โครงงาน เรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

นางสาวกาญจนา ภาสวสด รหสนกศกษา 55191700106 นางสาวถนมมาส เจรญศร รหสนกศกษา 55191700124

โครงงานนเปนสวนหนงของวชา นวตกรรมและเทคโนโลยทางการศกษา 1031101 คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม สาขาอตสาหกรรมศลปและเทคโนโลย

ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2557 มหาวทยาลยราชภฏสรนทร

โครงงาน เรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

นางสาวกาญจนา ภาสวสด รหสนกศกษา 55191700106 นางสาวถนมมาส เจรญศร รหสนกศกษา 55191700124

โครงงานนเปนสวนหนงของวชา นวตกรรมและเทคโนโลยทางการศกษา 1031101 คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม สาขาอตสาหกรรมศลปและเทคโนโลย

ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2557 มหาวทยาลยราชภฏสรนทร

ชอ : นางสาวกาญจนา ภาสวสด , นางสาวถนมมาส เจรญศร

ชอเรอง : ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

รายวชา : นวตกรรมและเทคโนโลยทางการศกษา 1031101

ครทปรกษา : วาทร.อ. บญโต นาด

ปการศกษา : 1/2557

บทคดยอ

โครงงาน เรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรมมจดมงหมายเพอสามารถเขาใจถงองคประกอบ

และววฒนาการของระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม สามารถบอกถงหนาทและการท างานของระบบ

คอมพวเตอรทงการท างาน การออกแบบ ดานฮารดแวรและซอฟทแวร เขาใจระบบวงจรลอจก วงจร

ดจตอล วงจรรวม ระบบบสการสอสาร การเชอมตอ การใชสญญาณควบคมและเทคโนโลยทเกยวของและ

สามารถเขาใจกระบวนการประมวลผล แบบออนไลนอนเตอรแอคทฟและแบทซได ในบทนจะกลาวถง

พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร , ขอมล , ชดค าสง (Instruction Sets) ซงมวธด าเนนโครงงาน คดหวขอ

โครงงานเพอน าเสนออาจารยทปรกษาโครงงาน ศกษาคนควารวบรวมขอมลทเกยวของกบโครงงาน จดท า

โครงรางโครงงานเสนออาจารยทปรกษาโครงงานศกษาขอมลเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม จดท า

โครงงาน สรปรายงานโครงงานและจดท ารปเลม

โครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ผจดท าไดด าเนนงานตามขนตอนการด าเนนงานท

ไดวางแผนไวและผทสนใจไดศกษาหาความรและท าความเขาใจเกยวกบระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ไดดยงขนและสามารถน าไปใชไดอยางถกตอง

กตตกรรมประกาศ

โครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ส าเรจลลวงไดดวยความกรณาและความชวยเหลออยางสงยงจาก วาทร.อ. บญโต นาด อาจารยทปรกษา ทไดกรณาใหค าปรกษาแนะน าและ

ตรวจสอบ แกไข ขอบกพรองทกขนตอนของการจดท าโครงงาน คณะผจดท าโครงงานขอขอบพระคณเปน

อยางสง

ขอขอบพระคณ บดา มารดา เพอนๆ ตลอดจนผทเกยวของทกทานทไมไดกลาวนามไว ณ ทน

ทไดใหก าลงใจและมสวนชวยเหลอใหโครงงานเลมนส าเรจลลวงไดดวยด ทายทสด คณะผจดท าโครงงาน

หวงวาโครงงานเลมนจะเปนประโยชนกบผอานและผทสนใจไมมากกนอย

นางสาวกาญจนา ภาสวสด

นางสาวถนมมาส เจรญศร

สารบญ เรอง หนา บทคดยอ ก กตตกรรมประกาศ ข สารบญ ค บทท 1 บทน า 1.1 แนวคดทมาของโครงงาน 1 1.2 วตถประสงคของโครงงาน 2 1.3 ขอบเขตของโครงงาน 2 1.4 วธการด าเนนการ 3 1.5 ประโยชนทไดรบ 4 1.6 นยามศพท 4 บทท 2 เอกสารทเกยวของ 2.1 พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร 5 2.2 ขอมล (Data) 8 2.3 ชดค าสง (Instruction Sets) 14 บทท 3 วธการด าเนนงานโครงงาน 3.1 วสด อปกรณ เครองมอ หรอโปรแกรมทใชในการพฒนา 21 3.2 ขนตอนการด าเนนโครงงาน 21 บทท 4 ผลการด าเนนงาน 4.1 ผลการด าเนนงาน 22 บทท 5 สรป อภปรายและขอเสนอแนะ 5.1 สรปผลการด าเนนงานโครงงาน 23 5.2 ปญหาและอปสรรค 23 5.3 ขอเสนอแนะและแนวทางในการพฒนา 23 บรรณานกรม 24 คณะผจดท า 25

