บทที่ 3 เรื่อง หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู(CPU)

บทที่ 3 เรื่อง หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู(CPU)

CPU คืออะไร ?

            หน่วยประมาลผลกลางหรือซีพียู เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า โปรเซสเซอร์ (processor) หรือ ชิป (Chip) นับเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากที่สุดของฮาร์ดแวร์ เพราะมีหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนเข้ามาทางอุปกรณ์อินพุต ตามชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการใช้งาน 

            CPU เปรียบเสมือนสมองของเครื่องคอมพิวเตอร์มีหน้าที่ในการคำนวณประมวลผลข้อมูลและเป็นศูนย์กลางทางการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ โดย CPU ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักได้แก่ 

1. ส่วนการควบคุม (Control Unit) เป็นศูนย์กลางการควบคุมการทำงานภายในหน่วยประมวลผล

2. ส่วนการคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะศาสตร์ (Arithmetic/Logic Unit) เป็นส่วนของการคำนวณต่างๆ

3. ส่วนหน่วยความจำและรีจิสเตอร์(Primary Memory/Register) ช่วยในการเก็บข้อมูลชั่วคราวเพื่อนำไปประมวลผลหรือจัดเตรียมข้อมูลก่อนและหลังการจัดเก็บข้อมูล

พัฒนาการของซีพียู

เป็น บริษัทผู้ผลิตซีพียูที่เก่าแก่และมีการพัฒนา มาอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่ซีพียู 8086 , 8088 และซีพียูในตระกูล 80x86 เรื่อยมา จนมาถึง Celeron , Pentium II และ III ซึ่งได้รับความนิยมอย่างมากในสมัยนั้น ก่อนที่จะก้าวเข้าสู่ยุค Celeron II, Pentium 4 และ Pentium 4 Extreme Edition ที่ได้รับการตอบรับจากผู้ใช้อย่างกว้างขวาง เรื่อยมาจนมาถึงยุคของ Celeron D และ Pentium 4 ภายใต้รหัส Processor Number ใหม่ รวมไปถึงซีพียูในกลุ่ม Dual และ Quad-Core อย่าง Pentium D , Pentium Dual-Core, Pentium Extreme Edition , Core Duo, Core 2 Duo, Core 2 Quad และ Core 2 Extreme ที่ถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของยุคซีพียูในแบบ Dual & Multi-Core บนเครื่องซีพีที่ใช้กันอยู่แพร่หลายในปัจจุบัน รวมทั้งซีพียูบนโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมแบบใหม่อย่าง Nehalem ที่จะมาพร้อมกันแบรนด์ใหม่ที่ชื่อว่า Core i7 เป็นต้น

รายชื่อของซีพียูสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์แบบ PC หรือ Desktop แต่ละรุ่นตั่งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันของบริษัท อินเทล (Intel) มีดังนี้

• ตระกูล 80x86 เป็นซีพียูรุ่นแรกๆ เช่น 80386,80486 ซึ่งปัจจุบันไม่ใช้กันแล้ว
• Pentium เป็นซีพียูรุ่นแรกที่เปลี่ยนไปใช้วิธีตั้งชื่อเรียกว่า Pentium แทนตัวเลขแบบเดิม
• Pentium MMX เป็นซีพียูที่ได้มีการนำเอาคำสั่ง MMX (Multimedia extension) มาใช้เพื่อเพิ่มขีดความสามารถทางด้านมัลติมีเดีย
• Pentium Pro เป็นซีพียูรุ่นแรกของตระกูล P6 ซีพียูรุ่นนี้ใช้กับชิปเซ็ตรุ่น 440 FX และได้รับความนิยมในเครื่องเซิร์ฟเวอร์เป็นอย่างมากสมัยนั้น
• Pentium II เป็นการนำซีพียู Pentium Pro มาปรับปรุงโดยเพิ่มชุดคำสั่ง MMX เข้าไป และเปลี่ยนไปใช้บรรจุภัณฤฑ์แบบตลับ ซึ่งใช้เสียบลงใน Slot 1 โดย L2 Cache ขนาด 512 ME ที่มีความเร็วเพียงครึ่งเดียวของความเร็วซีพียูCeleron เป็นการนำเอา Pentium II มาลดองค์ประกอบ โดยยุคแรกได้ตัด L2 Cache ออกมาเพื่อให้มีราคาถูกลง
• Pentium III เป็นซีพียูที่ใช้ชื่อรหัสว่า Katmai ซึ่งถูกเพิ่มเติมชุดคำสั่ง SSE เข้าไป
• Celeron II รุ่นแรกเป็นการนำเอา Pentium III ( Coppermine และ Tualatin) มาลด L2 Cache ลงเหลือเพียง 128 KB และ 256 KB ตามลำดับจากนั้นรุ่นถัดมาก็ได้นำเอาซีพียู Pentium 4 (Willamette และ Northwood) โดยยังคงใช้ชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า Celeron หรือ Celeron II

หลักการทำงานของซีพียู

        การทำงานของคอมพิวเตอร์ 1 คำสั่งจะประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานหลายขั้นตอน ซึ่งเรียนกแต่ละขั้นตอนว่า "รอบการทำงาน" โดยที่อัตราความเร็วของแต่ละรอบการทำงานจะถูกควบคุมด้วยสัญญาณนาฬิกาภายในเครื่อง  ซีพียูจะทำงานตามจังหวะของสัญญาณนาฬิกาโดยหน่วยรับข้อมูลล่วงหน้าจะควบคุมข้อมูลที่เข้าคิวก่อนจะมีการประมวลผล เช่น มีคำสั่งบวกเลขสองจำนวน หน้าที่ของหน่วยงานนี้ก็คือ ส่งข้อมูลให้กับหน่วยแปลรหัสคำสั่งอยู่ตลอดเวลาจนหน่วยแปลรหัสคำสั่งไม่รู้สึกว่าว่างงาน ขณะที่หน่วยจัดการหน่วยความจำแบบเซกเมนต์และแบบหน้าจะทำการเปลี่ยนตำแหน่งเสมือนของคำสั่งบวกนั้นให้เป็นตำแหน่งจริง ทางกายภาพ เพื่อจะให้หน่วยติดต่อบัสเข้าใจหน่วยติดต่อบัส ซึ่งเชื่อมต่อการทำงานที่เหลือเข้าด้วยกันจะดึงคำสั่งจากแรมขึ้นมาแล้วส่งให้กับหน่วยรับข้อมูลล่วงหน้าอีกครั้ง

       หน่วยรับข้อมูลล่วงหน้าจะส่งข้อมูลไปให้หน่วยแปลรหัสคำสั่ง จะทำการตรวจสอบข้อมูลที่ส่งมานั้นคืออะไร ซึ่งผลก็คือ เป็นคำสั่งบวกเลข 2 จำนวน เสร็จแล้วก็ถอดรหัสให้อยู่ในรูปแบบคำสั่งที่หน่วยดำเนินงานตามคำสั่งเข้าใจและสามารถทำงานได้ จากนั้นจึงส่งข้อมูลให้กับหน่วยดำเนินงาน

       หน่วยทดสอบการป้องกันจะควบคุมการสื่อสารในตัวซีพียู ไม่ให้มีการแก้ไขข้อมูลในหน่วยความจำหรือเข้าใช้อุปกรณ์รอบข้างคอมพิวเตอร์อื่นๆ โดยคำสั่งนั้นไม่มีสิทธ์หรือไม่ได้รับอนุญาติ

       เมื่อหน่วยติดต่อบัสพบและดึงข้อมูลจากแรมได้ข้อมูลจะถูกส่งผ่านหน่วยทดสอบการป้องกันแล้วไปยังรีจิสเตอร์ในตัวประมวลผล ซึ่งทำหน้าที่เสมือนกับกระดาษทดเลข ขั้นตอนการดึงข้อมูลต่อไปก็เหมือนเดิม โดยเป็นการดึงข้อมูลตัวหลังเข้าสู่หน่วยดำเนินการแต่จะไม่เก็บลงรีจิสเตอร์

       หน่วยคำนวณและตรรกะจะทำหน้าที่เหมือนเครื่องคิดเลขทีหน้าที่บวกเลขตัวแรกที่เก็บอยู่ในรีจิสเตอร์กับตัวเลขหลังที่ดึงมาจากหน่วยความจำโดยตรง

       หน่วยการควบคุมจะบอกให้หน่วยติดต่อบัสเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในแรม โดยหน่วยจัดการหน่วยความจำแบบเซกเมนต์และแบบหน้าจะช่วยบอกตำแหน่งจริงของหน่วยความจำทางกายภาพ โดยการแปลงตำแหน่งที่อยู่เสมือนที่ส่งมาจากหน่วยควบคุม ให้เป็นตามตำแหน่งจริงทางกายภาพ จึงเป็นการสิ้นสุด 1 คำสั่ง

การติดต่อระหว่างอุปกรณ์รอบข้างกับซีพียู

การขัดจังหวะหรือการอินเตอร์รัพ (interrupt) ซึ่งมีการติดต่อแบบต่างๆ คือแบบพอลลิ่ง (polling),แบบ อินเตอร์รัพ (interrupt) และแบบเมลบ๊อกซ์ (mailbox) ดังมีรายละเอียดดังนี้

