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 )
|