กฎของมัวร์ (Moore's Law)

            หากกฎของมัวร์เป็นจริงคอมพิวเตอร์จากอดีตสู่ปัจจุบันจะก้าวไปอย่างไรในปี พ.ศ. 2490 วิลเลียมชอคเลย์และกลุ่มเพื่อนนักวิจัยที่สถาบัน เบลแล็ป ได้คิดค้นสิ่งที่สำคัญและเป็นประโยชน์ต่อชาวโลกมาก เป็นการเริ่มต้นก้าวเข้าสู่ยุคอิเล็กทรอนิคส์ที่เรียกว่า โซลิดสเตทเขาได้ตั้งชื่อสิ่งที ่ประดิษฐ์ขึ้นมาว่า "ทรานซิสเตอร์" แนวคิดในขณะนั้นต้องการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถทำได้ดีด้วยหลอดสูญญากาศแต่หลอดมี ขนาดใหญ่เทอะทะใช้กำลังงานไฟฟ้ามากทรานซิสเตอร์จึงเป็นอุปกรณ์ที่นำมาแทนหลอดสูญญากาศได้เป็นอย่างดีทำให้เกิดอุตสาหกรรมสาร กึ่งตัวนำตามมา และก้าวหน้าขึ้นเป็นลำดับ

พ.ศ. 2508 อุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวได้แพร่หลาย มีบริษัทผู้ผลิตทรานซิสเตอร์จำนวนมากการประยุกต์ใช้งานวงจรอิเล็กทรอนิกส์  กว้างขวางขึ้น มีการนำมาใช้ในเครื่องจักร อุปกรณ์ต่าง ๆ ตั้งแต่ของใช้ในบ้าน จึงถึงในโรงงานอุตสาหกรรม

กอร์ดอน มัวร์ (Gordon E. Moore)ผู้อำนวยการวิจัยและพัฒนาของบริษัทแฟร์ซายด์เซมิคอนดัคเตอร์เป็นผู้อยู่ในวงการวิจัยและพัฒนา ผลิตภัณฑ์ และการค้นคว้า ทางด้านสารกึ่งตัวนำ ต่อมาเขาได้เป็นผู้บุกเบิกและร่วมสร้างบริษัทอินเทลจนมีชื่อเสียงโด่งดังและประสบผลสำเร็จ การผลิตและการค้นคว้าทางด้านสารกึ่งตัวนำส่วนใหญ่ของแฟร์ซายด์จะอยู่ในการดำเนินการของมัวร์เขาได้คลุกคลีกับเทคโนโลยีมาอย่าง ต่อเนื่อง และยาวนานจากการสังเกตและคาด คะเน แนวโน้มทางเทคโนโนโลยีของมัวร์ในที่สุดเขาได้ตั้งกฎของมัวร์ (Moore's Law) จนเป็นที่ยอมรับ และทำให้การคาดคะเนอนาคตได้ใกล้เคียง ความเป็นจริง

 ทฤษฎีของมัวร์ได้กล่าวไว้ว่าความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและความซับซ้อนของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอรืทำให้สามารถผลิต     ไอซีที่มี ความหนาแน่นไดด้เป็นสองเท่าทุก ๆ ช่วงระยะเวลาหนึ่ง เขาได้ทำการพล็อตกราฟแบบสเกลล็อกให้ดูจากอดีตและพบว่าเป็นเช่นนั้นจริง นอกจากนี้ความก้าวหน้าอื่น ๆ อีกหลายอย่างก็เป็นไปตามกฎของมัวร์ด้วยเช่นกัน

การสร้างทรานซิสเตอร์มีพัฒนาการมาอย่างต่อเนื่อง บริษัท แฟร์ซายด์ เซมิคอนดัคเตอร์เป็นบริษัทแรกที่เริ่มใช้เทคโนโลยีการผลิต ทรานซิสเตอร์แบบ    planar หรือเจือสารเข้าทางแนวราบ เทคโนโลยีนี้เป็นต้นแบบของการสร้างไอซีในเวลาต่อมา จากหลักฐานที่กล่าวอ้างไว้พบว่า บริษัทแฟร์ซายด์ได้ผลิตพลาน่าทรานซิสเตอร์ตั้งแต่ประมาณปี พ.ศ. 2502 และบริษัทเท็กซัสอินสตรูเมนต์ได้ผลิตไอซีได้ในเวลาต่อมา และกอร์ดอนมัวร์ก็ได้กล่าวไว้ว่า จุดเริ่มต้นของกฎของมัวร์เริ่มต้นจากการเริ่มมีพลาน่าทรานซิสเตอร์

