บทที่1 ความรู้เบื่องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

                คอมพิวเตอร์ (Computer) หมายถึง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่งที่สามารถรับโปรแกรมและข้อมูล ประมวลผล สื่อสารเคลื่อนย้ายข้อมูลและแสดงผลลัพธ์ได้

เทคโนโลยี (technology) หมายถึง การนำความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์หรือความรู้ด้านอื่น ๆ มาประยุกต์ใช้งานด้านใดด้านหนึ่งเพื่อให้งานนั้นมีความสามารถและมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

สารสนเทศ (Information) หมายถึง ข้อมูลที่ผ่านกระบวนการเก็บรวบรวม และเรียบเรียง ที่เป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้

                เทคโนโลยีสารสนเทศ (Information technology : IT )  หมายถึง การนำเทคโนโลยีมาใช้งานที่เกี่ยวกับการประมวลผลข้อมูลเพื่อให้ได้เป็นสารสนเทศ  เป็นเทคโนโลยีที่ใช้เป็นการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีทางคอมพิวเตอร์กับเทคโนโลยีการสื่อสารเพื่อช่วยในการติดต่อสื่อสารและการส่งผ่านข้อมูลและสารสนเทศ ให้สะดวกรวดเร็วมากขึ้น

องค์ประกอบของเทคโนโลยีสารสนเทศ  มีส่วนประกอบดังนี้

                1.  ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึง เครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง เช่น แป้นพิมพ์ เมาส์ หน่วยประมวลผลกลาง จอภาพ เครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์อื่น ๆ ฮาร์ดแวร์จะทำงานตามโปรแกรมหรือซอฟต์แวร์ที่เขียนขึ้น เป็นลักษณะทางกายภายของเครื่องคอมพิวเตอร์ หมายถึงตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์รอบข้างที่เกี่ยวข้อง 

มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ

-หน่วยรับข้อมูล (Input Unit),

-หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit)

-หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

-หน่วยแสดงผลลัพธ์ (Output Unit)

-หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storage Unit)

                2.   ซอฟต์แวร์ (Software) บางครั้งเรียกว่าโปรแกรม หรือชุดคำสั่งวัตถุประสงค์หลักของซอฟต์แวร์ที่สั่งให้ฮาร์ดแวร์ทำงาน คือการประมวลผลข้อมูล (Data) ให้เป็นสารสนเทศ (Information)

เป็นชุดคำสั่งหรือโปรแกรม ที่สั่งให้ฮาร์ดแวร์ทำงานต่างๆ ตามต้องการ

ชุดคำสั่งหรือโปรแกรมนั้นจะเขียนมาจากภาษาคอมพิวเตอร์ ภาษาใดภาษาหนึ่ง และมีโปรแกรมเมอร์ หรือนักเขียนโปรแกรม เป็นผู้ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เหล่านั้น เป็นซอฟต์แวร์แบบต่างๆ ขึ้นมา

ซอฟต์แวร์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

-ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software)

-ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)

3.             เครือข่ายคอมพิวเตอร์และการติดต่อสื่อสาร (Computer network and communication)

4.  ข้อมูลและฐานข้อมูล (Data and database) ในการประมวลผลข้อมูล คอมพิวเตอร์จะประมวลผลตามข้อมูลที่ป้อนเข้าสู่หน่วยรับข้อมูล ดังนั้นข้อมูลจึงเป็นส่วนสำคัญอย่างหนึ่งในการประมวลผลเพื่อให้ได้สารสนเทศเพื่อการตัดสินใจ

วงจรการทำงานของคอมพิวเตอร์

                ในการทำงานของคอมพิวเตอร์ จะมีขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอน

1. รับข้อมูล (Input) คอมพิวเตอร์จะทำหน้าที่รับข้อมูลเพื่อนำไปประมวล อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ แป้นพิมพ์ (Keyboard) และเมาส์ (Mouse) เป็นต้น

2. ประมวลผล (Process) เมื่อคอมพิวเตอร์รับข้อมูลเข้าสู่ระบบแล้ว จะทำการประมวลผลตามโปรแกรมหรือคำสั่งที่กำหนด เช่น การคำนวณภาษี การคำนวณเกรดเฉลี่ย เป็นต้น

