PISIT NAKJAI

องคประกอบคอมพวเตอร

1

องคประกอบคอมพวเตอร

องคประกอบคอมพวเตอร

2

หนวยประมวลผลกลาง ตวเชอมตอวงจรไฟฟา หนวยความจ า ขอมลเขา / ออก แบบขนาน ขอมลเขาออกแบบเปนล าดบ การเขาถงหนวยความจ าโดยตรง และโปรแกรมการขดจงหวะของขอมลเขา /ออก

องคประกอบคอมพวเตอร

3

Control

Unit

Registers

Arithmetic

Logic UnitCPU

Memory

Programmable

I/O Interrupt

Parallel Input /

Output InterfaceSerial Input/

Output Interface

Direct Memory

Access (DMA)

Data Bus

Address Bus

Control Bus

Central Processing Unit : CPU

องคประกอบคอมพวเตอร

4

เปรยบเสมอน “สมอง” ของคอมพวเตอร และ มความเชอถอไดส าหรบการยอมรบของขอมลจากอปกรณรบเขา ขนตอนของขอมล และการโอนยายของขอมล และอปกรณการสงขอมลออก ซง CPU มสวนประกอบหลก 3 สวนคอ

หนวยค านวณและตรรกะ (ALU; Arithmetic and Logic Unit)

หนวยควบคม (Control Unit)

รจสเตอร (Register)

ALU; Arithmetic and Logic Unit

องคประกอบคอมพวเตอร

5

หนวยค านวณและตรรกะ ท าหนาทค านวณทางคณตศาสตร (Arithmetic operations) และการค านวณทางตรรกศาสตร (Logical operations) โดยปฏบตการเกยวกบการค านวณไดแก การบวก (Addition) ลบ (Subtraction) คณ (Multiplication) หาร (Division)

ALU; Arithmetic and Logic Unit

องคประกอบคอมพวเตอร

6

ส าหรบการค านวณทางตรรกศาสตร ประกอบดวย การเปรยบเทยบคาจรง หรอเทจ โดยอาศยตวปฏบตการพนฐาน 3 คา

เงอนไขเทากบ (=, Equal to condition) เงอนไขนอยกวา (<, Less than condition) เงอนไขมากกวา (>, Greater than condition)

หนวยควบคม (Control Unit)

องคประกอบคอมพวเตอร

7

หนวยควบคมท าหนาทควบคมการท างานของหนวยทกๆ หนวย ในCPU และอปกรณอนทตอพวง เปรยบเสมอนสมองทควบคมการท างานสวนประกอบตาง ๆ ของรางกายมนษย เชน แปลค าสงทปอน ควบคมใหหนวยรบขอมลรบขอมลเขามาเพอท าการประมวลผล ตดสนใจวาจะใหเกบขอมลไวทไหน ถกตองหรอไม ควบคมใหALU ท าการค านวณขอมลทรบเขามา ตลอดจนควบคมการแสดงผลลพธ

หนวยควบคม (Control Unit)

องคประกอบคอมพวเตอร

8

รบชดค าสงจาก RAM แลวท าการอานและแปลชดค าสง ควบคมการท างานของอปกรณภายในระบบ โดยเฉพาะสวนประกอบของ Processor ควบคมการไหลของโปรแกรมและขอมลเขาส RAM และออกจาก RAM และควบคม

การไหลของสารสนเทศ (Processed data) เขาส RAM ตาม Address ทวางกอนน าไปแสดงผล

รจสเตอร (Register)

องคประกอบคอมพวเตอร

9

เปนพนทเกบขอมลชวคราว (Temporary storage area) ซงอยภายใน CPU อยางไรกตามรจสเตอรไมใชหนวยความจ า และไมไดอยในหนวยความจ าหลก ท าหนาทเปนทพกขอมลชวคราวเทานน ส าหรบเกบค าสง ผลลพธ หรอขอมลทเกดขนระหวางการประมวลผลของCPU รบสงขอมลดวยความเรวสง โดยมความเรวสงกวา Cache Memory ประมาณ 10 เทา และเคลอนยายขอมลไดรวดเรว ท างานภายใตการควบคมของหนวยควบคม

