แผนการสอนหน่วยท 4 ี่ · 2 1109002 แพลตฟอร์มคอมพ ิวเตอร์ สําราญ วานนท์| คอมพิวเตอร์ธุรกิจ

1 ระบบคอมพวเตอร

สาราญ วานนท | คอมพวเตอรธรกจ

แผนการสอนหนวยท 4 ระบบคอมพวเตอร

จะกลาวถงความรดานโครงสรางพนฐานของระบบคอมพวเตอร (Structure of Computer System) โดยสวนประกอบหลกของโครงสรางพนฐานคอมพวเตอรจะประกอบดวย หนวยประมวลผลกลาง หนวยความจา หนวยอนพตและเอาตพต รวมไปถงการกลาวถงหนาทการทางานของเครองคอมพวเตอร (Function of Computer) และกระบวนการขดจงหวะของเครองคอมพวเตอรหรออนเทอรรพท (Interrupt) อนเปนกระบวนการทสาคญทชวยเพมประสทธภาพในการทางานของระบบคอมพวเตอรใหมประสทธภาพสงยงขน

วตถประสงค เมอศกษาหนวยท 4 จบแลวนกศกษาสามารถ

1. เพออธบายไดวาโครงสรางพนฐานของระบบคอมพวเตอรประกอบดวยอะไรบาง

2. เพอเขาใจหนาทการทางานของเครองคอมพวเตอรเปนอยางไร

3. เพอเขาใจและอธบายหลกการขดจงหวะของคอมพวเตอรวามกระบวนการเปนอยางไร

กจกรรมการเรยน 1. อานแผนการสอนประจาหนวยท 4

2. ศกษาเนอหาและฝกปฏบตตาม

3. ศกษาเพมเตมจากเอกสารอนหรอสอเสรมออนไลน (ถาม)

4. ทากจกรรมใบงานทกาหนดไวในเอกสารคาสอน

2 1109002 แพลตฟอรมคอมพวเตอร


หนวยท 4 ระบบคอมพวเตอร

1. โครงสรางพนฐานของระบบคอมพวเตอร (Structure of Computer System) 1.1 โครงสรางเครองคอมพวเตอรตนแบบ คอมพวเตอรในปจจบนมแนวคดจากเครองคอมพวเตอรในสมยกอนทชอวา ไอเอเอส (Institute for Advanced Studies : IAS) ในประเทศสหรฐอเมรกา มแนวคดจาก จอหน ฟอน นอยมนน (John Von Neumann) ซง มลกษณะการทางานจะเปนแบบโปรแกรมคอมพวเตอรถกเกบไว (Stored-Program Computer) คอเปนการทางานตามคาสงหรอโปรแกรมทมนษยคดไว กระบวนการปอนและแกไขคาสงสาหรบเครองคอมพวเตอรยคแรก ๆ เปนเรองทยงยากมาก ดงนนจงมกระบวนการทเหมาะสมคอ เอาคาสงจากการอานมาเกบไวในหนวยความจา และทาการเปลยนแปลงหรอแกไขโปรแกรมกสามารถทาไดโดยการเปลยนคาทเกบอยในหนวยความจา

รปท 4.1 โครงสรางคอมพวเตอรจากแนวคดของ จอหน ฟอน นอยมนน

(ทมา William Stallings, 2003, 18)

โครงสรางแบบไอเอเอส (IAS) เปนเครองคอมพวเตอรตนแบบ ประกอบดวย

หนวยความจาหลก เปนทเกบขอมลหรอคาสงทคอมพวเตอร โดยแยกเปนหนวยความจาหลกซง หนาทตดตอกบซพยโดยตรง หนวยประมวลผลกลาง (CPU) ซงประกอบดวย

1) หนวยประมวลผลทางคณตศาสตรและตรรกะ (ALU) ซงเปนหนวยคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ

2) หนวยควบคมซงเปนหนวยประมวลผลคาสงตาง ๆ ทาหนาทดงชดคาสงหรอขอมลตาง ๆ นามาประมวลผล ถาหากมการคานวณกจะสงขอมลไปยงหนวยประมวลผลทางคณตศาสตรและตรรกะเพอทาการคานวณ

อปกรณอนพต เอาตพต เปนอปกรณภายนอกตาง ๆ เชนอปกรณบนทกขอมล

Main

Memory

(M)

I/O

Equipment

(I, O)

Arithmetic Logic Unit

(CA)

Program Control Unit

(CC)

Central Processing Unit (CPU)



หนวยความจาหลกประกอบดวยหนวยบนทกขอมลจานวน 1,000 หนวยหรอตาแหนง บางครงเรยกวาคา (Word) โดยชดขอมลและคาสงจะถกเกบไวในหนวยความจาแตละหนวยนนเอง แตละตาแหนงจะใช 40 บตในการเกบขอมลตาง ๆ ดงตวอยางตามรปท 4.2 จะประกอบดวยบตเครองหมาย 1 บต และบตอน ๆ อก 39 บตคาสงแตละชดคาสงอาจจะประกอบดวยคาสงขนาด 20 บตจานวน 2 ตว (ชดคาสงดานซาย 20 บต และชดคาสงดานขวาจานวน 20 บต) โดยแตละคาสงจะมรหสคาสง (opcode) ขนาด 8 บตและจะมตวบอกตาแหนงขอมลอก 12 บต ทเหลอ (ซงสามารถอางได 1000 ตาแหนง ตงแตตาแหนงท 0 ถงตาแหนงท 999)

รปท 4.2 โครงสรางการจดเกบขอมลของหนวยความจาเครองคอมพวเตอร ไอเอเอส (IAS)

(ทมา William Stallings, 2003, 19)

โครงสรางภายในหนวยประมวลผลกลางจะมหนวยควบคม หนวยคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ และจะมกลมเรจสเตอร (Register) ตาง ๆ

รปท 4.3 ภาพระดบบนสดของโครงสรางภายในเครองคอมพวเตอร ไอเอเอส (IAS)

ALU

Control Unit

Register



เรจสเตอรบพเฟอรหนวยความจา (Memory Buffer Register : MBR) เกบขอมลชวคราวจากหนวยความจาหลก มาไวหนวยความจาชวคราวในหนวยประมวลผลกลางหรอเกบขอมลชวคราวเพอเตรยมจะนาไปบนทกลงในหนวยความจาหลกหรออปกรณอนพต เอาตพตตาง ๆ

เรจสเตอรเลขทอยหนวยความจา (Memory Address Register: MAR) เกบขอมลทเปนตวชตาแหนงในหนวยความจา (เกบทอยของขอมลทจะถกอานหรอบนทกเขามาทเรจสเตอรบพเฟอรหนวยความจา (MBR))

เรจสเตอรคาสงเครอง (Instruction Register: IR) ประกอบดวย 8 บตเกบชดคาสงทจะทาการประมวลผล (Executed)

เรจสเตอรบฟเฟอรคาสงเครอง (Instruction Buffer Register: IBR) ทาหนาทจดเกบคาสง 20 บตทางฝงขวาของแตละคาเพอรอการประมวลผล (เกบขอมลชวคราว)

เรจสเตอรตวนบระบตาแหนงคาสง (Program Counter: PC) เกบตาแหนงถดไปในหนวยความจา หรอเปนตาแหนงของชดคาสงถดไปในหนวยความจา

เรจสเตอรเอซ (Accumulator: AC) และ เรจสเตอรเอมคว (Multiplier Quotient: MQ) เปนตวเกบขอมลกอนไปประมวลผลหรอเกบผลลพธ หลงการประมวลผลทหนวยคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ

รปท 4.4 โครงสรางภายในเครองคอมพวเตอร ไอเอเอส (IAS)

(ทมา http://www.doc.ic.ac.uk/~eedwards/compsys/cpu/ คนคน 5 ตลาคม 2559)