3. แสดงผล (Output) คอมพิวเตอร์จะแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากดการประมวลผลไปยังหน่วยแสดงผล อุปกรณ์ทำหน้าที่แสดงที่ใช้แพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ จอภาพ (Monitor)และเครื่องพิมพ์ (Printer) เป็นต้น

4. จัดเก็บข้อมูล (Storage) คอมพิวเตอร์จะทำการจัดเก็บข้อมูลลงในอุปกรณ์เก็บข้อมูล เช่น ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk) แผ่นฟลอบปีดิสก์ (Floppy Disk)เป็นต้น

คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์

เครื่องคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อให้มีจุดเด่น 4 ประการ เพื่อทดแทนข้อจำกัดของมนุษย์ เรียกว่า 4 S special ดังนี้

1. หน่วยเก็บ (Storage)

หมายถึง ความสามารถในการเก็บข้อมูลจำนวนมากและเป็นเวลานาน นับเป็นจุดเด่นทางโครงสร้างและเป็นหัวใจของการทำงานแบบอัตโนมัติของเครื่องคอมพิวเตอร์ ทั้งเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องด้วย

2. ความเร็ว (Speed)

หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลข้อมูล (Processing Speed) โดยใช้เวลาน้อย เป็นจุดเด่นทางโครงสร้างที่ผู้ใช้ทั่วไปมีส่วนเกี่ยวข้องน้อยที่สุด เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สำคัญส่วนหนึ่งเช่นกัน

3. ความเป็นอัตโนมัติ (Self Acting)

หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลข้อมูลตามลำดับขั้นตอนได้อย่างถูกต้องและต่อเนื่องอย่างอัตโนมัติ โดยมนุษย์มีส่วนเกี่ยวข้องเฉพาะในขั้นตอนการกำหนดโปรแกรมคำสั่งและข้อมูลก่อนการประมวลผลเท่านั้น

4. ความน่าเชื่อถือ (Sure)

หมายถึง ความสามารถในการประมวลผลให้เกิดผลลัพธ์ที่ถูกต้อง ความน่าเชื่อถือนับเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ ความสามารถนี้เกี่ยวข้องกับโปรแกรมคำสั่งและข้อมูลที่มนุษย์กำหนดให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์โดยตรง กล่าวคือ หากมนุษย์ป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้องให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ก็ย่อมได้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องด้วยเช่นกัน

จากการที่คอมพิวเตอร์มีลักษณะเด่นหลายประการ ทำให้ถูกนำมาใช้ประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตประจำวันในสังคมเป็นอย่างมาก ที่พบเห็นได้บ่อยที่สุดก็คือ การใช้ในการพิมพ์เอกสารต่าง ๆ เช่น พิมพ์จดหมาย รายงาน เอกสารต่าง ๆ ซึ่งเรียกว่างานประมวลผล ( word processing ) นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในด้านต่างๆ อีกหลายด้าน ดังต่อไปนี้

    1.งานธุรกิจ เช่น บริษัท ร้านค้า ห้างสรรพสินค้า ตลอดจนโรงงานต่างๆ ใช้คอมพิวเตอร์ในการทำบัญชี งานประมวลคำ และติดต่อกับหน่วยงานภายนอกผ่านระบบโทรคมนาคม นอกจากนี้งาน   อุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ก็ใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการควบคุมการผลิต และการประกอบชิ้นส่วนของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โรงงานประกอบรถยนต์ ซึ่งทำให้การผลิตมีคุณภาพดีขึ้นบริษัทยังสามารถ

รับ หรืองานธนาคาร ที่ให้บริการถอนเงินผ่านตู้ฝากถอนเงินอัตโนมัติ ( ATM ) และใช้คอมพิวเตอร์คิดดอกเบี้ยให้กับผู้ฝากเงิน และการโอนเงินระหว่างบัญชี เชื่อมโยงกันเป็นระบบเครือข่าย

