อุปกรณ์พื้นฐานของคอมพิวเตอร์

1. อุปกรณ์พื้นฐานคอมพิวเตอร์
เสนอ
มิส เขมจิรา ปลงไสว
จัดทาโดย
ชื่อ นาย ปาณัสม์ คิดไชย
เลขที่ 7 ชั้น ม.6/4

2. อุปกรณ์ภายในของเครื่องคอมพิวเตอร์
(Hardware)
รายละเอียดของเนื้อหา
1. หน่วยความจาหลัก หรือ แรม
(Random access memory: RAM)
2. ฮาร์ดดิสก์ หรือ จานบันทึกแบบแข็ง
(hard disk drive)

3. หน่วยความจาหลัก
(Random access memory: RAM)

4. หน่วยความจาหลัก
(Random access memory: RAM)
แรม หรือ หน่วยความจาหลัก (อังกฤษ: random access memory:
RAM) เป็นหน่วยความจาหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน
หน่วยความจาชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตาแหน่ง
ต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร โดยคาว่าเข้าถึงโดยสุ่ม
หมายความว่าสามารถเข้าถึงข้อมูลแต่ละตาแหน่งได้เร็วเท่าๆ กัน ซึ่ง
ต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจากัดของ
ความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลและความเร็วในการเข้าถึงข้อมูล ที่
ต้องทาตามลาดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกาจัดแบบ
รอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว
ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กาลังทางาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการ
ประมวลผล ของโปรแกรมที่กาลังทางานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไป
ทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจาชนิดนี้
จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น
(หน่วยความจาชั่วคราว)

5. ประวัติความเป็นมา
เครื่องคอมพิวเตอร์ใช้แรมในการเก็บโปรแกรมและข้อมูลระหว่างการ
ประมวลผล คุณสมบัติที่สาคัญประการหนึ่งของแรมคือความเร็วที่ใช้
เข้าหนึ่งตาแหน่งต่างๆ ในหน่วยความจามีค่าเท่าๆ กัน ซึ่งต่างจาก
เทคโนโลยีอื่นบางอย่างซึ่งต้องใช้เวลารอกว่าที่บิตหรือไบต์จะมาถึง
ระบบแรกๆ ที่ใช้หลอดสุญญากาศทางานคล้ายกับแรมในสมัยปัจจุบัน
ถึงแม้ว่าอุปกรณ์จะเสียบ่อยกว่ามาก หน่วยความจาแบบแกนเฟอร์
ไรต์ (core memory) ก็มีคุณสมบัติในการเข้าถึงข้อมูลแบบเดียวกัน
แนวความคิดของหน่วยความจาที่ทาจากหลอดและแกนเฟอร์ไรต์ก็ยัง
ใช้ในแรมสมัยใหม่ที่ทาจากวงจรรวม หน่วยความจาหลักแบบอื่นมัก
เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่มีเวลาเข้าถึงข้อมูลไม่เท่ากัน เช่น หน่วยความจา
แบบดีเลย์ไลน์ (delay line memory) ที่ใช้คลื่นเสียงในท่อบรรจุปรอท
ในการเก็บข้อมูลบิต หน่วยความจาแบบดรัม ซึ่งทางานใกล้เคียง
ฮาร์ดดิสก์ในปัจจุบัน เป็นข้อมูลในรูปของแม่เหล็กในแถบแม่เหล็กรูป
วงกลม

