บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ •ความหมายของคอมพิวเตอร์ •ประวัติของคอมพิวเตอร์ •นักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ที่ส าคัญ •ยุคของคอมพิวเตอร์ •องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ •สารสนเทศ •เทคโนโลยีสารสนเทศ •สรุป
ความหมายของคอมพิวเตอร์ •คอมพิวเตอร์ มาจากต้นฉบับภาษาอังกฤษว่า Computer • มีรากศัพท์มาจากค าว่า Compute ซึ่งมีความหมายว่าค านวณ •ดังนั้น Computer จึงมีความหมายว่า ผู้ค านวณ •พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถานนั้นได้ให้ความหมายของ คอมพิวเตอร์ไว้ว่า “เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ท าหน้าที่ เสมือนสมองกล ใช้ส าหรับแก้ปัญหาต่างๆ ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์” •หรือ คอมพิวเตอร์ คือ การค านวณที่เร็วขึ้น (Compute(r))
คอมพิวเตอร์คืออะไร •คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องจักรที่สร้างขึ้นมาจากชิ้นส่วนหรือองค์ประกอบต่าง ๆ ที่มีความสามารถในการตอบสนองการท างานของผู้ใช้งาน ซึ่งประกอบ ไปด้วยองค์ประกอบหลัก ๆ 2 อย่าง •ฮาร์ดแวร์ (Hardware) อุปกรณ์ซึ่งประกอบขึ้นจาก หน่วยประมวลผล หน่วยความจ า หน่วยเก็บข้อมูล หน่วยการสื่อสาร และอุปกรณ์ต่อพ่วง ต่าง ๆ •ซอฟท์แวร์ (Software) ได้แก่ ระบบปฏิบัติการ (Operating system: OS) และโปรแกรมใช้งานต่าง ๆ (Software applications) https://www.techopedia.com/definition/4607/computer https://www.gcflearnfree.org/computerbasics/what-is-a-computer/1/
ประวัติของคอมพิวเตอร์ •คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อก •คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอล •บุคคลส าคัญของวงการคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อก •เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือไฮดรอลิก •ออกแบบมาเพื่อรับข้อมูลในลักษณะเช่น ระดับของกระแสไฟ หรือ แรงดันไฮดรอลิก มากกว่าที่จะเป็นการค านวณตัวเลข •ข้อมูลจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้า ซึ่งท างานร่วมกับวงจรที่ออกมาเป็น พิเศษ เพื่อใช้ในการค านวณ •ค าตอบจะถูกแสดงออกมาอย่างต่อเนื่องหรือน าไปแสดงผลในรูปแบบอื่น ๆ •เครื่องค านวณแบบอนาล็อกแบบที่ง่ายที่สุดคือ สไลด์รูล ซึ่งใช้ความยาว ของไม้บรรทัดในการคูณ หาร หรือการค านวณอื่น ๆ https://www.utdallas.edu/~ivor/cs1315/history.html https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_computing_hardware_before_1950
คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อกที่ส าคัญ ลูกคิด:2500 ปีก่อนประวัติศาสตร์ 1614:John Napier สร้าง Napier’s bones 1622:William Oughtred สร้าง Slide rules โดย มีพื้นฐานมาจาก logarithms ของ John Napier 1642:Blaise Pascal ได้น าเสนอ mechanical calculator เรียกว่า machine arithmétique + - * / จอร์น เนเปีย วิลเลียม อาเทอ เบลส ปาสคาล
คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อกที่ส าคัญ 1804:Joseph-Marie Jacquard ได้พัฒนา Jacquard loom (กี่ทอผ้า)โดยใช้งานผ่านการ ควบคุมของ punched cards (บัตรเจาะรู) 1822:Charles Babbage ได้ออกแบบเครื่อง คอมพิวเตอร์แบบแมคคานิกเครื่องแรก ในชื่อว่า difference engine 1833:ออกแบบ Analytical Engine ที่สามารถ โปรแกรม และเก็บข้อมูลได้ โจเซฟ แจคการ์ด ชาร์ล แบบแบท
คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อกที่ส าคัญ 1886:Herman Hollerith ได้น าเสนอ Herman Hollerith tabulating system 1890: ตั้งบริษัทชื่อ Tabulating machine Company ซึ่งต่อมาในปี 1924 ได้กลายมาเป็น International Business Machines หรือ IBM เฮอแมม ฮอเรอริส
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอล • ทุก ๆ อย่างที่คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลด าเนินการนั้น ขึ้นอยู่กับการ ด าเนินการเพียงอย่างเดียวการระบุถึงการเปิด หรือ ปิดสวิตซ์ • มีเพียง 2 สถานะในวงจรคอมพิวเตอร์ • เปิด หรือ ปิด • แรงดันไฟฟ้าสูง หรือ ต่ า • ตัวเลข 0 หรือ 1 • คอมพิวเตอร์ท างานโดยการตรวจสอบกลุ่มของสวิตซ์ที่ผสมกันระหว่าง ON และ OFF เช่น การแสดงตัวเลข 0 - 3 • OFF-OFF (0), OFF-ON (1), ON-OFF (2), ON-ON (3) • ความเร็วของคอมพิวเตอร์วัดด้วยหน่วย megahertz หรือ การท างานหลาย ล้านรอบต่อวินาที https://www.utdallas.edu/~ivor/cs1315/history.html http://tcm.computerhistory.org/marketing/posterhistoryofelectroniccomputing.pdf
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ส าคัญ 1943:Colossus ได้ช่วยให้อังกฤษสามารถถอดรหัสลับของเยอรมัน ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 * Colossus เป็นคอมพิวเตอร์แบบวัตถุประสงค์จ าเพาะในแบบ ดิจิตอลเครื่องแรกของโลก 1939: John Vincent Atanasoff และ Clifford E. Berry สร้างเครื่องต้นแบบ และเป็นเครื่องจักรเครื่อง แรกที่ใช้หลอดสุญญากาศ เรียกว่า Atanasoff Berry Computer (ABC) * ABC ได้ชื่อว่าเป็นคอมพิวเตอร์แบบไฟฟ้าดิจิตอลเครื่องแรกของโลก * วัตถุประสงค์เพื่อแก้สมการ พีชคณิตเชิงเส้น http://www4.ncsu.edu/~belail/The_Introduction_of_Electronic_Computing/Atanasoff-Berry_Computer.html http://www.cryptomuseum.com/crypto/colossus/index.htm
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ส าคัญ 1944: Harvard Mark I ออกแบบโดย Howard Aiken * ใช้เวลา 6 วินาทีต่อการคูณหนึ่งครั้ง 1943:J. Presper Eckert และ John W. Mauchly ได้รับทุน สนับสนุนจากรัฐบาลเพื่อสร้างเครื่องจักร ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) * เครื่องคอมพิวเตอร์ดิจิตอลทั้งระบบเครื่องแรก * มีการใช้งาน subroutines * สามารถท าการคูณ 360 ครั้งต่อหนึ่งวินาที
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ส าคัญ 1945: john von Neumann เสนอแนวคิดสร้างเครื่อง EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) * ออกแบบในปี 1945 แต่ใช้งานจริงในปี 1952 * เป็นคอมพิวเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกที่ถูกออกแบบให้มี ความสามารถในการเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยความจ า * ใช้เลขฐาน 2 1949: EDSAC ถูกสร้างโดย Maurice Wilkes และ คณะจาก มหาวิทยาลัย Cambridge โดยมีพื้นฐาน มาจากแบบร่างของ John von Neumann * คอมพิวเตอร์เพื่อใช้งานทั่วไป และเก็บโปรแกรม ไว้ในหน่วยความจ าได้เป็นเครื่องแรก และรัน โปรแกรมแรกในปี 1949 * เป็นการเข้าสู่ยุคคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ http://www.tnmoc.org/special-projects/edsac/edsac-history