1.             งานวิทยาศาสตร์ การแพทย์ และงานสาธารณสุข สามารถนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในนำมาใช้ในส่วนของการคำนวณที่ค่อนข้างซับซ้อน เช่น งานศึกษาโมเลกุลสารเคมี วิถีการโคจรของการส่งจรวดไปสู่อวกาศ หรืองานทะเบียน การเงิน สถิติ และเป็นอุปกรณ์สำหรับการตรวจรักษาโรคได้ ซึ่งจะให้ผลที่แม่นยำกว่าการตรวจด้วยวิธีเคมีแบบเดิม และให้การรักษาได้รวดเร็วขึ้น

2.             งานคมนาคมและสื่อสาร ในส่วนที่เกี่ยวกับการเดินทาง จะใช้คอมพิวเตอร์ในการจองวันเวลา ที่นั่ง ซึ่งมีการเชื่อมโยงไปยังทุกสถานีหรือทุกสายการบินได้ ทำให้สะดวกต่อผู้เดินทางที่ไม่ต้องเสียเวลารอ อีกทั้งยังใช้ในการควบคุมระบบการจราจร เช่น ไฟสัญญาณจราจร และ การจราจรทางอากาศ หรือในการสื่อสารก็ใช้ควบคุมวงโคจรของดาวเทียมเพื่อให้อยู่ในวงโคจร ซึ่งจะช่วยส่งผลต่อการส่งสัญญาณให้ระบบการสื่อสารมีความชัดเจน

3.             งานวิศวกรรมและสถาปัตยกรรม สถาปนิกและวิศวกรสามารถใช้คอมพิวเตอร์ในการออกแบบ หรือ จำลองสภาวการณ์ ต่างๆ เช่น การรับแรงสั่นสะเทือนของอาคารเมื่อเกิดแผ่นดินไหว โดยคอมพิวเตอร์จะคำนวณและแสดงภาพสถานการณ์ใกล้เคียงความจริง รวมทั้งการใช้ควบคุมและติดตามความก้าวหน้าของโครงการต่างๆ เช่น คนงาน เครื่องมือ ผลการทำงาน

4.             งานราชการ เป็นหน่วยงานที่มีการใช้คอมพิวเตอร์มากที่สุด โดยมีการใช้หลายรูปแบบ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับบทบาทและหน้าที่ของหน่วยงานนั้นๆ เช่น กระทรวงศึกษาธิการ มีการใช้ระบบประชุมทางไกลผ่านคอมพิวเตอร์ , กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้จัดระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตเพื่อเชื่อมโยงไปยังสถาบันต่างๆ , กรมสรรพากร ใช้จัดในการจัดเก็บภาษี บันทึกการเสียภาษี เป็นต้น

5.             การศึกษา ได้แก่ การใช้คอมพิวเตอร์ทางด้านการเรียนการสอน ซึ่งมีการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยการสอนในลักษณะบทเรียน CAI หรืองานด้านทะเบียน ซึ่งทำให้สะดวกต่อการค้นหาข้อมูลนักเรียน การเก็บข้อมูลยืมและการส่งคืนหนังสือห้องสมุด

ประเภทของคอมพิวเตอร์

                1. ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Supercomputer) เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด และมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุด สามาถประมวลผลคำสั่งได้ 100 ล้านคำสั่งต่อนาที เหมาะกับงานที่ต้องใช้ความละเอียด มีการคำนวณซับซ้อน และต้องการความถูกต้องแม่นยำ เช่น การพยากรณ์อากาศ การทดสอบทางอวกาศ  งานสื่อสารดาวเทียม งานวิจัยพลังงานนิวเคลียร์ งานวิจัยขีปนาวุธ  งานวิจัยวิทยาศาสตร์  เป็นต้น

2. เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe computer) เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพรองจากซูเปอร์คอมพิวเตอร์  สามารถรองรับการทำงานจากผู้ใช้ได้หลายร้อยคน ประมวลผลด้วยความเร็วสูง มีหน่วยความจำขนาดใหญ่ การจัดเก็บข้อมูลได้เป็นจำนวนมากใช้กับองค์การขนาดใหญ่ เช่น งานธนาคาร การจองตั๋วเครื่องบิน การลงทะเบียนและการตรวจสอบผลการเรียนของนักศึกษา  งานสำมะโนประชากรของรัฐบาล  ประกันชีวิตเป็นต้น