บทท 1 บทน า

1.1 แนวคดทมาของโครงงาน สถาปตยกรรมคอมพวเตอร (Computer Architecture) เปนวชาทกลาวถง คณสมบตของระบบท

โปรแกรมเมอรสามารถเหนไดชด สวนองคประกอบของคอมพวเตอร (Computer Organization) จะกลาวถง

หนวยการท างานและการตดตอระหวางกนของหนวยตางๆ ภายในคอมพวเตอร ซงตองใชขอก าหนดทาง

สถาปตยกรรมเหมอนกน เชน ชดค าสง (Instruction Set) จ านวนบตทใชแทนขอมลกลไกของ I/O เทคนคการ

ท า Addressing ของหนวยความจ า เปนตน

หวใจหลกของการประมวลผลของคอมพวเตอร กคอ CPU ซงท าหนาทประมวลผลขอมลเชง

ตรรกะ เรมจากป 1946 คอมพวเตอรยคแรกทมชอวา ENIVAC ซงท างานโดยใชหลอดไดโอดซงสถานะการ

ท างานของหลอดพวกนมอย 2 อยางคอ 1และ 0 โดยจะมคาเปน 1 เมอมกระแสไหลผานและเปน 0 เมอไมม

กระแสไกลผาน จงเปนเหตผลใหคอมพวเตอรใชเลขฐานสองในการค านวณ ตอมาเมอวทยาการกาวหนาขน

เรอยๆ มการพฒนาจากหลอดไดโอดมาเปนทรานซสเตอรและเปนวงจรขนาดเลกทเ รยกวา IC และสดทาย

พฒนามาเปน Chip อยางทเรารจกกนในปจจบน

สงทผผลต CPU พยายามจะเพมกคอ ประสทธภาพในการประมวลผล เนองจากภายในซพยไมมหนวย

เกบขอมลส าหรบปรมาณมากๆดงนนปจจยทมผลตอความเรวของซพยคอ ความเรวในการประมวลผลและ

ความเรวในการโอนยายขอมลเทานน(เนองจากในยคกอน CPU ไมม Cache) ซพยในยคแรกๆ ประมวลผลดวย

ความเรว 4.77MHz และม CPU BUS กวาง 8 บต หรอทเรยกกนวา ซพยแบบ 8 บต (Intel 8080,8088) คอ

ซพยเคลอนยายขอมลไดทละ 1 ไบตนนเอง และใน CPU ยคตอๆ มา จงเปลยนมาเปนแบบ 16,32 และ 64 จนถง

128 และในการเคลอนยายขอมลนนเกดจากการควบคมของสญญาณนาฬกา ซงนบเปน Clock เชน ซพย 100

MHz หมายถงเกดสญญาณนาฬกา 100 ครงตอวนาท

1.2 วตถประสงคของโครงงาน

1. สามารถเขาใจถงองคประกอบและววฒนาการของระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

2. สามารถบอกถงหนาทและการท างานของระบบคอมพวเตอรทงการท างาน การออกแบบ ดานฮารดแวร

และซอฟทแวร

3. เขาใจระบบวงจรลอจก วงจรดจตอล วงจรรวม ระบบบสการสอสาร การเชอมตอ การใชสญญาณ

ควบคมและเทคโนโลยทเกยวของ

4. สามารถเขาใจกระบวนการประมวลผล แบบออนไลนอนเตอรแอคทฟและแบทซได

1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1. ขอบเขตดานเนอหา เรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ซงประกอบดวย

พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร, ขอมล (Data) , ชดค าสง (Instruction Sets) 2. โปรแกรมทใชในการด าเนนงาน ไดแก

2.1 โปรแกรม Microsoft Word 2007 2.2 โปรแกรม Google Chrome 2.3 www. Blogger.com 2.4 www. Gmail.com