1. การติดต่อแบบพอลลิ่ง (polling) ลักษณะการติดต่อแบบนี้คือ ทุกๆ ช่วงเวลาหนึ่ง (Quantum time) ซีพียูจะหยุดงานที่ทำอยู่ชั่วคราวและไปตรวจเช็คที่แต่ละแชนแนลเพื่อดูว่า มีอุปกรณ์ตัวใดบ้างต้องการส่งข้อมูลมาให้ซีพียูจากอุปกรณ์แรกไปถึงอุปกรณ์สุดท้าย ถ้าอุปกรณ์ต้องการส่งข้อมูล ซีพียูก็จะรับข้อมูลมาแต่ถ้าอุปกรณ์นั้นไม่ต้องการส่งข้อมูล ซีพียูก็จะเปลี่ยนไปตรวจสอบอุปกรณ์ตัวอื่นต่อไปจนกระทั่งตรวจสอบครบหมด ซีพียูจะกลับไปทำงานของมันตามเดิม วนรอบ (Loop) การทำงานเช่นนี้เรื่อยไปลักษณะของการพอลลิ่ง อาจยกตัวอย่างของการสอนหนังสือในห้องเรียนมาประกอบเพื่อความเข้าใจ นั่นคือในขณะที่ครูกำลังสอนนักเรียน ทุก ๆ 10 นาที คุณครูจะหยุดสอนและไล่ถามนักเรียนทีละคนว่ามีปัญหาอะไรหรือไม่ ถ้านักเรียนคนที่ถูกถามไม่มีคำถามหรือข้อสงสัยคุณครูก็เปลี่ยนไปถามนักเรียนคนถัดไป แต่ถ้า นักเรียนคนนั้นมีปัญหาจะถาม ครูก็จะอนุญาตให้นักเรียนถามได้ เมื่อถาม-ตอบเสร็จแล้วครูก็จะไปถามนักเรียนคนอื่นต่อจนหมดชั้น แล้วครูจึงกลับไปสอนต่อจนอีก 10 นาทีจึงเริ่มต้นถามใหม ข้อเสียของการพอลลิ่งคือ ในกรณีที่อุปกรณ์ต่างๆ ไม่ต้องการส่งข้อมูลเลย ซีพียูจะเสียเวลาที่ต้องตรวจเช็คอุปกรณ์ทุกตัว (คุณครูเสียเวลาในการถามนักเรียนทุกคน โดยที่อาจไม่มีนักเรียนคนไหนมีคำถามเลย) และอีกประการหนึ่งคืออุปกรณ์ที่ต้องการส่งข้อมูลจะส่งข้อมูลให้ซีพียูได้เฉพาะเมื่อถึงเวลาที่ซีพียูตรวจเช็คมาถึงตัวมันเท่านั้น ทำให้อุปกรณ์นั้นเสียเวลาในการรอ (นักเรียนต้องรอจนกว่าคุณครูถามมาถึงตัวเขา เขาถึงจะถามคำถามได้)
2. การติดต่อแบบอินเตอร์รัพ (interrupt) ลักษณะการติดต่อแบบนี้จะลดข้อเสียแบบพอลลิ่งได้มาก มีขั้นตอนดังนี้คือ เมื่ออุปกรณ์ตัวใดต้องการส่งข้อมูล มันจะส่งสัญญาณผ่านทางแชนแนลไปบอกซีพียู เมื่อซีพียูรับทราบแล้วจะหยุดงานที่ทำอยู่ชั่วคราว เพื่อให้อุปกรณ์ทำการส่งข้อมูลจนกระทั่งเสร็จสิ้นลง ซีพียูจึงกลับไปทำงานที่ทำค้างไว้ต่อ เปรียบได้กับการที่คุณครูสอนไปเรื่อยๆ เมื่อนักเรียนคนใดมีคำถามจะถาม ก็ยกมือเป็นการบอกให้คุณครูรับทราบ (ส่งสัญญาณให้ซีพียู) เมื่อคุณครูเห็นนักเรียนยกมือ (CPU รับรู้การต้องการส่งข้อมูล) ก็หยุดสอนชั่วคราวเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ถาม (ส่งข้อมูล) และตอบคำถาม เมื่อนักเรียนเข้าใจในปัญหาที่มีอยู่ (การส่ง ข้อมูลสิ้นสุดลง) ครูก็เริ่มสอนนักเรียนต่อไป (ซีพียูกลับมาทำงานที่ค้างไว้) การติดต่อแบบอินเตอร์รัพต์ ซีพียูไม่ต้องเสียเวลาในการตรวจเช็คความต้องการส่งข้อมูลของอุปกรณ์ ทุกตัว และในทำนองเดียวกันอุปกรณ์ก็ไม่ต้องเสียเวลารอแต่อย่างไรก็ตามซีพียูอาจไม่สามารถหยุดงานที่กำลังทำอยู่ได้ในทันที ในกรณีนี้อุปกรณ์ตัวนั้นต้องรอจนกระทั่งงานที่ซีพียูกำลังทำอยู่นี้เสร็จสิ้นลงเสียก่อน มันจึงส่งข้อมูลได้
3. การติดต่อแบบเมลบ๊อกซ์ (mailbox) ลักษณะการติดต่อแบบนี้ ระบบต้องเสียเนื้อที่ในหน่วย ความจำบางส่วนเพื่อเป็นที่สำหรับพักข้อมูล เมื่อมีอุปกรณ์บางตัวที่ต้องการส่งข้อมูล มันก็จะส่งข้อมูลไปไว้ที่หน่วยความจำส่วนนี้ และสำหรับซีพียูทุกๆ ช่วงเวลาหนึ่งๆ ซีพียูจะหยุดงานที่ทำไว้เพื่อจะไปตรวจสอบที่หน่วยความจำส่วนนี้เพื่อดูว่ามีข้อมูลอยู่หรือไม่ ถ้าไม่มี ข้อมูลถูกส่งไปไว้ในหน่วยความจำนี้ ซีพียูจะกลับไปทำงานเดิมที่ค้างไว้ แต่ถ้ามีมันก็จะรับข้อมูลเข้ามา จะเห็นได้ว่าการติดต่อแบบเมลบ๊อกซ็นี้เป็นการผสมผสานระหว่างการอินเทอร์รัพต์กับการพอลลิ่ง

ที่อธิบายมานี้เป็นการติดต่อในรูปแบบที่อุปกรณ์ภายนอกต้องการส่งข้อมูลให้ซีพียู ในทำนองเดียวกับ ถ้าซีพียูต้องการส่งข้อมูลให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ก็ทำได้ในลักษณะเดียวกัน

บทที่ 2 เรื่อง เมนบอร์ด

บทที่ 2  เมนบอร์ด

เมนบอร์ดคืออะไร ?

เมนบอร์ด (mainboard) หรือที่เรียกอีกชื่อว่า มาเธอร์บอร์ด (Motherboard) คือ แผงวงจรขนาดใหญ่ที่รวบรวมเอาส่วนประกอบหลัก ๆ ที่สำคัญของคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกัน มีลักษณะลักษณะเป็นแผ่น circuit board รูปร่างสีเหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งเต็มไปด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ดังนั้นเมนบอร์ดจึงเป็นเสมือนกับศูนย์กลางในการทำงานและเป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นซีพียู แรม ฮาร์ดดิสก์ ซีดีรอม ฟล็อปปี้ดิสก์ การ์ดต่าง ๆ

ความเป็นมาของเมนบอร์ด

            พัฒนาการของเมนบอร์ดมีมาตั้งแต่ครั้งไอบีเอ็มออกแบบพีซีในปี 2524 โดยพัฒนาขนาดรูปร่างของเมนบอร์ดมาใช้กับเครื่องรุ่นพีซี และต่อมายังพัฒนาใช้กับรุ่นเอ็กซ์ที    ครั้นถึงรุ่นเอที ก็ได้หาทางสร้างขนาดของเมนบอร์ดให้มีมาตรฐานขึ้น โดยเฉพาะเครื่องที่พัฒนาต่อมาจะใช้ขนาดของเมนบอร์ดเอทีเป็นหลัก

             

            จนเมื่อพัฒนาการของเทคโนโลยีก้าวหน้ามามาก สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในเมนบอร์ดยิ่งมีความสำคัญจนกระทั่งถึงประมาณปี พ.ศ. 2538 หรือขณะนั้นพีซีกำลังก้าวสู่รุ่นเพนเทียม บริษัทอินเทลได้เสนอขนาดของเมนบอร์ดแบบมาตรฐานและเรียกว่า ATX ซึ่งใช้งานกันจนถึงทุกวันนี้   