กอร์ดอน มัวร์ เป็นผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทล ได้ใช้หลักการสังเกตตั้งกฎของมัวร์ (Moore’s law) ขึ้น ซึ่งเขาบันทึกไว้ว่า ปริมาณของทรานซิสเตอร์บนวงจรรวม จะเพิ่มเป็นเท่าตัวทุกสองปี และมีผู้นำกฎนี้มาใช้กับ eCommerce ดังนี้
กำลัง (หรือ ความจุ หรือ ความเร็ว) ของสิ่งต่อไปนี้เพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ 18 เดือน
1. ความเร็ว Computer Processor
2. แบนด์วิธการสื่อสารและโทรคมนาคม
3. หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์
4. ความจุฮาร์ดดิสก์

    

                กฎของมัวร์ (Moore’s Law)

                                     
กฎของมัวร์ (Moore’s law) อธิบายโดย กอร์ดอน มัวร์ (Gordon Moore) อดีตซีอีโอและผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทลกล่าวถึง ปริมาณของทรานซิสเตอร์บนวงจรรวม จะเพิ่มเป็นเท่าตัวทุกสองปี
                                          

                                                                                                                

                                                  

                                     

                                                           

 
                                                  




                            ลักษณะการผลิตไอซี


                พลาน่าทรานซิสเตอร์เป็นการผลิตทรานซิสเตอร์โดยใช้แผ่นหน้ากากที่เรียกว่า  มาสก์   โดยกระบวนการโฟโตกราฟิกที่พิมพ์ลงบนผิวซิลิกอนแล้วทำการเจือสารด้วยวิธีการแพร่ส่รเจือปนลงไปในเนื้อของซิลิกอนทำให้เกิดเป็นรอยต่อ  p และ n  เกิดเป้นคุณสมบัติทรานซิสเตอร์ได้

การสร้างทรานซิสเตอร์แบบนี้ทำได้ง่ายแต่มีข้อแม้คือทรานซิสเตอร์จะไม่สามารถให้กระแสได้สูงซึ่งการนำแผงทรานซิสเตอร์ที่สร้างบนผิวพื้นเดียวกันต้องการให้ไอของโลหะเป็นฟิมล์บางๆเชื่อมต่อเพื่อนำกระแสระหว่างกันโดยมีชั้นของซิลิกอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นฉนวนตัวกั้นทำให้ได้วงจงไอซี  พัฒนาการของไอซีทำให้เกิดการรวมอุปกรณ์เข้าไว้ในแผ่นซิลิกอนอยู่บนผิวหน้าเดียวกันได้  แผ่นซิลิกอนนี้นำมาจากการผลิตซิลิกอนให้บริสุทธิ์แล้วทำให้เป็นแผ่นบางๆเรียกว่า  เวอเฟอร์  นำแผ่นเวเฟอร์นี้มาเจือสารให้เป็นวงจรไอซีต่อไปด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ทำใหเแผ่นหน้ากากมีความละเอียดได้มากประจวบกับเทคโนโลยีทางภาพถ่ายได้ก้าวหน้าขึ้น  แผ่นหน้ากากจึงทำได้คมและมีรายละเอียดที่เล็กมากได้  การเจือสารก็ใช้วิธีผิวอนุภาคของสารเจือปนเข้าไปยังแผ่นโดยตรงทำให้เทคนิคของการสร้างวงจรไอซีทำได้ดีขึ้นเรื่อยๆ

                                             

กฎของมัวร์ที่เคยมีข้อจำกัดฟื้นคืนชีพอีกครั้งหนึ่งแล้ว เมื่อนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไรซ์และมหาวิทยาลัยแห่งมลรัฐนอร์ธแคโรไลน่าได้ค้นพบวิธีการใหม่ในการเติมโมเลกุลเข้าไปในสารกึ่งตัวนำชนิดซิลิกอนได้แล้ว ซึ่งจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ให้เล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเป็นการก้าวพ้นขีดจำกัดของกฎของมัวร์ได้แล้ว

กฎของมัวร์นั้นเคยใช้ได้กับช่วงแรกเริ่มพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ โดยกอร์ดอน มัวร์ ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทลได้กล่าวไว้ในปี 1965 ว่า จำนวนของทรานซิสเตรอ์ที่บรรลุได้ในวงจรรวมวงจรหนึ่งจะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าในระยะเวลา 18 เดือน แต่ในช่วงหลังๆนี้ กฎของมัวร์กลับไม่สามารถใช้ได้ เนื่องจากมีข้อจำกัดบางอย่างเกิดขึ้นแล้ว และแม้แต่มัวร์เองก็เคยบอกเอาไว้ว่ากฎนี้ก็ไม่ใช่ว่าจะใช้ได้อย่างไม่จำกัดเช่นกัน

"สิ่งที่ท้าทายนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่คือการก้าวข้ามขีดจำกัดในการ'โดป'ซิลิกอนให้ได้ โดยการโดปนี้เป้นกระบวนการที่จำเป็นต่อการสร้างซิลิกอนให้กลายมาเป็นหัวใจหลักของวงจรรวมสมัยใหม่ได้" ศาสตราจารย์เจมส์ ทัวร์ ศาสตราจารย์ด้านเคมี,วิศวกรเครื่องกล,นักวิทยาศาสตร์วัสดุและคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยไรซ์กล่าว