1.4 วธการด าเนนการ 1.4.1 คดหวขอโครงงานเพอน าเสนออาจารยทปรกษาโครงงาน

1.4.2 ศกษาคนควารวบรวมขอมลทเกยวของกบโครงงาน

1.4.3 จดท าโครงรางโครงงานเสนออาจารยทปรกษาโครงงาน

1.4.4 ศกษาขอมลเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

1.4.5 จดท าโครงงาน

1.4.6 สรปรายงานโครงงานและจดท ารปเลม

1.5 ประโยชนทไดรบ

1.5.1 เขาใจถงองคประกอบและววฒนาการของสถาปตยกรรมคอมพวเตอร

1.5.2 เขาใจและสามารถบอกไดถงหนาทและการท างานของอปกรณตางๆ ทประกอบเปนเครอง

คอมพวเตอรไดทราบถงสวนน าเขาสวนประมวลผลหนวยความจ าและการการแสดงผล

1.5.3 เขาใจกลไกการท างานของระบบคอมพวเตอรทงการท างานการออกแบบดานฮารดแวรและซอฟทแวร

1.5.4 เขาใจระบบวงจรลอจก วงจรดจตอล วงจรรวม ระบบบสการสอสาร การเชอมตอ การใชสญญาณ

ควบคมและเทคโนโลยทเกยวของ

1.5.5 เขาใจกระบวนการประมวลผลแบบออนไลน อนเตอรแอคทฟและแบทซได

1.6 นยามศพท สถาปตยกรรมคอมพวเตอร (Computer Architecture) เปนวชาทกลาวถง คณสมบตของระบบท

โปรแกรมเมอรสามารถเหนไดชด สวนองคประกอบของคอมพวเตอร (Computer Organization) จะกลาวถง

หนวยการท างานและการตดตอระหวางกนของหนวยตางๆ ภายในคอมพวเตอร ซงตองใชขอก าหนดทาง

สถาปตยกรรมเหมอนกน เชน ชดค าสง (Instruction Set) จ านวนบตทใชแทนขอมลกลไกของ I/O เทคนคการ

ท า Addressing ของหนวยความจ า เปนตน

คอมพวเตอร คอ อปกรณทประกอบดวยชนสวนทางอเลกทรอนกสทสามารถรบขอมลและชดค าสง(Program) ในรปแบบทเครองรบไดแลวน ามาประมวลผล (Process) ขอมลตามชดค าสงเพอแกปญหา หรอท าการค านวณทสลบซบซอนจนไดผลลพธตามตองการ และยงสามารถบนทก หรอแสดงผลลพธเหลานนได

บทท 2 เอกสารทเกยวของ การจดท าโครงงานเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม นผจดท าไดศกษาเอกสารทเกยวของตอไปน

1. พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร 2. ขอมล (Data) 3. ชดค าสง (Instruction Sets)

1. พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร

คอมพวเตอร คอ อปกรณทประกอบดวยชนสวนทางอเลกทรอนกสทสามารถรบขอมลและชดค าสง

(Program) ในรปแบบทเครองรบไดแลวน ามาประมวลผล (Process) ขอมลตามชดค าสงเพอแกปญหา หรอท า

การค านวณทสลบซบซอนจนไดผลลพธตามตองการ และยงสามารถบนทก หรอแสดงผลลพธเหลานนได

1.1 ประเภทของคอมพวเตอร

คอมพวเตอรระดบยงใหญหรอซปเปอรคอมพวเตอร (Super Computer) คอมพวเตอรระดบใหญหรอเมนเฟรมคอมพวเตอร (Mainframe Computer) คอมพวเตอรระดบเลกหรอมนคอมพวเตอร (Mini Computer) คอมพวเตอรสวนบคคลหรอพซ (PC : Personal Computer) คอมพวเตอรขนาดสมดบนทกหรอโนตบค (Notebook Computer) คอมพวเตอรทท าหนาทเลขาสวนตวหรอพดเอ (PDA : Personal Digital Assistant) คอมพวเตอรเครอขายหรอเนต (Net)

1.2 องคประกอบระบบคอมพวเตอร

ฮารดแวร (Hardware) ซอฟตแวร (Software) บคลากร (Peopleware) ขอมล (Data) กระบวนการท างาน (Procedure)

1.3 ววฒนาการของคอมพวเตอร ลกคด (Abacus) John Napier สรางเครองคดเลขทเรยกวา “Napier’s Bones” Henry Briggs คดคนแบบค านวณตารางลอการทม Edmund Gunter ไดน าคาลอการทมของ Briggs มาแกะลงไมบรรทด William Aughtred ไดน าความคดของ Gunter มาสรางSlide Rule ซงถอวาเปนคอมพวเตอร อนาลอก

เครองแรกของโลก Charles Babbage สรางเครองมอทชอ “อนาไลตคล เอนจน “ (Analytical engine) Ada Lovelace โปรแกรมเมอรคนแรกของโลก => ภาษา Ada

1.4 ยคคอมพวเตอร

ยคแรก(ค.ศ.1945-1955) เปนยคคอมพวเตอรพนฐานทเปนหลอดสญญากาศใชยทลตแบบธรรมดา ยคท2 (ค.ศ.1955-1964) เปนยคทรานซสเตอร ทชวยใหคอมพวเตอรมความนาเชอถอมากขน ยคท 3 (ค.ศ.1965-1980) เรมมการคดคนและผลต IC (Integrated Circuit) ท าใหคอมพวเตอรมขนาดเลก