            จากขนาดของ ATX ก็มีพัฒนาการต่อเพื่อทำเครื่องให้มีขนาดกะทัดรัดขึ้น โดยลดขนาดของเมนบอร์ดลงและเรียกว่า MicroATX  และลดลงอีกในรูปแบบที่ชื่อ FlexATX

ส่วนประกอบต่างๆของเมนบอร์ด

1.ซ็อกเก็ตซีพียู

ซ็อกเก็ตซีพียู เป็นที่ติดตั้งของตัวซีพียูเองจะมีลักษณะตามรุ่นตามยี่ห้อ หรือตามซีพียูที่เราจะใส่  ดังนั้นเราควรที่จะเลือกให้ตรงกันด้วย




2. พอร์ตที่ใช้ในการเชื่อมต่อ
ทางด้านหลังของเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นจะมีพอร์ตที่ใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ  ที่อยู่ภายนอก  ซึ่งแต่ล่ะพอร์ตจะมีรูเสียบเฉพาะของอุปกรณ์ที่ต่อนั้นจะไม่ค่อยต่อผิดกัน มาดูตัวอย่างกันว่าแต่ล่ะพอร์ตนั้นใช้ต่อกับอะไรบ้าง

1 .PS/2 เป็นพอร์ตไว้สำหรับการเชื่อมต่อ เมาส์และคีย์บอร์ด  โดยทั่วไปแล้วเมาส์จะเป็นสีเขียว  และคีย์บอร์ดจะเป็นสีม่วง ซึ่งในปัจจุบันนี้จะมีการเปลี่ยนมาใช้ USB แต่ก็ยังมี PS/2 มีใช้อยู่เป็นจำนวนมาก

2. Firewire เป็นพอร์ตการเชื่อมต่อที่มีลักษณะคล้ายกับ USB ซึ่งมีอัตราความเร็วกว่า  ด้วยมาตรฐาน IEEE 1394a มีอัตราการเชื่อมต่อรับ/ส่งข้อมูล  400MB/s อุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อเช่น ฮาร์ดดิสก์แบบภายนอก

3.eSATA เป็นการเชื่อมสำหรับ ฮาร์ดดิสก์แบบภายนอก เช่นกัน

4. USB เป็นการเชื่อมต่อภายนอกแบบต่างๆ  แล้วจะมีพอร์ตนี้มากเป็นพิเศษเพราะว่ามีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อได้หลากหลาย  อย่างเช่นเครื่องพิมพ์ เมาส์ และอื่นๆอีก รวมถึงเฟรตไดร์ด้วย สำหรับความเร็วแล้วอยู่ที่ 480MB/s

5.LAN ช่องการเชื่อมต่อแลน  ใช้สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายที่อยู่ในระบบ

6. ช่องต่อเสียง ไว้สำหรับการเชื่อมต่อเสียง ทั้งเสียง Input และ Output ทั้งลำโพง  ทั้งไมค์

3.สล็อต์ AGP 

ใช้สำหรับการเชื่อมต่อของการ์ดแสดงผล  มีทั้ง AGP และ PCI Express  เพื่อเชื่อมต่อให้กับมอนิเตอร์ใช้ในการแสดงผล

4.สล็อต PCI
ใช้สำหรับการเชื่อมต่อการ์ดต่างๆที่ไม่ต้องการความเร็วสูงมากนัก เช่นการ์ดเสียง  การ์ดแลน และโมเด็มใช้สำหรับการเชื่อมต่อ

5.ตัวอ่านแผ่นดิสก์
ซึ่งปัจจุบันไม่ได้ใช้แล้วแต่ให้สำหรับการเชื่อมต่อ Memory Card ต่างๆ แต่ต้องชื้อตัวมาเพิ่ม

6.ซิปเซตถือได้ว่าเป็นมีความสำคัญ  เพราะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานต่างๆบนเมนบอร์ด  โดยจะมีซิปเซตอยู่ 2 ส่วนด้วยกันคือ

-   North  Bridge จะทำหน้าที่คอบควบคุม ซีพียู แรม และการ์ดแสดงผล

-   South  Bridge  จะทำหน้าที่ควบคุมสล็อตต่างๆ

7.หัวต่อ SATA
ซึ่งใช้ในการเชื่อมต่อฮาร์ดดิสก์  แบบ SATA ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรม  ซึ่งมีข้อดีทั้งประหยัดพลังงานและประหยัดพื้นที่  อีกทั้งยังทำให้ระบายความร้อนภายในเคสได้ดีอีกด้วย

8.หัวต่อแบบ IDEใช้ในการเชื่อมต่อแบบ IDE ทั้งแบบที่เป็นฮาร์ดดิสก์ และ CD/DVD ROM

9.ต่อแหล่งจ่ายไฟ

ที่ใช้สำหรับในการต่อแหล่งกระแสไฟฟ้า  จากพาวเวอร์ซับพราย  โดยจะมีทั้งรุ่นเดิมที่ใช้ 20 Pin และในปัจจุบัน 24 Pin โดยจะมีทั้งหมด อยู่ 2 แถว

10.ซ็อกเก็ตแรม

โดยใช้สำหรับใส่แรม โดยมีทั้งแบบ Dual Channel และ Triple Channel

11.ตัวเชื่อมปุ่มควบคุมใช้ในการเชื่อมต่อปุ่ม Power ปุ่ม รีสตาร์    และแสดง ไฟของการทำงานฮาร์ดดิสก์ และไฟขณะทำงาน

12.ตัวต่อ USBใช้ในการเชื่อมต่อ USB ภายในเคส  เพื่อเพิ่มในการเชื่อมต่อ USB ที่มากขึ้น