6. ประวัติความเป็นมา
แรมหลายชนิดมีคุณสมบัติ volatile หมายถึงข้อมูลที่เก็บจะสูญหายไป
ถ้าปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ แรมสมัยใหม่มักเก็บข้อมูลบิตในรูปของ
ประจุไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ ดังเช่นกรณี ไดนามิคแรม หรือในรูปสถานะ
ของฟลิปฟล็อป ดังเช่นของ สแตติกแรม. ปัจจุบันมีการพัฒนาแรม
แบบ non-volatile ซึ่งยังเก็บรักษาข้อมูลถึงแม้ว่าไม่มีไฟเลี้ยงก็ตาม
เทคโนโลยีที่ใช้ ก็เช่น เทคโนโลยีนาโนทิวจากคาร์บอน (carbon
nanotube) และ ปรากฏการณ์ magnetic tunnel ในฤดูร้อนปี พ.ศ.
2546 มีการเปิดตัวแรมแบบแม่เหล็ก (Magnetic RAM, MRAM)
ขนาด 128 Kib ซึ่งผลิตด้วยเทคโนโลยีระดับ 0.18 ไมครอน หัวใจของ
แรมแบบนี้มาจากปรากฏการณ์ magnetic tunnel ในเดือนมิถุนายน
พ.ศ. 2547 บริษัท อินฟินิออน (Infineon) เปิดตัวต้นแบบขนาด
16 Mib อาศัยเทคโนโลยี 0.18 ไมครอนเช่นเดียวกัน สาหรับ
หน่วยความจาจากคอร์บอนนาโนทิว บริษัท แนนเทโร (Nantero) ได้
สร้างต้นแบบขนาน 10 GiB ในปี พ.ศ. 2547 ในเครื่องคอมพิวเตอร์
สามารถจองแรมบางส่วนเป็นพาร์ติชัน ทาให้ทางานได้เหมือน
ฮาร์ดดิสก์แต่เร็วกว่ามาก มักเรียกว่า แรมดิสค์ (ramdisk)

7. ประเภทของแรม
แรมแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ
1. Static Random Access Memory ( SRAM )
คือ RAM ซึ่งเก็บรักษาข้อมูลบิตไว้ในหน่วยความจาของมัน
ตราบเท่าที่ยังมีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงอยู่ ไม่เหมือนกับดี
แรม (DRAM) ที่เก็บข้อมูลไว้ในเซลซึ่งประกอบขึ้นด้วยตัว
เก็บประจุหรือคาปาซิเตอร์(Capacitor) และ
ทรานซิสเตอร์ (Transistor)
แรมประเภท SRAM

8. ประเภทของแรม
2. Dynamic Random Access Memory ( DRAM )
คือ RAM หรือ หน่วยความจาชนิดปกติสาหรับเครื่อง
คอมพิวเตอร์พีซีและเครื่องเวิร์คสเตชั่น
(Workstation) ลักษณะของ DRAM จะเป็นคล้ายกับ
เครือข่ายของประจุไฟฟ้าที่เครื่องคอมพิวเตอร์ใช้เก็บข้อมูล
ในรูปของ "0" และ "1" ที่สามารถเข้าถึงได้ง่ายๆ ประเภท
ของ DRAM ในท้องตลาดแบ่งได้เป็น 4 ประเภทหลัก ๆ
แรมประเภท DRAM

9. FPM DRAM กับ EDO DRAM
2.1) FPM DRAM
เป็น RAM ชนิดที่ใช้กับ PC ในยุคเริ่มต้น โดยมีรูปแบบ
คือ SIMM (Single Inline Memory Modules)ปกติจะมี
แบบ SIMM ละ 2, 4, 8, 16 และ 32 MB โดยมีค่า refresh
rate ของวงจรอยู่ที่ 60 และ 70 nana sec.โดยค่า refresh ที่น้อย
กว่าจะความเร็วมากกว่า
2.2) EDO DRAM
เป็นชนิดที่ปรับปรุงมาจาก FPM โดยมีการปรับปรุงเรื่องการอ่าน
ข้อมูล โดยทั่วไปแล้วการอ่านข้อมูลจาก RAM จะต้องระบุตาแหน่ง
แนวตั้ง และแนวนอนให้แก่วงจร RAM ถ้าเป็นชนิด FPM แล้วต้อง
ระบุแนวใดแนวหนึ่งให้เสร็จเสียก่อน แล้วจึงระบุอีกแนว
หนึ่ง แต่ EDO สามารถระบุค่าตาแหน่งในแนวตั้ง (CAS) และ
แนวนอน(RAS) ได้ในเวลาที่ใกล้เคียงกัน หรือพร้อมกันได้ แรมประเภท EDO DRAM
แรมประเภท FPM DRAM