ลง มการพฒนาภาษาขนสง ยคท4 (ค.ศ.1980-ปจจบน) ความซบซอนมากขนใชระบบปฏบตการแบบ Multi-mode ใชคณลกษณะ

เวอรชวลแมชชน (Virtual machines) และมการสอสารขอมล

1.5 สถาปตยกรรมคอมพวเตอรคออะไร ผออกแบบระบบ IBM System/360 “สถาปตยกรรมคอมพวเตอร หมายถง โครงสรางของคอมพวเตอรท

โปรแกรมเมอรของระบบจะตองเขาใจในภาษาเครองเพอเขยนโปรแกรมให เครองท างานไดอยางถกตอง”

Bell และ Newell ใหแนวคดของสถาปตยกรรมคอมพวเตอรในรปแบบระดบชนท เรยกวา hierarchical, multilevel description ระดบทง 4 ประกอบดวย ระดบวงจรอเลกทรอนกส (Electronics Circuit Level), ระดบการออกแบบลอจก (Logic Design Level), ระดบการโปรแกรม (Programming Level) และระดบการสวตช โปรเซสเซอรและหนวยความจ า (Processor-Memory-Switch Level) 1.6 พนฐานสถาปตยกรรมคอมพวเตอร

โปรเซสเซอรเปนสวนท างานของระบบ ซงจะ Executeโปรแกรมโดยการประมวลผลทางคณตศาสตรและลอจกขอมลตางๆ Processor เปนเพยงสวนเดยวทสรางขอมลใหมโดยการรวมหรอแกไขขอมลเดม

หนวยความจ าท าหนาทเกยวกบขอมลจนกวาจะมการรองขอจากสวนอนๆ ของระบบ ในขณะทท างานปกตหนวยความจ าจะสงค าสงและขอมลใหกบโปรเซสเซอร

อปกรณอนพต/เอาตพตท าหนาทถายโอนขอมลระหวางองคประกอบภายนอกและภายใน ชองการสอสารขอมลทเชอมระบบเขาดวยกนอาจจะเปนการเชอมตอระหวางอปกรณ 2 อปกรณหรอ

เปนสวตซทซบซอนทเชอมตอหลาย ๆ องคประกอบเขาดวยกน แผนภาพ PMS แทนสวนประกอบหลกของเครองคอมพวเตอรสวนบคคลแอปเปลแมคอนทอช (Apple

Macintosh) ในตอนตนจะใชชองสอสารขอมลเดยวทเรยกวา“บส” (bus) ซงจะเชอมตอสวนประกอบหลกทงหมด จนเมอบสเปนสวตช จะมสวนประกอบเพยงสองสวนทสามารถตดตอซงกนและกนในเวลาหนงๆเมอสวตชถกสรางขนเพอการถายโอนขอมลของอปกรณอนพต/เอาตพต

ตวอยางแผนภาพ PMS

1.7 โมเดลของ Von Neumann เครองของ von Neumann ทงโปรแกรมและขอมลจะใชหนวย ความจ าเดยวกน โดยจะม program counter (PC) ชค าสงปจจบนในหนวยความจ าเมอไมม ค าสง branch จะมการดงค าสงจากหนวยความจ ามาประมวลผลเรยงล าดบเรอยไปจนกวาจะหมดค าสง

ตวอยางโมเดลของ Von Neumann

2. ขอมล (Data)

2.1 ขอมล

ท างานของคอมพวเตอรม 3 ขนตอนหลกคอ การรบขอมลเขา หรออนพต (Input) การด าเนนการ

(Process) และการน าขอมลออก หรอเอาตพต(Output)

2.2 พนฐานขอมล

ขอมลไมวาจะเปนคาแรกเตอรรปภาพ เสยงหรอขอมลในรปแบบตางๆ จะตองสามารถน าเขาสคอมพวเตอร และแปลงใหอยในรปแบบทเหมาะสมดวยอปกรณอนพตทใหคอมพวเตอร สามารถด าเนนการจดเกบหรอน าไปใชในระบบคอมพวเตอรได Character

ASCII ASCII กบคาแรกเตอรภาษาไทยมาตรฐาน สมอ. EBCDIC Unicode

การใสตวอกษรจากแปนพมพ

ตวอกษรทใสผานแปนพมพจะถกแปลง scan code แลวสงเขาไป สมมตวาผใชงานคอตวอกษร 3 ตว “D”, “I”, “R” แลวกดคย Enter คอมพวเตอรจะแปลง scan code 4

ตวเปนโคด ASCII ฐานสองเปน1000100, 1001001, 1010010, 0001101 การใสตวอกษรจากแหลงอน

OCR (Optical Character Recognition) Barcode Reader Magnetic Stripe Reader Voice Input