เมนบอร์ดแบบ ATX

             เมนบอร์ด ATX มีขนาด 12 นิ้ว * 9.6 นิ้ว เป็นขนาดที่มาตรฐานที่สามารถถอดใส่เปลี่ยนกันได้ และเพื่อให้เมนบอร์ดถอดเปลี่ยนกันได้ การออกแบบเมนบอร์ดจึงต้องคำนึงถึงขนาดและตำแหน่งของรูที่ยึดติดกับแท่น และการวางลงในตำแหน่งตัวเครื่อง (กล่อง) ได้อย่างพอดี ขนาดของ ATX ได้รับการออกแบบมาเพื่อมีขนาดพอเหมาะที่จะใส่ของที่สำคัญและจำเป็นได้ครบ ตั้งแต่ซีพียู สล็อตขยายระบบ การจัดวางอุปกรณ์ต้องให้ตำแหน่งได้ลงตัวและไม่ยุ่งยากในเรื่องสายเคเบิ้ลที่จะเชื่อมบนบอร์ด     ความคล่องตัวของการใส่อุปกรณ์ในสล็อต ใสซีพียู ติดตั้งพัดลม และมีช่องขยายพอร์ต มีพอร์ตที่จำเป็นพร้อมขยายเพิ่มได้ เช่น พอร์ตอนุกรม พอร์ตขนาน พอร์ตมาตรฐาน ๆ พอร์ต USB พอร์ต TV in/out 

            ผู้ออกแบบจะต้องคำนึงถึงช่องทางการไหลของอากาศเพื่อระบายความร้อน และลดเสียงที่เกิดขึ้นโดยเฉพาะเมื่อมีการใส่อุปกรณ์ต่างๆ ลงไปบนบอร์ด เช่น พัดลม บนบอร์ดรับสายเชื่อมรองกับแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง ซึ่งปัจจุบันใช้มาตรฐาน + - 5 โวลต์ + - 3.3 โวลต์ อีกทั้งระยะห่างจะต้องเหมาะสมเพื่อการประกอบได้ง่าย

เมนบอร์ด Micro ATX

             เมนบอร์ด Micro ATX เป็นเมนบอร์ดที่ลดขนาดลงโดยมีขนาดเพียง 9.6 นิ้ว * 9.6 นิ้ว จุดประสงค์คือ ต้องการให้ตัวกล่องบรรจุมีขนาดเล็กลง แต่จากที่ขนาดเล็กลงจำเป็นต้องลดพื้นที่ในส่วนของจำนวนสล็อตต่าง ๆ  ทำให้เครื่องที่ใช้เมนบอร์ด แบบ Micro ATX มีขีดความสามารถในการขยายระบบได้จำกัด และในปี พ.ศ. 2542 อินเทลได้พัฒนารุ่นเมนบอร์ดใหม่ที่มีขนาดเล็กลงไปอีก โดยใช้ชื่อรุ่นว่า FlexATX โดยมีขนาดเมนบอร์ดเพียง 9 นิ้ว * 7.5 นิ้ว เพื่อให้ขนาดเครื่องพีซีมีขนาดเล็กลงไปอีก

การเลือกใช้งานเมนบอร์ด

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกใช้งานเมนบอร์ดมีดังนี้

1.  การรับประกันของตัวเมนบอร์ด
       ควรพิจารณาระยะเวลารับประกันเมนบอร์ดเป็นหลัก เนื่องจากว่าเมนบอร์ดเป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความเสียหายง่ายเพราะต้องรับพลังงานจากไฟฟ้าโดยตรงและต้องแจกจ่ายพลังงานไฟฟ้าไปให้กับอุปกรณ์ตัวอื่น ๆ อยู่ตลอดเวลาที่ใช้งาน  การพิจารณารับประกันต้องดูด้วยว่ารับประกันทั้งเมนบอร์ดหรือไม่หรือรับประกันเฉพาะส่วน ระยะเวลาในการรับประกันส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 3 ปี หรือถ้าเป็นเมนบอร์ดใหญ่ๆ จะอยู่ที่ 5-7 ปี เป็นต้น ควรเลือกเมนบอร์ดที่มีการรับประกันนานที่สุดเท่าที่จะทำได้

2. มีการรองรับกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้น
       ควรอ่านคู่มือเมนบอร์ดก่อนซื้อทุกครั้ง เพราะจะทำให้ทราบถึงสเปกที่แท้จริงของเมนบอร์ด ไม่ควรฟังจากพนักงานขายเท่านั้นเพราะเทคโนโลยีของเมนบอร์ดมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ควรพิจารณา
ซื้อเมนบอร์ดที่รองรับกับเทคโนโลยีที่จะเกิดขึ่นในอนาคตได้

3. ตระกูลของซีพียูที่จะเลือกใช้งาน
     เมนบอร์ดในปัจจุบันนี้แบ่งแยกค่ายของการทำงานกับซีพียูอย่างชัดเจน เช่น ถ้าหากเลือกใช้งานซีพียูของอินเทล ก็จะต้องใช้งานซีพียูนั้นตลอดไปไม่สามารถจะใช้งานซีพียู ยี่ห้ออื่นได้ เพราะฉะนั้นควรตัดสินใจให้เด็ดขาดว่าจะเลือกใช้งานซีพียู ยี่ห้อใด ซึ่งแต่ละยี่ห้อก็มีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป

4. จำนวนของพอร์ต และสล็อต
      เมนบอร์ดแต่ละยี่ห้อนั้นจะมีพอร์ต และสล็อตไม่เท่ากัน ถ้าเลือกซื้อเมนบอร์ดที่มีสล็อตไม่พอเพียงกับความต้องการอาจจะเป็นปัญหาในการเพิ่มการ์ดต่างๆ ได้ หรือกรณีของพอร์ต เสียบอุปกรณ์ต่อพ่วง เช่น เมนบอร์ดบางตัวอาจจะมีพอร์ต USB ติดกับตัวเมนบอร์ดมาให้ 2 ตัว แต่ในเมนบอร์ดบางตัวอาจจะมีพอร์ต USB ติดกับตัวเมนบอร์ดมาให้ถึง 4 ตัว ซึ่งจะทำให้สามารถต่อพ่วงอุปกรณ์ได้มากขึ้น