10. FPM DRAM กับ EDO DRAM
2.3) SDRAM
เป็น RAM ชนิดที่ได้รับความนิยมมากที่สุดใน
ปัจจุบัน โดย 1 DIMMs จะมี 168 ขา และส่งข้อมูลได้ที
ละ 64 บิต ทาให้ SDRAM แผงเดียวก็สามารถทางานได้ เวลาใน
การเข้าถึงข้อมูลของ SDRAM จะมีค่าประมาณ6-12 n
Sec. ปัจจุบัน SDRAM สามารถทางานได้ที่ความถี่ 66,
100 และ 133 MHz
2.4) RAMBUS
พัฒนามาจาก DRAM แต่มีการออกแบบสถาปัตยกรรมภายในใหม่
ทั้งหมด มีการเปลี่ยนแปลงระบบการเข้าถึงข้อมูลภายใน RAM ให้มี
ประสิทธิภาพมากขึ้น โดยใช้หลักการ “Pre-fetch” หรืออ่านข้อมูล
ล่วงหน้าโดยระหว่างนั้น CPU สามารถทางานอื่นไปพร้อม ๆ กัน
ด้วย packet ของ RAMBUS จะเรียกว่า RIMMs (Rambus Inline
Memory Modules) ซึ่งมี 184 ขา
แรมประเภท SDRAM

11. RAMBUS
RAMBUS ทางานกับไฟกระแสตรง 2.5 V ภายใน 1 RIMMs
(Rambus Inline Memory Modules)จะมีวงจรสาหรับควบคุมการหยุด
จ่ายไฟแก่แผงวงจรหน่วยความจาย่อยของ RAMBUS ซึ่งยังไม่ถูกใช้
งานขณะนั้น เพื่อช่วยให้ความร้อนของ RAMBUS ลดลง และวงจร
ดังกล่าวจะทาหน้าที่ลดความเร็วของ RAMBUS ลงหากพบว่าความ
ร้อนของ RAMBUS ขณะนั้นสูงเกินไป
แผงวงจรหน่วยความจาย่อยของ RAMBUS 1 แผงจะรับ-ส่งข้อมูล
ทีละ 16 บิต โดยใช้ความถี่ 800MHz ซึ่งเกิดจาก
ความถี่ 400 MHz แต่ทางานแบบ DDR (Double Data Rate) ทาให้
ได้ bandwidth ถึง 1.6GB/Sec. และจะมี bandwidth สูงถึง 6.4
GB/Sec. ถ้าใช้แผงวงจรย่อย 4 แผง

12. หน่วยเก็บข้อมูล หรือ ฮาร์ดดิสก์
(hard disk drive)

13. หน่วยเก็บข้อมูล หรือ ฮาร์ดดิส
(hard disk drive)
ฮาร์ดดิสก์ (hard disk drive) หรือ จานบันทึกแบบแข็ง คือ
อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่บรรจุข้อมูลแบบไม่ลบเลือน มีลักษณะเป็นจาน
โลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วเมื่อทางาน การ
ติดตั้งเข้ากับตัวคอมพิวเตอร์สามารถทาได้ผ่านการต่อเข้ากับ
แผงวงจรหลัก (motherboard) ที่มีอินเตอร์เฟซแบบขนาน (PATA) ,
แบบอนุกรม (SATA) และแบบเล็ก (SCSI) ทั้งยังสามารถต่อเข้า
เครื่องจากภายนอกได้ผ่านทางสายยูเอสบี, สายไฟร์ไวร์ รวมไปถึง
อินเตอร์เฟซอนุกรมแบบต่อนอก (eSATA) ซึ่งทาให้การใช้ฮาร์ดดิสก์
ทาได้สะดวกยิ่งขึ้นเมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ถาวรเป็นของตนเอง
ฮาร์ดดิสก์ สมั้ยปัจจุบัน