เลขจ านวนเตม

ในระบบเลขฐานสอง สามารถแสดงคาโดยใชเลขเพยง 2 ตวคอ 0 และ 1 โดยอาจจะใชเครองหมาย +

และ – รวมทงแทนจ านวนทศนยมไดเชน

1000011 = 35 หรอ -1011.0110 = -11.375

แตในคอมพวเตอรจะรจกเฉพาะเลข 0 และ 1 ไมสามารถใชประโยชนจากจดไดแตสามารถใช

เครองหมายลบโดยใชเงอนไขเพมเตม การเกบขอมลจะเปนการเกบคาในรจสเตอร เชน ถาเปนขนาด 8

บต จะได

00000000 = 0 00000001 = 1

01000001 = 65 10000001 = 129

10000011 = 131 11111111 = 255

เลขจ านวนเตมทไมมเครองหมาย

การเกบขอมลในคอมพวเตอรทเปนเลขจ านวนเตมไมมเครองหมายจะเกบเลขฐานสองตามจ านวนบตท

ก าหนด เชน

8 บต = 256 คา(0-255)

16 บต = 65,536 (0-65,535)

16 บต = 4,294,967,296 (0-4,294,967,295)

เลขจ านวนเตมทมเครองหมาย

Sign-and-magnitude : คลายเลขจ านวนเตมทวไป แตบตซายสดเปนบตเครองหมายเลข 0 หมายถง

จ านวนเตมบวก และเลข 1 เปนจ านวนเตมลบ

00110101 = +53

10110101 = -53

1’s complement : เกดจากน าเลขจ านวนเตมฐานสองจ านวนนนลบออกจากคาทเปน 1 ทกบต

เชน 1’s complement ของ 10110101 คอ

11111111-10110101 = 01001010 หรอ สลบคาทกบตเปนคาตรงขาม

10110101 ---> 01001010

2’s complement : เกดจากบวก 1 เขากบบตขวาสดของ 1’s complement เชน หาคา 2’s

complement ของ 10110100 คอ

คา 1’s complement ของ 10110100 = 01001011

คา 2’s complement ของ 10110100 = 01001011+1

= 01001100

เลขทศนยม

เลขทศนยม: จ านวนเตมทเปนมาตรฐาน 1 word ประกอบดวยเลข 7 ตวและเครองหมายอก1 ตว

รปแบบจะเปน

SMMMMMMM

โดยท S คอ Sign ซงเปนบตทเกบเครองหมาย

M คอ Mantissa ซงเปนบตคาของจ านวนเตม

รปแบบนสามารถเกบคาจ านวนเตมในชวง

–9,999,999 < I < 99,999,999

เลขทศนยมทมเครองหมาย: จะมบตเครองหมาย 2 บต รปแบบจะเปน

SEEMMMMM

โดยท S คอ Sign ซงเปนบตทเกบเครองหมาย

E คอ Exponent ซงเปนบตทเกบเลขชก าลง

M คอ Mantissa ซงเปนบตคาของจ านวนทศนยม

Excess-50 : ก าหนดเปน 100 ชวง โดยแบงครงหนงเปนบวกอกครงหนงเปนลบ

การท า Normalization : เปนการก าหนดรปแบบของเลขทศนยมเพอใหเกดความแมนย า โดยการ

เลอนจ านวนไปทางซายโดยการเพมเลขชก าลงจนกวา 0 ทน าหนาจ านวนนนถกก าจดออกไป

รปแบบมาตรฐานจะเปน

MMMMM x 10EE

เชน 123.4567 = 123.4567 x 100

= 0.1234567 x 103

= 0.12345 x 103

= 05312345

เลขทศนยมในคอมพวเตอร : น ารปแบบเลขทศนยมทมเครองหมายมาประยกตใชงาน ถาใชขนาด 32

บต จะใชบตเครองหมาย 1 บต, เลขชก าลง 8 บต (ใช excess-128 ในชวง 10-128 ถง 10+127 ) และคา

ของจ านวนใช 23 บต (ระหวาง 10-38 ถง 10+38)

Packed Decimal : แตละเลขฐานสบจะเกบในรปแบบ BCD ทใช 2 ตวเลขเปน 1 ไบตตวเลขทมคา

นยส าคญสงสดจะเกบไวกอนในบตทมคามากของไบตแรก เครองหมายถกเกบอยในบตทมคาต าของ

ไบตสดทายสามารถเกบคาไดถง 31 ตวเลขคาเลขฐานสอง 1100 และ 1101 ใชแสดงเครองหมาย + และ

– ตามล าดบ สวนคา 1111 ใชเพอก าหนดวาจ านวนนนไมมเครองหมาย

ขอมลรปภาพ

Raster image --> Bitmap, GIF, JPG

Vector image --> Graphical object, Object image

SVG (Scalable Vector Graphics)

