บทที่...บทท 1 ความร พ นฐานคอมพ วเตอร...
TRANSCRIPT
บทท 1 ความรพนฐานคอมพวเตอร
ในบทนเราจะเรยนรวาคอมพวเตอรทเราใชอยในปจจบนประกอบไปดวยอะไรบาง และม
การท างานสมพนธกนอยางไร โดยเราจะแบงออกเปน 2 ตอนดงน
1. สถาปตยกรรมคอมพวเตอร
2. ขอมลในคอมพวเตอร
ตอนท 1 สถาปตยกรรมคอมพวเตอร
เคาโครงเนอหาในตอนท 1
1. ภาพรวมของคอมพวเตอร
2. สวนประกอบหลกของคอมพวเตอร
3. ค าศพททเกยวของกบคอมพวเตอร
4. แบบจ าลองของ von Neumann
5. การท างานใน CPU
6. ล าดบชนของหนวยความจ า
ววฒนาการของคอมพวเตอร
Faster
Smaller
1950 1990 2015
ผใชและโปรแกรมคอมพวเตอร
นกคอมพวเตอร (Computer Scientists) คอผทเนนการเขยนโปรแกรมคอมพวเตอร
โปรแกรมคอมพวเตอรสามารถจดกลมไดเปนสองกลมคอ
1. กลมทค านวณไมได (Computationally Infeasible)
2. กลมทค านวณได (Computationally Feasible)
Alan Turing Bill GateRasmus Lerdorf
สวนประกอบหลกของคอมพวเตอร
คอมพวเตอรในปจจบนมโครงสรางทซบซอนมาก แตสวนประกอบหลกของคอมพวเตอร
ทกชนดสามารถแบงออกเปน 3 สวนคอ
1. หนวยประมวลผลท าหนาทแปลและรนโปรแกรม (Processor)
2. หนวยความจ าทท าหนาทเกบขอมลและโปรแกรม (Memory)
3. กลไกส าหรบสงขอมลเขาและออกจากโลกภายนอก (Input/Output Mechanism)
โฆษณาขายคอมพวเตอรทพบเหนบอย
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
15,990 บาท
ความเขาใจเกยวกบหนวยของตวเลข
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz) 1.4 x 109 Hz
2. RAM 4GB DDR3 4 x 230 B
3. 1 MB L2 Cache 1 x 220 B
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM 500 x 230 B
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ตวอยางค าน าหนาของทงสองฐาน (1)
ค าน าหนา สญลกษณ เลขยกก าลงฐาน 10 เลขยกก าลงฐาน 2
Kilo K 103 (Thousand) 210 (1024)
Mega M 106 (Million) 220
Giga G 109 (Billion) 230
Tera T 1012 (Trillion) 240
Peta P 1015 (Quadrillion) 250
ตวอยางค าน าหนาของทงสองฐาน (2)
ค าน าหนา สญลกษณ เลขยกก าลงฐาน 10 เลขยกก าลงฐาน 2
Milli m 10-3 (Thousandth) 2-10
Micro μ 10-6 (Millionth) 2-20
Nano n 10-9 (Billionth) 2-30
Pico p 10-12 (Trillionth) 2-40
Femto f 10-15 (Quadrillionth) 2-50
ความสบสนในการใชเลขฐาน
เราคงเคยเจอเหตการณทซอแฮนดไดรฟทขางกลองเขยนไววา 1GB แตพอเราเสยบเขากบ
คอมพวเตอรแลวพ นททเกบไดมไมถง 1GB ทงนเปนเพราะคนตดปายใชหนวยคนละฐาน
กบทคอมพวเตอรวด นนคอ
ส าหรบคนขาย 1 GB10
= 1,000,000,000 B = 0.93 GB2
ส าหรบคอมพวเตอร 1 GB2
= 1,073,741,824 B = 1.07 GB10
เราจะพบวาพ นทหายไปถง 7% เลยทเดยว
ค าศพททเกยวของกบ CPU
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz) บรษท AMD
2. RAM 4GB DDR3 รน E1-2500
3. 1 MB L2 Cache Accelerated Processing Unit
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ความเรวในการท างานของคอมพวเตอร
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz) สงสญญาณไฟฟา 1.4 พนลานรอบตอวนาท
2. RAM 4GB DDR3 ถาหนงค าสงใชเวลา 14 รอบ
3. 1 MB L2 Cache ค าสงนนจะใชเวลา 10 นาโนวนาท
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ค าศพททเกยวของกบหนวยความจ า
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3 Random Access Memory
3. 1 MB L2 Cache ความจ 4 x 230 Bytes
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM Double Data Rate type-3
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ขนาดหนวยความจ าทเหมาะสม
เราควรค านงถงปจจยเหลาน
1. ขนาด RAM ขนต าส าหรบระบบปฏบตการ
2. รนของ CPU
3. ชองเสยบของ Mainboard
4. ขนาด Bus ของ RAM และ Mainboard
หนวยความจ าภายใน
16
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3 ความจ 1 x 220 Bytes
3. 1 MB L2 Cache Cache มสองระดบคอ L1 และ L2
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ล าดบชนของหนวยความจ า
17
ความเรวในการอานและเขยน
1 ns – 2 ns
3 ns – 8 ns
6 ns – 20 ns
30 ns – 70 ns
35 μs – 100 μs
100 ms – 5 s
8 ms – 33 ms
12 ms – 40 ms
หนวยความจ าส ารอง
18
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3 เกบขอมลโดยไมตองมกระแสไฟฟา
3. 1 MB L2 Cache ความจ 500 x 230 Bytes
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM หมน 7200 รอบตอนาท
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
กราฟก
19
