หน่วยที่ 2

หน่วยที่ 2 ข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์

ข้อมูลดิจิทัล

คอมพิวเตอร์รับข้อมูลจากผู้ใช้แล้วจะแปลงข้อมูลนั้นให้เป็นรูปแบบสัญาณดิจิทัล (สัญญาณไฟฟ้า)  แล้วจึงประมวลผลตามคำสั่งที่ได้รับ  จากนั้นจึงเปลี่ยนป็นข้อมูลรูปแบบสัญญาณดิจิตัลกลับมาให้อยู่ในรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจผ่านทางอุปกรณ์แสดงผลข้อมูลอีกครั้งหนึ่ง

หน่วยของข้อมูล

สัญญาณดิจิทัล  จะใช้หลักการของการปิดกระแสไฟฟ้า  แทนด้วยเลข  0  และการเปิดกระแสไฟฟ้าแทนด้วยเลข  1  ซึ่งเป็นรหัสของเลขฐานสองที่ประกอบด้วยเลข  2  ตัว  คือ  0  และ  1  เมื่อนำเลขฐานสองมาประกอบกันเป็นชุดก็จะสามารถแทนเป็นรหัสที่มีความหมายต่อมนุษย์

หน่วยความจุของข้อมูลที่ใช้ในปัจจุบันมีดังนี้

บิต  เป็นหน่วยความจุของข้อมูลที่มีขนาดเล็กที่สุด  คือ  สัญญาณไฟฟ้าเปิดหรือปิด  1  ครั้ง  แทนด้วยตัวเลข  0 หรือ  1  มีอักษรย่อเป็น  b

ไบต์  คือ  การนำตัวเลข  0  และ  1 มาเรียงต่อกัน  เพื่อแทนค่ารหัสตัวอักษร  โดยปกติจะต้องใช้จำนวน  8  บิต จึงจะสามารถแทนค่าได้  1  ตัวอักษร  มีอักษรย่อเป็น  B

กิโลไบต์  คือ  การนำไบต์มารวมกันจำนวน  1,024  ไบต์  จะมีค่าเท่ากับ  1  กิโลไบต์  ซึ่งมีขนาดประมาณ  1  ย่อหน้าของกระดาษขนาด A4  มีอักษรย่อเป็น  KB

เมกะไบต์  คือ  การนำกิโลไบต์มารวมกันจำนวน  1,024  กิโลไบต์  จะมีค่าเท่ากับ  1  เมกะไบต์  ซึ่งมีขนาด ประมาณเรื่องสั้น  1  เรื่อง  มีอักษรย่อเป็น  MB

กิกะไบต์  คือ  การนำเมกะไบต์มารวมกันจำนวน  1,024  เมกะไบต์  จะมีค่าเท่ากับ  1  กิกะไบต์  ซึ่งมีขนาดประมาณข้อมูลที่บันทึกเต็มกระดาษขนาด  A4  ที่บรรจุอยู่เต็มหลังรถบรรทุก  มีอักษรย่อเป็น  GB

เทราไบต์  คือ  การนำกิกะไบต์มารวมกันจำนวน  1,024  กิกะไบต์  จะมีค่าเท่ากับ  1  เทราไบต์  มีอักษรย่อเป็น TB  ปัจจุบันมีการพัฒนาสื่อบันทึกข้อมูลได้สูงสุดในหน่วยความจุนี้

เพตาไบต์  เอ็กซาไบต์  เซ็ตตาไบต์  และโยตทาไบต์  เป็นหน่วยความจุของข้อมูลที่ไม่นิยมใช้ในปัจจุบันโดยมีอักษรย่อเป็น  PB , EB , ZB  และ YB  ตามลำดับ

นอกจากนี้  เมื่อนำข้อมูลมาใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์จะมีการจัดระบบฐานข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์  โดยมีการแทนค่าข้อมูลที่มีลักษณะเรียงลำดับจากขนาดเล็กไปขนาดใหญ่ได้ดังนี้