การโดปนี้จะนำสารเจือปนเติมเข้าไปยังผลึกซิลิกอนบริสุทธิ์เพื่อให้ซิลิกอนนั้นมีคุณสมบัตินำประจุไฟฟ้าได้ตามที่ต้องการ โดยจะใช้อะตอมของธาตุโบรอน, อาร์ซินิค หรือฟอสฟอรัส เติมลงไปในสัดส่วน 1 : 100 ล้านส่วนของซิลิกอน

แต่เมื่อผู้ผลิตใส่ทรานซิสเตอร์เข้าไปในวงจรรวมมากขึ้นเพื่อให้วงจรมีขนาดเล็กลง  การโดปนี้ก็เกิดปัญหาขึ้นจนได้

"ถ้าทำให้ซิลิกอนเล็กลงจริงๆจนถึงระดับนาโนแล้ว จะได้โครงสร้างที่มีปริมาตรเล็กมากแต่มีประสิทธิภาพมาก จะทำอย่างนั้นได้จะต้องใส่อะตอมของสารเจือปนเข้าไปในซิลิกอนเพื่อให้มันทำงานเป็นสารกึ่งตัวนำ แต่ตอนนี้ ยิ่งพยายามทำให้เล็กเท่าไหร่ก็จะยิ่งทำให้สารที่ได้ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งอาจจะมีอะตอมของสารเจือปืนมากกว่าอีกชิ้นหนึ่งก็ได้ และความไม่สม่ำเสมอนี้แหละที่จะเป็นปัญหา"

บริษัทผู้ผลิตพยายามจะใส่อุปกรณ์(ทรานซิสเตอร์)ลงไปในชิปตัวเดียวราวๆ 1,000 ล้านตัว โดยจะใหทุกตัวทำงานได้แบบเดียวกัน แต่เมื่อต้องการทำวงจรขนาดเล็กที่มีความกว้าง 45 นาโนเมตรนั้นกลับมีปัญหาอย่างมาก เปรียบเทียบง่ายๆคือเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100,000 นาโนเมตรมากมายนัก

แต่จากงานวิจัยชิ้นนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบทางออกแล้ว คือแทนที่จะนำสารเจือปนนั้นไปผสม ก็จะใช้วิธีเคลือบที่ผิวของซิลิกอนแทน แต่ยังทำให้ซิลิกอนทำงานได้แบบเดียวกับการโดปลงไป และยังทำงานในระดับนาโนเมตรได้มีประสิทธิภาพดีกว่าอีกด้วย

"เราเรียกว่าซิลิกอนที่ผ่านการ Afterburner แล้ว เราจะใส่ชั้นพิเศษที่เป็นชั้นของโมเลกุลเข้าไปอีกชั้นหนึ่งบริเวณพื้นผิว วิธีการนี้ไม่ใช่การโดปแบบที่ใช้กับการเติมสารเจือปน แต่ก็สามารถทำงานแบบเดียวกันอย่างมีประสิทธิภาพ" ศ.ทัวร์ กล่าว

ศ.ทัวร์ยังได้บอกอีกด้วยว่า ก่อนหน้านี้หลายปีที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาบางสิ่งมาแทนที่ซิลิกอนเพื่อการพัฒนาคอมพิวเตอร์ระดับโมเลกุลให้ได้ ซึ่ง ศ.ทัวร์มองว่าไม่คุ้มเอาซะเลย

"บางทีมันก็ยากนะที่จะแข่งกับอะไรที่มีค่าเป็นล้านล้านดอลล่าร์ และมีคนเป็นล้านลงทุนกับมัน ฉะนั้นเราจึงตัดสินใจที่จะพัฒนาให้มันสมบูรณ์แบบ แทนที่จะไปแทนที่มัน"

ศ.ทัวร์คาดหวังว่าวงการอุตสาหกรรมจะหันมาสนใจกระบวนการของเขานี้ ซึ่งต่อไปอาจจะนำโมเลกุลของคาร์บอนมาสร้างพันธะกับซิลิกอนด้วยก็ได้

"เรื่องนี้น่าจะมีประโยชน์ต่อวงการอุตสาหกรรมซิลิกอนนะ เราอยากจะเข้าไปในโรงงานแล้วพูดว่า 'ให้เราช่วยทำให้งานของคุณอยู่กับคุณไปนานๆเถอะ ให้เราช่วยทำสิ่งที่คุณมีอยู่ให้สมบูรณ์เถอะ' "

"ผมว่าอินเทล, ไมครอน และก็ซัมซุงน่าจะกำลังสนใจอยู่นะ ผมรับประกันได้เลยว่าพวกเขาจะต้องลองนำวิธีนี้ไปใช้ดูแน่นอน"