รจสเตอรทส าคญ

องคประกอบคอมพวเตอร

10

Accumulator ใชท าค าสงเกยวกบการค านวณ และเกบ ผลลพธจากการค านวณ Storage Register เกบขอมลและค าสงชวคราวจากหนวยความจ าหลก หรอสงกลบ Address Register บอกต าแหนงของขอมลและค าสงในหนวยความจ า General Purpose Register ใชเปนฟงกชนตางๆ เชน ค านวณทางคณตศาสตร และเปนทอย

ของค าสงใน หนวยความจ า

Computer Bus

องคประกอบคอมพวเตอร

11

เมอมสายไฟมากกวาหนงทน าขอมลเดยวกน จะถกเรยกวา bus (วรจรหนงทสรางขนเพอเปนสอส าหรบการสงขอมลจากอปกรณหนงไปสอปกรณหนง) bus ปกตสวนมากจะอยดานในของ microprocessor ท Address Bus , ขอมล bus และ สวนควบคม Bus

องคประกอบคอมพวเตอร

12

Address Bus จะก าหนดจ านวนของต าแหนงท bus สามารถอยไดในหนวยความจ า โดยใช สมการ 2n ซง n แทนดวยจ านวนของทอยชองทาง ถา Address bus ถกท ามากจาก 3 ชองทาง ดงนนจะไดคาดงนคอ

ถา n = 3 , 23 = 8 addressable memory locations ขนาดของ address bus ถกก าหนดโดยตรงจากจ านวนสงสดของ memory location ซงสามารถเขาถงไดโดย CPU

องคประกอบคอมพวเตอร

13

Data bus ถกใชเพอน าขอมลไป และรบจากหนวยความจ า และถกแทนเปนขนาดของแตละต าแหนงในหนวยความจ า แตละต าแหนงสามารถรบได8 บต ขนาดของหนวยความจ า จะถกแทนดวยสมการ 2n x m ซง n แทนดวยจ านวนของชองทาง และ m แทนดวยขนาดของต าแหนง

ถา n = 3 และ m = 4 ขนาดของ RAM คอ 23 x 4 = 32 บต

Control Bus

องคประกอบคอมพวเตอร

14

Control Bus น าสญญาณควบคมจากหนวยควบคมไปยงสวนประกอบตางๆของคอมพวเตอร เพอควบคมการปฏบตของแตละสวนประกอบ ในอกทางหนง หนวยควบคมยงรบสญญาณควบคมจากสวนประกอบตางๆของคอมพวเตอรดวย สญญาณควบคมบางตวอาทเชน

Read Signal : เสนการอานจะถกใชเพอการอานขอมลจากหนวยความจ าWrite Signal : เสนทางเขยนจะถกใชเพอการเขยนขอมลไปยงหนวยความจ าInterrupt : เปนการระบค าสงทถกขดจงหวะBus Request : เปนอปกรณเพอขอใช computer busBus Grant : ยนยอมเพอใหอปกรณใช computer busI/O Read and Write : การอานและเขยน เพอใชในการอานขอมลจาก หรอ เขยนขอมล

ไปยง อปกรณรบและสง

Memory

องคประกอบคอมพวเตอร

15

โดยทวไป จะสามารถรบขอมลชวคราว หรอถาวรอนใดอนหนง โดยจะมลกษณะดงนSemiconductor Memory หรอ Memory ICFloppy disk และ Hard DiskเทปCD-ROM

Semiconductor Memory

องคประกอบคอมพวเตอร

16

Semiconductor Memory ม 2 ชนดคอRandom Access Memory (RAM) Read Only Memory (ROM)

Random Access Memory (RAM)

องคประกอบคอมพวเตอร

17

ขอมลสามารถอานจาก หรอ เขยนไปยง RAM โดยท RAM สามารถรกษาขอมลไดตราบเทาทยงมไฟเลยงวงจรอย

โครงสรางพนฐานทวไปของ RAM โดยประกอบไปดวยData bus , Address bus , Control bus

องคประกอบคอมพวเตอร

18

Data bus เปนตวน าขอมลออกจาก RAM , Address bus ถกใชเพอทจะเลอกต าแหนงของหนวยความจ า

