ระบบคอมพิวเตอร์ (computer system)
คอมพิวเตอร์ คือ อุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกและช่วยในการทำงานของมนุษย์ โดยมีการใช้งานที่แตกต่างกันออกไป พัฒนาการของคอมพิวเตอร์มีมาอย่างต่อเนื่องจนในปัจจุบันคอมพิวเตอร์เป็นที่นิยม และราคาถูกลงมากเมื่อเทียบกับสมัยก่อน อีกทั้งความสามารถและประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ก็เพิ่มขึ้นทั้งในด้าน ความเร็วในการประมวลผลข้อมูล และความสามารถในการเก็บข้อมูลมากขึ้น และปลอดภัยมากขึ้น
เมื่อคุณปิดคอมพิวเตอร์ มันก็เปรียบเสมือนสิ่งของที่ประกอบด้วย พลาสติก โลหะ สายไฟมากมาย และวงจรต่างๆ ที่เชื่อมต่อกันอย่างซับซ้อนมากมาย แต่เมื่อคุณเปิดคอมพิวเตอร์ขึ้น กระแสไฟฟ้าจะกระตุ้นให้วงจรเหล่านั้นทำงาน และเกิดเรื่องน่าอัศจรรย์ขึ้นมากมาย แต่เริ่มแรกที่กระแสไฟฟ้าเข้าสู่คอมพิวเตอร์ มันจะยังไม่ทำงานใดๆทั้งนั้น นอกจากจะตรวจสอบตัวเองก่อนว่ามีอุปกรณ์อะไรบ้างที่มีอยู่ในตัวมันและยังใช้งานได้หรือไม่ เหมือนกับ คนไข้อาการโคม่าที่พอฟื้นขึ้นมาก็จะตรวจดูตัวเองก่อนว่า อวัยวะของตัวเองอยู่ครบหรือไม่ นั่นเอง เมื่อคอมพิวเตอร์ตรวจสอบอุปกรณ์ต่างๆ ในตัวมันแล้วไม่มีปัญหา ก็จะเริ่มทำการ บูท (boot) ระบบ ซึ่งต้องอาศัยโปรแกรมที่เรียกว่า ระบบปฏิบัติการ ซึ่งทำหน้าที่เสมือนผู้ดูแลการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในคอมพิวเตอร์ ให้ทำงานตามคำสั่ง
การตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่อง(Power-On-Self-Test)
เมื่อคุณเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ คุณจะสังเกตุเห็นว่าหน้าจอคอมพิวเตอร์นั้นยังไม่มีอะไรเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายวินาที จริงๆ แล้ว คอมพิวเตอร์ของคุณนั้นไม่ได้อยู่เฉยๆ แต่กำลังทำงานอยู่ งานที่เป็นงานซับซ้อน ประกอบด้วยการจัดการสิ่งต่างๆ มากมาย เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นทำงานอย่างถูกต้อง และตรวจสอบว่ามีอุปกรณ์อะไรต่ออยู่กับตัวมันเองบ้าง และถ้ามีบางอย่างผิดพลาดคอมพิวเตอร์ก็จะแสดงข้อความเตือนขึ้นมา การทำงานดังกล่าวนี้เป็นการเริ่มต้นของการทำงานที่ซับซ้อนต่างๆ มากมาย เราเรียกกระบวนการนี้ว่า การบูตอัพ (boot-up) หรือเรียกสั้นๆ ว่า การบูต (boot) ขั้นตอนการบูตเป็นขั้นตอนที่สำคัญ ซึ่งเป็นขั้นตอนการดึงระบบปฏิบัติที่เก็บอยู่ในฮาร์ดดิสก์ของเครื่องมาทำงาน ระบบปฏิบัติการเป็นชุดของคำสั่งที่ทำหน้าที่เป็นตัวประสานการทำงานระหว่างอุปกรณ์ต่างๆของคอมพิวเตอร์ โปรแกรมประยุกต์ และมนุษย์
แต่ก่อนที่คอมพิวเตอร์จะดึงระบบปฏิบัติการมาทำงานนั้น มันจะต้องแน่ในก่อนว่าอุปกรณ์ต่างๆ นั้นทำงานถูกต้อง และซีพียูและหน่วยความจำทำงานถูกต้อง การทำงานดังกล่าวเรียกว่า การตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่อง (POST ย่อมาจาก Power-On-Self-Test)
ถ้ามีบางอย่างผิดพลาด หน้าจอจะขึ้นข้อความเตือน หรือส่งสัญญาณเสียง “ปี้บ” ซึ่งมีอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับชนิดของความผิดพลาดที่เกิดขึ้น จริงๆ แล้ว ข้อความเตือนความผิดพลาดหรือสัญญาณเสียงปี้บ นั้น อาจไม่ได้เกิดจากข้อผิดพลาดนั้นๆ โดยตรง แต่ก็พอจะบอกได้ว่าอุปกรณ์ใดมีปัญหา จุดประสงค์โดยทั่วไปก็คือตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์มีความผิดพลาดเกิดข้นหรือไม่
แต่ถ้าไม่มีข้อความเตือนหรือเสียงปี้บ ก็ไม่ได้หมายความว่าอุปกรณ์ต่างๆ ทำงานถูกต้องสมบูรณ์ทั้งหมด เนื่องจากการตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่องนั้นสามารถตรวจสอบข้อผิดพลาดทั่วๆไปได้เท่านั้น ซึ่งอาจบอกได้เพียงว่าอุปกรณ์ที่จำเป็นพื้นฐานเช่น แป้นพิมพ์ การ์ดแสดงผล ได้ต่ออยู่กับเครื่องหรือไม่ เท่านั้น อาจจะดูเหมือนว่าการตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่องนั้นไม่มีประโยชน์อะไรมากนัก นั้นเพราะว่าคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ทำงานได้ปกติ แต่ถ้าไม่มีขั้นตอนนี้แล้วคุณจะไม่สามารถรู้ได้เลยว่ามีอุปกรณ์ใดยังไม่ได้ต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์และทำงานปกติดีหรือไม่
การทำงาน
เมื่อคุณเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ กระแสไฟฟ้าจะวิ่งไปตามเส้นทางที่ได้กำหนดไว้ไปยัง ซีพียู เพื่อลบข้อมูลเก่าที่ยังคงค้างอยู่ใน หน่วยความจำของซีพียู หรือเรียกว่า รีจิสเตอร์ (Register) สัญญาณทางไฟฟ้าจะไปตั้งค่ารีจิสเตอร์ของซีพียูตัวหนึ่ง มีชื่อว่า ตัวนับโปรแกรม หรือ Program counter ค่าที่ตั้งให้นั้น ค่าที่ตั้งนั้นเป็นค่าที่บอกให้ ซีพียู รู้ตำแหน่งของคำสั่งถัดไปที่จะต้องทำ ซึ่งตอนเปิดเครื่อง ตำแหน่งที่ต้องส่งไปก็คือตำแหน่งเริ่มต้นของคำสั่งบูตนั่นเอง ชุดคำสั่งหรือโปรแกรมบูตจะเก็บอยู่ในหน่วยความจำที่เรียกว่า ไบออส (BIOS ย่อมาจาก Basic Input/Output System) หรือ รอมไบออส (ROM BIOS ย่อมาจาก Read Only Memory Basic Input/Output System)
จากนั้น ซีพียูจะส่งสัญญาณไปตามบัส (Bus) ซึ่งเป็นวงจรทีเชื่อมอุปกรณ์ทุปอย่างเข้าด้วยกัน เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทุกอย่างทำงาน
ในคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าๆ จะมีโปรแกรมที่ทำหน้าที่ตรวจสอบการทำงานของซีพียูเพื่อให้แน่ใจว่า การทำงานนั้นเป็นไปตามจังหวะของสัญญาณนาฬิกาของระบบ
ขั้นต่อไปคือการตรวจสอบหน่วยความจำที่อยู่ในการ์ดแสดงผลและสัญญาณวิดีโอที่ควบคุมการแสดงผลบนหน้าจอ ต่อจากนั้นจะสร้างรหัสไบออสให้การ์แสดงผลเป็นส่วนหนึ่งของระบบ ถึงขั้นตอนนี้คุณจะเห็นมีบางสิ่งบางอย่างปรากฏบนหน้าจอคุณ
การตรวจสอบต่อไปคือการตรวจสอบ แรมชิบ (RAM Chip) โดยซีพียูจะเขียนข้อมูลลงในชิบ แล้วอ่านออกมาเทียบกับข้อมูลที่ส่งไปเขียนตอนแรก และเริ่มนับจำนวนความจุของหน่วยความจำที่ถูกตรวจสอบแล้ว ซึ่งในระหว่างนี้ก็จะมีการแสดงผลขึ้นบนหน้าจอด้วย
ต่อไปซีพียูจะตรวจสอบคีย์บอร์ดว่าได้ต่ออยู่กับคอมพิวเตอร์หรือไม่ และตรวจสอบว่ามีการกดแป้นคีย์บอร์ดหรือไม่
ต่อมาก็จะส่งสัญญาณไปตามเส้นทางบัส เพื่อหาไดร์ฟต่างๆ และคอยจนกว่าจะได้สัญญาณตอบกลับเพื่อเป็นการตรวจสอบว่าไดร์ฟทำงานได้หรือไม่
สำหรับคอมพิวเตอร์แบบ AT เป็นต้นไป ผลจากการตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่องนี้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับข้อมูลที่เก็บอยู่ใน ซีมอสแรม (CMOS RAM) ซึ่งเป็นที่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์ต่างๆ ซีมอสแรม เป็นหน่วยความจำชนิดหนึ่งที่มีหน้าที่เก็บข้อมูลไว้แม้เครื่องจะปิดหรือไม่มีกระแสไฟฟ้าก็ตาม เพราะว่ามันมีแบเตอร์รี่ไว้สำหรับจ่ายไฟให้ตัวมันเองโดยเฉพาะ ถ้ามีการตั้งใหม่ในระบบก็ไปแก้ไขในซีมอสด้วย แต่ถ้าเป็นรุ่นเก่าแบบ XT จะไม่มีซีมอสแรม
อุปกรณ์แต่ละตัวจะมีรหัสไบออสอยู่ ซึ่งเป็นตัวคอยประสานงานกับอุปกรณ์ตัวอื่น และเป็นตัวบอกการเป็นส่วนหนึ่งของระบบ ถึงขั้นนี้เครื่องคอมพิวเตอร์ก็พร้อมที่จะทำงานต่อไป คือ การบูต ดึงระบบปฏิบัติการขึ้นมาทำงาน
คอมพิวเตอร์ของคุณจะไม่สามารถทำงานใดๆ ได้เลยถ้าไม่มีซอฟต์แวร์ระบบ หรือ ระบบปฏิบัติการ ที่เป็นโปรแกรมที่คอบประสานการทำงานของ โปรแกรมอื่น ให้สามารถทำงานร่วมกับฮาร์ดแวร์ได้ แต่ก่อนที่ระบบปฏิบัติการจะทำงานได้นั้น จะต้องถูกดึงมาไว้ที่หน่วยความจำหลักเสียก่อน เราเรียกกระบวนการนี้ว่า บูตสแทรบ (Bootstrab) หรือเรียกสั้นๆ ว่า บูต (Boot) ซึ่งเป็นคำสั่งสั้นๆ ที่จะต้องมีอยู่ในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง
การที่เราเรียกว่า “บูตสแทรบ” เพราะมันเป็นการทำให้คอพิวเตอร์สามารถทำงานต่างๆ ได้ด้วยตัวเอง ขั้นตอนการบูตไม่ได้ทำอะไรมากนัก จริงๆ แล้วมีการทำงานเพียง 2 อย่างเท่านั้น คือ การตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่อง และการค้นหาไดร์ฟ ที่เก็บระบบปฏิบัติการ เมื่อการทำงานเสร็จสมบูรณ์ เครื่องก็จะรู้ว่าระบบปฏิบัติการถูกเก็บไว้ที่ไหน ก็จะทำการดึงระบบปฏิบัติการโดยการอ่านไฟล์ระบบปฏิบัติการและคัดลอกไปไว้ในหน่วยความจำหลักของเครื่อง หรือ แรม (Random Access Memory : RAM) แต่อาจจะมีคำถามเกิดขึ้นว่า ทำไมไม่ใส่ระบบปฏิบัติการลงใน รอมไบออสเลย เหตุผลก็คือ ถ้าเราใส่ไว้ในรอมเราจะไม่สามารถเปลี่ยนระบบปฏิบัติการได้เลย และเวลาจะยกระดับของระบบปฏิบัติการก็จะต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ไปเลย ซึ่งเป็นการเสียค่าใช้จ่ายสูงกว่าการติดตั้งระบบปฏิบัติการไว้ทีอื่น แล้วค่อยคัดลอกมาทำงาน การทำแบบนี้ทำให้เราสามารถเปลี่ยนระบบปฏิบัติการหรือยกระดับของระบบปฏิบัติการได้ง่ายและสะดวกสบายกว่ามาก ระบบปฏิบัติการในปัจจบันมีให้เลือกมากมาย ได้แก่ ไมโครซอฟต์วินโดว์ (Microsoft Window) ลินุกซ์ (Linux) เป็นต้น
คอมพิวเตอร์ทำงานได้โดยมีส่วนประกอบที่สำดัญ คือ หน่วยประมวลผล, หน่วยความจำ, และหน่วยรับ-แสดงผล