14. ประวัติความเป็นมา
ฮาร์ดดิสก์ที่มีกลไกแบบปัจจุบันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2499 โดยนัก
ประดิษฐ์ยุคบุกเบิกแห่งบริษัทไอบีเอ็ม เรย์โนล์ด จอห์นสัน โดยมีความจุ
เริ่มแรกที่ 100 กิโลไบต์ มีขนาด 20 นิ้ว ในปี พ.ศ. 2523 ฮาร์ดดิสก์ยังเป็น
สิ่งที่หายากและราคาแพงมาก แต่หลังจากนั้นฮาร์ดดิสก์กลายเป็นมาตรฐาน
ของพีซีและราคาถูกลงมาก
สิ่งที่เปลี่ยนแปลงของฮาร์ดดิสก์จากปี 1980 ถึงปัจจุบัน
1. ความจุเพิ่มขึ้น จาก 3.75 เมกะไบต์ เป็น 3 เทระไบต์
2. ขนาดเล็กลงกว่าเดิมมาก
3. ราคาต่อความจุถูกลงมาก
4. ความเร็วเพิ่มขึ้น
ฮาร์ดดิสก์ สมั้ยก่อน
ฮาร์ดดิสก์ สมั้ยใหม่

15. หลักการทางานของฮาร์ดดิสก์
1.หลักการบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์ไม่ได้แตกต่างจากการบันทึกลงบนเทปคาสเซ็ทเลย เพราะทั้งคู่
ต้องใช้สารบันทึกคือสารแม่เหล็กเหมือนกัน สารแม่เหล็กนี้สามารถลบหรือเขียนได้ใหม่อยู่ตลอดเวลา
โดยเมื่อบันทึกหรือเขียนไปแล้ว มันสามารถจารูปแบบเดิมได้เป็นเวลาหลายปี ความแตกต่างระหว่าง
เทปคาสเซ็ทกับฮาร์ดดิสก์มีดังนี้
1.1. สารแม่เหล็กในเทปคาสเซ็ท ถูกเคลือบอยู่บนแผ่นพลาสติกขนาดเล็ก เป็นแถบยาว แต่ในฮาร์ดดิสก์
สารแม่เหล็กนี้ จะถูกเคลือบอยู่บนแผ่นแก้ว หรือแผ่นอะลูมิเนียมที่มีความเรียบมากจนเหมือนกับกระจก
1.2. สาหรับเทปคาสเซ็ท ถ้าคุณต้องการเข้าถึงข้อมูลในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ก็จะต้องเลื่อนแผ่นเทปไป
ที่หัวอ่าน โดยการกรอเทป ซึ่งต้องใช้เวลาหลายนาที ถ้าเทปมีความยาวมาก แต่สาหรับฮาร์ดดิสก์
หัวอ่านสามารถเคลื่อนตัวไปหาตาแหน่งที่ต้องการในเกือบจะทันที
1.3. แผ่นเทปจะเคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านเทปด้วยความเร็ว 2 นิ้วต่อวินาที (5.08 เซนติเมตรต่อวินาที) แต่
สาหรับหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์ จะวิ่งอยู่บนแผ่นบันทึกข้อมูล ที่ความเร็วในการหมุนถึง 30000 นิ้วต่อ
วินาที (ประมาณ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 270 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)