5. ควรเลือกใช้เมนบอร์ดมือหนึ่งเท่านั้น
      ไม่ควรเลือกใช้เมนบอร์ดเก่าหรือเมนบอร์ดมือสองถ้าไม่จำเป็นจริง ๆ เนื่องจากเมนบอร์ดเป็นอุปกรณ์ที่เสียง่าย และมีอายุการใช้งานจำกัด หากนำมาใช้อาจจะทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานผิดพลาดได้ ถ้าเลี่ยงไม่ได้จริง ๆ ควรจะหาเมนบอร์ดมือสองที่มีอายุการรับประกันนานที่สุดเท่าที่จะทำได้

บทที่1 เรื่อง การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

บทที่ 1 การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์

.คอมพิวเตอร์ คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์คอมพิวเตอร์ (computer นิยมอ่านในภาษาไทยว่า คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ที่มีความสามารถในการคำนวณอัตโนมัติตามคำสั่ง ส่วนที่ใช้ประมวลผลเรียกว่าหน่วยประมวลผล ชุดของคำสั่งที่ระบุขั้นตอนการคำนวณเรียกว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ออกมานั้นอาจเป็นได้ทั้ง ตัวเลข ข้อความ รูปภาพ เสียง หรืออยู่ในรูปอื่น ๆ อีกมากมาย

.....ลักษณะทางกายภาพของคอมพิวเตอร์นั้นมีหลากหลาย มีทั้งขนาดที่ใหญ่มากจนต้องใช้ห้องทั้งห้องในการบรรจุ และขนาดเล็กจนวางได้บนฝ่ามือ การจัดแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์สามารถจัดแบ่งได้ตามขนาดทางกายภาพเป็นสำคัญ ซึ่งมักจะแปลผันกับประสิทธิภาพความเร็วในการประมวลผล โดยขนาดคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเรียกว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ใช้กับการคำนวณผลทางวิทยาศาสตร์ ขนาดรองลงมาเรียกว่า เมนเฟรม มักใช้ในบริษัทขนาดใหญ่ที่ต้องมีการประมวลผลธุรกรรมทางธุรกิจจำนวนมากๆ สำหรับคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้ในระดับบุคคลเรียกว่า คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่พกพาได้เรียกว่า คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก ส่วนคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่สามารถวางบนฝ่ามือได้เรียกว่า พีดีเอ อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์มีใช้กันอย่างกว้างขวางมาก ซึ่งมีอุปกรณ์หลายๆชนิดได้นำคอมพิวเตอร์ไปใช้เป็นกลไกหลักในการทำงาน เช่น 

กล้องดิจิทัล เครื่องเล่นเอ็มพีสาม หรือในรถยนต์เองก็มีคอมพิวเตอร์ที่ใช้ช่วยในการตรวจสอบระบบการทำงานของเครื่องยนต์

อนาล็อกคอมพิวเตอร์ (Analog Computer)

อนาล็อกคอมพิวเตอร์ (analog computer) เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้ค่าตัวเลขเป็นหลักของการคำนวณ แต่จะใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าแทน ไม้บรรทัดคำนวณ อาจถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของอนาล็อกคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ค่าตัวเลขตามแนวความยาวไม้บรรทัดเป็นหลักของการคำนวณ โดยไม้บรรทัดคำนวณจะมีขีดตัวเลขกำกับอยู่ เมื่อไม้บรรทัดหลายอันมรประกบรวมกัน การคำนวณผล เช่น การคูณ จะเป็นการเลื่อนไม้บรรทัดหนึ่งไปตรงตามตัวเลขของตัวตั้งและตัวคูณของขีดตัวเลขชุดหนึ่ง แล้วไปอ่านผลคูณของขีดตัวเลขอีกชุดหนึ่งอนาล็อกคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะใช้หลักการทำนองเดียวกัน โดยแรงดันไฟฟ้าจะแทนขีดตัวเลขตามแนวยาวของไม้บรรทัด อนาล็อกคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกส่วนทำหน้าที่เป็นตัวกระทำและเป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ จึงเหมาะสำหรับงานคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่อยู่ในรูปของสมการคณิตศาสตร์ เช่น การจำลองการบิน การศึกษาการสั่งสะเทือนของตึกเนื่องจากแผ่นดินไหว ข้อมูลตัวแปรนำเข้าอาจเป็นอุณหภูมิความเร็วหรือความดันอากาศ ซึ่งจะต้องแปลงให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เพื่อนำเข้าอนาล็อกคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรกับเวลาซึ่งต้องแปลงกลับไปเป็นค่าของตัวแปรที่กำลังศึกษา ในปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นอนาล็อกคอมพิวเตอร์เท่าไรนักเพราะผลการคำนวณมีความละเอียดน้อย ทำให้มีขีดจำกัดใช้ได้กับงานเฉพาะบางอย่างเท่านั้น

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์(Digital Computer)

          คอมพิวเตอร์ที่พบเห็นทั่วไปในปัจจุบัน จัดเป็นดิจิตอลคอมพิวเตอร์แทบจะทั้งหมด ดิจิตอลคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานเกี่ยวกับตัวเลข มัหลักการคำนวณที่ไม่ใช่แบบไม้บรรทัดคำนวณ แต่เป็นแบบลูกคิด โดยแต่ละหลักของลูกคิดคือ หลักหน่วย หลักสิบ หลักร้อย และสูงขึ้นไปเรื่อยๆ เป็นระบบเลขฐานสิบที่แทนตัวเลขจากศูนย์ถึงเก้าได้สิบตัวตามระบบตัวเลขที่ใช้ในชีวิตประจำวัน
          ค่าตัวเลขของการคำนวณในติจิตอลคอมพิวเตอร์จะแสดงเป็นหลักเช่นเดียวกันแต่จะเป็นระบบเลขฐาน 2 ที่มีสัญลักษณ์ตัวเลขเพียง 2 ตัว คือเลข 0 กับเลข 1 เท่านั้น โดยสัญลักษณ์ตัวเลขทั้งสองตัวนี้จะแทนลักษณะการทำงานภายในซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ต่างกัน การคำนวณภายในดิจิตอลคอมพิวเตอร์จะเป็นการประมวลผลด้วยระบบเลขฐานสองทั้งหมด ดังนั้น เลขฐานสิบที่เราใช้และคุ้นเคยจะถูกแปลงไปเป็นระบบเลขฐานสองเพื่อการคำนวณภายในคอมพิวเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ก็ยังคงเป็นเลขฐานสองอยู่ ซึ่งคอมพิวเตอร์จะแปลงเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานสิบเพื่อแสดงผลให้ผู้ใช้เข้าใจ

ชนิดของคอมพิวเตอร์

 

พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จากอดีตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก และอายุการใช้งานต่ำ เปลี่ยนมาใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากชินซิลิกอนเล็ก ๆ ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ และผลิตได้จำนวนมาก ราคาถูก ต่อมาสามารถสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนหลายแสนตัวบรรจุบนชิ้นซิลิกอนเล็ก ๆ เป็นวงจรรวมที่เรียกว่า ไมโครชิป (microchip) และใช้ไมโครชิปเป็นชิ้นส่วนหลักที่ประกอบอยู่ในคอมพิวเตอร์ ทำให้ขนาดของคอมพิวเตอร์เล็กลงไมโครชิปที่มีขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้หลายหน้าที่ เช่น ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ทำหน้าที่เป็นหน่วยควบคุมอุปกรณ์รับเข้าและส่งออก หรือทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลาง ที่เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หมายถึงหน่วยงานหลักในการคิดคำนวณ การบวกลบคูณหาร การเปรียบเทียบ การดำเนินการทางตรรกะ ตลอดจนการสั่งการเคลื่อนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หน่วยประมวลผลกลางนี้เรียกอีกอย่างว่า ซีพียู (Central Processing Unit : CPU) การพัฒนาไมโครชิปที่ทำหน้าที่เป็นไมโครโพรเซสเซอร์มีการกระทำอย่างต่อเนื่องทำให้มีคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ที่ดีกว่าเกิดขึ้นเสมอ จึงเป็นการยากที่จะจำแนกชนิดของคอมพิวเตอร์ออกมาอย่างชัดเจน เพราะเทคโนโลยีได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ขีดความสามารถของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามพอจะจำแนกชนิดคอมพิวเตอร์ตามสภาพการทำงานของระบบเทคโนโลยีที่ประกอบอยู่และสภาพการใช้งานได้ดังนี้

    1.ไมโครคอมพิวเตอร์(Micro Computer)
    2. สถานีงานวิศวกรรม(Engineering Workstation)
    3. มินิคอมพิวเตอร์(Mini Computer)
    4. เมนเฟรมคอมพิวเตอร์(Mainframe Computer)
    5. ซูปเปอร์คอมพิวเตอร์หรือคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง(Super Computer)

ไมโครคอมพิวเตอร์

เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก ที่ใช้งานส่วนบุคคล หรือเรียกว่า พีซี (Personal Computer :PC) สามารถใช้เป็นเครื่องต่อเชื่อมในเครือข่าย หรือใช้เป็นเครื่องปลายทาง (Terminal) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเพียงอุปกรณ์รับและแสดงผลสำหรับป้อนข้อมูลและดูผลลัพธ์โดยการกำเนินงานประมวลผลบนเครื่องบนเครือข่าย สามารถแบ่งแยกไมโครคอมพิวเตอร์ตามขนาดของเครื่องได้ดังนี้

1. คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ(Desktop Computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กถูกออกแบบมาตั้งบนโต๊ะ มีการแยกชิ้นส่วนประกอบเป็น ซีพียู จอภาพ และแผงแป้นอักขระ

 
2. โน๊ตบุ๊กคอมพิวเตอร์(Notebook Computer)
เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานเทียบเท่ากับคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ แต่จะมีความสะดวกในการพกพาไปใช้งานนอกสถานที่มากกว่า ซึ่งโน๊ตบุ๊กในปัจจุบันมีน้ำหนักเบาประมาณ 1.25-2.5 กิโลกรัมเท่านั้น



3. ปาล์มท็อปคอมพิวเตอร์ (palmtop computer) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สำหรับทำงานเฉพาะอย่าง เช่น เป็นพจนานุกรม เป็นสมุดจดบันทึกประจำวัน บันทึกการนัดหมายและการเก็บข้อมูลบางอย่างที่สามารถพกพาไปได้สะดวก มีขนาดเล็กมากสามารถใส่ในกระเป๋าเสื้อได้ ปัจจุบันมีฟังชั่นในการทำงานสูงมากพอๆ กับโน๊ตบุ๊ก และคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ

สถานีงานวิศวกรรม

                 ผู้ที่ใช้สถานีงานวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็น วิศวกร นักวิทยาศาสตร์ สถาปนิกและนักออกแบบ สถานีวิศวกรรมมีจุดเด่นทางด้านกราฟิก การสร้างรูปภาพ และการทำภาพเคลื่อยนไหว การเชื่อมโยงสถานีงานวิศวกรรมรวมกันเป็นเครือข่าย ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้งานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

               สถานีวิศวกรรมส่วนใหญ่ใช้ระบบปฏิบัติการยูนิกซ์ประสิทธิภาพของซีพียูของระบบอยู่ในช่วง 50-100 ล้านคำสั่งต้อวินาที อย่างไรก็ตามหลังจากที่ใช้ซีพียูแบบริสก์ก็สามารถเพิ่มขีดความสามารถเชิงคำนวณของซีพียูสูงขึ้นได้อิก ทำให้สร้างสถานีงานวิศวกรรมให้มีขีดความสามารถเชิงคำนวณได้มากกว่า 100 ล้านคำสั่งต่อวินาที

