วิวัฒนาการของหน่วยประมวลผล

วิวัฒนาการของหน่วยประมวลผล

แบ่งตามยุคสมัย ออกเป็น 7 ยุค ดังนี้

            ยุคที่ 1 บริษัท IBM ได้ผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคลขึ้นมา และได้เลือกใช้ซีพียู 8088 และ 8086 ของบริษัท Intel เครื่องคอมพิวเตอร์ของบริษัท IBM เป็นที่แพร่หลายจนมีผู้ผลิตเครื่องเลียนแบบออกมามากมายที่ใช้ซีพียูรุ่นนี้ ซึ่งเป็นของบริษัท Intel

ซีพียูรุ่น 8086

            ยุคที่ 2 ยุคของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียูตระกูล 286 ซึ่งยุคนี้ซีพียูจะมีความเร็วสูงสุดเพียง 20 MHz

 

ซีพียูรุ่น 286

            ยุคที่ 3 ยุคของซีพียูตระกูล 386 เริ่มมีการใช้หน่วยความจำแคชทำงานร่วมกับซีพียู เป็นผลให้ซีพียูในตระกูล 386 มีประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มขึ้นกว่าในรุ่น 286

ซีพียูรุ่น 386

            ยุคที่ 4 ยุคที่คอมพิวเตอร์เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลาย ซีพียูตระกูล 486 จึงเป็นที่นิยมสำหรับผู้ใช้งานในระดับองค์กร และรวมไปถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ภายในบ้าน

ซีพียูรุ่น 486

            ยุคที่ 5 เริ่มมีการตั้งซื่อของซีพียู แทนที่จะเรียกชื่อเป็นตัวเลขเช่นเดิม เริ่มจากบริษัทIntel ตั้งชื่อซีพียูว่า “Pentium” ซึ่งมีรากศัพท์มาจากภาษาโรมันซึ่งแปลว่า “ห้า”  บริษัท AMDก็ตั้งชื่อของตนว่า “K5”

ซีพียูรุ่น Pentium

            ยุคที่ 6 ซีพียูยังคงเป็น Pentium แต่มีความเร็วในการประมวลผลมากขึ้น ใช้ชื่อว่า“Pentium II” ทาง AMD ก็ได้ผลิตซีพียูโดยใช้ชื่อว่า “K6” ออกมา หลังจากนั้นก็มีซีพียูของทั้งสองค่ายผลิตออกมาอีกหลายรุ่นด้วยกันไม่ว่าจะเป็น Celeron , Pentium III Coppermineและ AMD K6-3

ซีพียูรุ่น Pentium II และ K6

            ยุคที่ 7 ยุคปัจจุบัน ความเร็วของซีพียูได้เพิ่มขึ้นอย่างมากจนทะลุหลักถึง 1 GHzสาเหตุที่มีความเร็วขึ้นมาก อันเนื่องมาจากเทคโนโลยีการผลิตที่ออกแบบให้ซีพียูมีขนาดเล็กลงนั่นเอง ซีพียูในยุคนี้ได้แก่ Athlon , Duron ที่ ผลิตโดย  AMD และ Pentium 4 ที่ผลิตโดยIntel

ซีพียูรุ่น Pentium 4 และ  AMD Duron

ข้อมูลอ้างอิงhttp://pattiiz-s.blogspot.com/2011/08/blog-post_157.html

อุปกรณ์ประมวลผล ( Process Device )

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลหลัก ๆ มีดังนี้

ซีพียู ( CPU – Central Processing Unit )