16. หลักการทางานของฮาร์ดดิสก์
2. ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์เก็บอยู่ในรูปของโดเมนแม่เหล็ก ที่มีขนาดเล็กมากๆ เมื่อเทียบกับโดเมนของเทปแม่เหล็ก
ขนาดของโดเมนนี้ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ความจุของฮาร์ดดิสก์จะยิ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นเท่านั้น และสามารถเข้าถึง
ข้อมูลได้ในเวลาสั้น
3. เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะปัจจุบันจะมีความจุของฮาร์ดดิสก์ประมาณ 500 จิกะไบต์ ถึง 40 เทระ
ไบต์ ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์ เก็บอยู่ในรูปของไฟล์ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลที่เรียกว่า ไบต์ (แอสกี ที่แสดง
ออกไปตัวอักษร รูปภาพ วิดีโอ และเสียง) โดยที่ไบต์จานวนมากมายรวมกันเป็นคาสั่ง หรือโปรแกรมทาง
คอมพิวเตอร์ มีหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์อ่านข้อมูลเหล่านี้ และนาข้อมูลออกมาผ่านไปยังตัวประมวลผลเพื่อคานวณ
และแปรผลต่อไป
4. เราสามารถคิดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์ได้ 2 ทางคือ
อัตราการส่งผ่านข้อมูล (Data rate) คือ จานวนไบต์ต่อวินาที ที่หัวอ่านของฮาร์ดดิสก์สามารถจะส่งไปให้กับ
ซีพียูหรือตัวประมวลผล ซึ่งปกติมีอัตราประมาณ 5 ถึง 400 เมกะไบต์ต่อวินาที
4.1. เวลาค้นหา (Seek time) คือ หน่วงเวลาที่หัวอ่านต้องใช้ในการเข้าไปอ่านข้อมูลตาแหน่งต่างๆ ในจาน
แม่เหล็ก โดยปกติประมาณ 10 ถึง 20 มิลลิวินาที
4.2. ซึ่งมักขึ้นอยู่กับความเร็วรอบในการหมุนจานแม่เหล็กของฮาร์ดดิสก์

17. การเก็บข้อมูล
ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์จะอยู่บนเซกเตอร์และแทร็ก แทร็กเป็นรูปวงกลม ส่วนเซกเตอร์เป็นเสี้ยว
หนึ่งของวงกลม อยู่ภายในแทร็กดังรูป แทร็กแสดงด้วยสีเหลือง ส่วนเซกเตอร์แสดงด้วยสีแดง
ภายในเซกเตอร์จะมีจานวนไบต์คงที่ ยกตัวอย่างเช่น 256 ถึง 512 ขึ้นอยู่กับว่าระบบปฏิบัติการของ
คอมพิวเตอร์จะจัดการแบ่งในลักษณะใด เซกเตอร์หลายๆ เซกเตอร์รวมกันเรียกว่า คลัสเตอร์
(Clusters) ขั้นตอน ฟอร์แมต ที่เรียกว่า การฟอร์แมตระดับต่า (Low -level format ) เป็นการ
สร้างแทร็กและเซกเตอร์ใหม่ ส่วนการฟอร์แมตระดับสูง (High-level format) ไม่ได้ไปยุ่ง
กับแทร็กหรือเซกเตอร์ แต่เป็นการเขียน FAT ซึ่งเป็นการเตรียมดิสก์เพื่อที่เก็บข้อมูลเท่านั้น

18. ขนาดความจุของฮาร์ดดิสก์
1 ไบต์ มีค่าเท่ากับ 1024 บิต
1 กิโลไบต์ มีค่าเท่ากับ 1024 ไบต์
1 เมกะไบต์ มีค่าเท่ากับ 1024 กิโลไบต์
1 จิกะไบต์ มีค่าเท่ากับ 1024 เมกะไบต์
1 เทระไบต์ มีค่าเท่ากับ 1,024 จิกะไบต์
1024 bit = 1 Byte
1024 Byte = 1 Kilobyte
1024 Kilobyte = 1 Megabyte
1024 Megabyte = 1 Gigabyte
1024 Gigabyte = 1 Terabyte