หนวยควบคมจะทาหนาทอานคาสงทอยในหนวยความจามาประมวลผลทละ 1 ชดคาสง (Fetch Cycle) ซงจะทาตงแตคาสงแรกจนถงคาสงสดทาย ตวอยางของการทางานดงเชน 1) หนวยควบคมจะทาการอานชดคาสงทถกชโดยเรจสเตอรเลขทอยหนวยความจา (MAR) มาเกบไวทเรจสเตอรบพเฟอรหนวยความจา (MBR) 2) จะสงชดคาสงดานขวาไปเกบไวทเรจสเตอรบพเฟอรคาสงเครอง (IBR) ใหรอจนกวาจะทาการประมวลผลชดคาสงดานซายเสรจจงจะดาเนนการตอไป 3) สงขอมลชดคาสงดานซายทเปนโคดคาสง (Operation Code) ขนาด 8 บตไปทเรจสเตอรคาสงเครอง (IR) เพอทาการประมวลผลของชดคาสงวาใหทาอะไร 4) ถามการกระทาของชดคาสงในการประมวลผลทางคณตศาสตรหนวยควบคมกจะสงสญญาณควบคมไปทการทางานของหนวยคานวณโดยผลลพธทไดจะถกจดเกบไวทเรจสเตอรเอซ (AC) และเรจสเตอรเอมคว (MQ) ในการทางานแตละชดคาสงจะเกดคาสงยอยจานวนมาก เชน คาสงในการบวก ลบ คณ หาร ขอมลเพมเตม http://www.doc.ic.ac.uk/~eedwards/compsys/cpu/ ศกษาการทางาน

1.2 โครงสรางเครองคอมพวเตอรในยคปจจบน จากโครงสรางตนแบบไดกลายเปนจดเรมตนในการใชคอมพวเตอรในปจจบน ซงจะมการทางานทมลกษณะเหมอนกบการทางานของสมองมนษย ถงอยางไรกตามคอมพวเตอรยงคงมขอจากดทคอมพวเตอรไมสามารถทางานไดเชมนษย ตวอยางเชนความสามารถในการเขาใจภาษามนษย (Natural Language Processing: NLP) ความสามารถในการหาเหตผลประกอบการตดสนใจ การรบรจกลกษณะตาง ๆ เชน รป รส กลน เสยง แตกถอวายงอยในชวงการวจยเพอพฒนาใหมประสทธภาพทสามารถทางานไดใกลเคยงกบมนษยหรอสามารถทางานไดดกวามนษยในทกสถานะการทางาน

รปท 4.5 โครงสรางเครองคอมพวเตอรในยคปจจบน

หนวยประมวลผลกลาง (CPU) หนวยประมวลผลกลางจะมสวนประกอบทสาคญไดแก หนวยคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ หนวยควบคม และเรจสเตอร



รปท 4.6 โครงสรางของหนวยประมวลผลกลาง

เรจสเตอร (Register) คอหนวยความจาชวคราวทอยภายในหนวยประมวลผลกลาง ในระหวางการประมวลผลในการทางานของหนวยประมวลผลกลางไมตองเสยเวลาสงขอมลตาง ๆ ไปเกบในหนวยความจา แตจะเกบทเรจสเตอรแทน ซงอยในหนวยประมวลผลกลางเองทาใหการโอนยายขอมลไดรวดเรวยงกวาการโอนยายขอมลไปทหนวยความจา เนองจากวงจรเรจสเตอรสรางขนดวยวงจร ฟลปฟลอป (Flip-Flop) ตดตอกนโดยตรงกบหนวยอน ในหนวย CPU ดงนนในการออกแบบหนวยประมวลผลกลางจงมกจะมการวางเรจสเตอรไวอยางเพยงพอสาหรบงานตาง ๆ ซงแบงออกไดสองชนดคอ

1) เรจสเตอรทผใชสามารถควบคมได (User-Visible Register) เปนเรจสเตอรสาหรบใชงานเปนทพกขอมลชวคราวในระหวางการทางานของหนวยประมวลผลกลาง ผเขยนโปรแกรมสามารถใชคาสงสงงาน เขยนหรอานขอมลกบเรจสเตอรไดโดยตรงเพอเพมความเรวของโปรแกรม ประเภทนยงสามารถแบงออกไดอกเปน

