course description and introduction

บทน าและความรเบองตนเกยวกบคอมพวเตอร

ในปจจบนจะเหนไดวาคอมพวเตอรนนไดมบทบาทกบชวตประจ าวนของมนษยเราอยางมาก โดยเฉพาะในการน าเอาระบบคอมพวเตอรมาประยกตใชงานในดานตางๆ เชน การประมวลผลระบบคะแนนสอบเขามหาวทยาลย การใชควบคมระบบการเงน เปนตน

ลกษณะเดนของคอมพวเตอร

1. ความเปนอตโนมต 2. ความเรว 3. ความถกตองแมนย า 4. ความนาเชอถอ 5. การจดเกบขอมล 6. การท างานซ าๆได

1.3 แทงค านวณของเนเปยร พ.ศ. 2158 นกคณตศาสตรชาวสกอตแลนดชอ John Napier ไดประดษฐอปกรณทใชชวยในการค านวณขนมาเรยกวา Napier's Bones ซงเปนอปกรณทมลกษณะคลายกบตารางสตรคณในปจจบนแทงเนเปยรมลกษณะเปนแทงไมทตเปนตาราง และชองสามเหลยม มเลขเขยนอยบนตารางเหลาน เมอตองการคณเลขจ านวนใด กหยบแทงทใชระบเลขแตละหลกมาเรยงกน แลวจงอานตวเลขบนแทงนน ตรงแถวทตรงกบเลขตวคณ กจะไดค าตอบทตองการ

2. ยคเครองจกรกล

2.1 นาฬกาค านวณ (Calculating Clock)นาฬกาค านวณ เปนเครองค านวณทรบอทธพลจากแทงเนเปยร โดยใชตวเลขของแทงเนเปยรบรรจบนทรงกระบอกหกชด แลวใชฟนเฟองเปนตวหมนทดเวลาคณเลข ประดษฐโดย วลเฮลม ชคการด (พ.ศ.2135 - พ.ศ. 2178) ซงถอไดวาเปนผทประดษฐเครองกลไกส าหรบค านวณไดเปนคนแรก

2.2เครองค านวณของปาสกาล (Pascal's Pascaline Calculator)

เครองค านวณของปาสกาล ประดษฐในป 2185 โดย เบลส ปาสกาล (Blaise Pascal) นกคณตศาสตรชาวฝรงเศส โดยเครองค านวณนมลกษณะเปนกลองสเหลยม มฟนเฟองส าหรบตงและหมนตวเลขอยดานบน ถอไดวาเปน "เครองค านวณใชเฟองเครองแรก"

2.3 เครองค านวณของไลปนซ (The Leibniz Wheel)

กอดฟรด ไลปนซ (Gottfried Wilhelm Leibnizนกคณตศาสตร นกปรชญา นกการทต ชาวเยอรมน ท าการปรบปรงเครองค านวณของปาสกาลใหสามารถคณ และหารได ในป พ.ศ.2189 โดยการปรบฟนเฟองใหดขนกวาของปาสกาล ใชการบวกซ า ๆ กนแทนการคณเลข จงท าใหสามารถท าการคณและหารไดโดยตรง

2.4 Difference Engineชารล แบบเบจ (Charles Babbage) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดประดษฐเครองผลตาง (Difference Engine) ขนมาในป พ.ศ.2375 เพอใชค านวณและพมพ คาทางตรโกณมตและฟงกชนทางคณตศาสตร แบบเบจไดพยายามสราง เครองค านวณอกชนดหนงเรยกวา Analytical Engine โดยมแนวคดใหแบงการท างานของเครองออกเปน 3 สวนคอ สวนเกบขอมล (Store unit) สวนควบคม (Control unit) และสวนค านวณ (Arithmetic unit) ซงแนวคดนไดรบการน ามาใชเปนตนแบบของเครองคอมพวเตอรในปจจบน จงยกยองแบบเบจ วาเปนบดาแหงเครองคอมพวเตอร

3. ยคเครองจกรระบบอเลกทรอนกส

3.1 เครอง ABC (Atanasoft – Berry Computer) ดร. จอหน ว. อทา

นาซอฟฟ (John V Atanasoff) และ คลฟฟอรด เบอรร (Clifford Berry)ไดออกแบบและสรางเครองคอมพวเตอรอเลกทรอนกสเครองแรก เครองนมชอวา คอมพวเตอรอทานาซอฟฟ-เบอรร (Atanasoff-Berry-Computer) หรอเครอง ABC นนเอง ซงเครอง ABC นไดเตรยมพนฐานส าหรบคอมพวเตอรอเลกทรอนกสรนหลง ๆ

