้ายดังตัวอย่าง 5

… 2 … 32

4

2 16 1

3

2 8 0

2

2 4 1

1

2 2 1

0

2 1

2.นำ�ค่าประจำ�หลักคูณกับตัวเลขที่อยู่ในตำ�แหน่งหลักนั้น ๆ 5

… 2 …32

4

2 16 1 8

3

2 8 0 0

2

2 4 1 2

1

2 2 1 1

0

2 1

31

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

3. นำ�ค่าที่ได้ทั้งหมดมารวมกัน คือ 8 + 0 + 2 + 1 = 11 ฐาน 10

(B) จงแปลง 13 ฐาน 8 ให้เป็นเลขฐาน 10 วิธีการ 1.นำ�ค่า 13 ฐาน 8 มากระจายโดยใช้ค่าประจำ�หลักของเลขฐาน 8 เข้ามาช่วย ใน การว่างค่าเพื่อทำ�การกระจายจะวางจากขวาไปซ้ายดังตัวอย่าง 2.นำ�ค่าประจำ�หลักคูณกับตัวเลขที่อยู่ในตำ�แหน่งหลักนั้น ๆ 5 … 8 84 83 82 81 80 …32768 4096 512 64 8 1

1 3

8 3 3. นำ�ค่าที่ได้ทั้งหมดมารวมกัน คือ 8 + 3 = 11 ฐาน 10

(C) จงแปลง B ฐาน 16 ให้เป็นเลขฐาน 10 1.นำ�ค่า B ฐาน 16 มากระจายโดยใช้ค่าประจำ�หลักของเลขฐาน 16 เข้ามาช่วย ใน การว่างค่าเพื่อทำ�การกระจายจะวางจากขวาไปซ้ายดังตัวอย่าง 2.นำ�ค่าประจำ�หลักคูณกับตัวเลขที่อยู่ในตำ�แหน่งหลักนั้น ๆ … 165 164 163 162 161 160 … 32768 4096 512 64 16 1 … 1048576 65536 4096 256 16 1

B 3.นำ�ค่า B ที่ได้มาแทนด้วยตัวเลข คือ 11 ฐาน 10

32

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

5.2 การแปลงเลขฐาน 10 เป็นเลขฐานใด ๆ (A Conversion from 10 Base) วิธีการแปลงเลขฐานใด ๆ เป็นเลขฐาน 10 ให้ใช้วิธีการหารสั้นโดยการนำ�เลขฐาน 10 มาเป็นตัวตั้งและเลขฐานตัวที่ต้องแปลงไปมาเป็นตัวหาร โดยการหารแต่ละครั้ง จะแสดงทั้งผลลัพธ์ที่หารลงตัวและเศษที่เหลือ การหารจะสิ้นสุดลงเมื่อไม่สามารถ หารต่อไปได้และนำ�เศษที่เหลือจากการหารมาเป็นคำ�ตอบ ตัวอย่างการแปลงเลขฐาน

(A) จงแปลง 11 ฐาน 10 ให้เป็นเลขฐาน 2 วิธีการ 1.นำ� 11 มาเป็นตัวตั้งและ 2 มาเป็นตัวหาร ด้วยวิธีการหารสั้น 2.ทำ�การหารตั้งแต่ตำ�แหน่งแรก โดยจะแสดงผลลัพธ์ตัวเลขที่หารลงตัว (เป็นตัว ตั้งลำ�ดับต่อลงมา) และเศษที่เหลือวางไว้ทางขวามือ แล้วทำ�การหารและแสดงผล เช่นนี้ต่อไป จนกระทั่งเลขตัวตั้งมีค่าน้อยกว่าเลขตัวหาร 3.นำ�เลขตัวตั้งสุดท้ายและเศษมาเรียงต่อกันจากล่างขึ้นบน เป็นคำ�ตอบ

2 ) 11

2 ) 5 เศษ 1

2 ) 2 เศษ 1

1 เศษ 0 คำ�ตอบคือ 1011 ฐาน 2 ข้อสังเกต ผลลัพธ์ที่ได้จากการแปลงเลขฐานทั้ง 2 วิธีจะต้องมีความสอดคล้องกัน เช่น 1011 ฐาน 2 มีค่าเท่ากับ 11 ฐาน 10 นั่นเอง