         บิต                     เลขฐานสองหนึ่งหลักซึ่งมีค่าเป็น  0  หรือ  1

ตัวอักษร               กลุ่มของบิตสามารถแทนค่าตัวอักษรได้  เช่น  รหัสแอสกี  8  บิต  แทนค่าตัวอักษร  1 ไบต์

เขตข้อมูลหรือฟิลด์   กลุ่มตัวอักษรที่แทนข้อเท็จจริง

ระเบียนข้อมูล         โครงสร้างข้อมูลที่แทนตัววัตถุหนึ่งชิ้น

แฟ้มข้อมูล            ตารางที่เป็นกลุ่มของระเบียนที่มีโครงสร้างเดียวกัน

ฐานข้อมูล             กลุ่มของตารางและความสัมพันธ์

รหัสแทนข้อมูล

1. รหัสแอสกี  เป็นรหัสแทนข้อมูลที่นิยมใช้กันมากที่สุด  โดยจะใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และมินิคอมพิวเตอร์  ด้วยการใช้เลขฐานสองจำนวน  8  หลัก  หรือ  8  บิต  แทนข้อมูล  1  ตัว  หรือ  1  ไบต์  ทำให้สามารถแทนข้อมูลที่แตกต่างกันได้ทั้งหมด     หรือ  256  แบบ

2. รหัสเอบซีดิค  นิยมใช้กับเครื่องเมนเฟรมคอมพิวเตอร์  มีหลักการแทนข้อมูลคล้ายกับรหัสแอสกี

แต่แทนด้วยเลขฐานสองในตำแหน่งที่ต่างกัน

3. รหัสยูนิโคด  เป็นรหัสชุดใหญ่ที่ถูกพัฒนาให้สามารถแทนตัวอักษรได้มากขึ้น  เพื่อใช้กับภาษาทางแถบเอเชีย  ซึ่งมีตัวอักษรจำนวนมากกว่าภาษาอังกฤษ  จึงจำเป็นต้องใช้รหัสแบบ  16  บิต  ทำให้สามารถแทนข้อมูลที่แตกต่างกันได้ทั้งหมด    หรือ  65,536  แบบ  โดยรหัส  256  ตัวแรกจะมีลักษณะเดียวกับรหัสแอสกี  แต่จะเติม  0  ไว้ข้างหน้าจำนวน  8  บิต  เช่น  0111  0100  ในรหัสแอสกีแทน  t  เมื่อเปลี่ยนเป็นรหัสยูนิโคดก็จะได้  0000  0000  0111  0100

สาระน่ารู้

อุปกรณ์บันทึกข้อมูลในปัจจุบันสร้างจากซิลิคอนหลอมเหลวบริสุทธิ์แล้วเฉือน

ให้อยู่ในลักษณะแผ่นบาง ๆ เรียกว่า  ชิป  (Chip)ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลได้จำนวนมหาศาล

ระบบเลขฐาน

1. ระบบเลขฐานสิบ  มีสัญลักษณ์จำนวน  10  ตัว  ได้แก่  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,  และ  9           การอ่านตัวเลขในระบบเลขฐานสิบ  นิยมอ่านโดยกำหนดตามหลักของตัวเลขฐานสิบ  เช่น อ่านว่าหนึ่งหมื่นหกพันแปดร้อยยี่สิบห้า 

สาระน่ารู้

ระบบเลขฐานสิบ  เป็นระบบเลขฐานเดียวที่ไม่นิยมเขียนเลขฐานต่อท้ายตัวเลข 

ดังนั้น  100  จึงเท่ากับ นั่นเอง

2. ระบบเลขฐานสอง  เป็นระบบพื้นฐานที่ใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์  มีสัญลักษณ์จำนวน  2  ตัว  ได้แก่  0  และ  1 การอ่านตัวเลขในระบบฐานสองจะอ่านเรียงลำดับตามตัวเลขแล้วตามด้วยเลขฐาน  เช่น  

อ่านว่า  หนึ่ง-ศูนย์-หนึ่ง-หนึ่ง-ศูนย์-หนึ่ง-ฐานสอง

3. ระบบเลขฐานแปด  เป็นระบบเลขฐานที่ใช้เพื่อช่วยลดจำนวนของข้อมูลในระบบเลขฐานสอง

ในเครื่องคอมพิวเตอร์  มีสัญลักษณ์จำนวน  8  ตัว  ได้แก่  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6  และ  7 การอ่านตัวเลขในระบบเลขฐานแปด  จะอ่านเรียงลำดับตัวเลขแล้วตามด้วยเลขฐาน  เช่น อ่านว่า  สี่-สาม-หก-เจ็ด-ฐานแปด

4. ระบบเลขฐานสิบหก  เป็นระบบเลขฐานที่ใช้เพื่อช่วยลดจำนวนของข้อมูลในระบบเลขฐานสองและระบบเลขฐานแปด  มีสัญลักษณ์จำนวน  16  ตัว  โดยใช้ตัวอักษรภาษาอังกฤษเพิ่มขึ้นมา  ได้แก่  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E  และ  F การอ่านตัวเลขในระบบเลขฐานสิบหก  จะอ่านเรียงลำดับตัวเลขแล้วตามด้วยเลขฐาน  เช่น อ่านว่า  หนึ่ง-ซี-เจ็ด-ฐานสิบหก

สาระน่ารู้

สัญลักษณ์ในระบบเลขฐานใดๆ  จะมีจำนวนเท่ากับระบบเลขฐานนั้นแต่จะไม่มีสัญลักษณ์นั้นอยู่ในระบบเลขฐานของตนเองเช่น  ระบบเลขฐานสอง  จะมี  2  จำนวน  และไม่มีสัญลักษณ์  2 ส่วนระบบเลขฐานสิบ  สัญลักษณ์  10  ไม่ใช่สัญลักษณ์สิบแต่หมายถึงสัญลักษณ์หนึ่งและศูนย์

การแปลงค่าเลขฐาน

การคำนวณ

1. การแปลงค่าเลขฐานสิบให้เป็นเลขฐานสอง  ฐานแปด  และฐานสิบหก  สามารถคำนวณได้จาก การหารสั้นด้วยเลขฐานที่ต้องการแปลงค่า  แล้วนำผลลัพธ์และเศษที่ได้มาเรียงต่อกันจากล่างขึ้นบน

2. การแปลงเลขฐานสอง  ฐานแปด  และฐานสิบหกให้เป็นเลขฐานสิบ  สามารถคำนวณได้ จากการนำเลขฐานที่ต้องการแปลงในหลักนั้นมาคูณกับค่าประจำหลักของฐาน  แล้วนำแต่ละหลักมารวมกัน

3. การแปลงค่าเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานแปด  สามารถคำนวณได้จากการแบ่งกลุ่มเลขฐานสอง 

กลุ่มละสามหลัก  จากด้านขวาไปด้านซ้ายแล้วแปลงเลขฐานสองแต่ละกลุ่มให้เป็นเลขฐานสิบ  จากนั้นจึงนำตัวเลข ที่ได้มาเรียงต่อกัน  ซึ่งการแปลงเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานสิบนั้นสามารถคำนวณได้จากข้อ  2  หรือเทียบจาก ตารางเลขฐาน

สาระน่ารู้

การแปลงเลขฐานที่เป็นตัวเลขที่มีหลักเดียวสามารถนำมาเทียบกับตารางเลขฐานได้  โดยไม่ต้องคำนวณค่าใหม่

เนื่องจากตารางเลขฐานเกิดจากการเรียงลำดับเลขของเลขฐานนั้นๆ ซึ่งจะมีผลลัพธ์เท่ากับการคำนวณ

4. การแปลงค่าเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานสิบหก  สามารถคำนวณได้จากการแบ่งกลุ่มเลขฐานสอง

กลุ่มละสี่หลักจากด้านขวาไปด้านซ้าย  แล้วแปลงเลขฐานสองแต่ละกลุ่มให้เป็นเลขฐานสิบ  จากนั้นนำตัวเลข