3.2เครอง Mark Iศาสตราจารยโอเวรด ไอดเคน (Howard Aiken) แหงมหาวทยาลยฮาวารด รวมกบวศวกรของบรษทไอบเอมไดสรางเครอง MARK I เปนผลส าเรจ แ ตอยางไรกตามเครอง MARK I นยงไมใชคอมพวเตอรทแทจรงแตเปนเครองคดเลขไฟฟาขนาดใหญเทานน

4. ยคอเลกทรอนกส 4.1 เครอง ENIAC เจ เพรสเปอร เอคเครท (J. Presper Eckert) นก

วศวกรและ จอหน มอชล (John Mauchly) ศาสตราจารยแหงมหาวทยาลยเพนซลวาเนย ไดชวยกนสรางเครองค านวณอเลกทรอนกสโดยใชหลอดสญญากาศ (Vacuum Tube) สรางส าเรจในป ค.ศ. 1946 นบเปน เครองค านวณอเลกทรอนกสเครองแรกของโลก เรยกวา ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator)

4.2 เครอง EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) เปนเครองคอมพวเตอรทถกพฒนาตอเนอง จนสามารถทจะเกบชดค าสง ไวภายในเครองและเปนคอมพวเตอรตามแนวสถาปตยกรรมคอมพวเตอรของ วอน นอย แมน อยางแทจรง

ยคทรานซสเตอร

นกวทยาศาสตรสามทานจากหองปฏบตการเบลล (Bell Laboratory) แหงสหรฐอเมรกา คอ เจ. บารดน (J. Bardeen), เอช. ดบบลว แบรทเทน (H. W. Brattain) และ ดบบลว ชอคเลย (W. Shockley) ไดคดคนประดษฐทรานซสเตอร ขนมาเ ปนผลส า เ รจ ซงทรานซสเตอร น เ ปนอปกรณอ เ ลกทรอนก ส ทสามารถใชแทนหลอดสญญากาศ ดงน นการน าทรานซสเตอรมาใชในการผลตคอมพวเตอรท าใหคอมพวเตอรมขนาดเลกลงกวาเดมมาก ซงทรานซสเตอรทพฒนาขนเปนครงแรกมขนาด 1 ใน 100 ของหลอดสญญากาศเทานน นอกจากมขนาดเลกแลวยงมคณสมบตอกหลายประการคอ ไมเปลองกระแสไฟฟา ไมตองใชเวลาในการอนเครองเมอเปดเครอง ท าใหเครองคอมพวเตอรมประสทธภาพและความเรวเพมมากขน จนกระทงสามารถบวกจ านวน 2 จ านวนไดในเวลาประมาณ หนงในลานวนาท (Microsecond) หรอมความเรวระดบ MHz

ยควงจรรวม

เรมตนเมอมการพฒนาวงจรไอซ (IC - Integrated Circuit - แผนวงวงจรรวม) ซงเปนการบรรจวงจรอเลกทรอนกสจ านวนมากลงบนแผนซลกอนเลกๆ ไอซจงเขามาท าหนาทแทนทรานซสเตอร เนองจากมคณสมบตเดน 4 ประการคอ 1. มความเชอถอได (Reliability) หมายความวา ไมวาจะใชงานกครง ผลทไดออกมาเหมอนเดม คอมพวเตอรทใชหลอดสญญากาศจะเกดการขดของโดยเฉลยทก ๆ 15 วนาท สวนไอซมปญหาเชนนนอยมากคอ 1 ครง ใน 23 ลานชวโมง 2. มความกระชบ เนองจากวงจรไดถกยอสวนใหเลกท าใหอปกรณมขนาดเลกกะทดรด มความเรวในการประมวลผลเพมมากขน เพราะวงจรอยใกลกนมาก ระยะเวลาในการสงผานขอมลลดลง 3. ราคาถกเนองจากผลตเปนปรมาณมาก ท าใหตนทนในการผลตถกลง 4. ใชพลงงานไฟฟานอย

ยควแอลเอสไอ (Very Large Scale Integrated circuit : VLSI)

เปนวงจรรวมทรวมเอาทรานซสเตอรจ านวนลานตวมารวมอยในแผนซลกอนขนาดเลก และผลตเปนหนวยประมวลผลของคอมพวเตอรทซบซอน เรยกวา ไมโครโปรเซสเซอร (microprocessor) การใช VLSI เปนวงจรภายในเครองคอมพวเตอร ท าใหประสทธภาพของเครองคอมพวเตอรสงขน เรยกวาไมโครคอมพวเตอร ซงเปนเครองทแพรหลายและมผใชงานกนทวโลก การทคอมพวเตอรมขดความสามารถสง เพราะ VLSI เพยงชพเดยวสามารถสรางเปนหนวยประมวลผลของเครองทงระบบหรอเปนหนวยความจ าทมความจสงหรอเปนอปกรณควบคมการท างานตาง ๆ ขณะเดยวกนพฒนาของฮารดดสกกมขนาดเลกลงแตราคาถกลง เครองไมโครคอมพวเตอรจงมขนาดเลกลงจนถงในปจจบน

ประโยชนของคอมพวเตอร

1. งานธรกจ เชน บรษท รานคา หางสรรพสนคา ตลอดจนโรงงานตางๆ ใชคอมพวเตอรในการท าบญช งานประมวลค า และตดตอกบหนวยงานภายนอกผานระบบโทรคมนาคม

2. งานวทยาศาสตร การแพทย และงานสาธารณสข สามารถน าคอมพวเตอรมา ใชในน ามาใชในสวน ของการ ค านวณทคอนขางซบซอน เชน งานศกษาโมเลกลสารเคม วถการโคจรของการสงจรวดไปสอวกาศ หรองานทะเบยน การเงน สถต และเปนอปกรณส าหรบการตรวจรกษาโรคได ซงจะใหผลทแมนย ากวาการตรวจดวยวธเคมแบบเดม และใหการรกษาไดรวดเรวขน

3. งานคมนาคมและสอสาร ในสวนทเกยวกบการเดนทาง จะใชคอมพวเตอรในการจองวนเวลา ทนง ซงมการเชอมโยงไปยงทกสถานหรอทกสายการบนได ท าใหสะดวกตอผเดนทางทไมตองเสยเวลารอ อกทงยงใชในการควบคมระบบการจราจร เชน ไฟสญญาณจราจร และ การจราจรทางอากาศ หรอในการสอสาร กใชควบคมวงโคจรของดาวเทยมเพอใหอยในวงโคจร ซงจะชวยสงผลตอการสงสญญาณใหระบบการสอสารมความชดเจน

4. งานวศวกรรมและสถาปตยกรรม สถาปนกและวศวกรสามารถใชคอมพวเตอรในการออกแบบ หรอ จ าลองสภาวการณ ตางๆ เชน การรบแรง สนสะเทอนของอาคารเมอเกดแผนดนไหว โดยคอมพวเตอรจะค านวณ และแสดงภาพสถาน การณใกลเคยงความจรง รวมทงการใชควบคมและตดตามความกาวหนาของโครงการ ตางๆ เชน คนงาน เครองมอ ผลการท างาน

5. งานราชการ เปนหนวยงานทมการใชคอมพวเตอรมากทสด โดยมการใชหลายรปแบบ ทงนขนอยกบบทบาท และหนาทของหนวยงานนนๆ เชน กระทรวงศกษาธการ มการใชระบบประชมทางไกลผานคอมพวเตอร , กระทรวง วทยาศาสตรและเทคโนโลย ไดจดระบบเครอขายอนเทอรเนตเพอเชอมโยงไปยงสถาบนตางๆ , กรมสรรพากร ใชจดในการจดเกบภาษ บนทกการเสยภาษ เปนตน

6. การศกษา ไดแก การใชคอมพวเตอรทางดานการเรยนการสอน ซงมการน าคอมพวเตอรมา ชวยการสอนในลกษณะ บทเรยน CAI หรองานดานทะเบยน ซงท าใหสะดวกตอการคนหาขอมลนกเรยน การเกบขอมลยมและการสงคนหนงสอหองสมด

ประเภทของคอมพวเตอร แบงตามวตถประสงคของการใชงานจ าแนกไดเปน 2 ประเภท คอ 1. เครองคอมพวเตอรเพองานเฉพาะกจ (Special Purpose Computer)

หมายถง เครองประมวลผลขอมลทถกออกแบบตวเครองและโปรแกรมควบคม ใหท างานอยางใดอยางหนงเปนการเฉพาะ (Inflexible) โดยทวไปมกใชในงานควบคม หรองานอตสาหกรรมทเนนการประมวลผลแบบรวดเรว เชนเครองคอมพวเตอรควบคมสญญาณไฟจราจร คอมพวเตอรควบคมลฟท หรอคอมพวเตอรควบคมระบบอตโนมตในรถยนต เปนตน

2. เครองคอมพวเตอรเพองานอเนกประสงค (General Purpose Computer)