33

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

(B) จงแปลง 11 ฐาน 10 ให้เป็นเลขฐาน 8 วิธีการ 1.นำ� 11 มาเป็นตัวตั้งและ 8 มาเป็นตัวหารด้วยวิธีการหารสั้น 2.ทำ�การหารตั้งแต่ตำ�แหน่งแรก โดยจะแสดงผลลัพธ์ตัวเลขที่หารลงตัว (เป็นตัว ตั้งลำ�ดับต่อลงมา) และเศษที่เหลือวางไว้ทางขวามือ แล้วทำ�การหารและแสดงผล เช่นนี้ต่อไป จนกระทั่งเลขตัวตั้งมีค่าน้อยกว่าเลขตัวหาร 3.นำ�เลขตัวตั้งสุดท้ายและเศษมาเรียงต่อกันจากล่างขึ้นบน เป็นคำ�ตอบ

8 ) 11

1 เศษ 3

คำ�ตอบคือ 13 ฐาน 8

(C) จงแปลง 11 ฐาน 10 ให้เป็นเลขฐาน 16 วิธีการ 1.นำ� 11 มาเป็นตัวตั้งและ 16 มาเป็นตัวหารด้วยวิธีการหารสั้น 2.ทำ�การหารตั้งแต่ตำ�แหน่งแรก โดยจะแสดงผลลัพธ์ตัวเลขที่หารลงตัว (เป็นตัว ตั้งลำ�ดับต่อลงมา) และเศษที่เหลือวางไว้ทางขวามือ แล้วทำ�การหารและแสดงผล เช่นนี้ต่อไป จนกระทั่งเลขตัวตั้งมีค่าน้อยกว่าเลขตัวหาร 3.นำ�เลขตัวตั้งสุดท้ายและเศษมาเรียงต่อกันจากล่างขึ้นบน เป็นคำ�ตอบ

16 ) 11

0 เศษ 11 ซึ่งคือ B

คำ�ตอบคือ B ฐาน 16 ข้อสังเกต ผลลัพธ์ที่ได้จากการแปลงเลขฐานข้อนี้คือ B ไม่ใช่ 11 เนื่องจาก 11 ฐาน 16 มีค่า เท่ากับ 17 ฐาน 10 ขณะที่ B มีค่า 11 ฐาน 10

34

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

5.3 การแปลงเลขฐาน 2 เป็นเลขฐาน 8 และ 16 (A Conversion from 2 Base to 8 and 16 Base) วิธีการแปลงเลขฐาน 2 เป็นเลขฐาน 8 และ 16 ให้ใช้วิธีการกระจาย โดยนำ�ความ สัมพันธ์ของเลขฐานทั้งสาม คือ 2, 8 และ 16 มาพิจารณา

(A)การแปลงเลขฐาน 2 เป็นเลขฐาน 8 ตัวอย่างการแปลงเลขฐาน จงแปลง 1011 ฐาน 2 ให้เป็นเลขฐาน 8 วิธีการ 1.นำ�ค่า 1011 ฐาน 2 มากระจายโดยใช้ค่าประจำ�หลักของเลขฐาน 2 เข้ามาช่วย ใน การวางค่าเพื่อทำ�การกระจายจะวางจากขวาไปซ้ายเป็นเลขสองกลุ่มดังตัวอย่าง … 2 2 2 2 2 2 2 … 4 2 1 1 0 4 2 2 1 10

1 0 1 1 1 หมายเหตุ จาก 2 3 = 2 1X 2 1.X 2 1หมายถึงเลขฐาน 8 หนึ่งตัวเกิดจากเลขฐาน 2 สามตัวมาคูณกัน

35

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

2.นำ�ค่าประจำ�หลักคูณกับตัวเลขที่อยู่ในตำ�แหน่งหลักนั้นๆ … 22 … 4 0 0

21 2 0 0

20 1 1 1

22 4 0 0

2 1 2 1 2

20 1 1 1

3.นำ�ค่าที่ได้มารวมกันโดยแยกเป็นแต่ละกลุ่ม (รวมกันเฉพาะในกลุ่มเดียวกัน เท่านั้น) คือ กลุ่มที่ 1 (จากทางซ้ายมือ) มีค่าเป็น 0 + 0 + 1 = 1 กลุ่มที่ 2 มีค่า เป็น 0 + 2 + 1 = 3 คำ�ตอบที่ได้คือ 13 ฐาน 8 (อ่าน หนึ่ง-สาม ฐาน 8) ซึ่งมีค่า เท่ากับการแปลงเลข 1011 ในฐาน 2 เป็นเลขฐาน 10 จะมีค่าเท่ากับ 11 ฐาน 10 และ แปลงจากเลขฐาน 10 เป็นเลขฐาน 8 มีค่าเท่ากับ 13 ฐาน 8 เป็นต้น

(B) การแปลงเลขฐาน 2 เป็นเลขฐาน 16 ตัวอย่างการแปลงเลขฐาน จงแปลง 1011 ฐาน 2 ให้เป็นเลขฐาน 16 วิธีการ 1. นำ�ค่า 1011 ฐาน 2 มากระจายโดยใช้ค่าประจำ�หลักของเลขฐาน 2 เข้ามาช่วย ใน การวางค่าเพื่อทำ�การกระจายจะวางจากขวาไปซ้ายเป็นเลขสองกลุ่มดังตัวอย่าง … 22 21 20 22 21 20 … 2 1 8 4 2 1

1 0 1 1 1 หมายเหตุ จาก 2 4= 2 1X 2 1.X 2 1.X 2 1หมายถึงเลขฐาน 16 หนึ่งตัวเกิดจาก เลขฐาน 2 สี่ตัวมาคูณกัน

36

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

2. นำ�ค่าประจำ�หลักคูณกับตัวเลขที่อยู่ในตำ�แหน่งหลักนั้นๆ …2 2 … 2 0 0

21 1 0 0

20 8 1 8

22 4 0 0

2 1 2 1 2

20 1 1 1

3.นำ�ค่าที่ได้มารวมกันโดยแยกเป็นแต่ละกลุ่ม (รวมกันเฉพาะในกลุ่มเดียวกันเท่านั้น) คือ กลุ่มที่ 1 (จากทางซ้ายมือ) มีค่าเป็น 0 กลุ่มที่ 2 มีค่าเป็น8 +0 + 2 + 1 = 11 คำ�ตอบที่ได้คือ B ฐาน 16 (ไม่ใช่ 11 (อ่าน หนึ่ง-หนึ่ง ฐาน 16)) เนื่องจาก 11 ฐาน 16 มีค่าเท่ากับ 17 ฐาน 10 ขณะที่ B มีค่า เท่ากับ 11 ฐาน 10) ซึ่งมีค่าเท่ากับการแปลงเลข 1011 ในฐาน 2 เป็นเลขฐาน 10 จะมีค่าเท่ากับ 11 ฐาน 10 และแปลงจากเลขฐาน 10 เป็นเลขฐาน 16 มีค่าเท่ากับ B ฐาน 16 นั่นเอง

37

องค์ประกอบของหน่วยระบบ (The components of the system unit)

6.บทสรุป

(Chapter Summary)

ในบทนี้เป็นการอธิบายถึงองค์ประกอบของระบบซึ่งเป็นฮาร์ดแวร์ (Hardware) ประกอบด้วย หน่วยระบบ (System Unit) ซึ่งอยู่บนแผงวงจรหลัก (Motherboard) ได้แก่

หน่วยประมวลผล (Processor) ซึ่งประกอบด้วย หน่วยควบคุม (Control Unit) และ หน่วยคำ�นวณและตรรกะ (Arithmetic / Logic Unit) นอกจากนี้ หน่วยระบบ (System Unit) ยังประกอบด้วย หน่วยความจำ� (Memory) สำ�หรับจัดเก็บทั้งข้อมูล (Data) และคำ�สั่งงาน (Instruction) ที่มีทั้งแบบ หน่วยความจำ�ถาวร (Nonvolatile Memory) และหน่วยความจำ�ไม่ถาวร (Volatile Memory) สุดท้ายได้มีการอธิบายถึงระบบเลขจำ�นวน (Numbering System) และ การแปลงเลขจำ�นวนบนฐานต่างๆ ระหว่าง เลขฐาน 2, 8, 10 และ 16 เป็นต้น