Page 11 - บทที่ 1 การทำงานของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ อินพุตเอาต์พุต
P. 11
หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และลอจิก(ALU)
วงจรในส่วนนี้จะท ำหน้ำที่ในกำรค ำนวณต่ำงๆทำงคณิตศำสตร์และลอจิก ซึ่งกล่ำวได้ว่ำหำก
ข้อมูลคอมพิวเตอร์มีกำรเปลี่ยนแปลงจะต้องเกิดจำกวงจรในส่วนนี้ทั้งสิ้น กำรประมวลผลทำงคณิตศำสตร์ ได้แก่
กำรบวก กำรลบ กำรคูณ กำรหำร นอกจำกนี้ยังรวมถึงกำรเปรียบข้อมูลต่ำงๆอีกด้วย
ไซเคิลค าสั่ง (Machine Cycle)
จำกที่กล่ำวมำไว้แล้วว่ำโปรแกรมเกิดจำกกำรน ำค ำสั่งมำต่อเรียงกัน เมื่อคอมพิวเตอร์ท ำงำน หน่วย
ควบคุมจะอ่ำนค ำสั่งต่ำงๆ เข้ำมำประมวลผลในซีพียู โดยขั้นตอนกำรค ำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนกำร
ท ำงำนพื้นฐำนสี่ขั้นตอน เรียกว่ำไซเคิลค ำสั่ง ประกอบด้วย 1.fetching 2.decoding 3.executing และ 4.storing
ขั้นตอนที่หนึ่ง fetching
เริ่มแรกหน่วยควบคุมของซีพียูจะอ่ำนรหัสค ำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจำกหน่วยควำมจ ำ RAM มำ
เก็บในซีพียู
ขั้นตอนที่สอง decoding
เมื่อรหัสค ำสั่งเข้ำมำอยู่ในซีพียูแล้ว หน่วยควบคุมจะถอดรหัสค ำสั่งว่ำรหัสนี้ต้องกำรให้ซีพียูท ำอะไร
เพื่อให้ซีพียูประมวลผลต่อไปได้
ขั้นตอนที่สาม executing
เมื่อถอดรหัสค ำสั่งและทรำบว่ำต้องกำรท ำอะไร ซีพียูก็จะท ำตำมค ำสั่งนั้น
ขั้นตอนที่สี่ storing
หลังจำกท ำค ำสั่งก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยควำมจ ำหลักของเครื่องคอมพิวเตอร์
รีจีสเตอร์ (Register)
หน่วยเก็บข้อมูลขนำดเล็กที่อยู่ภำยในซีพียู มีควำมเร็วในกำรอ่ำนเขียนข้อมูลสูงเรียกว่ำ รีจีสเตอร์ ภำยใน
ซีพียูจะใช้รีจีสเตอร์นี้ในกำรเก็บข้อมูลและค ำสั่งชั่วครำวเพื่อรอกำรประมวลผลต่อไป ตัวอย่ำงเช่น ถ้ำหำกต้องกำร
ให้ซีพียูบวกเลข เมื่อซีพียูรับข้อมูลตัวเลขเข้ำมำ ก็จะน ำตัวเลขนั้นเก็บในรีจีสเตอร์ก่อน แล้วจึงส่งให้ ALU บวกเลจ
และเมื่อ ALU บวกเลขเสร็จแล้วก็จะน ำผลลัพธ์ที่ได้มำพักไว้ในรีจีสเตอร์ก่อนเช่นกัน ก่อนที่จะส่งออกไปเก็บใน
หน่วยควำมจ ำหลัก
สัญญาณนาฬิกาของระบบ (System Clock)
ระบบคอมพิวเตอร์จะใช้คริสตัล (crystal) ขนำดเล็กเป็นตัวควบคุมสัญญำณนำฬิกำของระบบ โดยมีกำร
ออกแบบไว้ว่ำขั้นตอนกำรท ำงำนหนึ่งๆ จะใช้สัญญำณนำฬิกำกี่ลูก ถ้ำหำกสัญญำณนำฬิกำที่ป้อนเข้ำมำมีควำมถี่สูง
ก็จะท ำให้กำรท ำงำนนั้นๆเร็วขึ้นด้วย เนื่องจำกค่ำควำมถี่สูงท ำให้สัญญำณนำฬิกำหนึ่งลูกใช้เวลำน้อยลง ในปัจจุบัน
ควำมถี่ของสัญญำณนำฬิกำก็สำมำรถใช้เป็นตัวบอกควำมเร็วกำรท ำงำนของซีพียูได้ หน่วยวัดสัญญำณนำฬิกำจะใช้
หน่วย hertz หมำยถึงสัญญำณนำฬิกำหนึ่งลูกต่อวินำที ส ำหรับหนึ่งกิกะเฮิร์ด (GHz) หมำยถึงสัญญำณนำฬิกำหนึ่ง
พันล้ำนลูกต่อวินำที ถ้ำหำกคอมพิวเตอร์ท ำงำนที่สัญญำณนำฬิกำ 2.6 GHz หมำยควำมว่ำซีพียูของคอมพิวเตอร์
ตัวนั้นถูกกระตุ้นด้วยสัญญำณนำฬิกำ 2.6 พันล้ำนลูกต่อวินำที
ในปัจจุบันเทคโนโลยีกำรผลิตซีพียูได้พัฒนำไปมำก มีกำรพัฒนำออกมำหลำยรุ่นหลำยตระกูล โดยแต่ละ
รุ่นมีควำมสำมำรถแตกต่ำงกันไป เทคโนโลยีเหล่ำนี้เกิดจำกกำรที่สำมำรถบรรจุทรำนซีสเตอร์ในชิพซีพียูได้มำกขึ้น
เมื่อบรรจุทรำนซิสเตอร์ได้มำกขึ้นก็สำมำรถท ำให้สำมำรถสร้ำงวงจรที่มีควำมซับซ้อนมำกขึ้นได้