แปลจาก : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090723113700.htm

          พัฒนาการคอมพิวเตอร์ อดีต ปัจจุบัน อนาคต


         หากอุตสาหกรรมสารกึ่งตัวนำเป็นไปตามกฎของมัวร์ พีซีในปี ค.ศ. 2050 จะมีขีดความสามารถเชิงการคำนวณได้สูงถึง 10 ยกกำลัง 18 MIPS หรือประมาณพันของพันล้านคำสั่งต่อวินาที และมีหน่วยความจำภายในเครื่องมหาศาล นักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยเมเนโซต้า ได้ประกาศว่า เขาสามารถ ทำการเก็บอิเล็กตรอนหนึ่งตัวไว้ในสารกึ่งตัวนำขนาด 7 ตารางนาโนเมตร ซึ่งจะทำให้หน่วยความจำมีความหนาแน่นได้ถึง 10 ยกกำลัง 15 ไบต์ บนพื้นที่ 1 ตารางเซนติเมตรได้ ถ้าเหตุการณ์นี้ทำได้ในอีกสองสามปีข้างหน้า นั่นหมายถึงเราได้เร่งระยะเวลาไปข้างหน้าได้ถึง 30 ปี

ยุคสมัยของการใช้คอมพิวเตอร์บนพื้นฐานของการพัฒนาสารกึ่งตัวนำก็เริ่มก้าวหน้าอย่างเห็นได้ชัด หากย้อนไปในปี ค.ศ. 1951 ซึ่งถือได้ว่า เป็นยุคเริ่มต้น เครื่องคอมพิวเตอร์สมัยนั้นคงเทียบได้ยากกับเครื่องในปัจจุบันโดยเฉพาะการพัฒนายังเน้นให้ใช้ง่าย มียูสเซอร์อินเทอร์เฟสที่ดี มีการ เชื่อมโยงการทำงานร่วมกันเป็นเครือข่าย

                  กฎของมัวร์จะเป็นไปได้หรือ?

                จากความก้าวหน้าของการพัฒนาสารกึ่งตัวนำที่รวดเร็ว พัฒนาทางด้านคอมพิวเตอร์จะไม่ถึงขีดจำกัดบ้างหรือ คำถามนี้เป็นคำถาม ที่หลายคนตั้ง

อย่างไรก็ดี หากพิจารณาถึงความเป็นจริง ทุกสิ่งทุกอย่างไม่อยู่กับที่ กฎของมัวร์ก็เช่นกัน คงไม่ใช่เป็นกฎแบบอยู่กับที่ กฎของมัวร์ก็เช่นกัน คงไม่ใช่เป็นกฎแบบอยู่กับที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงกับสภาพกาลเวลาด้วย

แต่ด้วยความสามารถของมนุษย์ในการคิดค้นต่าง ๆ จึงเชื่อมั่นว่าเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเครือข่ายยังมีหนทางที่พัฒนาไปได้อีกมาก

มนุษย์กับไซเบอร์สเปซ และคนกับหุ่นยนต์ ที่อยู่ร่วมกันจะได้เห็นอย่างแน่นอน

เอกสารอ้างอิง

Rebert R Schller "Moore's Law : Past, Present, and Futrue. IEEE Spectrum, June 1997, Vol 34 No 6 pp.53-59

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

                  ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

    คอมพิวเตอร์คืออะไร

คอมพิวเตอร์ คือ อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ (electrinic device) ที่มนุษย์ใช้เป็นเครื่องมือช่วยในการจัดการกับข้อมูลที่อาจเป็นได้ ทั้งตัวเลข ตัวอักษร หรือสัญลักษณ์ที่ใช้แทนความหมายในสิ่งต่าง ๆ โดยคุณสมบัติที่สำคัญของคอมพิวเตอร์คือการที่สามารถกำหนดชุดคำสั่งล่วงหน้าหรือโปรแกรมได้ (programmable) นั่นคือคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้หลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับชุดคำสั่งที่เลือกมาใช้งาน ทำให้สามารถนำคอมพิวเตอร์ไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง เช่น ใช้ในการตรวจคลื่นความถี่ของหัวใจ การฝาก - ถอนเงินในธนาคาร การตรวจสอบสภาพเครื่องยนต์ เป็นต้น ข้อดีของคอมพิวเตอร์ คือ เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธภาพ มีความถูกต้อง และมีความรวดเร็ว
อย่างไรก็ดี ไม่ว่าจะเป็นงานชนิดใดก็ตาม เครื่องคอมพิวเตอร์จะมีวงจรการทำงานพื้นฐาน 4 อย่าง (IPOS cycle) คือ

1. รับข้อมูล (Input) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการรับข้อมูลจากหน่วยรับข้อมูล (input unit) เช่น คีบอร์ด หรือ เมาส์
2. ประมวลผล (Processing) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการประมวลผลกับข้อมูล เพื่อแปลงให้อยู่ในรูปอื่นตามที่ต้องการ
3. แสดงผล (Output) เครื่องคอมพิวเตอร์จะให้ผลลัพธ์จากการประมวลผลออกมายังหน่วยแสดงผลลัพธ์ (output unit) เช่น เครื่องพิมพ์ หรือจอภาพ
4. เก็บข้อมูล (Storage) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการเก็บผลลัพธ์จากการประมวลผลไว้ในหน่วยเก็บข้อมูล เพื่อให้สามารถนำมาใช้ใหม่ได้ในอนาคต