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ส าคัญ 1951: UNIVAC I (Universal Automatic Computer) เป็นคอมพิวเตอร์ทางการค้าเครื่องแรกที่ผลิตใน สหรัฐอเมริกา โดยการออกแบบของ J. Presper Eckert และ John Mauchly * เป็นคอมพิวเตอร์ส าหรับใช้งานทั่วไป ใช้งานได้ทั้งด้านตัวเลขและตัวอักษร * ถูกใช้ในงานส ามะโนประชากรในปี 1951 * เอกชนรายแรกที่ใช้งาน UNIVAC คือบริษัทประกันภัย Prudential * ค านวณได้ 1,000 ครั้งต่อวินาที * ในปี 1952 UNIVAC I สามารถท านายถึงผู้ชนะการเลือกตั้งประธานาธิบดีของสหรัฐได้อย่างถูกต้องใน ระหว่างการออกอากาศช่อง CBS https://www.thocp.net/hardware/univac.htm
คอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลที่ส าคัญ 1977: Apple II จากบริษัท Apple Computer Company โดย 2 ผู้ ร่วมก่อตั้งได้แก่ Steve Wozniak และ Steve Jobsได้ถูกวางจ าหน่าย * เป็นหนึ่งในคอมพิวเตอร์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดตลอดกาล * เป็นหนึ่งในคอมพิวเตอร์ที่แสดงผลด้วยจอภาพสีเครื่องแรก ๆ ของโลก * มีเคส และคีย์บอร์ด http://oldcomputers.net/appleii.html 1981: IBM ได้น าเสนอ สถาปัตยกรรมแบบเปิดของเครื่อง คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลโดย IBM (IBM PC) * จอแสดงผลแบบ MDA (Monochrome Display Adapter) แสดงผลได้เฉพาะข้อความ * ใช้แผ่นดิสก์ หรือเทปคาสเซท * ใช้ระบบปฏิบัติการ MS-DOS 1.0, PC DOS 1.0 จากบริษัท Microsoft * เป็นพื้นฐานส าคัญของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสมัยใหม่ IBM 5150 PC with IBM 5151 monitor
นักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ที่ส าคัญ Charles Babbage (1791-1871) * ได้รับยกย่องว่าเป็นบิดาของคอมพิวเตอร์ * สร้างเครื่อง Difference Engine และ Analytical Engine John von Neumann (1903-1957) * เขียนบทความว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ควรเก็บไว้ในหน่วยความจ าพร้อมไปกับข้อมูล * เป็นที่มาของสถาปัตยกรรมแบบ Neumann ซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์ สมัยใหม่ Grace Hopper (1906-1992) หรือ Grace Brewster Murray Hopper หรือมีอีกชื่อเรียก หนึ่งว่า Amazing Grace * ช่วยสร้าง UNIVAC * สร้างตัวแปลภาษาคอมพิวเตอร์ตัวแรกในปี 1952 * ให้แนวคิดว่าคอมพิวเตอร์โปรแกรมควรเป็นภาษาอังกฤษ * ใช้ค าว่า bug แทนการท างานที่ผิดพลาดของคอมพิวเตอร์ * The Grace Hopper Celebration เป็นงานรวมตัวของนักเทคโนโลยีหญิงที่ใหญ่ที่สุดใน โลก https://www.space.com/34885-grace-hopper-biography.html http://history-computer.com/ModernComputer/Software/FirstCompiler.html
นักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ที่ส าคัญ Alan Turing (1912-1954) * ได้รับยกย่องว่าเป็นบิดาของวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ Steve Wozniak (1950-) * ออกแบบและสร้าง Apple I และ Apple II ในปี 1976 * เป็นผู้ร่วมก่อตั้งบริษัท Apple Computer, Inc. ร่วมกับ Steve Jobs Tim Berners-Lee (1955-) * น าเสนอ World Wide Web ในปี 1989 * เป็นผู้ก่อตั้ง และผู้อ านวยการ World Wide Consortium (W2C) William Henry Bill Gates III (1955-) * ผู้ร่วมก่อตั้ง Microsoft ร่วมกับ Paul Allen
นักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ที่ส าคัญ Lawrence Edward Page หรือ Larry Page (1973-) * ผู้ร่วมก่อตั้ง Google ร่วมกับ Sergey Brin Elon Reeve Musk (1971-) * ผู้ก่อตั้งและบริหารบริษัท SpaceX บริษัท The Boring Company * ร่วมก่อตั้งและบริหารบริษัท Tesla, Inc. และ Neuralink * เคยเป็นเจ้าของ PayPal ก่อนขายให้กับ eBay * เจ้าของแนวคิด Hyperloop Jeffrey Preston Bezos (1964-) * ผู้ก่อตั้งและบริหาร Amazon ซึ่งเป็นร้านค้าปลีกออนไลน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก * ผู้ก่อตั้ง บริษัท Blue Origin
ยุคของคอมพิวเตอร์แบ่งตามอุปกรณ์หลัก •ยุคของหลอดสุญญากาศ •ยุคของทรานซิสเตอร์ •ยุคของแผงวงจรรวม •ยุคของไมโครโพรเซสเซอร์ http://people.bu.edu/baws/brief%20computer%20history.html http://btob.co.nz/business-news/five-generations-computers/
ยุคของหลอดสุญญากาศ • 1940-1956 • ยุคเริ่มต้นของคอมพิวเตอร์โดยใช้หลอดสุญญากาศเป็นส่วนประกอบของแผงวงจร และใช้ดรัมแม่เหล็กเป็นหน่วยความจ า • ภาษาเครื่อง เป็นภาษาส าหรับคอมพิวเตอร์ในยุคแรกนี้ • สามารถแก้ปัญหาได้ครั้งละ 1 ปัญหา • ป้อนข้อมูลโดยใช้บัตรเจาะรู และเทปกระดาษ • คอมพิวเตอร์ที่ส าคัญในยุคนี้ได้แก่ UNIVAC และ ENIAC
ยุคของทรานซิสเตอร์ • 1956-1963 • ทรานซิสเตอร์ได้ถูกน าเสนอเมื่อปี 1947 แต่ใช้งานจริงในช่วงปลายของทศวรรษ 1950 • ทรานซิสเตอร์ช่วยให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็ก ท างานเร็วขึ้น ราคาถูกลง และใช้ พลังงานไฟฟ้าน้อยลงเมื่อเทียบกับ หลอดสุญญากาศ • ยังคงใช้งานบัตรเจาะรูส าหรับการน าข้อมูลเข้า และแสดงผลข้อมูล • เริ่มใช้ภาษาคอมพิวเตอร์ที่เป็นสัญลักษณ์ (assembly) • เริ่มมีการใช้ภาษาคอมพิวเตอร์ระดับสูง เช่น COBOL และ FORTRAN
ยุคของแผงวงจรรวม • 1964-1971 • ทรานซิสเตอร์ถูกท าให้เล็กลงและถูกใส่ไว้ใน ซิลิกอนชิป (silicon chip หรือ เซมิ คอนดักเตอร์) • มีการต่อแป้นพิมพ์และจอภาพแสดงผลเข้ากับคอมพิวเตอร์ รวมถึงการใช้งาน ระบบปฏิบัติการ • คอมพิวเตอร์สามารถท างานหลายๆ งานพร้อมกัน • คอมพิวเตอร์ในยุคนี้จึงมีขนาดเล็กลง ราคาถูกลง และสามารถผลิตได้เป็นจ านวน มาก
ยุคของไมโครโพรเซสเซอร์ • 1972-2010 • เริ่มจากการพัฒนาชิปของบริษัท Intel คือรุ่น 4004 ในปี 1971 • เป้าหมายของชิป 4004 คือ รวมทุกองค์ประกอบของคอมพิวเตอร์ไว้ในชิปเพียงตัว เดียว ได้แก่ CPU หน่วยความจ า ตัวควบคุมการรับ/ส่ง ข้อมูล • ชิปหนึ่งตัวของ Intel ประกอบไปด้วยแผงวงจรรวมมากกว่าหนึ่งพันตัว • ผลจากการพัฒนาชิป จึงท าให้เกิด IBM PC • ยุคนี้ก่อให้เกิดอินเตอร์เน็ต การติดต่อกับผู้ใช้แบบกราฟฟิก (Graphical User Interface: GUI) การใช้งานเมาส์ แล็ปท็อป และอุปกรณ์แบบพกพาต่าง ๆ
ยุคของแผงวรจรรวม ประเภทของแผงวงจรรวม ความจุอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ เอสเอสไอ (SSI : Small Scale Integration) น้อยกว่า 100 เอ็มเอสไอ (MSI : Medium Scale Integration) ตั้งแต่ 100 ถึง 3,000 เอลเอสไอ (LSI : Large Scale Integration) ตั้งแต่ 3,000 ถึง 100,000 วีเอลเอสไอ (VLSI : Very Large Scale Integration) ตั้งแต่ 100,000 ถึง 1,000,000 ยูเอลเอสไอ (ULSI : Ultra Large Scale Integration) มากกว่า 1,000,000
องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ •Hardware •Software •Peopleware •Data • Algorithm
Hardware •องค์ประกอบที่เป็นรูปธรรม • มองเห็น จับต้องได้ •แบ่งออกเป็น 5 หน่วยหลัก • หน่วยรับข้อมูล • หน่วยประมวลผล • หน่วยเก็บข้อมูลหลัก • หน่วยเก็บข้อมูลส ารอง
Software •ชุดค าสั่งเพื่อสั่งงานคอมพิวเตอร์ •เป็นตัวเชื่อมระหว่างผู้ใช้กับฮาร์ดแวร์ • มีอยู่ 3 ประเภท •ซอฟต์แวร์ระบบ •ซอฟต์แวร์ส าเร็จรูป •ซอฟต์แวร์ประยุกต์
Peopleware •เริ่มใช้โดย Peter G. Neuman ในปี 1977 •หมายถึงคน หรือกลุ่มบุคคล ที่มีบทบาทในเทคโนโลยี และพัฒนา ระบบซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์ • นักพัฒนาระบบ นักเขียนโปรแกรม นักบริหารโครงการ นักออกแบบ ส่วนติดต่อผู้ใช้ •ในบางครั้งอาจใช้ค าว่า humanware หรือ liveware https://www.computerhope.com/jargon/p/peopware.htm
Data •ข้อมูล และอินฟอร์เมชั่น •อินฟอร์เมชั่นคือการแปลงข้อมูลเพื่อ •ง่ายต่อการโยกย้าย หรือประมวลผล •ข้อมูลดิบ (Raw data) หมายถึงข้อมูลแบบดิจิตอล https://searchdatamanagement.techtarget.com/definition/data
Algorithm •กลุ่มของขั้นตอนหรือค าสั่ง ส าหรับโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อให้ งานใด ๆ เสร็จสิ้น เช่น •การสนทนาแบบเห็นหน้าผ่านอุปกรณ์โทรศัพท์มือถือ • ใช้อัลกอริทึมการบีบอัดข้อมูลเสียงและภาพ •การค้นหาเส้นทางจากนครสวรรค์ไปกรุงเทพฯ • ใช้อัลกอริทึมการค้นหาเส้นทาง •การเลือกใช้อัลกอริทึมที่เหมาะสม จะช่วยให้โปรแกรมท างานได้เร็ว ขึ้น • มีที่มาจากนักคณิตศาสตร์ชาวอาหรับ ชื่อ มูฮัมหมัด อิบนุ มูซา อัลคุวาริชมีย์
สารสนเทศ •DIKW Model (Wisdom) (Knowledge) (Information) (Data) • ได้มาจากการสังเกตหรือ การวัด โดยนิยมเรียกว่า ข้อมูลดิบ • ข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นจากการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ และเชื่อมโยงของข้อมูล • ใช้ตอบค าถาม ใคร/อะไร/ที่ไหน/เมื่อไร/ท าไม • ได้มาจากสารสนเทศ • ใช้เพื่อตอบค าถามว่า ต้องปฏิบัติอย่างไร • สร้างมาจากการใช้งานความรู้ • ใช้เพื่อตอบค าถามว่า ท าไมและเมื่อไรต้องปฏิบัติ เช่นนั้น
เทคโนโลยีสารสนเทศ •น าเทคโนโลยีมาช่วยในการผลิต การจัดการ การจัดเก็บ การ ติดต่อสื่อสาร และการเผยแพร่ข้อมูล •ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีการเชื่อมโยงกันด้วยระบบสื่อสารความเร็วสูง เพื่อการรับส่งข้อมูล ที่รวดเร็วและแม่นย า
เทคโนโลยี วันนี้ พรุ่งนี้ อนาคต • ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) • การเรียนรู้ของเครื่องจักร (Machine learning: ML) • ความจริงเสมือน และภาพเสมือน (Virtual and Augmented Reality) • ผู้ช่วยส่วนตัวเสมือน (Virtual personal assistants: VPA) บล็อกเชน (Blockchain) • อินเตอร์เนตเพื่อสรรพสิ่งเป็นต้น (Internet of things)
สรุป •เทคโนโลยีในปัจจุบัน ได้ถูกพัฒนาต่อยอดมาจากอดีต •เครื่องนับ เครื่องค านวณ •บุคคลส าคัญ •ก าหนดทิศทางของเทคโนโลยี •ปูทางสู่เนื้อหาด้านเทคโนโลยีที่ส าคัญ •ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ สารสนเทศ •เทคโนโลยีสมัยใหม่ต่าง ๆ • AI ML ความจริงเสมือน ภาพเสมือน