                3. มินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer) เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานน้อยกว่าเมนเฟรมแต่สูงกว่าไมโครคอมพิวเตอร์ เหมาะกับงานที่มีข้อมูลจำนวนมาก สามารถรับรองการทำงานจากผู้ใช้ได้หลายคนในการทำงานที่แตกต่างกัน เช่น การคำนวณทางด้านวิศวกรรม ทำให้การพัฒนามินิคอมพิวเตอร์เจริญอย่างรวดเร็ว การจองห้องโรงแรม การทำงานด้านบัญชีขององค์การธุรกิจ เป็นต้น

4. ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer) เป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่มีผู้นิยมใช้แพร่หลายมาก ที่สุด มีขนาดเล็กและราคาถูก เคลื่อนย้ายได้สะดวก สามารถใช้งานโดยผู้ใช้คนเดียว (Stand alone)  เหมาะกับงาน Word Precessing, Speead sheet, Accorting จัดทำสิ่งพิมพ์   แบ่งได้ดังนี้

1.             แบบติดตั้งใช้งานอยู่กับที่บนโต๊ะทำงาน (Desktop Computer) 

2.             คอมพิวเตอร์ แล็ปท็อป (Notebook)  พกพาสะดวก

3.             คอมพิวเตอร์ แทปเลท (Tablet Computer) มีลักษณะคล้ายโน๊ตบุ๊ค แต่มีความแตกต่าง คือ สามารถป้อนข้อมูลทางจอภาพได้ (ใช้ปากกาชนิดพิเศษ)

4.             คอมพิวเตอร์ขนาดพกพา(Handheld Computer) มีขนาดเท่าฝ่ามือ เช่น  Palmtop,

PDA (Personal Digital  Assistant) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มคือ

-ปาล์ม (Palm)

-พ็อกเก็ตพีซี (Pocket PC)

 ปาล์ม (Palm)      

 เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์พกพาที่เปิดตลาดมาก่อน แต่เดิมนั้นเน้นเพื่อการใช้งานสำหรับเป็นเครื่องบันทึกช่วยจำต่างๆ(organizer) เช่น การนัดหมาย ปฏิทิน สมุดโทรศัพท์ แต่ปัจจุบันได้พัฒนาให้มีขีดความสามารถต่างๆ เพิ่มมากขึ้น โดยจะใช้ระบบปฏิบัติการที่เป็นของตัวเองเรียกว่า Palm OS

พ็อกเก็ตพีซี (Pocket PC)

          เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อำนวยความสะดวกในการใช้งานได้ดีเช่นเดียวกับเครื่องปาล์ม แต่จะแตกต่างจากเครื่องปาล์มในเรื่องของระบบปฏิบัติการที่ใช้จะอิงกับค่ายไมโครซอฟท์เป็นหลัก ผู้ใช้งานพ็อกเก็ตพีซีที่ชินกับระบบปฏิบัติการของไมโครซอฟท์มาก่อน สามารถใช้งานได้ง่ายมาก แต่จะกินกำลังของเครื่องมากกว่าเครื่องปาล์ม

คอมพิวเตอร์ในอนาคต

ศาสตร์ทางด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) ได้เข้ามามีบทบาทในการสร้างปัญญาเทียมเลียนแบบการคิดหรือสมองของมนุษย์ ซึ่งในงานหลายๆด้านก็มีการประยุกต์เอาคอมพิวเตอร์เข้าไปใช้เพื่อคิดและตัดสินใจแก้ปัญหาต่างๆ ได้เป็นอย่างดี เช่น

-ระบบผู้เชี่ยวชาญ (expert system)

-ระบบหุ่นยนต์ (robotics)

-ภาธรรมชาติ (natural language)

ระบบผู้เชี่ยวชาญ (expert system)

       เป็นศาสตร์แขนงหนึ่งของปัญญาประดิษฐ์ที่นำเอาคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้งาน เพื่อเก็บรวบรวมความรู้ต่างๆ ที่จำเป็นต้องใช้สำหรับงานใดงานหนึ่งให้อยู่ตลอดไปในหน่วยงานโดยไม่ขึ้นกับบุคคล

ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจสอบ วินิจฉัย ตัดสินใจต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ เช่น ระบบผู้เชี่ยวชาญในวงการแพทย์เพื่อวินิจฉัยโรค

ระบบหุ่นยนต์ (robotics)

       นำเอาคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้เพื่อให้ทำงานร่วมกับเครื่องจักรและอุปกรณ์บังคับบางชนิด เกิดเป็น “หุ่นยนต์” (robot)

สามารถทำงานทดแทนแรงงานคนได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับลักษณะงานที่มีความเสี่ยงต่ออันตรายมากๆ

อาจพบเห็นการออกแบบหุ่นยนต์โดยอาศัยการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อเลียนแบบพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต และสามารถนำมาใช้งานได้จริง เช่น หุ่นยนต์สุนัข เป็นต้น

ภาษาธรรมชาติ (natural language)

       การเข้าใจภาษาธรรมชาติของมนุษย์เป็นการนำเอาความสามารถของของคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการสื่อสารกับมนุษย์ให้สะดวกขึ้นตัวอย่างที่พบเห็นมากที่สุด เช่น การใช้ระบบรับรู้และจำเสียงพูดของมนุษย์หรือที่เรียกว่า speech recognition ที่คอมพิวเตอร์สามารถแยกแยะเสียงได้ทำให้ลดระยะเวลาในการทำงานของผู้ใช้ลงได้มากทีเดียว

รูปแบบการประมวลผลของคอมพิวเตอร์

                1. การประมวลผลส่วนบุคคล (Personal Computing : PC)   งานเกี่ยวกับการประมวลผลคำ, งานด้านกราฟฟิก ตารางจัดการ  การเขียนโปรแกรม

                2. การประมวลผลแบบรวมศูนย์ (Centralized  Computing) มีเครื่องแม่ข่ายเท่านั้น ที่ทำการประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลทุกส่วน

                3. การประมวลผลแบบกระจาย (Distributed Computing) คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย โดยมีเครื่องแม่ข่าย (Server) ทำการแจกจ่ายหน้าที่การทำงาน โดยเครื่องลูกข่ายมีความสามารถในการจัดเก็บและทำหน้าที่บางส่วนได้โดยไม่ต้องพึ่งพาเครื่องแม่ข่าย

โครงสร้างข้อมูล (Data Structure)

บิต (Bit) คือ ข้อมูลที่มีขนาดเล็กที่สุด เป็นข้อมูลที่เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจและนำไปใช้งานได้ ซึ่งได้แก่ เลข 0 หรือ เลข 1 เท่านั้น

ไบต์ (Byte) หรือ อักขระ (Character) ได้แก่ ตัวเลข หรือ ตัวอักษร หรือ สัญลักษณ์พิเศษ 1 ตัว เช่น 0, 1, …, 9, A, B, …, Z  และเครื่องหมายต่างๆ ซึ่ง 1 ไบต์จะเท่ากับ 8 บิต หรือ ตัวอักขระ 1 ตัว เป็นต้น

ฟิลด์ (Field) ได้แก่ ไบต์ หรือ อักขระตั้งแต่ 1 ตัวขึ้นไปรวมกันเป็นฟิลด์   เช่น เลขประจำตัว ชื่อพนักงาน เป็นต้น

เรคคอร์ด (Record) ได้แก่ ฟิลด์ตั้งแต่ 1 ฟิลด์ ขึ้นไป ที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องรวมกันเป็นเรคคอร์ด เช่น ชื่อ นามสกุล เลขประจำตัว ยอดขาย ข้อมูลของพนักงาน 1 คน เป็น 1 เรคคอร์ด

ไฟล์ (Files) หรือ แฟ้มข้อมูล ได้แก่ เรคคอร์ดหลายๆ เรคคอร์ดรวมกัน ซึ่งเป็นเรื่องเดียวกัน
เช่น ข้อมูลของประวัติพนักงานแต่ละคนรวมกันทั้งหมดเป็นไฟล์หรือแฟ้มข้อมูลเกี่ยวกับประวัติพนักงานของบริษัท เป็นต้น

ฐานข้อมูล (Database) คือ การเก็บรวบรวมไฟล์ข้อมูลหลายๆ ไฟล์ที่เกี่ยวข้องกันมารวมเข้าด้วยกัน เช่น ไฟล์ข้อมูลของแผนกต่างๆ มารวมกันเป็นฐานข้อมูลของบริษัท เป็นต้น