1.1 เรจสเตอรใชงานทวไป (General-Purpose Registers) คอเรจสเตอรทใชงานทวไปสามารถทางานไดหลายอยาง เชนใชเกบตวเลขระหวางการคานวณ

1.2 เรจสเตอรขอมล (Data Registers) คอเรจสเตอรทใชสาหรบเกบขอมล

1.3 เรจสเตอรเลขทอย (Address Register) คอเรจสเตอรทใชเกบขอมลสาหรบใชในการคานวณหาทอยของขอมลทอยในหนวยความจา เชนเรจสเตอรเซกเมนต (Segment Register) เรจสเตอรดรรชน (Index Register) เรจสเตอรกองซอน (Stack Register) และเรจสเตอรฐาน (Base Register)

1.4 เรจสเตอรรหสเงอนไข (Condition Code Register) เปนเรจสเตอรทใชในการควบคมการทางาน โดยแตละบตในเรจสเตอรนจะใชบงบอกสถานะในระหวางการคานวณตาง ๆ เชน บวก (Positive) ลบ (Negative) ศนย (Zero) ตวบงชสวนลน (Overflow Flag) และเทากบ (Equal)

2) เรจสเตอรควบคมและสถานะ (Control and Status Register) เปนเรจสเตอรเกบคาตาง ๆ ทใชควบคมการทางานของหนวยประมวลผลกลางสวนใหญจะไมใหสงงานจากโปรแกรมโดยตรง เชน



2.1 ตวนบระบตาแหนงคาสง (Program Counter: PC) ใชสาหรบเกบทอยของชดคาสงถดไปทหนวยประมวลผลกลางจะตองนามาประมวลผล

2.2 เรจสเตอรคาสงเครอง (Instruction Register: IR) ใชเกบสวนตวการดาเนนการ (Opcode) ของคาสงเพอนาไปถอดรหสหรอตความหมายเพอทางานตอไป

2.3 เร จสเตอรเลขทอ ยหนวยความจา (Memory Address Register: MAR) ใ ช เ กบ ทอ ยของหนวยความจาทจะใชงาน

2.4 เรจสเตอรบพเฟอรหนวยความจา (Memory Buffer Register: MBR) ใชสาหรบพกขอมลชวคราวเพอทจะสงไปเขยนหรออานไปยงอปกรณอน ๆ

2.5 เรจสเตอรคาสถานะโปรแกรม (Program Status Word: PSW) ใชสาหรบบงบอกสถานะการทางานของหนวยตาง ๆ

หนวยคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit) หนวยคานวณและตรรกะ ทาหนาทคานวณทางคณตศาสตร (Arithmetic operations) และการคานวณทางตรรกศาสตร (Logical operations) โดยปฏ บ ตการเกยวกบการคานวณไดแก การบวก (Addition) ลบ (Subtraction) คณ (Multiplication) หาร (Division) สาหรบการ คานวณทาง ตรรกศาสตร ประกอบดวย การเปรยบเทยบคาจรง หรอเทจ สวนใหญจะออกแบบไวเฉพาะวงจรบวกเลขฐานสองและวงจรเรจสเตอรแบบเลอน (Shift Register) และ ตวสะสม (Accumulator) เพอใหทาการบวกเลขไดเทานน สวนการคณ หารกจะใชวธการบวกแทน สาหรบการคานวณทยงยากกวาน เชนการยกกาลง การถอดราก กจะใชวธการทางซอฟตแวรโดยการเขยนโปรแกรมไวเปนซบรทน

หนวยควบคม (Control Unit) ทาหนาทตความหมาย แปลความหมาย หรอเปลยนแตละชดคาสงทรบเขามาใหเปนลาดบขนของสญญาณควบคมเพอสงไปยงสวนตาง ๆ ของคอมพวเตอรใหทางานเพอใหเสรจสนตามความตองการของแตละชดคาสง

