ความหมายของ ซีพียู (CPU)
ซีพียู (CPU) คือ
อุปกรณ์ตัวหนึ่งที่มีความสำคัญและจำเป็นในการทำงานของคอมพิวเตอร์ซึ่งอาจจะเรียกว่าเป็นหัวใจของคอมพิวเตอร์เลยก็ได้
ซีพียู เป็นตัวควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ
ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์
หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต่อร่วมกับคอมพิวเตอร์ โดย
จะเป็นตัวกำหนดความสำคัญของอุปกรณ์ว่าตัวใดมีความสำคัญมากกว่าซึ่งหากติดตั้งอุปกรณ์
2 ตัวที่อินเทอรัพ,
การแจ้งกับซีพียูว่าจะขอเฉพาะอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากกว่าเท่านั้น
ส่วนตัวที่สำคัญน้อยกว่าจะไม่สามารถใช้งานได้ เช่น
ถ้าเราต่อการ์ดจอภาพกับการ์ดเสียงที่อินเทอรัพเดียวกัน ซีพียู
จะเลือกให้ใช้ได้เฉพาะการ์ดจอภาพเท่านั้น
กลไกการทำงานของซีพียู
การทำงานของคอมพิวเตอร์
ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ
ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง
หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ
ตลอดจนทำการประมวลผล กลไกการทำงานของซีพียู
มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น
โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน
และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น
ปัจจัยที่มีผลต่อความเร็วของซีพียู
ความสามารถในการประมวลผล (Processing
Power) คือประสิทธิภาพและความเร็วในการทำงานของซีพียู
ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดหรือรุ่นของซีพียู เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal
Computer) โดยทั่วไปจะใช้ซีพียูในตระกูลของอินเทล
เช่น Pentium I, Pentium II, Pentium III ส่วนเครื่องคอมพิวเตอร์อื่นจะใช้ซีพียูที่ต่างกันออกไป
คอมพิวเตอร์ทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ
ดังนี้
• รีจิสเตอร์
• หน่วยความจำภายนอก
• สัญญาณนาฬิกา เป็นจังหวะ สัญญาณ (Pulse)
ในหนึ่งรอบสัญญาณ
(Clock Cycle) คอมพิวเตอร์จะคำนวณหนึ่งครั้ง ส่วนความเร็วของรอบสัญญาณ
คือจำนวนรอบของสัญญาณต่อวินาที ซึ่งมีความเร็วมากกว่า 100 ล้านรอบต่อวินาที (100
Megahertz) (แอนนา
2540: 9)
• บัส
• หน่วยความจำแคช
• Passing Math Operation
CPU ทำหน้าที่
CPU หรือ Central Processing Unit เป็นหัวใจหลักในการประมวลของคอมพิวเตอร์
โดยพื้นฐานแล้วซีพียูทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลเชิงคณิตศาสตร์และข้อมูลเชิงตรรกะเท่านั้น
แต่ทำไมการคำนวณขนาดนี้ ต้องมีการพัฒนาซีพียูกันไม่หยุดหย่อน ย้อนกลับไปปี 1946
คอมพิวเตอร์ยุคแรกที่มีชื่อที่พอจะจำได้ก็คือ
ENIVAC นั้นทำงานโดยใช้หลอดไดโอด
ซึ่งสถานะการทำงานของหลอดพวกนี้ มีสองอย่าง คือ 1 กับ 0 จะมีค่าเป็น 1 เมื่อมีกระแสไหลผ่านและเป็น 0 เมื่อไม่มีกระแสไหลผ่าน
นั่นจึงเป็นเหตุผลให้คอมพิวเตอร์ใช้เลขฐาน 2 ในการคำนวณ
ครั้นต่อมาวิทยาการก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ จากหลอดไดโอดก็พัฒนาเป็นทรานซิสเตอร์
และจากทรานซิสเตอร์ก็พัฒนาเป็นวงจรขนาดเล็ก ซึ่งรู้จักกันในชื่อของ IC และในที่สุดก็พัฒนาเป็น Chip อย่างที่เรารู้จักกันมาจนปัจจุบันนี้
ชนิดของ CPU มี 2 ชนิดคือ แบบซ็อเก็ต และ แบบสล็อต
แบบที่ 1 ช็อคเก็ต ( Socket )
CPU ประเภทนี้จะบรรจุในรูปแบบของสี่เหลี่ยมจัตุรัส
ทำด้วยพลานสติกหรือเซรามิก
หากมองจากด้านบน CPU จะพบตัวอักษรที่เป็นรายละเอียดต่างๆไม่ว่าจะเป็น
ยี่ห้อ ความเร็ว ค่าแรงไฟ ค่าตัวคูณ และอีกหลายๆอย่าง
แบบที่ 2
แบบสล็อต
CPU มีการพัฒนาออกมาแบบแหวกแนว
มีลักษณะเป็นแผ่นวงจรลี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่ มีพลาสติกสีดำ ห่อหุ้มไว้เป็นตลับ
ความแตกต่างของ ซ็อคเก็ตและสล็อต
แบบซ็อคเก็ตคือ
ซ็อคเก็ตจะอยู่ในตลับและถูกครอบด้วยพัดลมเพื่อระบายความร้อน
แบบสล็อตคือ
จะเป็นแผ่นพลาสติกบางๆประกบกันและจะเสียบ CPU ลงไปอีกทีหนึ่ง
ชนิดของซีพียูที่แบ่งตามจำนวนของแกนการประมวลผล
หลักการทำงานของ CPU
มีหน่วยสำคัญอยู่ 2
หลักการคือ
คือ
เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ประสานงานและควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์
ควบคุมให้อุปกรณ์รับข้อมูล ส่งข้อมูลไปที่หน่วยความจำ ติดต่อกับอุปกรณ์แสดงผลเพื่อสั่งให้นำข้อมูลจากหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์แสดงผล
2. หน่วยคำนวณและตรรกะ
คือ
เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในการคำนวณต่างๆทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ บวก ลบ
คูณ หาร
หลักการทำงานของ CPUโดยวงรอบของการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน
4
ขั้นตอนดังนี้
1. ขั้นตอนการรับเข้าข้อมูล ( fatch )เริ่มแรกหน่วยควบคุมรับรหัสคำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจากหน่วยความจำ
2. ขั้นตอนการถอดรหัส ( decode )
เมื่อรหัสคำสั่งเข้ามาอยู่ในซีพียูแล้ว
หน่วยควบคุมจะถอดรหัสคำสั่งแล้วส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ
3. ขั้นตอนการทำงาน ( execute )
หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับการถอดรหัสคำสั่ง
และทราบแล้วว่าต้องการทำอะไร ซีพียูก็จะทำตามคำสั่งนั้น
4.
ขั้นตอนการเก็บ
( store )
หลังจากทำคำสั่ง
ก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยความจำ
