คอมพิวเตอร์ และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ขอบคุณภาพจาก : http://koko633.exteen.com/images/60696computer.jpg

คอมพิวเตอร์ (computer) หรือเรียกว่า คณิตกรณ์ เป็นเครื่องจักรแบบสั่งการได้ที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการกับลำดับตัวดำเนินการทางตรรกศาสตร์หรือคณิตศาสตร์ โดยอนุกรมนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้เมื่อพร้อม ส่งผลให้คอมพิวเตอร์สามารถแก้ปัญหาได้มากมาย

คอมพิวเตอร์ถูกประดิษฐ์ออกมาให้ประกอบไปด้วยความจำรูปแบบต่าง ๆ เพื่อเก็บข้อมูล อย่างน้อยหนึ่งส่วนที่มีหน้าที่ดำเนินการคำนวณเกี่ยวกับตัวดำเนินการทางตรรกศาสตร์ และตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ และส่วนควบคุมที่ใช้เปลี่ยนแปลงลำดับของตัวดำเนินการโดยยึดสารสนเทศที่ถูกเก็บไว้เป็นหลัก อุปกรณ์เหล่านี้จะยอมให้นำเข้าข้อมูลจากแหล่งภายนอก และส่งผลจากการคำนวณตัวดำเนินการออกไป

หน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์มีหน้าที่ดำเนินการกับคำสั่งต่าง ๆ ที่คอยสั่งให้อ่าน ประมวล และเก็บข้อมูลไว้ คำสั่งต่าง ๆ ที่มีเงื่อนไขจะแปลงชุดคำสั่งให้ระบบและสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ เป็นฟังก์ชันที่สถานะปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกถูกพัฒนาขึ้นในช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ค.ศ. 1940 – ค.ศ. 1945) แรกเริ่มนั้น คอมพิวเตอร์มีขนาดเท่ากับห้องขนาดใหญ่ ซึ่งใช้พลังงานมากเท่ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (พีซี) สมัยใหม่หลายร้อยเครื่องรวมกัน

คอมพิวเตอร์ในสมัยใหม่นี้ผลิตขึ้นโดยใช้วงจรรวม หรือวงจรไอซี (Integrated circuit) โดยมีความจุมากกว่าสมัยก่อนล้านถึงพันล้านเท่า และขนาดของตัวเครื่องใช้พื้นที่เพียงเศษส่วนเล็กน้อยเท่านั้น คอมพิวเตอร์อย่างง่ายมีขนาดเล็กพอที่จะถูกบรรจุไว้ในอุปกรณ์โทรศัพท์มือถือ และคอมพิวเตอร์มือถือนี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดเล็ก และหากจะมีคนพูดถึงคำว่า "คอมพิวเตอร์" มักจะหมายถึงคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลซึ่งถือเป็นสัญลักษณ์ของยุคสารสนเทศ อย่างไรก็ดี ยังมีคอมพิวเตอร์ชนิดฝังอีกมากมายที่พบได้ตั้งแต่ในเครื่องเล่นเอ็มพีสามจนถึงเครื่องบินบังคับ และของเล่นชนิดต่าง ๆ จนถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ในปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ได้ใช้วงจรเบ็ดเสร็จขนาดใหญ่มาก (very large scale integrated circuit) ซึ่งสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้มากกว่าสิบล้านตัว เราสามารถแบ่งคอมพิวเตอร์ในรุ่นปัจจุบันออกเป็น 4 ประเภทดังต่อไปนี้

