Mainboard

Mainboard (แผงวงจรหลัก)



เมนบอร์ดเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญรองมาจากซีพียู เมนบอร์ดทำหน้าที่ควบคุม ดูแลและจัดการๆ ทำงานของ อุปกรณ์ชนิดต่างๆ แทบทั้งหมดในเครื่องคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ซีพียู ไปจนถึงหน่วยความจำแคช หน่วยความจำหลัก ฮาร์ดดิกส์ ระบบบัส บนเมนบอร์ดประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ มากมายแต่ส่วนสำคัญๆ

1. ชุดชิพเซ็ต
ชุดชิพเซ็ตเป็นเสมือนหัวใจของเมนบอร์ดอีกที่หนึ่ง เนื่องจากอุปกรณ์ตัวนี้จะมีหน้าที่หลักเป็นเหมือนทั้ง อุปกรณ์ แปลภาษา ให้อุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่บนเมนบอร์ดสามารถทำงานร่วมกันได้ และทำหน้าที่ควบคุม อุปกรณ์ต่างๆ ให้ทำงานได้ตามต้องการ โดยชิพเซ็ตนั้นจะประกอบด้วยชิพเซ็ตนั้นจะประกอบไปด้วยชิพ 2 ตัว คือชิพ System Controller และชิพ PCI to ISA Bridge

North Bridge เป็นชิพที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของ อุปกรณ์หลักๆ ความเร็วสูงชนิดต่างๆ บนเมนบอร์ดที่ประกอบด้วยซีพียู หน่วยความจำแคชระดับสอง (SRAM) หน่วยความจำหลัก (DRAM) ระบบกราฟิกบัสแบบ AGP และระบบบัสแบบ PCI
South Bridge จะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อกันระหว่างระบบบัสแบบ PCI กับอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีความเร็วในการทำงานต่ำกว่าเช่นระบบบัสแบบ ISA ระบบบัสอนุกรมแบบ USB ชิพคอนโทรลเลอร์ IDE ชิพหน่วยความจำรอมไออส ฟล็อบปี้ดิกส์ คีย์บอร์ด พอร์ตอนุกรม และพอร์ตขนาน

2. หน่วยความจำรอมไบออส และแบตเตอรรี่แบ็คอัพ
ไบออส BIOS (Basic Input Output System) หรืออาจเรียกว่าซีมอส (CMOS) เป็นชิพหน่วยความจำชนิด หนึ่งที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูล และโปรแกรมขนาดเล็กที่จำเป็นต่อการบูตของระบบคอมพิวเตอร์ ต้องการพลังงานไฟฟ้าเพื่อรักษาข้อมูลไว้ แบตเตอรี่แบ็คอัพ เมื่อแบตเตอรี่แบ็คอัพเสื่อม หรือหมดอายุแล้วจะทำให้ข้อมูลที่คุณเซ็ตไว้ เช่น วันที่ จะหายไปกลายเป็นค่าพื้นฐานจากโรงงาน และก็ต้องทำการเซ้ตใหม่ทุกครั้งที่เปิดเครื่อง

3. หน่วยความจำแคชระดับสอง
หน่วยความจำแคชระดับสอง เป็นอุปกรณ์ ตัวหนึ่งที่ทำหน้าเป็นเสมือนหน่วยความจำ บัฟเฟอร์ให้กับซีพียู โดยใช้หลักการที่ว่า การทำงานร่วมกับอุปกร์ที่ความเร็วสูงกว่า จะทำให้เสียเวลาไปกับการรอคอยให้อุปกรณ์ ที่มีความเร็วต่ำ ทำงานจนเสร็จสิ้นลง เพราะซีพียูมีความเร็วในการทำงานสูงมาก การที่ซีพียูต้องการข้อมูล ซักชุดหนึ่งเพื่อนำไปประมวลผลถ้าไม่มีหน่วยความจำแคช




<< วิธีการเลือกซื้อ Mainboard >>
เมนบอร์ดแบบรวม หมายถึง เมนบอร์ดที่มีการรวม Integrate หรือรวม Controller ต่างๆไว้ในตัวเมนบอร์ดชุดเดียวกันหรือที่เรียกว่า o­n Board เช่น การ์ดเสียง หรือ Display Adapter ที่อยู่บนตัวบอร์ดเองมักจะเรียกกันว่า เมนบอร์ดแบบ All in o­ne

เมนบอร์ดแบบแยก หมายถึง เมนบอร์ดที่มีเพียง Chipset อยู่บนเมนบอร์ดเท่านั้น จะทำงานได้ก็ต่อเมื่อมีการเสียบอุปกรณ์อื่นคือ Integrate หรือ Controller ที่อยู่ในรูปของการ์ด เข้าไปในช่อง Slot บนเมนบอร์ดเช่น การ์ดจอที่ต้องใส่ลงไปใน AGP Slot หรือการใส่การ์ดเสียงลงใน Slot Sound Card


** การเปรียบเทียบข้อดี/ข้อด้อยของเมนบอร์ดแบบรวมและแบบแยก

เมนบอร์ดแบบรวม
1. > ราคาค่อนข้างถูก
2. > ช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่ายเพราะไม่ต้องซื้อการ์ดต่างๆเพิ่มเติมเครื่องคอมพิวเตอร์ก็สามารถใช้งานได้
3. อุปกรณ์ที่มารวมกันอยู่บนเมนบอร์ดนี้จะทำให้เครื่องช้าเพราะ CPU ต้องแชร์ออกมาช่วยควบคุม
4. > การขยับขยายหรือ Upgrade ทำได้ยากเพราะมี Slot น้อย
5. > ประสิทธิภาพของ Integrate และ Controller ต่างๆที่อยู่บนเมนบอร์ด จะมีประสิทธิภาพที่จำกัดหรือน้อยกว่าอุปกรณ์การ์ดที่นำเสียบเข้า Slot ของเมนบอร์ดแบบแยก เช่น chipset display ที่ทำหน้าที่ช่วยการทำงานด้านกราฟิกที่เป็นแบบ o­n Board มักจะมี Approx. Total Memory ที่น้อยกว่าการ์ดจอที่เป็นการ์ด หรือต่อให้มีมากกว่าหรือเท่ากัน ประสิทธิภาพก็ไมเทียบเท่าอยู่ดี ซึ่งสามารสังเกตได้จากเวลาที่เล่นเกม 3 มิติที่ต้องใช้กราฟิกสูง การที่เล่นเครื่องที่ o­n Board จะมีการกระตุกเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเครื่องที่ใช้การ์ดจอเสียบบน Slot ทั้งๆทีตัว o­n Board มี Approx. Total Memory ที่สูงกว่าด้วยซ้ำ (ประสบการณ์ตรงจากผู้เขียน)
6. > เมนบอร์ดชนิดนี้นิยมใช้ในองค์กรธุรกิจหรือที่ที่เหมาะกับงานประเภทที่ไม่ต้องใช้กราฟิกมาก เป็นการช่วยประหยัดงบประมาณขององค์กร

เมนบอร์ดแบบแยก
1. > ราคาค่อนข้างแพง
2. > ต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายในการซื้อการ์ดหรืออุปกรณ์เสริมอื่นๆมาติดตั้งเครื่องคอมพิวเตอร์จึงจะใช้งานได้
3. > CPU ไม่ต้องทำงานหนักมาก เพราะอุปกรณ์ต่างแยกออกไปเป็นการ์ด โดยในแต่ละตัวการ์ดก็จะมีชิปแรมหรือชิปที่ควบคุมอยู่บนตัวของมันเอง(ถ้าเรียกชิปผิดก็ขออภัยด้วย)
4. > การขยับขยาย หรือ Upgrade ทำได้ง่ายเพราะมี Slot ที่รองรับมาก ทำให้เครื่องมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
5. > ประสิทธิภาพของการ์ดนั้นย่อมมีสูงกว่าแบบ o­n Board เช่น การ์ดจอนั้นปัจจุบันมี Memory สูงถึง 1 GB แล้วเมื่อเทียบกับ o­nboard ที่ยังมีการจำกัด Memory อยู่มาก 512 MB
6. > เมนบอร์ดชนิดนี้จะนิยมใช้สำหรับเครื่องส่วนตัวหรือมีวัตถุประสงค์ในการใช้เฉพาะอย่าง เช่น สำหรับผู้ที่นิยมเล่นเกมส์ 3 มิติที่ต้องใช้กราฟิกสูงหรือกลุ่มคนที่ทำงานด้านคอมพิวเตอร์กราฟิกโดยเฉพาะหรือในอีกนัยหนึ่งก็คือตามความพอใจของกลุ่มคนที่ใช้ซึ่งเป็นผู้ที่ค่อนข้างฐานะดี

CPU

กลไกการทำงานของซีพียู

การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล
กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น