การอานสญญาณจะเรมท างานเมอมการอานขอมลจาก RAM และการเขยนสญญาณจะเรมท างานเมอมการเขยนไปถง RAMมรปแบบของ RAM หลายอยาง อาท Dynamic RAM [DRAM] , Synchronous DRAM

[SDRAM] และ Static RAM [ SRAM ]

RAM Block Diagram

Read Only Memory (ROM)

องคประกอบคอมพวเตอร

19

หนวยความจ าทท าหนาทอานอยางเดยว โดยเนอทใน ROM ไมสามารถเลอกการใชงานได อานอยางเดยว

โดยทวไปชพของ ROM จะท าการบรรจขอมลพเศษโดยเฉพาะรายละเอยดเกยวกบการท างานเกยวกบคอมพวเตอร

ตวอยางเชนขอมลใน ROM เพอเรมตนการท างานเชนใสรหสลงในคยบอรดทเปนการควบคมการท างานพเศษและใสขอมลเพอท าการคดเลอกโดยจะเรยก ROM อยางนวา firmware

ROM ประเภทของ

องคประกอบคอมพวเตอร

20

รอม (ROM – Read Only Memory) พรอม (PROM – Programmable Read Only Memory)

ลงโปรแกรมไดหนงครงหลงซอ

อพรอม (EPROM – erasable PROM) ลบไดหลายครง โดย UV

ออพรอม (EEPROM – electronically erasable PROM) ลบไดหลายครงโดยไฟฟาใชเวลาในการเขยนมากกวาการอานถง 1000 เทาไมน ามาใชเปน main memory ในคอมเพราะ ในหนวยความจ ามาตรฐานอยางแรม (RAM) จะใชเวลาในการอานและการเขยนไมตางกนมากนก

Parallel Input / Output Interface

องคประกอบคอมพวเตอร

21

พอรตขนาน มนจะสงขอมลไปหลายๆ บตพรอมกนได เชน อาจจะสงขอมล 8 บตไปพรอมกน แตทงนตองขนกบเทคโนโลยวาใชเทคโนโลยแบบไหน

ส าหรบ Parallel Port ทมกบเครองคอมพวเตอร อยดานหลงของ Case จะเปนแบบ8 บต จะถกใชส าหรบเชอมอปกรณเชอมตอแบบขนาน อาท เครองพมพ , Scanner ไปยงคอมพวเตอร

Serial Input / Output Interface

องคประกอบคอมพวเตอร

22

Serial Input / Output Interface

จะถกใชส าหรบเชอมอปกรณเชอมตอแบบตอเนอง อาท เครองพมพแบบตอเนอง และ โมเดม ไปยงคอมพวเตอร ซงตวเชอมตอแบบตอเนองทนยมใชกนมากทสดคอ RS-232D แบบ 9 pin DB-9

Memory Hierarchy

องคประกอบคอมพวเตอร

23

องคประกอบคอมพวเตอร

24

Cache Memory หนวยความจ าแคช เปนหนวยความจ าขนาดเลกทมความเรวสง ท าหนาทเหมอนทพกค าสง และขอมลระหวางการท างาน เพอใหการท างานโดยรวมเรวขน แบงเปนสองประเภท

แคชภายใน (Internal Cache) แคชภายนอก (External Cache) โดยแคชภายใน L1 หรอ Primary Cache เปนแคชทอยในซพย สวนแคช

ภายนอก เปนชปแบบ SRAM ตดอยบนเมนบอรด เรยกอกชอไดวา L2 หรอ Secondary Cache

องคประกอบคอมพวเตอร

25

L2 บน motherboard ซงมความเรวมากกวาหนวยความจ าหลกถง 20 เทา เพราะฉะนนจงมราคาสงกวาหนวยความจ าหลก

Main Memory ใชใน DRAM และ SDRAM โปรแกรมส าหรบการปฏบตการเคลอนจากหนวยความจ าส ารอง (ดสต หรอ เทป) ไปยงหนวยความจ าหลก

Secondary memory อางถงหนวยความจ าบน hard disk , tape , floppy disk , zip drive , jaz drive และ CD-ROM