หน่วยประมวลผลมีหน้าที่ตีความและดึงคำสั่งมาทำงาน ส่วนหน่วยความจำมีหน้าที่เก็บข้อมูลรอจนกว่าจะมีการเรียกใช้ หรือนำไปเก็บไว้ที่อื่น และหน่วยรับและแสดงผลข้อมูล อุปกรณ์เหล่านี้จะติดต่อกันบนแผงวงจรหลัก หรือ เมนบอร์ด การ์ดควบคุมจะต่อกับแผงวงจรหลัก เพื่อให้ระบบติดต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ได้ การ์ดส่วนใหญ่ที่พบในคอมพิวเตอร์ ได้แก่ การ์ดจอ, การ์ดเสียง, การ์ดโมเด็ม, การ์ดเครือข่าย เป็นต้น
อุปกรณ์ภายนอกระบบที่ต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านทางพอร์ตต่างๆ ได้แก่ แป้นพิมพ์, เมาส์, เครื่องพิมพ์, เครื่องสแกน, ไมโครโฟน, จอภาพ, ลำโพง เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ต่างๆ ที่กล่าวข้างต้นเป็นเพียงองค์ประกอบหนึ่งของระบบคอมพิวเตอร์เท่านั้น ซึ่ง อุปกรณ์ต่างเหล่านั้น จัดอยู่ในอค์ประกอบประเภท ฮาร์ดแวร์ (hardware) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เราสามารถจับต้องได้ ฮาร์ดแวร์ แบ่งเป็น 5 ประเภท อุปกรณ์รับข้อมูล (input), อุปกรณ์ส่งข้อมูล (output), อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูล (system unit), อุปกรณ์เก็บข้อมูล (storage device), และอุปกรณ์ที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูล (communication device)
องค์ประกอบอื่นๆ ได้แก่ ซอฟท์แวร์ (software) คือ ชุดของคำสั่งที่เป็นตัวกำหนดการทำงานต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ สามารถเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า โปรแกรม เช่น window, winamp, winzip, wordprocessor, powerdvd เป็นต้น ส่วนบุคคล (peopleware) คือ บุคคลที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ เช่น บุคคลทั่วไป, นักเขียนโปรแกรม, นักวิเคราะห์ระบบ เป็นต้น และข้อมูล (data) คือ ข้อมูลที่เก็บอยู่ในคอมพิวเตอร์เพื่อไว้ใช้งานต่อไป ซึ่งสามารถเป็นได้ ทั้ง รหัสต่างๆ ตัวอักขระ ตัวเลข รูปภาพ เสียง และ วิดีโอ เป็นต้น
ทำไมคอมพิวเตอร์จึงเป็นที่นิยม
เนื่องจากคอมพิวเตอร์มีการทำงานที่มีความเร็วสูงมาก มีความน่าเชื่อถือในการทำงาน และสามารถเก็บข้อมูลได้จำนวนมากๆ และเป็นเวลานาน และมีความปลอดภัยของข้อมูลสูง คอมพิวเตอร์จึงเป็นสิ่งที่นิยมใช้ในปัจจุบันและในอนาคตต่อไป
การลงโปรแกรม (installing) และ การใช้โปรแกรม (running) แตกต่างกันอย่างไร
การลงโปรแกรมเป็นขบวนการติดตั้งค่าต่างๆ เพื่อให้โปรแกรมทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์ต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ได้ เช่น เครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์ฮาร์ดร์ต่างๆ ส่วนการใช้โปรแกรมเมื่อผู้ใช้ต้องการใช้งานโปรแกรม ผู้ใช้จะต้องเริ่มต้นด้วยการสั่งงานให้โปรแกรมเริ่มทำงาน หรือ ใส่แผ่นซีดี หรือ พิมพ์คำสั่งลงไปสั่งให้เริ่มทำงาน จากนั้นคอมพิวเตอร์จะเคลื่อนย้ายคำสั่งจากหน่วยความจำรองมาไว้ในหน่วยความจำหลัก แล้วให้ทำงาน (execute) ตามคำสั่งที่ได้รับ