ที่ได้มาเรียงต่อกัน

5. การแปลงค่าเลขฐานแปดให้เป็นเลขฐานสอง  สามารถคำนวณได้จากการแบ่งเลขฐานแปดทีละลัก

แปลงเลขฐานแปดให้เป็นเลขฐานสองสามหลักด้วยการเปรียบเทียบจากตารางเลขฐาน  หากเลขฐานสองนั้นมีไม่ถึงสามหลัก  ให้เติม  0  ด้านหน้าของหลักนั้น  แล้วจึงนำค่าที่ได้มาเรียงต่อกัน

         6. การแปลงค่าเลขฐานแปดให้เป็นเลขฐานสิบหก  สามารถคำนวณได้จากการบ่งเลขฐานแปดทีละหลักแปลงเลขฐานแปดให้เป็นเลขฐานสองด้วยการเปรียบเทียบจากตารางเลขฐาน  แล้วนำเลขฐานสองที่ได้แปลงให้เป็นเลขฐานสิบหกอีกครั้งหนึ่ง

             7. การแปลงค่าเลขฐานสิบหกให้เป็นเลขฐานสอง  สามารถคำนวณได้จากการแบ่งเลขฐานสิบหก

ทีละหลัก  แปลงเลขฐานสิบหกให้เป็นเลขฐานสองสี่หลักด้วยการเปรียบเทียบจากตารางเลขฐาน  หากเลขฐานสอง นั้นมีไม่ถึงสี่หลัก  ให้เติม  0  ด้านหน้าของหลักนั้นแล้วจึงนำค่าที่ได้มาเรียงต่อกัน

8. การแปลงเลขฐานสิบหกให้เป็นเลขฐานแปด สามารถคำนวณได้จากการแปลงเลขฐานสิบหกให้เป็น

เลขฐานสอง  แล้วแปลงจากเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานแปดอีกครั้งหนึ่ง

โปรแกรม  Calculator

เป็นโปรแกรมประยุกต์  มีลักษณะเหมือนเครื่องคิดเลข  โดยมีวิธีการเรียกใช้โปรแกรม  หน้าต่างโปรแกรม

วิธีการเปลี่ยนรูปแบบ  และการแปลงค่าเลขฐาน  ดังนี้

1. วิธีการเรียกใช้โปรแกรม  Calculator  สามารถทำได้โดยการคลิกที่ปุ่ม  start  เลือก  All  Programs เลือก  Accessories  แล้วคลิกที่  Calculator  จะปรากฏหน้าต่างโปรแกรมขึ้น

2. หน้าต่างโปรแกรมมีลักษณะเหมือนเครื่องคิดเลข  โดยจะแบ่งเป็น  4  ส่วน  ดังนี้

แถบหัวเรื่อง  เป็นส่วนที่แสดงชื่อโปรแกรม  Calculator  และปุ่มควบคุมหน้าต่างโปรแกรม  ได้แก่  ปุ่ม  Minimize  ใช้สำหรับย่อหน้าต่างโปรแกรมไปไว้ที่ทาสก์บาร์  ปุ่ม  Maximize  ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้ในโปรแกรมนี้  และปุ่ม  Close  ใช้สำหรับออกจากโปรแกรม

แถบเมนู  ประกอบด้วย  Edit  Viwe  และ  Help  ซึ่งโปรแกรมจะรวบรวมการใช้งานไว้ที่นี่

แถบแสดงตัวเลข  เป็นช่องสำหรับแสดงตัวเลขที่พิมพ์จากแป้นพิมพ์หรือจากการคลิกที่แป้นตัวเลขบนหน้าต่างโปรแกรม

แป้นตัวเลขและแป้นคำสั่ง  ใช้คลิกตัวเลขที่ต้องการคำนวณและคำสั่งที่ใช้ในการคำนวณ

3. วิธีการเปลี่ยนรูปแบบ  โดยปกติเมื่อเราเรียกใช้โปรแกรม  Calculator  จะแสดงหน้าต่างโปรแกรม

