3.2 หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์
การทำงานของคอมพิวเตอร์จะเริ่มจากผู้ใช้ป้อนข้อมูลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า (Input device) เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ ข้อมูลจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณดิจิทัล ซึ่งประกอบด้วยเลข 0 และเลข 1
แล้วส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผลกลาง เพื่อประมวลผลตามคำสั่ง ในระหว่างการประมวลผล หากมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลไปจัดเก็บในหน่วยความจำ ข้อมูลดังกล่าวจะถูกส่งไปยังแรม (Random Access Memory: RAM)
ซึ่งทำหน้าที่เก็บข้อมูลจากการประมวลผลเป็นการชั่วคราว ขณะเดียวกัน อาจมีคำสั่งให้นำผลลัพธ์จากการประมวลผลดังกล่าวไปแสดงผลผ่านทางอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น จอภาพ หรือเครื่องพิมพ์ นอกจากนี้เราสามารถบันทึก
ข้อมูลที่อยู่ในแรมลงในอุปกรณ์ของหน่วยเก็บข้อมูล เช่น แผ่นบันทึก แผ่นซีดี เพื่อนำข้อมูลดังกล่าวกลับมาใช้อีกในอนาคต โดยการอ่านข้อมูลที่บันทึกในสื่อดังกล่าวผ่านทางเครื่องขับหรือไดร์ฟ (drive) การส่งผ่านข้อมูลไปยังหน่วยต่าง ๆ
ภายในระบบคอมพิวเตอร์จะผ่านทางระบบบัส (bus)
3.2.1 ซีพียู และการประมวลผล
         ซีพียู (Central Processing Unit: CPU) มีลักษณะเป็นชิป (Chip) ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งชิปดังกล่าวเป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก ภายในบรรจุวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ไว้มากมาย โดยวงจรประกอบด้วย
ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก บางครั้งจึงเรียกชิปต่าง ๆ ว่า ไอซี
ในอดีตซีพียูจะมีขนาดใหญ่ แต่ในปัจจุบันเมื่อนำสารกึ่งตัวนำมาใช้ก็ทำให้ซีพียูถูกพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง โดยรวมวงจรต่าง ๆ ไว้ในชิปเพียงตัวเดียว เรียกว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ (microprocessor) ซึ่งกล่าวได้ว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมี
ไมโครโพรเซสเซอร์เป็นซีพียู ภายในไมโครโพรเซสเซอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญสองส่วน คือ หน่วยควบคุม และหน่วยคำนวณและตรรกะ หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่าเอแอลยู
หน่วยควบคุม (Control Unit) เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ประสานงาน และควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ ควบคุมให้อุปกรณ์รับข้อมูล ส่งข้อมูลไปที่หน่วยความจำ ติดต่อกับอุปกรณ์แสดงผลเพื่อสั่งให้นำข้อมูลจากหน่วยความจำไปยัง
อุปกรณ์แสดงผล โดยหน่วยควบคุมของคอมพิวเตอร์จะแปลความหมายของคำสั่งในโปรแกรมของผู้ใช้ และควบคุมให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ทำงานตามคำสั่งนั้น ๆ
หน่วยคำนวณและตรรกะ หรือเอแอลยู (Arithmetic-Logic Unit: ALU) เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในการคำนวณต่าง ๆ ทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ การบวก ลบ คูณ หาร และเปรียบเทียบทางตรรกะ เพื่อทำการตัดสินใจ เช่น การเปรียบเทียบข้อมูล
การเปรียบเทียบว่าจริงหรือเท็จ
การทำงานของเอแอลยู จะรับข้อมูลจากหน่วยความจำมาไว้ในที่เก็บชั่วคราวของเอแอลยูที่เรียกว่า เรจิสเตอร์ (Register) เพื่อทำการคำนวณแล้วส่งผลลัพธ์กลับไปยังหน่วยความจำ

  3.2.2 หน่วยความจำและการจัดเก็บข้อมูล
หน่วยความจำ (memory unit) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญบนเมนบอร์ดที่ทำงานร่วมกับซีพียูโดยตรง หน่วยความจำแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