Macromedia Flash

รปภาพแบบ Object

รปภาพแบบ Postscript

การแสดงCharacterเปนรปภาพ

รปภาพแบบวดโอ

ขอมลเสยง

การแปลงสญญาณอนาลอกของคลนเสยงเปนดจตอล ขอมลทถกบบอด

Lossless Lossy

3. ชดค าสง (Instruction Sets)

3.1 ชดค าสง (Instruction Sets)

โปรเซสเซอรใชค าสงไดตามค าสงทถกบรรจลงใน ALU

ค าสงหลายๆ ค าสงทบรรจลงใน ALU นเรยกวา ชดค าสงของเครอง (Machine Instructions Sets)

ชดค าสงนท าใหผออกแบบระบบคอมพวเตอรและโปรแกรมเมอรอยในขอบเขตเดยวกน

ผออกแบบระบบมองวาชดค าสงประกอบดวยฟงกชนพนฐานส าหรบการท างานของคอมพวเตอร

อาจกลาวไดวาการสรางโปรเซสเซอรกคอการสรางชดค าสงนนเอง

โปรแกรมเมอรจะตองพจารณาถงโครงสรางของรจสเตอรและหนวยความจ าประเภทขอมลในเครอง

และฟงกชนของ ALU เพอเขยนโปรแกรมสงใหซพยท างาน

3.2 คณสมบตพนฐานของค าสง

ชดค าสง (Instruction Sets) หมายถงชดของค าสงท Processor Execute เพอด าเนนการตามท

โปรแกรมเมอรตองการ อาจเรยกชดค าสงวาค าสงเครอง (machine instructions) หรอค าสงคอมพวเตอร

(computer instructions) กได ในแตละชดค าสงอาจจะมค าสงทหลากหลายประกอบอยเชน ค าสงส าหรบการ

บวก ซพย จะตองมค าสงในการโหลดขอมลจากรจสเตอรลงหนวยความจ าแลวเรยกใชค าสงส าหรบการบวก

หลงจากนนจะมค าสงเพอเกบคาผลลพธกลบรจสเตอรอกครง

ชดค าสงของแตละโปรเซสเซอรจะมความแตกตางกน

สงทแตกตางกนอาจจะเปนขนาดของค าสง ประเภทของ opration ประเภทของ operand หรอประเภท

ของผลลพธกได

ชดค าสงทแตกตางกนนอาจจะเกดจากโครงสรางภาษาชนสงทโปรแกรมเมอรใชงาน เชน ภาษา C

Pascal หรอ Ada เปนตน

โปรแกรมภาษาชนสงเหลานจะถกคอมไพล (compile) ดวย คอมไพเลอรหรอตวแปรภาษานนใหเป

นภาษาเครองเพอท างานตอไป

ตองมการ compile ใหมใหตรงกบโปรเซสเซอรทใชงาน

การคอมไพลใหม เปนการเปลยนภาษาชนสงใหเปนภาษาเครองตามชดค าสงของซพยนนเอง

3.3 วงรอบค าสง

การท างานของคอมพวเตอร คอการท Processor Execute ค าสงใน โปรแกรมตามล าดบเรอยไปตงแตตน

จนจบ

รปแบบค าสงทงายทสดจะม 2 ขนตอนคอการทโปรเซสเซอรอานหรอเฟตค าสง (fetches) จาก

หนวยความจ าครงละ 1 ค าสงหลงจากนน จะ execute ตามค าสงนน

3.4 สวนประกอบค าสงเครอง

Operation code : ก าหนด Operation ทจะกระท า(เชน ADD, I/O) operation ถกก าหนดดวยเลขฐานสอง

ทเรยกวา operation code หรอ opcode

Source operand reference : ก าหนดสวนอางองของ operand ทใสเขามาส าหรบ opration

Result operand reference : อางองถงผลลพธจาก Operation

Next instruction reference : บอกซพยวาจะไปอานค าสงตอไปไดจากไหนหลงจาก executeค าสงนน

เสรจสมบรณแลว

3.5 ประเภทค าสง

คอมพวเตอรจะตองมชดค าสงทยอมใหผใชงาน ท างานกบขอมลไดตามตองการ

Data processing : ค าสงทางคณตศาสตรและตรรกะ

Data storage : ค าสงจดการหนวยความจ า

Data movement : ค าสงจดการอนพต/เอาตพต

Control : ค าสงตรวจสอบเงอนไขและกระโดดไปท างาน

3.6 จ านวน Address

โดยทวไปการกลาวถงสถาปตยกรรมคอมพวเตอรจะกลาวถงจ านวน Address ปจจบนมความส าคญ

นอยกวาการออกแบบ CPU

จ านวน Address ของระบบมผลตอวงรอบการท างานของค าสงเครอง

ยงมจ านวน Address มากกจะยงท าใหวงรอบการท างานนอยลง ท าใหท างานไดเรวขน

3.7 การออกแบบชดค าสง

พนฐานการออกแบบชดค าสง

Operation repertoire : จ านวน Operation ทมใหเลอกใชรวมทงความซบซอนของ Operation ทควรเปน