แสดงขั้นตอนการทำงานพื้นฐานของคอมพิวเตอร์

• คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์

  ปัจจุบันนี้คนส่วนใหญ่นิยมนำคอมพิวเตอร์มาใช้งานต่าง ๆ มากมาย ซึ่งผู้ใช้ส่วนใหญ่มักจะคิดว่าคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่สามารถทำงานได้สารพัด แต่ผู้ที่มีความรู้ทางคอมพิวเตอร์จะทราบว่า งานที่เหมาะกับการนำคอมพิวเตอร์มาใช้อย่างยิ่งคือการสร้าง สารสนเทศ ซึ่งสารสนเทศเหล่านั้นสามารถนำมาพิมพ์ออกทางเครื่องพิมพ์ ส่งผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือจัดเก็บไว้ใช้ในอนาคนก็ได้ เนื่องจากคอมพิวเตอร์จะมีคุณสมบัติต่าง ๆ คือ

  • ความเร็ว (speed) คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันนี้สามารถทำงานได้ถึงร้อยล้านคำสั่งในหนึ่งวินาที
  • ความเชื่อถือ (reliable) คอมพิวเตอร์ทุกวันนี้จะทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืนอย่างไม่มีข้อผิดพลาด และไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย
  • ความถูกต้องแม่นยำ (accurate) วงจรคอมพิวเตอร์นั้นจะให้ผลของการคำนวณที่ถูกต้องเสมอหากผลของการคำนวณผิดจากที่ควรจะเป็น มักเกิดจากความผิดพลาดของโปรแกรมหรือข้อมูลที่เข้าสู่โปรแกรม
  • เก็บข้อมูลจำนวนมาก ๆ ได้ (store massive amounts of information) ไมโครคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน จะมีที่เก็บข้อมูลสำรองที่มีความสูงมากกว่าหนึ่งพันล้านตัวอักษร และสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่จะสามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่าหนึ่งล้าน ๆ ตัวอักษร
  • ย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกทีหนึ่งได้อย่างรวดเร็ว (move information) โดยใช้การติดต่อสื่อสารผ่านระบบ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถส่งพจนานุกรมหนึ่งเล่มในรูปของข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ไกลคนซีกโลกได้ในเวลาเพียงไม่ถึงหนึ่งวินาที ทำให้มีการเรียกเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมกันทั่วโลกในปัจจุบันว่า ทางด่วนสารสนเทศ (Information Superhighway)
  ผู้ที่สนใจศึกษาทางด้านคอมพิวเตอร์ จะต้องศึกษาหลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์และโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ รวมทั้งจะต้องศึกษาถึงผลกระทบจากคอมพิวเตอร์ต่อสังคมในวันนี้ ทั้งในแง่บวกและแง่ลบ โดยในแง่บวกนั้นจะมองเห็นได้ง่ายจากสภาพแวดล้อมทั่วไป นั่นคือทำให้สามารถทำงานต่าง ๆ ได้อย่างสะดวกและรวดเร็วขึ้น เริ่มตั้งแต่การจัดเก็บเอกสาร การพิมพ์จดหมาย การจัดทำหนังสือพิมพ์และวารสารต่าง ๆ การฝาก - ถอนเงินในธนาคาร การจ่างเงินซื้อสินค้า ตรวจความผิดปกติของทารกในครรภ์ และในทางการแพทย์อื่น ๆ อีกมากมาย
  ในแง่ลบก็มีไม่น้อย เช่น
  
  • โรงงานผลิตอุปกรณ์ของเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นต้องใช้สารเคมีเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้เกิดมลพิษต่าง ๆ มากมาย
  • ผู้ใช้อาจมีอาการเจ็บป่วยที่เกิดจากการทำงานกับเครื่องคอมพิวเตอร์เป็นเวลานาน ๆ เช่น อาจมีการปวดหลังไหล่ที่เกิดจากการนั่งอยู่หน้าเครื่องนาน ๆ หรืออาจเกิดอาการ Carpal Tunnel Syndrome (CTS) ซึ่งเป็นอาการเจ็บป่วยที่เกิดจากเส้นประสาทบริเวณข้อมูลถูกกดทับเป็นเวลานาน ๆ โดยอาจเกิดจากการใช้คีย์บอร์ดหรือเมาส์ รวมทั้งอาจมีอันตรายจากรังสีออกมาจากจอคอมพิวเตอร์ด้วย
  • ถ้าคอมพิวเตอร์ทำงานผิดพลาดในระบบที่มีความสำคัญมาก ๆ อาจเป็นอันตรายกับชีวิตมนุษย์ได้ เช่น การใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมการจราจรทางอากาศ เป็นต้น
    

       