การพัฒนาซีพียูก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และถูกพัฒนาให้อยู่ในรูปไมโครชิบที่เรียกว่าไมโครโพรเซสเซอร์ ไมโครโพรเซสเซอร์จึงเป็นหัวใจหลักของระบบคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถึงไมโครคอมพิวเตอร์ ล้วนแล้วแต่ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียูหลัก ในเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ เช่น ES9000 ของบริษัทไอบีเอ็มก็ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียู แต่อาจจะมีมากกว่าหนึ่งชิปประกอบรวมเป็นซีพียู
เทคโนโลยีไมโครโพรเซสเซอร์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเริ่มจากปี พ.ศ. 2518 บริษัทอินเทลได้พัฒนาไมโครโพรเซสเซอร์ที่เป็นที่รู้จักกันดีคือ ไมโครโพรเซสเซอร์เบอร์ 8080 ซึ่งเป็นซีพียูขนาด 8 บิต ซีพียูรุ่นนี้จะรับข้อมูลเข้ามาประมวลผลด้วยตัวเลขฐานสองครั้งละ 8 บิต และทำงานภายใต้ระบบปฎิบัติการซีพีเอ็ม (CP/M) ต่อมาบริษัทแอปเปิ้ลก็เลือกซีพียู 6502 ของบริษัทมอสเทคมาผลิตเป็นเครื่องแอปเปิ้ลทู ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในยุคนั้น

เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ในประเทศไทยส่วนมากเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียูของตระกูลอินเทลที่พัฒนามาจาก 8088 8086 80286 80386 80486 และเพนเตียม ตามลำดับ
การพัฒนาซีพียูตระกูลนี้เริ่มจาก ซีพียูเบอร์ 8088 ต่อมาประมาณปี พ.ศ. 2524 มีการพัฒนาเป็นซีพียูแบบ 16 บิต ที่มีการรับข้อมูลจากภายนอกทีละ 8 บิต แต่การประมวลผลบวกลบคูณหารภายในจะกระทำทีละ 16 บิต บริษัทไอบีเอ็มเลือกซีพียูตัวนี้เพราะอุปกรณ์ประกอบอื่น ๆ ในสมัยนั้นยังเป็นระบบ 8 บิต คอมพิวเตอร์รุ่นซีพียู 8088 แบบ 16 บิตนี้เรียกว่า พีซี และเป็นพีซีรุ่นแรก
ขีดความสามารถของซีพียูที่จะต้องพิจารณา นอกจากขีดความสามารถในการประมวลผลภายใน การับส่งข้อมูลระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์ภายนอกแล้ว ยังต้องพิจารณาขีดความสามารถในการเข้าไปเขียนอ่านในหน่วยความจำด้วย ซีพียู 8088 สามารถเขียนอ่านในหน่วยความจำได้สูงสุดเพียง 1 เมกะไบต์ (ประมาณหนึ่งล้านไบต์) ซึ่งถือว่ามากในขณะนั้น
ความเร็วของการทำงานของซีพียูขึ้นอยู่กับการให้จังหวะที่เรียกว่า สัญญาณนาฬิกาซีพียู 8088 ถูกกำหนดจังหวะด้วยสัญญาณนาฬิกาที่มีความเร็ว 4.77 ล้านรอบใบ 1 วินาทีหรือที่เรียกว่า 4.77 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ซึ่งปัจจุบันถูกพัฒนาให้เร็วขึ้นเป็นลำดับ
ไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นพีซีได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมฮาร์ดดิสก์ลงไปและปรับปรุงซอฟต์แวร์ระบบและเรียกชื่อรุ่นว่า พีซีเอ็กซ์ที (PC-XT)
ในพ.ศ. 2527 ไอบีเอ็มเสนอไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ทำงานได้ดีกว่าเดิม โดยใช้ชื่อรุ่นว่า พีซีเอที (PC-AT) คอมพิวเตอร์รุ่นนี้ใช้ซีพียูเบอร์ 80286 ทำงานที่ความเร็วสูงขึ้นคือ 6 เมกะเฮิรตซ์
การทำงานของซีพียู 80286 ดีกว่าเดิมมาก เพราะรับส่งข้อมูลกับอุปกรณ์ภายในเป็นแบบ 16 บิตเต็ม การประมวลผลก็เป็นแบบ 16 บิต ทำงานด้วยความเร็วของจังหวะสัญญาณนาฬิกาสูงกว่า และยังติดต่อเขียนอ่านกับหน่วยความจำได้มากกว่า คือ ติดต่อได้สูงสุด 16 เมกะไบต์ หรือ 16 เท่าของคอมพิวเตอร์รุ่นพีซี
พัฒนาการของเครื่องพีซีเอทีทำให้ผู้ผลิตอื่นออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ตามอย่างไอบีเอ็มโดยเพิ่มขีดความสามารถเฉพาะของตนเองเข้าไปอีก เช่น ใช้สัญญาณนาฬิกาสูงเป็น 8 เมกะเฮริตซ์ 10 เมกะเฮิรตซ์ จนถึง 16 เมกะเฮิรตซ์ ไมโครคอมพิวเตอร์บนรากฐานของพีซีเอทีจึงมีผู้ใช้กันทั่วโลก ยุคนี้จึงเป็นยุคที่ไมโครคอมพิวเตอร์แพร่หลายอย่างเต็มที่
ในพ.ศ. 2529 บริษัทอินเทลประกาศตัวซีพียูรุ่นใหม่ คือ 80386 หลายบริษัทรวมทั้งบริษัทไอบีเอ็มเร่งพัฒนาโดยนำเอาซีพียู 80386 มาเป็นซีพียูหลักของระบบ ซีพียู 80386 เพิ่มเติมขีดความสามารถอีกมาก เช่น รับส่งข้อมูลครั้งละ 32 บิต ประมวลผลครั้งละ 32 บิต ติอต่อกับหน่วยความจำได้มากถึง 4 จิกะไบต์ (1 จิกะไบต์เท่ากับ 1024 บ้านไบต์) จังหวะสัญญาณนาฬิกาเพิ่มได้สูงถึง 33 เมกะเฮิรตซ์ ขีดความสามารถสูงกว่าพีซีรุ่นเดิมมาก และใน พ.ศ. 2530 บริษัทไอบีเอ็มเริ่มประกาศขายไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ชื่อว่า พีเอสทู (PS/2) โดยมีโครงสร้างทางฮาร์ดแวร์ของระบบแตกต่างออกไปโดยเฉพาะระบบเส้นทางส่งถ่ายข้อมูลภายใน (bus)
ผลปรากฎว่า เครื่องคอมพิวเตอร์รุ่น 80386 ไม่เป็นที่นิยมมากนัก ทั้งนี้เพราะยุคเริ่มต้นของเครื่องคอมพิวเตอร์ 80386 มีราคาแพงมาก ดังนั้นในพ.ศ. 2531 อินเทลต้องเอาใจลูกค้าในกลุ่มเอทีเดิม คือลดขีดความสามารถของ 80386 ลงให้เหลือเพียง 80386SX
ซีพียู 80386SX ใช้กับโครงสร้างเครื่องพีซีเอทีเดิมได้พอดีโดยแทบไม่ต้องดัดแปลงอะไร ทั้งนี้เพราะโครงสร้างภายในซีพียูเป็นแบบ 80386 แต่โครงสร้างการติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอกใช้เส้นทางเพียงแค่ 16 บิต ไมโครคอมพิวเตอร์ 80386SX จึงเป็นที่นิยมเพราะมีราคาถูกและสามารถทดแทนเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นพีซีเอทีได้
ซีพียู 80486 เป็นพัฒนาการของอินเทลใน พ.ศ. 2532 และเริ่มใช้กับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ในปีต่อมา ความจริงแล้วซีพียู 80486 ไม่มีข้อเด่นอะไรมากนัก เพียงแต่ใช้เทคโนโลยีการรวมชิป 80387 เข้ากับซีพียู 80386 ซึ่งชิป 80387 เป็นหน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์ และรวมเอาส่วนจัดการหน่วยความจำเข้าไว้ในชิป ทำให้การทำงานโดยรวมรวดเร็วขึ้นอีก
ในพ.ศ. 2535 อินเทลได้ผลิตซีพียูตัวใหม่ที่มีขีดความสามารถสูงขึ้น ชื่อว่า เพนเตียม การผลิตไมโครคอมพิวเตอร์จึงได้เปลี่ยนมาใช้ซีพียูเพนเตียม ซึ่งเป็นซีพียูที่มีขีดความสามารถเชิงคำนวณสูงกว่าซีพียู 80486 มีความซับซ้อนกว่าเดิม และใช้ระบบการส่งถ่ายข้อมูลได้ถึง 64 บิต
การพัฒนาทางด้านซีพียูเป็นไปอย่างต่อเนื่อง ไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นใหม่จะมีโครงสร้างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ใช้งานได้ดีมากขึ้น และจะเป็นซีพียูในรุ่นที่ 6 ของบริษัทอินเทล โดยมีชื่อว่า เพนเตียมทู