หนวยความจา (Memory) หนวยความจาคอ อปกรณเกบสถานะขอมลและชดคาสง เพอการประมวลผลของคอมพวเตอรหนวยความจาแบงไดเปนสองประเภทใหญ ๆ คอ หนวยความจาถาวร และ หนวยความจาชวคราว ตวอยางของหนวยความจาถาวรกเชน หนวยความจาแบบแฟลช และหนวยความจาพวกรอม ตวอยางของหนวยความจาชวคราวกคอพวกหนวยความจาหลก เชน DRAM (แรมชนดทนยมใชในปจจบน) และแคชของซพยซงทางานไดรวดเรวมาก (ปกตเปนแบบ SRAM ซงเรวกวา กนไฟนอยกวา แตมความจตอพนทนอยกวา DRAM[1]) หนวยอนพต เอาตพต (Input / Output)

เปนหนวยททาหนาทรบการตดตอจากอปกรณภายนอกเขาสระบบและจากภายในออกสอปกรณภายนอก หนวยนจะเปนหนวยควบคมการตดตอกบอปกรณภายนอกตาง ๆ



หนวยเสนทางการเชอมตอขอมล (Data Path)

เปนเสนทางของการตดตอสอสารกนระหวางอปกรณ เปนทรวมของสายสญญาณสาหรบการสอสารระหวางหนวยตาง ๆ ในคอมพวเตอร โดยแบงตามลกษณะของสญญาณไดแก

1) บสขอมล (Data Bus) สาหรบสงผานขอมลระหวางหนวยตาง ๆ

2) บสทอย (Address Bus) สาหรบระบตาแหนงในหนวยความจาทจะใชทางานหรอระบอปกรณทจะใหทางาน

3) บสควบคม (Control Bus) สาหรบสงสญญาณควบคม เพอสงงานหนวยตาง ๆ ใหทางาน เชนสงสญญาณการอาน (Read) การเขยน (Write) การขดจงหวะ (Interrupt) 2. หนาทการทางานของเครองคอมพวเตอร (Function of Computer) หนาทการทางานของเครองคอมพวเตอรคอการประมวลผลของชดคาสงหรอโปรแกรมทถกเขยนขนมา โดยมหนวยประมวลผลกลางเปนสวนททาหนาทในการประมวลผล ขนตอนของคาสงหรอโปรแกรม โดยนาโปรแกรมนนไปเกบในรปแบบของไฟลในดสก คอมพวเตอรกอานโปรแกรมไปเกบไวในหนวยความจาเพอใหหนวยประมวลผลกลาง มาอานคาสงไปทางานทละคาสง โดยเรมจากคาสงแรกไปจนจบคาสงสดทาย

ในการประมวลผลคาสงทละ 1 วงรอบของการทางานจะประกอบดวยกระบวนการหลก 2 กระบวนการ

1) การดงชดคาสง (Instruction Fetch) หนวยประมวลผลกลางจะตองดงคาสงทจะถกประมวลผลจากหนวยความจามาเกบไวในหนวยประมวลผลกลางเพอทจะประมวลผล

2) การประมวลผลคาสง (Instruction Fetch) เมอชดคาสงและขอมลตาง ๆ พรอมอยในหนวยประมวลผลกลางแลว กจะทาการประมวลผลคาสงเพอใหไดผลลพธตามชดคาสง

รปท 4.7 วงรอบคาสง

ทมา (William Stallings, 2003, 54)

การดงคาสงจะกระทาซาแบบวนรอบไปเรอย ๆ จนกวาจะจบโปรแกรมของชดคาสง ขนตอนการดงชดคาสงตามแสดงรปท 4.8



รปท 4.8 การทางานของการดงชดคาสง

หนวยประมวลผลกลางจะเรมดงคาสงจากตาแหนงทอยใน เรจสเตอรตวนบระบตาแหนงคาสง (PC) จากนน PC กจะเพมคาขนไปอกตาแหนง เชนถาเรมทตาแหนงท 10 หลงจากดงคาสงแลว PC จะเปน 11 เปนตน ลาดบคาสงอาจเปลยนแปลงไดถามคาสงกระโดด