Data type : ความหลากหลายของประเภทของขอมลทท า Operation

Instruction format : ความยาวของค าสง (เปนบต) จ านวน address ขนาดของฟลดและอน ๆ

Register : จ านวนรจสเตอรทค าสงสามารถอางองและใชประโยชนได

Addressing : การก าหนดโหมดของaddress ส าหรบoperand

3.8 ประเภท Operation

พนฐานของ Operation สามารถแบงเปนกลม ๆ ไดคอ

Operation ทางดานการถายโอนข อมล (Data transfer)

Operation ทางดานคณตศาสตร (Arithmetic)

Operation ทางดานตรรกะ (Logical)

Operation ทางดานการแปลงคา (Conversion)

Operation ทางดานอปกรณอนพต/เอาตพต (I/O)

Operationทางดานการควบคมระบบ (System control)

3.9 ประเภท Operation

ประเภทของ Operand มดงน

address

Number

Character

logical

3.9 ประเภทขอมล Pentium

General

Integer

Ordinal

Unpacked binary coded decimal (BCD)

Packed BCD

Near pointer

Bit field

Byte string

Floating point

3.10 ประเภทขอมลของ PowerPC

Unsigned byte

Unsigned Halfword

Signed Halfword

Unsigned Word

Signed Word

Unsigned Doubleword

Byte String

3.11 รปแบบค าสง

1. ความยาวค าสง

2. การจดวางบต

จ านวนในการก าหนดโหมดของแอดเดรส

จ านวนโอเปอแรนด

รจสเตอรกบหนวยความจ า

จ านวนชดของรจสเตอร

ขอบเขตของแอดเดรส

ความละเอยดในการก าหนดแอดเดรส

3.12 การก าหนด Address Mode

การก าหนด address แบบใหคาโดยตรง (Immediate Addressing)

การก าหนด address โดยตรง (Direct Addressing)

การก าหนด address ทางออม (Indirect Addressing)

การก าหนด address ผานรจสเตอรโดยตรง(Register Direct Addressing)

การก าหนด address ผานรจสเตอรทางออม (Register Indirect Addressing)

การก าหนด address แบบแทนท (Displacement หรอ Indexed Addressing)

การก าหนด address แบบสมพนธ (Relative Addressing)

การใชสแตก(Stack)

3.13 Immediate Addressing

LOAD X, #1000 เปนการโหลดขอมล 1000 ไวทตวแปร X

3.14 Direct Addressing

LOAD X, 1000 เปนการโหลดขอมลท address 1000 ไวทตวแปร X (ถาท address 1000 ม

คา10 ดงนน X จะมคาเทากบ 10)

3.15 Indirect Addressing

LOAD X, (1000) เปนการโหลดขอมลทอยบน address ทเกบอยใน address 100 (ถาท address

1000 มคา 1002 ดงนนขอมลทแทจรงอยท address 1002 ในทนคอ 20 ดงนน X จะมคาเทากบ 20)

3.16 Register Direct Addressing

LOAD X, R1 เปนการโหลดขอมลจากรจสเตอร R1 ไวทตวแปร X (ถาทรจสเตอร R1 มคา

30 ดงนนX จะมคาเทากบ 30)

3.17 Register Indirect Addressing

LOAD X, (R1) เปนการโหลดขอมลทอยใน Address ทเกบอยในรจสเตอร R1 ไวทตวแปร

X (ถาทรจสเตอร R1 เกบคา1001 และทAddress 1001 ของหนวยความจ ามคา 40 ดงนน X จะมคาเทากบ 40)

3.18 Displacement หรอ Indexed Addressing

LOAD X, (R1)+Constant เปนการโหลดขอมลจาก Address บนหนวยความจ าทเกดจากคาใน

รจสเตอรบวกกบคาคงท ไวทตวแปร X (ถาในรจสเตอรมคา 1000, คาคงทเทากบ 2 และคาท Address 1002 มคา

เทากบ 20 ดงนนคา X จะเทากบ 20)

3.19 Relative Addressing

LOAD X, PC+Constant เปนการโหลดขอมลจากaddressบนหนวยความจ าทเกดจาก คาใน

โปรแกรมเคาเตอรบวกกบคาคงท ไวทตวแปร X (ถาในโปรแกรมเคาเตอรมคา 1000, คาคงทเทากบ 1 และคาท

address 1001 มคาเทากบ 40 ดงนนคาX จะเทากบ 40)