ซีพียู ( CPU – Central Processing Unit ) ซีพียูหรือหน่วยประมวลผลกลาง ( CPU – Central Processing Unit ) เป็นอุปกรณ์หลักในการประมวลผลภายในคอมพิวเตอร์ มีหน้าที่เปรียบเสมือนกับสมองของมนุษย์ที่ใช้ในการคิดวิเคราะห์เพื่อหาผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ซีพียูของเครื่องคอมพิวเตอร์ในระดับพีซีจะเรียกกันว่า ไมโครโปรเซสเซอร์
	หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู
	ซีพียูทำหน้าที่ควบคุมการทำงานและประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า ( input device ) ตามคำสั่งต่าง ๆ ในโปรแกรมที่เตรียมไว้และส่งต่อไปยังส่วนการแสดงผลข้อมูล ( output device ) เพื่อให้สามารถเก็บหรืออ่านผลลัพธ์ได้ ซีพียูยิ่งมีความเร็วมากเท่าใด ก็ยิ่งจะประมวลผลได้เร็วขึ้นเท่านั้น ซึ่งการออกแบบซีพียูรุ่นใหม่ ๆ ได้พัฒนาให้การทำงานได้เร็วขึ้นอย่างต่อเนื่องและมีแนวโน้มว่าจะเร็วขึ้นอีกเรื่อย ๆ เพื่อให้ทันกับความต้องการของโปรแกรมสมัยใหม่ที่ซับซ้อนและกินกำลังเครื่องมากขึ้น ความเร็วของซีพียูจะถูกควบคุมโดยสัญญาณนาฬิกา ( system clock ) ซึ่งเป็นตัวให้จังหวะการทำงานเหมือนกับจังหวะของการเล่นดนตรี หน่วยวัดความเร็วของสัญญาณนาฬิกาดังกล่าวเรียกว่า เฮิร์ตซ ( Hz - Hertz ) ซึ่งเทียบเท่ากับ 1 ครั้งต่อวินาที โดยปกติแล้วซีพียูจะมีการทำงานที่เร็วมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรุ่มของซีพียูและสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาสำหรับแต่ละรุ่น หน่วยวัดความเร็วของซีพียูจะมีการทำงานที่เร็วมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรุ่นของซีพียูและสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาสำหรับแต่ละรุ่น หน่วยวัดความเร็วของซีพียูที่พบเห็นในปัจจุบัน เช่น Megahertz หรือ MHz = 1 000 000 ครั้งต่อวินาที Gigahertz หรือ GHz = 1 000 000 000 ครั้งต่อวินาที สถาปัตยกรรมของซีพียู : RISC VS CISC เท่าที่ผ่านมา สถาปัตยกรรมที่ใช้ในการออกแบบซีพียู มี 2 แนวทางกว้าง ๆ คือ •  RISC (Reduced Instruction Set Computer) เป็นแนวทางที่พยายามปรับปรุงให้การทำงานเร็วขึ้น โดยปรับปรุงชุดคำสั่ง ( instruction set ) ของซีพียูไปในแนวทางที่ลดจำนวนคำสั่งต่าง ๆ ในชุด และความซับซ้อนของแต่ละคำสั่งลง เพื่อที่ว่าเมื่อคำสั่งเหล่านั้นเรียบง่าย ก็จะสามารถออกแบบวงจรให้ทำงานตามคำสั่งได้เร็วขึ้นกว่าเดิมมาก ส่งผลให้ความเร็วในการทำงานโดยรวมของซีพียูเพิ่มขึ้น และยังมีที่เหลือสำหรับทำวงจรอย่างอื่นในตัวซีพียู เช่น ทำที่พักข้อมูล ( cache ) ขนาดใหญ่ซึ่งจะช่วยให้ทำงานเร็วขึ้นอีกด้วย แต่เนื่องจากงานที่เข้ามาอาจมีรูปแบบต่าง ๆ กันหลากหลาย จึงต้องใช้เทคโนโลยีทางซอฟต์แวร์ คือ คอมไพเลอร์ ( compiler ) ร่วมกับวงจรสำหรับจัดรูปแบบคำสั่งภายในซีพียู เพื่อช่วยในการแปลและดัดแปลงหรือจัดรูปแบบคำสั่งในโปรแกรมต่าง