ประเภทของคอมเครื่องคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน คือ ไมโครคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีการใช้งานกันมาก ทั้งที่บ้าน ที่ทำงาน ตลอดจนในสถานศึกษาต่างๆ ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก แต่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงกว่าเครื่องขนาดใหญ่ในสมัยก่อนเสียอีก อย่างไรก็ดีแม้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการที่ทำไม่สามารถทำงานที่ใหญ่ และมีความซับซ้อนได้ เช่น งานของระบบธนาคารหรืออุตสาหกรรมซึ้งมีปริมาณมากและมีความซับซ้อนจะเป็นงานที่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้ดีกว่าเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์

ประเภทของเครื่องคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันสามารถแบ่งเป็นประเภทต่างๆ โดยใช้ความแตกต่างจากขนาดของเครื่อง ความเร็วในการประมวลผล รวมทั้งราคาเป็นหลัก คือ

• ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (supercomputer)

เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ทำงานได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง แต่จะมีราคาแพงที่สุด รวมทั้งต้องอยู่ทีห้องได้รับการควบคุมอุณหภูมิ และปราศจากฝุ่นละออง ทำให้ต้องเป็นองค์กรขนาดใหญ่เท่านั้น จึงสามารถจัดหาเครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์มาใช้งานได้ ผู้ใช้งานคอมพิวเตอร์สามารถใช้งานได้จำนวนหลาย ๆ คน นำมาใช้ในการคำนวณที่ซับซ้อน เช่นการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ การบิน อุตสาหกรรมน้ำมันเป็นต้น รวมทั้งพบมากในวงการวิจัยในห้องปฎิบัติการต่างๆ ทั้งภาครัฐและเอกชน
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นแรกสร้างในปี ค.ศ 1960 ที่องค์กรของสหรัฐอเมริกา โดยได้รับการออกแบบให้เป็นคอมพิวเตอร์ที่ความเร็วและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ซูเปอร์ทำงานได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีการใช้หลักทีเรียกว่า มัลติโปรเซสซิ่ง (Multiprocessing) อันเป็นใช้หน่วยประมวลผลจำนวนหลายตัว เพื่อทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานหลายงานพร้อมกัน โดยที่งานเหล่านั้นมีความแตกต่างกัน งานที่ไม่เกี่ยวข้อง หรืออาจจะเป็นงานที่มีขนาดใหญ่ที่ถูกแบ่งย่อยไปในประมวลผลแต่ละตัวก็ทำงานได้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีหน่วยประมวลกลางทั้งหมด 4 ตัว แต่ปัจจุบันคอมพิวเตอร์มีความพัฒนามากจึงทำให้มีหน่วยประมวลผลนับร้อยตัวทำงานพร้อม ๆ กัน
ความเร็วของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะมีการวัดหน่วยเป็น นาโนวินาที (nanosecond) หรือเศษหนึ่งพันล้านวินาที และ จิกะฟลอป (gigaflop) หรือการคำนวณหนึ่งพันล้านครั้งในหนึ่งวินาทีซึ่งคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณได้ถึง 128 จิกะฟลอป และใช้เครื่องที่มี สายส่งข้อมูล (data bus) กว้าง 32 หรือ 64 บิต
จากคุณสมบัติของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่กล่าวมาทั้งหมด จะเห็นได้ว่าผู้ใช้ควรนำซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไปใช้ในการคำนวณมากๆ เช่น งานด้านกราฟฟิก หรือการคำนวณทางด้านวิทยาศาสตร์ เป็นต้น

• เมนเฟรม (Mainframe)

เครื่องเมนเฟรมเป็นเครื่องที่ได้รับความนิยมใช้ในองค์กรขนาดใหญ่ทั่วๆไป จัดเป็นเครื่องที่มีประสิทธิภาพรองลงมาจากซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งในช่วงปลาย ค.ศ 1950 บริษัท IBM จัดเป็นบริษัทยักษ์ใหญ่ในวงการอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ โดยเกิดจากการมีส่วนแบ่งตลาดในการขายเครื่องระดับเมนเฟรมถึง 2 ใน 3 ของผู้ใช้เครื่องเมนเฟรอทั้งหมด เครื่องเมนเฟรมจะเป็นเครื่องที่มีขนาดใหญ่ ต้องอยู่ในห้องที่ได้รับการอุณหภูมิ และปราศจากฝุ่นละอองเช่นเดียวกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์
เครื่องเมนเฟรมนิยมมาใช้ในงานที่มีการรับและแสดงผลข้อมูลจำนวนมาก ๆ เครื่องรุ่นใหม่ ๆ จะได้การพัฒนาให้มีหน่วยประมวลผลหลายหน่วยทำงานพร้อม ๆ กันเช่นเดียวกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่มีจำนวณประมวลผลน้อยกว่า หน่วยเมนเฟรมจัดอยู่ในความเร็วของหน่วย เมกะฟรอป (megaflop) หรือการคำนวณหนึ่งล้านครั้งในหนึ่งวินาที
ระบบคอมพิวเตอร์ของเครื่องเมนเฟรม ส่วนมากจะมีหน่วยคอมพิวเตอร์ย่อยๆ ประกอบอยู่ด้วย เพื่อช่วยในการทำงานบางประเภทให้กับเครื่องหลัก สามารถแยกตามหน้าที่ได้ดังนี้