มินิคอมพิวเตอร์

เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานได้พร้อมกันหลายๆ คน จึงเป็นเครื่องปลายทางต่อได้ มินิคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงกว่าสถานีงานวิศวกรรม นำมาใช้สำหรับการประมวลผลในงานสาระสนเทศขององค์กรขนาดกลาง จนถึงองค์การขนาดใหญ่ 

               มินิคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขององค์การที่เรียกว่าเครื่องให้บริการ(server) มีหน้าที่ให้บริการช่วยในการคำนวณ และการสื่อสาร

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนามาตั้งแต่เริ่มแรก เหตุที่เรียกว่า เมนเฟรมคอมพิวเตอร์เพราะตัวเครื่องประกอบด้วยตู้ขนาดใหญ่ที่ภายในตู้มีชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมนเฟรมคอมพิวเตอร์มีขนาดลดลงมาก

เมนเฟรมเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาสูงมาก มักอยู่ที่ศูนย์คอมพิวเตอร์หลักขององค์การ และต้องอยู่ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิและมีการดูแลรักษาเป็นอย่างดี

บริษัทผู้ผลิตเมนเฟรมได้พัฒนาขีดความสามารถของเครื่องให้สูงขึ้น ข้อเด่นของการใช้เมนเฟรมอยู่ที่งานที่ต้องการให้มีระบบศูนย์กลาง และกระจายการใช้งานไปเป็นจำนวนมาก เช่น ระบบเอทีเอ็มซึ่งเชื่อมต่อกับฐานข้อมูลที่จัดการโดยเครื่องเมนเฟรม อย่างไรก็ตามขนาดของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ก็ยากที่จะจำแนกจากกันให้เห็นชัด

ปัจจุบันเมนเฟรมได้รับความนิยมน้อยลง ทั้งนี้เพราะคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและความสามารถดีขึ้น ราคาถูกลง ขณะเดียวกันระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ดีขึ้นจนทำให้การใช้งานบนเครือข่ายกระทำได้เหมือนการใช้งานบนเมนเฟรม

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานควบคุมขีปนาวุะ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว และมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น การที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็ว เพราะมีการพัฒนาให้มีโครงสร้างการคำนวณพิเศษ เช่นการคำนวณแบบขนานที่เรียกว่า เอ็มพีพี (Massively Parallel Processing : MPP) ซึ่งเป็นการคำนวณที่กระทำกับข้อมูลหลาย ๆ ตัวในเวลาเดียวกัน

หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

• หลักการทำงานเบื้องต้นของระบบคอมพิวเตอร์ เริ่มจากผู้ใช้ทำการกรอกข้อมูลหรือคำสั่งผ่านทางอุปกรณ์รับข้อมูล
  (Input Devices) ซึ่งข้อมูลหรือคำสั่งต่างๆที่รับเข้ามาจะถูกนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก (Memory) จากนั้นก็จะถูกนำไปประมวลผลโดยหน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing) แล้วนำผลที่ได้จากการประมวลผลมาเก็บไว้ในหน่วยความจำแรม พร้อมทั้งแสดงออกทางอุปกรณ์แสดงผล (Output Devices) ดังนั้นระบบคอมพิวเตอร์จึงประกอบด้วย 4 ส่วนด้วยกัน ได้แก่ ส่วนอุปกรณ์รับข้อมูล ส่วนประมวลผลกลาง หน่วยความจำ และอุปกรณ์แสดงผล

คอมพิวเตอร์มีหลักการทำงานอยู่ 4 ขั้นตอนดังรูปข้างล่าง

1. รับข้อมูล คอมพิวเตอร์จะรับข้อมูลและคำสั่งผ่านอุปกรณ์นำเข้าข้อมูลและคำสั่ง คือ คีย์บอร์ด เมาส์ และสแกนเนอร์ เป็นต้น

• 2. ประมวลผลข้อมูล หรือ CPU (Central Processing Unit) ใช้คำนวณและประมวณผลคำสั่งต่างๆ ตามโปรแกรมที่กำหนด

3.การจัดเก็บข้อมูล คอมพิวเตอร์จะจับเก็บข้อมูลลงในอุปกรณ์ที่เก็บข้อมูล  เพื่อให้สามารถนำมาใช้ใหม่ได้ในอนาคต  เช่น ฮาร์สดิสก์ ซึ่งหน่วยความจำสามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ

3.1 หน่วยความจำหลัก

3.1.1 หน่วยความจำแบบลบเลือนได้  คือหากเกิไฟดับระหว่างการใช้งาน ข้อมูลจะหายไป เรียกว่า แรม

(3.1.2) หน่วยความจำแบบลบเลือนไม่ได้ คือ หน่วยความจำถาวร แม้ไฟจะดับข้อมูลก็จะยังอยู่เหมือนเดิม เรียกว่า รอม (ROM)

• 3.2 หน่วยความจำสำรอง คือ หน่วยความจำที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถเก็บข้อมูลได้มากขึ้น
  ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ ดิสเกตด์ แผ่นซีดี และอุปกรณ์เก็บข้อมูลชนิดพอร์ต ยูเอสบี

• 
  
  

• 4. แสดงผลข้อมูล เมื่อทำการประมวลผลแล้ว คอมพิวเตอร์จะแสดงผลลัพธ์ผ่านอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แสดงข้อมูล เช่น หากเป็นรูปภาพกราฟิกก็จะแสดงผลทางจอภาพ ถ้าเป็นงานเอกสารก็จะแสดงผลทางเครื่องพิมพ์ หรือหากเป็นในรูปแบบของเสียงก็จะแสดงผลออกทางลำโพง เป็นต้น