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard Onboard แปลวา GPU และ CPU
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW ใชหนวยความจ ารวมกน
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
อปกรณเสรมส าหรบหนวยความจ าภายนอก
20
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard 8x คอความเรวในการอานเขยน
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW Blu-ray > DVD > CD
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN RW = Read/Write
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0)
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
อปกรณส าหรบเชอมตออนเตอรเนต
21
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard 802.11 คอ มาตรฐานของการเชอมตอไรสาย
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW a/b/g/n = คอคลนความถของสญญาณ
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN a/n ~ 5 GHz band
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0) b/g ~ 2.5 GHz band
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ชองตออปกรณภายนอก
22
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW Universal Serial Bus
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN ท างานแบบ Plug-and-Play
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0) 3.0 ใหมและเรวกวา 2.0
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
หนาจอคอมพวเตอร
23
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW CRT = Cathode Ray Tube
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN LCD = Liquid Crystal Display
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0) LCD นยมมากกวา CRT
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD
ขนาดหนาจอและ Resolution
24
SPECIFICATIONS
1. CPU AMD E1-2500 APU (1.4GHz)
2. RAM 4GB DDR3
3. 1 MB L2 Cache
4. Harddisk 500 GB 7200 RPM
5. Graphic Onboard
6. 8X Optical Drive DVD+/-RW เสนทแยงมม 19.45 นว
7. 802.11 b/g/n Wireless LAN W = Wide
8. 6 USB ports (4 USB 2.0, 2 USB 3.0) อตราสวนปกต 4:3
9. Monitor 19.45in 16:9 1600x900 WLED LCD อตราสวนกวาง 16:9 16:10
แบบจ าลองของ von Neumann
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
องคประกอบภายในของ CPU
26
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
การท างานในหนงรอบของ von Neumann Model
27
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
Fetch-Decode-Execute
Cycle
ขนตอน Fetch ของ von Neumann Model
28
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
1. Fetch
ขนตอน Decode ของ von Neumann Model
29
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
2. Decode
ขนตอน Fetch รอบทสองของ von Neumann Model
30
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
3A. Fetch
ขนตอน Execute ของ von Neumann Model
31
หนวยประมวลผล (Central Processing Unit)
หนวยความจ าหลก
(Main Memory)
ระบบขอมลเขา/ออก
(Input/Output System)
Registers
Program Counter
Arithmetic
Logical UnitControl Unit
3B. Execute
Flowchart ส าหรบ Fetch-Decode-Execute Cycle
No
Yes
32
เรมตน
ดงค าสงถดไป
เพมคาใหกบ PC
แปลค าสง
ตองใชตวถก
ด าเนนการ?
ดงตวถกด าเนนการ
ท าค าสง
สรปทสงทเรยนวนน
1. รจกสวนประกอบตาง ๆ ของคอมพวเตอรแบบคราว ๆ
2. เขาใจการวดตาง ๆ ในคอมพวเตอรผานการใชค าน าหนา (Prefix)
3. สามารถเขาใจสงทเขยนอยในโฆษณาคอมพวเตอรไดพอสงเขป
4. อธบายโครงสรางหลกของคอมพวเตอรตามแบบจ าลองของ von Neumann
5. อธบายการท างานในหนงรอบของแบบจ าลอง von Neumann
33
ค าถามทายบทเรยน
• 5 GB คดเปนก MB และ 5 GHz คดเปนก MHz
• ถาค าสงบวกเลขใชเวลาในการประมวลผล 14 รอบสญญาณ บนเครองคอมพวเตอรทม
CPU เรว 2.4 GHz อยากทราบวาค าสงบวกเลขนจะใชเวลาในการประมวลผลกรอบ
สญญาณ บนเครองคอมพวเตอรทม CPU เรว 1.2 GHz
• จงบอกขอแตกตางระหวาง Cache และ Harddisk
• ค าวา Graphic Onboard หมายถงอะไร
• จงบอกหนาทของ Program Counter และ Registers
• จงบอกสวนประกอบทท างานในขนตอน Execute ของ von Neumann Model
34
เอกสารอางอง
• The Essentials of Computer Organization and Architecture by Linda Null and Julia
Lobur
35