• Host processor เป็นเครื่องหลักทำหน้าที่ควบคุมหน่วยประมวลผล อุปกรณ์รอบข้าง และการคำนวณต่างๆ
• Font-end processor มีหน้าที่ควบคุมติดต่อระหว่างหน้าจอของผู้ใช้งานที่เรียกว่า จอเทอร์มินัลระยะไกล (remote terminal) กับระบบคอมพิวเตอร์หลัก
• Bank-end processor มีหน้าทีจัดการเกี่ยวกับการใช้ข้อมูล

โปรเซสเซอร์ส่วนต่าง ๆ บนเมนเฟรม

ระบบคอมพิวเตอร์ของเตรื่องเมนเฟรม มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะรองรับผู้ใช้ได้หลายร้อยคนพร้อม ๆ กัน ซึ่งผู้ใช้เหล่านั้นอาจจะนั่งทำงานอยู่ใกล้เครื่องเมนเฟรม หรืออาจจะอยู่ที่อื่นซึ่งไหลออกไปก็ได้ เครื่องเมนเฟรมจะเก็บโปรแกรมของผู้ใช้เหล่านั้นไว้ในหน่วยความจำหลัก และมีการสับเปลี่ยนหรือสวิทซ์การทำงานระหว่างโปรแกรมต่าง ๆ เหล่านั้นอย่างรวดเร็ว โดยที่ผู้ใช้จะไม่รู้สึกเลยว่ามีการสับเปลี่ยนการทำงานไปทำงานของคนอื่นอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากคอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็วกว่ามนุษย์มาก หลักการที่เครื่องเมนเฟรมสามารถทำงานหลายโปรแกรมพร้อม ๆ กันนั้น เรียกว่า มัลติโปรแกรมมิง (multiprogramming)

• มินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer)

เริ่มพัฒนาขึ้นใน ค.ศ 1960 ต่อมาจากบริษัท Digital Equipment Corporation หรือ DEC ได้ประกาศตัวมินิคอมพิวเตอร์ DEC POP-8 (Programmed Data Processor) ในปี ค.ศ 1965 ซึ่งได้รับความนิยมจากบริษัทหรือองค์กรที่มีขนาดกลาง เพราะมีราคาถูกกว่าเมนเฟรมมาก เครื่องมินิคอมพิวเตอร์จะใช้หลักการของมัลติโปรแกรมมิงเช่นเดียวกับเมนเฟรม โดยจะสามารถรองรับผู้ใช้ได้ประมาณ 200 คนพร้อม ๆ กัน แต่สิ่งที่แตกต่างระหว่างเครื่องเมนเฟรมและเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ ก็คือความเร็วในการทำงาน เนื่องจาก เครื่องมินิคอมพิวเตอร์จะทำงานได้ช้ากว่าการควบคุมผู้ใช้งานต่าง ๆ การะทำได้ในจำนวนที่น้อยกว่า รวมทั้สื่อที่เก็บข้อมูลต่าง ๆ มีความจุไม่สูงเท่าเมนเฟรม ดังนั้นเครื่องมินิคอมพิวเตอร์จึงจัดได้ว่ามินิคอมพิวเตอร์เป็นขนาดกลาง

• เวิร์คสเตชัน (Workstation) และไมโครคอมพิวเตอร์ (Micro Computer)