ๆ ที่จะนำมารันกับซีพียูดังกล่าวเสียใหม่ให้เหมาะสมกับคำสั่งที่มีให้เลือกใช้จำกัด ซีพียูที่ออกแบบตามแนวทางนี้ เช่น ซีพียู PowerPC ที่ใช้ในเครื่องเวิร์กสเตชั่น RISC/6000 ของไอบีเอ็ม และในเครื่องแมคอินทอช , ซีพียู SPARC ในเครื่องคอมพิวเตอร์แทบทุกรุ่นของบริษัทซัน ไมโครซิสเต็มส์ เป็นต้น •  CISC (Complex Instruction Set Computer) เป็นแนวทางตรงข้ามกับ RISC โดยพยายามให้ชุดคำสั่งที่ซีพียูสามารถทำงานได้นั้นมีคำสั่งในรูปแบบต่าง ๆ ให้เลือกใช้มากมายหลายร้อยคำสั่ง เพื่อให้ครอบคลุมลักษณะงานที่แตกต่างกัน เรียกว่ามีงานแบบไหนมาก็มีคำสั่งสำหรับงานนั้น ๆ รองรับ โดยหวังว่าการมีเครื่องมือ (คำสั่ง) ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละกรณีให้มากที่สุดจะทำให้ทำงานได้เร็วขึ้น แต่มีข้อจำกัดคือวงจรภายในต้องมีความซับซ้อนและใช้เวลาในการทำงานแต่ละคำสั่งนานกว่าแบบ RISC รวมทั้งไม่มีที่เหลือสำหรับที่พักข้อมูลหรือ cache ขนาดใหญ่มากนัก ซีพียูที่ออกแบบตามแนวทางนี้ เช่น เพนเทียมรุ่นแรก ๆ ของบริษัทอินเทล รวมถึงซีพียูที่คอมแพทติเบิลกันจาก AMD และ Cyrix, ซีพียูตระกูล 68000 ของบริษัทโมโตโรลา (ใช้ในเครื่องแมคอินทอชรุ่นเก่า ๆ) เป็นต้น ปัจจุบันแนวทางทั้งสองแนวทางเริ่มปรับเข้าหากัน คือ ไม่มีซีพียูใดเป็นแบบ RISC หรือ CISC ล้วน ๆ แต่ออกแบบโดยรับเอาส่วนดีของแต่ละแนวทางเข้ามาปรับใช้ เช่นในซีพียูเพนเทียม 4 ก็มีการนำเอาการปรับรูปแบบคำสั่งให้ทำงานเร็วขึ้นตามแนวคิดของ RISC เข้าไปผสม ประกอบกับเทคโนโลยีการผลิตที่ย่อวงจรได้เล็กลงไปอีกเรื่อย ๆ ทำให้มีเนื้อที่เหลือเพียงพอสำหรับสร้าง cache ขนาดใหญ่ขึ้นไว้ในซีพียูได้ถึงแม้ว่าจะมีวงจรที่ซับซ้อน ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์นับร้อยล้านตัวแล้วก็ตาม ดังนั้นจึงไม่มีข้อสรุปว่าแนวทางใดจะทำงานได้เร็วกว่ากัน แล้วแต่การออกแบบซีพียูแต่ละตัวและโปรแกรมที่นำมาใช้ หน่วยความจำหลัก ( Primary Storage ) หน่วยความจำหลัก ( Primary Storage ) หน่วยความจำหลัก ( Primary Storage ) ส่วนประมวลผลจะทำงานไม่ได้หากไม่มีหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูลหรือชุดคำสั่งว่าจะให้ทำงานอะไร หน่วยความจำหลัก หรือ primary storage (อาจเรียกได้หลายชื่อเช่น main memory, primary memory, internal memory, internal storage เป็นต้น) นี้จะทำงานใกล้ชิดกับซีพียูมากที่สุดและช่วยให้การทำงานของซีพียูมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น เพราะวงรอบการทำงานของซีพียูหรือที่เรียกว่า machine cycle นั้นทำงานเร็วมาก หากไม่มีที่เก็บหรือพักข้อมูลที่มีขนาดเพียงพอ จะทำให้การประมวลผลช้าลงตามไปด้วย โดยปกติแล้วจะแบ่งหน่วยความจำหลักออกเป็น 2 ประเภทคือ ROM และ RAM •  หน่วยความจำแบบ ROM (Read-Only Memory) เป็นหน่วยความจำที่ไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าเลี้ยง