1) หน่วยความจำแบบไม่สามารถลบเลือนได้ (non volatile memory) เป็นหน่วยความจำที่สามารถเก็บข้อมูลได้ แม้ว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยง ตัวอย่างของหน่วยความจำชนิดนี้ เช่น รอม และหน่วยความจำแบบแฟลช
- รอม (Read Only Memory: ROM) เป็นหน่วยความจำแบบอ่านได้อย่างเดียวไม่สามารถลบและเขียนข้อมูลใหม่ได้
- หน่วยความจำแบบแฟลช (flash memory) เป็นหน่วยความจำที่สามรถลบและเขียนข้อมูลใหม่ได้
ในเครื่องคอมพิวเตอร์มีการใช้รอมในการเก็บไบออส (Basis input output system: BIOS) ไบออสทำหน้าที่เก็บข้อมูล โปรแกรมและคำสั่งพื้นฐานที่สำคัญในการเริ่มต้นกระบวนการบูต (Boot) ของเครื่องคอมพิวเตอร์ แต่ในปัจจุบันได้
เปลี่ยนมาใช้หน่วยความจำแบบแฟลชในการเก็บไบออสแทน
2) หน่วยความจำแบบลบเลือนได้ (volatile memory) เป็นหน่วยความจำที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเพื่อเก็บข้อมูล หากเกิดไฟฟ้าดับ ข้อมูลและโปรแกรมคำสั่งจะสูญหายไป หน่วยความจำชนิดนี้ เช่น แรม
- แรม (Random memory: RAM) สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1. สแตติกแรม หรือเอสแรม (Static RAM: SRAM) มักพบในตัวซีพียูทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำภายในซีพียูที่เรียกว่าหน่วยความจำแคช ซึ่งจะมีความเร็วสูงกว่าไดนามิกแรม
2. ไดนามิกแรม หรือดีแรม (Dynamic RAM: DRAM) เป็นหน่วยความจำที่ใช้ในการจดจำข้อมูลและโปรแกรมต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ เป็นหน่วยความจำที่มีอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล หรือพีซีมากที่สุด
เนื่องจากราคาไม่แพงและมีความจุสูง

3.2.3 ระบบบัสกับการทำงานร่วมกันของคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ
ในเครื่องคอมพิวเตอร์นั้น มีเมนบอร์ดที่สามารถติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ซีพียู หน่วยความจำ และฮาร์ดดิสก์ โดยการส่งข้อมูลและคำสั่งระหว่างอุปกรณ์ จะอยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกส่งผ่านระบบส่ง่ายข้อมูลที่ เรียกว่า บัส (bus)
ขนาดของบัส (bus width) กำหนดโดยจำนวนบิตที่คอมพิวเตอร์สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้ในหนึ่งครั้ง ตัวอย่างเช่น บัส 32 บิต สามารถรับส่งข้อมูลได้ครั้งละ 32 บิต บัสขนาด 64 บิต สามารถรับส่งข้อมูลได้ครั้งละ 64 บิต เป็นต้น
บัสที่มีจำนวนบิตมากจะทำให้การรับส่งข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์ทำได้เร็วขึ้น
การบอกความเร็วบัสมักวัดเป็นจำนวนครั้งที่รับส่งข้อมูลได้ในหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งมีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hz) บัสที่มีความเร็ว 1 MHz หมายความว่าบัสนี้สามารถรับส่งข้อมูลได้หนึ่งล้านครั้งต่อวินาที เครื่องคอมพิวเตอร์ที่พบในปัจจุบันจะมีค่า
ความเร็วบัสเป็น 667,800,1066 หรือ 1333 MHz ถ้าความเร็วบัสมีค่ามากหมายความว่าสามารถรับส่งข้อมูลได้เร็ว ก็จะทำให้เวลาการทำงานของโปรแกรมเร็วขึ้นไปด้วย
การทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นจะต้องพิจารณาถึงประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ทั้งหมดที่ประกอบกันอยู่ ความเร็วของคอมพิวเตอร์จะพิจารณาจากความเร็วของซีพียูอย่างเดียวไม่ได้ จะต้องพิจารณาจากขนาดและความเร็วของบัสด้วย
เช่น เมื่อซีพียูต้องการอ่านโปรแกรมหรือข้อมูลจะต้องอ่านจากแรม ถ้าหากระบบบัสที่เชื่อมต่อระหว่างแรมและซีพียูทำงานช้าก็จะทำให้การทำงานของระบบช้าไปด้วย