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ถือได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วมาก และมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น ๆ เครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีราคาแพงมาก มีขนาดใหญ่ สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้หลายแสนล้านครั้งต่อวินาที และได้รับการออกแบบ เพื่อให้ใช้แก้ปัญหาขนาดใหญ่มากทางวิทยาศาสตร์และทางวิศวกรรมศาสตร์ได้อย่างรวดเร็ว เช่น การพยากรณ์อากาศล่วงหน้าเป็นเวลาหลายวัน การศึกษาผลกระทบของมลพิษกับสภาวะแวดล้อมซึ่งหากใช้คอมพิวเตอร์ชนิดอื่น ๆ แก้ไขปัญหาประเภทนี้ อาจจะต้องใช้เวลาในการคำนวณหลายปีกว่าจะเสร็จสิ้น ในขณะที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถแก้ไขปัญหาได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น เนื่องจากการแก้ปัญหาใหญ่ ๆ จะต้องใช้หน่วยความจำสูง ดังนั้น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จึงมีหน่วยความจำที่ใหญ่มาก ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีหลายประเภท ตั้งแต่รุ่นที่มีหน่วยประมวลผล (processing unit) 1 หน่วย จนถึงรุ่นที่มีหน่วยประมวลผลหลายหมื่นหน่วยซึ่งสามารถทำงานหลายอย่างได้พร้อม ๆ กัน

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ มีสมรรถภาพที่ต่ำกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์มาก แต่ยังมีความเร็วสูง และมีประสิทธิภาพสูงกว่ามินิคอมพิวเตอร์หรือไมโครคอมพิวเตอร์ เมนเฟรมคอมพิวเตอร์สามารถให้บริการผู้ใช้จำนวนหลายร้อยคนพร้อม ๆ กัน ฉะนั้น จึงสามารถใช้โปรแกรมจำนวนนับร้อยแบบในเวลาเดียวกันได้ โดยเฉพาะถ้าต่อเครื่องเข้าเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ผู้ใช้สามารถใช้ได้จากทั่วโลก ปัจจุบัน องค์กรใหญ่ ๆ เช่น ธนาคาร จะใช้คอมพิวเตอร์ประเภทนี้ในการทำบัญชีลูกค้า หรือการให้บริการจากเครื่องฝากและถอนเงินแบบอัตโนมัติ (automatic teller machine) เนื่องจากเครื่องเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ได้ถูกใช้งานมากในการบริการผู้ใช้พร้อม ๆ กัน เมนเฟรมคอมพิวเตอร์จึงต้องมีหน่วยความจำที่ใหญ่มาก

มินิคอมพิวเตอร์ คือ เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก ๆ ซึ่งสามารถบริการผู้ใช้งานได้หลายคนพร้อม ๆ กัน แต่จะไม่มีสมรรถภาพเพียงพอที่จะบริการผู้ใช้ในจำนวนที่เทียบเท่าเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ได้ จึงทำให้มินิคอมพิวเตอร์เหมาะสำหรับองค์กรขนาดกลาง หรือสำหรับแผนกหนึ่งหรือสาขาหนึ่งขององค์กรขนาดใหญ่เท่านั้น

ไมโครคอมพิวเตอร์ คือ คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กแบบขนาดตั้งโต๊ะ (desktop computer) หรือขนาดเล็กกว่านั้น เช่น ขนาดสมุดบันทึก (notebook computer) และขนาดฝ่ามือ (palmtop computer) ไมโครคอมพิวเตอร์ได้เริ่มมีขึ้นในปีพ.ศ. 2518 ถึงแม้ว่าในระยะหลัง เครื่องชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพที่สูง แต่เนื่องจากมีราคาไม่แพงและมีขนาดกะทัดรัด ไมโครคอมพิวเตอร์จึงยังเหมาะสำหรับใช้ส่วนตัว ไมโครคอมพิวเตอร์ได้ถูกออกแบบสำหรับใช้ที่บ้าน โรงเรียน และสำนักงานสำหรับที่บ้าน เราสามารถใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ในการทำงบประมาณรายรับรายจ่ายของครอบครัวช่วยทำการบ้านของลูก ๆ การค้นคว้าข้อมูลและข่าวสาร การสื่อสารแบบอิเล็กทรอนิกส์ (electronic mail หรือ E - mail) หรือโทรศัพท์ทางอินเทอร์เน็ต (internet phone) ในการติดต่อทั้งในและนอกประเทศ หรือแม้กระทั่งทางบันเทิง เช่น การเล่นเกมบนเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ สำหรับที่โรงเรียน เราสามารถใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ในการช่วยสอนนักเรียนในการค้นคว้าข้อมูลจากทั่วโลกสำหรับที่สำนักงาน เราสามารถใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ในการช่วยพิมพ์จดหมายและข้อมูลอื่น ๆ เก็บและค้นข้อมูล วิเคราะห์และทำนายยอดซื้อขายล่วงหน้า