3.20 Stack

LOAD X, Stack เปนการโหลดขอมลทอยบนสดของ Stack ไวทตวแปร X (ถาขอมลท

อยบนสดของ Stack มคา 1000 คา X จะมคาเทากบ 1000 นนเอง

บทท 3 วธการด าเนนงานโครงงาน

3.1 วสด อปกรณ เครองมอ หรอโปรแกรมทใชในการพฒนา โปรแกรมทใชในการด าเนนงาน ไดแก

1. Microsoft Word 2007

2. โปรแกรม Google Chrome

3. Blogger.com

4. G-mail.com

3.2 วธการด าเนนงาน

3.2.1 คดหวขอโครงงานเพอน าเสนออาจารยทปรกษาโครงงาน

3.2.2 ศกษาคนควารวบรวมขอมลทเกยวของกบโครงงาน เรอง ระบบคอมพวเตอรและ

สถาปตยกรรมและศกษาคนควาเพมเตมจากเวบไซตตางๆ

3.2.3 จดท าโครงรางโครงงานเสนออาจารยทปรกษาโครงงาน

3.2.4 ศกษาขอมลเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรมและศกษาคนควาเพมเตมจากเวบไซต

ตางๆและจดเกบขอมลเพอจดท าเนอหาจากหนงสอและเวบตางๆ

3.2.5 จดท าเอกสารรายงานโครงงานระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

3.2.6 ประเมนผลงานใหครประจ าวชาประเมนและใหเพอนผทสนใจรวมประเมน

บทท 4 ผลการด าเนนงาน

4.1 ผลการด าเนนงาน การจดท าโครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม มวตถประสงคคอ สามารถเขาใจถงองคประกอบและววฒนาการของระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรมและสามารถบอกถงหนาทและการท างานของระบบคอมพวเตอรทงการท างาน การออกแบบ ดานฮารดแวรและซอฟทแวรได มผลการด าเนนงานดงน โครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ผจดท าไดน าบทความความรออนไลนเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ลงใน http://kanjana1989.blogspot.com ซงเปนบลอกเกอรของผจดท า และใน Blogsport ไดน าเอา โครงงานเรองระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ลงในบทความ โดยการแปลง File จากโปรแกรม Microsoft Word เปน PDF File เพออบโหลดลง Website : www.slideshare.net

บทท 5 สรปผลการด าเนนงาน/ ขอเสนอแนะ

การจดท าโครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรมน สรปผลการด าเนนงานและ

ขอเสนอแนะ ไดดงน

5.1 สรปผลการด าเนนงานของระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

5.1.1.1.1 เนอหาในบทเรยน

5.1.1.1.2 ทมาและความส าคญของระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

5.1.1.1.3 พนฐานของสถาปตยกรรมคอมพวเตอร

5.1.1.1.4 ขอมล (Data)

5.1.1.1.5 ชดค าสง

5.1.1.1.6 โปรแกรมทใชในการด าเนนงาน

5.2 อปสรรคในการท าโครงงาน

การท าโครงงานเรอง ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม ไดพบปญหาตางๆ ดงน

- มปญหาในการคนหาขอมลตางๆ เกดจากอนเทอรเนตไมเสถยร

- เครองคอมพวเตอรมปญหาเนองจากไวรสเขาเครองท าใหงานหายบอย

5.3 ขอเสนอแนะ

-

บรรณานกรม

ปรมตถปญปรชญ ตองประสงค . (2555) . ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม . (ออนไลน).

แหลงทมา : http://dusithost.dusit.ac.th/~phorramatpanyaprat_ton/course/C4122701/c4122701.html.

วนสบคน 1 พฤศจกายน 2557 .

ไพศาล โมลสกลมงคลและคณะ. (2547) .สถาปตยกรรมคอมพวเตอร . กรงเทพมหานคร : ไทยเจรญการพมพ วทยา สคตบวร. (2545) .คมอโครงสรางและระบบไมโครคอมพวเตอร .กรงเทพมหานคร: ส.ส.ท.

คณะผจดท า

ชอ นางสาว กาญจนา ภาสวสด รหสนกศกษา 55191700106 หลกสตร ครศาสตรบณฑต โปรแกรมวชา อตสาหกรรมศลปและเทคโนโลย ชนปท 3 มหาวทยาลยราชภฏสรนทร

ชอ นางสาว ถนมมาส เจรญศร รหสนกศกษา 55191700124 หลกสตร ครศาสตรบณฑต โปรแกรมวชา อตสาหกรรมศลปและเทคโนโลย ชนปท 3 มหาวทยาลยราชภฏสรนทร