ในรูปแบบ  Standard  แต่ในการใช้งานโปรแกรม  Calculator  เพื่อแปลงค่าเลขฐาน  หน้าต่างโปรแกรมเป็น

จะต้องอยู่ในรูปแบบ  Scientific  ผู้ใช้จึงต้องเปลี่ยนรูปแบบของหน้าต่างโปรแกรมโดยการคลิก  Viwe  ที่แถบเมนูแล้วคลิกเลือก  Scientific

4. วิธีการแปลงค่าเลขฐาน  ต้องคลิกเลือกฐานของตัวเลขที่พิมพ์  พิมพ์ตัวเลขนั้น  แล้วจึงคลิกเปลี่ยน

เป็นเลขฐานที่ต้องการ  ซึ่งตัวเลขในแถบแสดงตัวเลขจะเปลี่ยนไปตามฐานของตัวเลขที่เลือก  โดย  Hex  คือ

ฐานสิบหก  Dec  คือ  ฐานสิบ  Oct  คือ  ฐานแปด  และ  Bin  คือ  ฐานสอง  ตัวอย่าง  เช่น  เมื่อต้องการแปลงค่า     ให้เป็นเลขฐานสอง  ต้องคลิกที่  Dec  แล้วพิมพ์  123  จากนั้นจึงคลิกที่  Bin  แล้วดูผลลัพธ์ที่แถบ แสดงตัวเลข  ซึ่งจะเท่ากับ  

สาระน่ารู้

โปรแกรม  Calculator  สามารถใช้ในการบวก  ลบ  คูณ  หาร

และคำนวณค่าทางคณิตศาสตร์ได้เหมือนเครื่องคิดเลขทั่วไป

 การกระทำทางตรรกศาสตร์

หน่วยเก็บข้อมูลพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์  คือ  บิต  ประกอบไปด้วยตัวเลขสองตัว  คือ 0 และ  1 ซึ่งสอดคล้องกับค่าตรรกะ  คือ  เท็จ  และ  จริง  จึงสามารถแทน  0ด้วยเท็จ  และแทน  1ด้วยจริง

การนำข้อมูลมารวมกันจะต้องใช้ตัวกระทำหรือตัวเชื่อมของตรรกะ  ตัวเชื่อมของตรรกะขั้นพื้นฐานมี 4  ตัวกระทำ  คือ  AND  OR  NOT  และXNOT  ซึ่งเป็นแนวคิดขั้นพื้นฐานในการสร้างวงจรสมองกลหรือ

เครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

1. ตัวกระทำ  AND  คือ  เมื่อข้อมูลทั้งสองมีค่าเป็นจริง  ค่าที่ได้จะเป็นจริง  แต่หากข้อมูลใดข้อมูลหนึ่ง เป็นเท็จ  ค่าที่ได้จะกลายเป็นเท็จ

2. ตัวกระทำ  ORคือ  เมื่อข้อมูลใดข้อมูลหนึ่งเป็นจริง ค่าที่ได้จะเป็นจริง แต่หากไม่มีข้อมูลใดเป็นจริงเลย  ค่าที่ได้นั้นจะเป็นเท็จ

3. ตัวกระทำ  NOTคือ  การทำให้ข้อมูลที่มีได้ผลตรงกันข้าม  กล่าวคือ  ถ้าเดิมเป็นจริงผลที่ได้ก็จะกลาย เป็นเท็จ

4. ตัวกระทำ  XNOTคือ  เมื่อข้อมูลใดข้อมูลหนึ่งเป็นจริง  ค่าที่ได้จะเป็นจริง แต่หากข้อมูลนั้นจริงหรือเท็จ ทั้งหมดค่าที่ได้จะเป็นเท็จ

สาระน่ารู้

นอกจาก  AND  OR  XNOT  และ  NOT  แล้ววงจรไฟฟ้าจะต้องมี  IMPLY

หรือการสำเนาข้อความหนึ่งไปอีกที่หนึ่ง 

จึงจะสามารถประกอบขึ้นเป็นสมองกล (TURING  MACHINE)  ได้