ในการทำงานบนเครื่องเมนเฟรมหรือมินิคอมพิวเตอร์ ผู้ใช้จะสามารถควบคุมการรับข้อมูลและดูการแสดงผลบนจอภาพได้เท่านั้น ไม่สามารถควบคุมอุปกรณ์รอบข้างอื่น ๆ ได้ แต่การใช้ระบบคอมพิวเตอร์ชนิดที่มีผู้ใช้คนเดียวนั้น จะทำให้ผู้ใช้สามารถควบคุมอุปกรณ์รอบข้างต่าง ๆ ได้ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นหน่วยรับข้อมูล หน่วยประมวลผล หน่วยแสดงผล ตลอดจนหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง นอกจากนี้ ผู้ใช้สามารถเลือกใช้โปรแกรมได้เอง โดยไม่ต้องกังวลว่าจะต้องไปแย่งเวลาการเรียกใช้ข้อมูลกับผู้ใช้อื่น
คอมพิวเตอร์สำหรับผู้ใช้คนเดียว สามารถแบ่งออกเป็น 2 รุ่น คือ
เวิร์คสเตชั่น ถูกออกแบบมาให้เป็นคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะ ที่มีความสามารถในการคำนวนด้านวิศวกรรม สถาปัตยกรรม หรืองานอื่นๆ ที่เน้นการแสดงผลด้านกราฟฟิกต่าง ๆ เช่น การนำมาช่วยออกแบบภาพกราฟฟิกในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อออกแบบชิ้นส่วนใหม่ ๆ เป็นต้น ซึ่งจากการที่ต้องทำงานกราฟฟิกที่มีความละเอียดสูง ทำให้เวิร์คสเตชั่นใช้หน่วยประมวลผลที่มีประสิทธิภาพมาก รวมทั้งมีหน่วยเก็บข้อมูลสำรองจำนวนมากด้วย มีผู้ใช้บางกลุ่มเรียกเครื่องระดับเวิร์คสเตชั่นนี้ว่า ซูเปอร์ไมโคร (supermicro) เพราะออกแบบมาให้ใช้งานแบบตั้งโต๊ะ แต่ชิปที่ใช้ทำงานนั้นแตกต่างกันมาก เนื่องจาก เวิร์คสเตชั่นส่วนมากใช้ชิปประเภท RISC (reduce instruction set computer) ซึ่งเป็นชิปที่ลดจำนวนคำสั่งที่สามารถใช้สั่งงานให้เหลือเฉพาะที่จำเป็น เพื่อให้สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วสูง
ไมโครคอมพิวเตอร์ ได้ถูกพัฒนาขึ้นในปี ค.ศ. 1975 และได้รับความนิยมอย่างเมื่อ IBM ได้สร้างเครื่อง IBM PC ออกมา ไมโครคอมพิวเตอร์ที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันจะมี 2 ชนิดคือ Apple Macintosh และ IBM PC
ในปัจจุบัน ความแตกต่างหรือช่องว่างระหว่างเครื่องเวิร์คสเตชั่นและเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ เริ่มลดน้อยลงเรื่อย ๆ เพราะเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ระดับสูงในปัจจุบัน มีประสิทธิภาพของเครื่องและความเร็วในการแสดงผลที่ดีกว่าเครื่องเวิร์คสเตชั่นจำนวนมาก

(ก) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (ข) เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (ค) มินิคอมพิวเตอร์ (ง) ไมโครคอมพิวเตอร์

นอกจากนี้ ยังมีคอมพิวเตอร์ แบบผู้ใช้คนเดียวที่ได้รับการออกแบบให้สามารถพกพาติดตัวได้สะดวก เช่น คอมพิวเตอร์โน้ตบุค (Notebool computer) คอมพิวเตอร์ปาล์มทอป (Palmtop computer) และ PDA (Personal Digital Assistant) ซึ่งคอมพิวเตอร์เหล่านี้ จัดได้ว่าเป็นเครืองไมโครคอมพิวเตอร์ชนิดหนึ่งขนากเล็ก น้ำหนักเบา และมีรูปลักษณ์ที่เหมาะกับการพกพา

(ก) โน้ตบุค (ข) พีดีเอ

• คอมพิวเตอร์เครือข่าย (Network computers)

เป็นคอมพิวเตอร์แบบใหม่ซึ่งเปลี่ยนแปลงมาจากไมโครคอมพิวเตอร์ โดยได้รับอิทธิพลมาจากแนวคอมพิวเตอร์อินเตอร์เนต คอมพิวเตอร์เครือข่ายหรือที่นิยมเรียกว่า NC จะถูกออกแบบให้เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีราคาต่ำ ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาน้อย ทำให้เหมาะสมกับการใช้งานปริมาณมาก ๆ ในองค์กรขนาดใหญ่ รวมทั้งการเชื่อมต่ออินเตอร์เนต
คอมพิวเตอร์เครือข่ายจะไม่มีหน่วยเก็บข้อมูลสำรองอยู่ในตัว การจัดเก็บข้อมูลและโปรแกรมตะอยู่เครื่องศูนย์กลาง (Server) ซึ่งมีข้อดีคือการเปลี่ยนรุ่น (upgrade) ซอฟต์แวร์สามารถทำงานได้ง่าย สามารถทำงานจากเครื่องคอมพิวตอร์เครือข่ายเครื่องใดก็ได้ รวมทั้งง่ายต่อการดูแลรักษา (mailtenance) ของผู้ดูแลระบบคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์เครือข่าย

• คอมพิวเตอร์แบบฝัง (Embeddded computer)

เป็นคอมพิวเตอร์ที่ถูกฝังไปในอุปกรณ์ ทำให้มองไม่เห็นรูปลักษณ์ภายนอกว่าเป็นคอมพิวเตอร์ นิยมใช้ในการทำงานเฉพาะด้านโดยควบคุมการทำงานบางอย่าง เช่น เตาอบไมโครเวฟ ระบบการเติมน้ำมัน นาฬิกาข้อมือ อุปกรณ์เล่นเกม เป็นต้น

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 5 ส่วนด้วยกัน คือ ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซอฟต์แวร์ (Sofeware) บุคลากร (Peopleware) ข้อมูลและสารสนเทศ (Data/Information) และกระบวนการทำงาน (Procedure)