เครือข่ายคอมพิวเตอร์คืออะไร?
การที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทและความสำคัญเพิ่มขึ้น เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกับเพื่อเพิ่มขีดความสามารถของระบบให้สูงขึ้น เพิ่มการใช้งานด้านต่าง ๆ และลดต้นทุนระบบโดยรวมลง มีการแบ่งใช้งานอุปกรณ์และข้อมูลต่าง ๆ ตลอดจนสามารถทำงานร่วมกันได้
สิ่งสำคัญที่ทำให้ระบบข้อมูลมีขีดความสามารถเพิ่มขึ้น คือ การโอนย้ายข้อมูลระหว่างกัน และการเชื่อมต่อหรือการสื่อสาร การโอนย้ายข้อมูลหมายถึงการนำข้อมูลมาแบ่งกันใช้งาน หรือการนำข้อมูลไปใช้ประมวลผลในลักษณะแบ่งกันใช้ทรัพยากร 

เพิ่มคำอธิบายภาพขอบคุณภาพจาก:http://www.school.net.th/

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network) หมายถึงการนำเครื่องคอมพิวเตอร์ มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน โดยอาศัยช่องทางการสื่อสารข้อมูล เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ และการใช้ทรัพยากรของระบบร่วมกัน (Shared Resource) ในเครือข่ายนั้น
ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ มีองค์ประกอบที่สำคัญ เพื่อการเชื่อมต่อเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ได้แก่ คอมพิวเตอร์แม่ข่าย (File Server) ช่องทางการสื่อสาร (Communication Chanel) สถานีงาน (Workstation or Terminal) และ อุปกรณ์ในเครือข่าย (Network Operation System)
อุปกรณ์ในเครือข่าย

1. การ์ดเชื่อมต่อเครือข่าย (Network Interface Card : NIC)
2. โมเด็ม ( Modem : Modulator Demodulator)
3. ฮับ (Hub) 

โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Topology of LAN)

เครือข่ายแบบบัส (Bus Topology) จะทำงานเหมือนกับรถบัสโดยสารประจำทางคอยวิ่งรับส่งผู้โดยสารจากจุดหนึ่งๆ ไปยังจุดหมายปลายทาง ในเครือข่ายแบบบัส จะไม่มีเครื่องเซิร์ฟเวอร์ศูนย์กลายคอยควบคุมจัดการ ทุกเครื่องในเครือข่ายจะเชื่อมต่อเข้ากับช่องสื่อสารเส้นเดียวกัน อุปกรณ์สื่อสารทั้งหมดในเครือข่ายสามารถสื่อสารส่งข่าวสารอิเล็กทรอนิกส์ถึงกันได้โดยไม่จำเป็น ต้องมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์ศูนย์กลาง ถ้ามีบางข่าวสารชนกัน อุปกรณ์ตัวนั้นจะหยุดชั่วขณะแล้วพยายามส่งใหม่ ข้อดี คือ สามารถจัดการได้ทั้งเครือข่ายแบบ client/server และแบบ peer-to-peer ข้อจำกัด คือ จำเป็นต้องใช้วงจรสื่อสารและซอฟต์แวร์เข้ามาช่วยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของสัญญาณข้อมูล และถ้ามีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย อาจส่งผลให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring Topology) คือ ไมโครโปรเซสเซอร์ทุกเครื่องจะสื่อสารกันถายในเครือข่ายผ่านสายสัญญาณที่มีลักษณะเป็นวงแหวน สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งวิ่งไป รอบวงแหวนจนกระทั่งไปถึงยังเครื่องปลายทางโดยไม่จำเป็นต้องมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์เป็นศูนย์กลาง โดยมีโทเคนซึ่งเป็นบิต แบบมีแบบแผนจะวิ่งไปรอบๆ วงแหวนทำหน้าที่พิจารณาว่าเครื่องใดในเครือข่ายจะ เป็นผู้ส่งสารสนเทศ ข้อดี ข่าวสารจะเคลื่อนที่เป็นลำดับไปในทิศทางเดียว ขจัดปัญหาการชนกันของสัญญาณ ข้อจำกัด ถ้าเครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่ายเสียหาย อาจทำให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