หมายถง เครองประมวลผลขอมลทมความยดหยนในการท างาน (Flexible) โดยไดรบการออกแบบใหสามารถประยกตใชในงานประเภทตางๆ ไดโดยสะดวก โดยระบบจะท างานตามค าสงในโปรแกรมทเขยนขนมา และเมอผใชตองการใหเครองคอมพวเตอรท างานอะไร กเพยงแตออกค าสงเรยกโปรแกรมทเหมาะสมเขามาใชงาน โดยเราสามารถเกบโปรแกรมไวหลายโปรแกรมในเครองเดยวกนได เชน ในขณะหนงเราอาจใชเครองนในงานประมวลผลเกยวกบระบบบญช และในขณะหนงกสามารถใชในการออกเชคเงนเดอนได เปนตน

จ าแนกตามความสามารถ

ซปเปอรคอมพวเตอร (Super Computer)

หมายถง เค รองประมวลผลขอมล ท มความสามารถในการประมวลผลสงทสด โดยทวไปสรางขนเปนการเฉพาะเพองานดานวทยาศาสตรทตองการการประมวลผลซบซอน และตองการความเรวสง เชน งานวจยขปนาวธ งานโครงการอวกาศสหรฐ (NASA) งานสอสารดาวเทยม หรองานพยากรณอากาศ เปนตน

เมนเฟรมคอมพวเตอร (Mainframe Computer) หมายถง เครองประมวลผลขอมลทมสวนความจ าและความเรวนอยลง สามารถใชขอมลและค าสงของเครองรนอนในตระกล (Family) เดยวกนได โดยไมตองดดแปลงแกไขใดๆ นอกจากนนยงสามารถท างานในระบบเครอขาย (Network) ไดเปนอยางด โดยสามารถเชอมตอไปยงอปกรณทเรยกวา เครองปลายทาง (Terminal) จ านวนมากได สามารถท างานไดพรอมกนหลายงาน (Multi Tasking) และใชงานไดพรอมกนหลายคน (Multi User) ปกตเครองชนดนนยมใชในธรกจขนาดใหญ มราคาตงแตสบลานบาทไปจนถงหลายรอยลานบาท ตวอยางของเครองเมนเฟรมทใชกนแพรหลายกคอ คอมพวเตอรของธนาคารทเชอมตอไปยงต ATM และสาขาของธนาคารทวประเทศนนเอง

มนคอมพวเตอร (Mini Computer)

ธรกจและหนวยงานทมขนาดเลกไมจ าเปนตองใชคอมพวเตอรขนาดเมนเฟรมซงมราคาแพง ผผลตคอมพวเตอรจงพฒนาคอมพวเตอรใหมขนาดเลกและมราคาถกลง เรยกวา เครองมนคอมพวเตอร โดยมลกษณะพเศษในการท างานรวมกบอปกรณประกอบรอบขางทมความเรวสงได มการใชแผนจานแมเหลกความจสงชนดแขง (Harddisk) ในการเกบรกษาขอมล สามารถอานเขยนขอมลไดอยางรวดเรว หนวยงานและบรษททใชคอมพวเตอรขนาดน ไดแก กรม กอง มหาวทยาลย หางสรรพสนคา โรงแรม โรงพยาบาล และโรงงานอตสาหกรรมตางๆ

• ไมโครคอมพวเตอร (Micro Computer)

หมายถง เครองประมวลผลขอมลขนาดเลก มสวนของหนวยความจ าและความเรวในการประมวลผลนอยทสด สามารถใชงานไดดวยคนเดยว จงมกถกเรยกวา คอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer : PC)

ปจจบน ไมโครคอมพวเตอรมประสทธภาพสงกวาในสมยกอนมาก อาจเทากบหรอมากกวาเครองเมนเฟรมในยคกอน นอกจากนนยงราคาถกลงมาก ดงน นจงเปนทนยมใชมาก ท งตามหนวยงานและบรษทหางราน ตลอดจนตามโรงเ รยน สถานศกษา และบานเ รอน บรษททผลตไมโครคอมพวเตอรออกจ าหนายจนประสบความส าเรจเปนบรษทแรก คอ บรษทแอปเปลคอมพวเตอร

เครองไมโครคอมพวเตอร จ าแนกออกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ

1. แบบตดตงใชงานอยกบทบนโตะท างาน (Desktop Computer) 2. แบบเคลอนยายได (Portable Computer) สามารถพกพาตดตว อาศย

พลงงานไฟฟาจากแบตเตอรจากภายนอก สวนใหญมกเรยกตามลกษณะของการใชงานวา Laptop Computer หรอ Notebook Computer