ถึงแม้ไฟจะดับ ข้อมูลชุดคำสั่งต่าง ๆ ที่อยู่ข้างในก็จะไม่สูญหายไป ( non-volatile memory ) ส่วนใหญ่จะอ่านข้อมูลได้อย่างเดียวและติดตั้งไว้เพื่อเก็บโปรแกรมประจำเครื่อง เช่น โปรแกรมที่ใช้ตรวจสอบความพร้อมในการทำงานของเครื่องเมื่อตอนเปิดขึ้นมาใหม่ โปรแกรมควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ ในระดับล่าง และอื่น ๆ ซึ่งรวมเรียกว่า Basic Input Output System หรือ BIOS ( “ ไบออส ” ) ของเครื่องพีซีที่เรารู้จักกันนั่นเอง ซึ่งจะมีการใส่ชุดคำสั่งไว้ใน ROM อย่างถาวรมาแล้วตั้งแต่ในกระบวนการผลิต (เรียกชุดคำสั่งประเภทนี้ว่า firmware ) •  หน่วยความจำแบบ RAM (Random Access Memory) เป็นหน่วยความจำที่ต้องอาศัยกระแสไฟฟ้าในการทำงานเพื่อไม่ให้ข้อมูลสูญหาย ( volatile memory ) RAM นี้จะถูกใช้เป็นที่พักข้อมูลและโปรแกรมในระหว่างการทำงานของซีพียู โดยซีพียูสามารถเข้าถึงและอ่านหรือแก้ไขข้อมูลตรงจุดไหนก็ได้ใน RAM จนเสร็จแล้วจึงค่อยนำออกไปเก็บถาวรที่อุปกรณ์เช่น ฮาร์ดดิสก์ เมื่อใดก็ตามที่ไฟดับหรือไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงข้อมูลที่เก็บอยู่ไว้ภายในจะสูญหายหมด หน่วยความจำหลักประเภท RAM เมนบอร์ด ( Main board ) เมนบอร์ด ( Main board ) เมนบอร์ด ( Main board ) เป็นแผงวงจรต่อเชื่อมอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งหมด ถือได้ว่าเป็นหัวใจหลักของพีซีทุกเครื่อง เพราะความสามารถของเครื่องว่าจะใช้ซีพียูอะไรได้บ้าง มีประสิทธิภาพเพียงใด สามารถรองรับกับอุปกรณ์ใหม่ได้หรือไม่ ล้วนแล้วแต่ขึ้นอยู่กับเมนบอร์ดที่เลือกใช้ทั้งสิ้น บางครั้งนิยมเรียกว่าเป็นแผนวงจรหลัก หรือ mother board ภายในแผงวงจรจะมีเส้นทองแดงเป็นชุด เรียกว่า บัส (bus) เพื่อใช้ส่งสัญญาณไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ภายในตัวเครื่องให้สามารถทำงานร่วมกันได้ เมนบอร์ดหรือแผนวงจรหลัก ชิปเซ็ต ( Chip set ) ชิปเซ็ต ( Chip set ) ชิปเซ็ต ( Chip set ) ชิปเซ็ตเป็นชิปจำนวนหนึ่งหรือหลายตัวที่บรรจุวงจรสำคัญ ๆ ที่ช่วยการทำงานของซีพียู และติดตั้งตายตัวบนเมนบอร์ด ถอดเปลี่ยนไม่ได้ ทำหน้าที่เป็นตัวกลางประสานงานและควบคุมการทำงานของหน่วยความจำรวมถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งแบบภายในหรือภายนอกทุกชนิดตามคำสั่งของซีพียู ผู้ผลิตชิปเซ็ตส่วนมากจะผลิตซีพียูด้วย เช่น SiS, Intel, VIA, AMD เป็นต้น ชิปเซ็ต องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ โดยปกติแล้วการทำงานของคอมพิวเตอร์ จะต้องมีองค์ประกอบ 4 อย่างคือ ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ บุคลากรและข้อมูล (สารสนเทศ) ซึ่งแต่ละอย่างมีรายละเอียดดังนี้ องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ข้อมูลอ้างอิงhttp://www.pattani1.go.th/wbi/page1/na41.htm