เครือข่ายแบบดาว (Star Topology) คือ จะมีไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องศูนย์กลางแม่ข่าย ไมโครคอมพิวเตอร์ที่เหลือและอุปกรณ์สื่อสารอื่นๆ ทั้งหมดจะเชื่อมต่อไปยังเครื่องแม่ข่ายโดยมีฮับ (HUB) เป็นอุปกรณ์คอยจัดการรับส่งข่าวสารจากเครื่องหนึ่งๆไปสู่เครื่องอื่นๆ สายสื่อสารจะเชื่อมต่อจากไมโครคอมพิวเตอร์เข้าสู่ฮับแยกไปแต่ละเครื่อง สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งผ่านจากเครื่องหนึ่งผ่านฮับไปยังเครื่องปลายทาง ฮับจะคอยตรวจสอบลำดับการจราจรที่วิ่งไปมาในเครือข่าย ข้อดี ฮับจะทำหน้าที่คอยปกป้องการชนกันของข่าวสาร เมื่อเครื่องใดเครื่องหนึ่งเสียหาย ก็จะไม่มีผลกระทบต่อเครื่องอื่นๆทั้งระบบ ข้อจำกัด ถ้าฮับเสียหายจะทำให้ทั้งระบบต้องหยุดซะงัก และมีความสิ้นเปลืองสายสัญญาณมากกว่าแบบอื่นๆ

เครือข่ายแบบผสม (Hybrid Topology) คือ เป็นเครือข่ายที่ผสมผสานกันทั้งแบบดาว,วงแหวน และบัส เช่น วิทยาเขตขนาดเล็กที่มีหลายอาคาร เครือข่ายของแต่ละอาคารอาจใช้แบบบัสเชื่อมต่อกับอาคารอื่นๆที่ใช้แบบดาว และแบบวงแหวน

เครือข่ายแบบFDDI (FDDI Topology) คือ เครือข่ายความเร็วสูงรุ่นใหม่ Fiber Distributed Data Interface การเชื่อมต่อจะมีความเร็วประมาณ 100-200 เมกะบิตต่อวินาที เครือข่าย FDDI จะใช้สายใยแก้วนำแสงโดยแปลงจาก โทโปโลยีแบบวงแหวน เพียงแต่มีวงแหวน 2 วง นิยมใช้สำหรับงานด้านที่ต้องการเทคโนโลยีสูง เช่น วีดิทัศน์แบบดิจิทัล , กราฟิกความละเอียดสูง ข้อดี ความเร็วสูง มีเสถียรภาพ และความน่าเชื่อถือสูง เนื่องจากมีวงแหวน 2 วง ถ้าวงใดวงหนึ่งเสียหาย การสื่อสารยังสามารถดำเนินต่อไปได้ในวงแหวนที่เหลือ ข้อจำกัด ค่าใช้จ่ายสูง เนื่องจากใช้ใยแก้วนำแสง, อุปกรณ์และการจัดการเครือข่ายจะมีต้นทุนสูงกว่าโทโปโลยีอื่นๆ

ที่มา

http://reg.ksu.ac.th/teacher/songgrod/4123702/content/lesson1/103.html

https://th.wikipedia.org