ชดคาสงถกดงเขามาเกบไวทเรจสเตอรบพเฟอรหนวยความจา (MBR) และจะสงชดคาสงไปยงเรจสเตอรคาสงเครอง (IR) คาสงจะประกอบดวยบตตาง ๆทกาหนดใหหนวยประมวลผลกลางทางาน

การกระทาการ (Execute) ชดคาสงคอการประมวลผลชดคาสงโดยหนวยประมวลผลกลางจะนาชดคาสงทอยในเรจสเตอรคาสงเครอง (IR) ไปประมวลผลแปลความหมายและทางานตามคาสงนน การกระทาการแบงเปนกลมตาง ๆ ดงน

1) หนวยประมวลผลกลางและหนวยความจา (Processor-Memory) การเคลอนยายขอมลจากหนวยประมวลผลกลางไปหนวยความจา หรอจากหนวยความจาไปหนวยประมวลผลกลาง

2) หนวยประมวลผลกลางและอนพต เอาตพต (Processor-Input/Output) การเคลอนยายขอมลจระหวางหนวยประมวลผลกลางกบอปกรณอนพต เอาตพต

3) การประมวลผลขอมล (Data Processing) ประมวลผลขอมลหรอการคานวณทางคณตศาสตรและตรรกะ

4) การควบคม (Control) การควบคมลาดบของการประมวลผลหรออปกรณตาง ๆ

CPU Memory

PC

MRB IR

Execute

Instruction

Instruction

DATA

DATA

Control Signal



แผนภาพสถานะ หรอสเตทไดอะแกรม (State Diagram) เพอแสดงสวนการทางานในสวนยอยของวงรอบคาสง

รปท 4.9 แผนภาพสถานะวงรอบคาสง


1) Instruction Address Calculation (IAC) คานวณตาแหนงของคาสง ทจะถกนามาประมวลผลโดยบางระบบจะเปนการบวกคาทละ 1 เชนตาแหนง 10, 11, 12 เปนตน

2) Instruction Fetch (IF) การดงชดคาสงจากหนวยความจามายงหนวยประมวลผล

3) Instruction Operation Decoding (IOD) การถอดรหสคาสง เปนการแปลความหมายของชดคาสง

4) Operand Address Calculation (OAC) คานวณตาแหนงของตวถกกระทาหรอโอเปอแรนด (Operand)

5) Operation Fetch (OF) การดงตวถกกระทามาเกบไวยงหนวยประมวลผล เชนการดงขอมลทจะเปนตวถกกระทาจากหนวยความจามาไวยงหนวยประมวลผล

6) Data Operation (DO) การทางานกบขอมลนาเอามาประมวลผลตามชดคาสง

7) Operand Store (OS) การจดเกบขอมลตวถกกระทา จดเกบขอมลทไดจากการประมวลผลตาง ๆ ไวทหนวยความจาหรอ I/O

จากรปจะเหนวาดานบนจะเกยวของกบการแลกเปลยนขอมลระหวางหนวยประมวลผลกบหนวยความจาหรอ อนพต เอาตพต สวนดานลางเกยวกบการประมวลผลภายในหนวยประมวลผลเอง

หลกการทางานของการประมวลผลชดคาสงหรอโปรแกรมคอมพวเตอร เพอใหเหนภาพทชดเจนถงหลกการประมวลผลชดคาสงวามกระบวนการอยางไรบาง

1) รปแบบชดคาส ง (Instruction format) ประกอบดวย 16 บตโดย 4 บตแรกเปนรหสดาเนนการ (Operation Code: OpCode) ทเหลอ 12 เปนตาแหนงทอย (Address)



2) เรจสเตอรทใชประกอบไปดวย

-Program Counter (PC) = ตาแหนงทอยของคาสงเครอง (Address of instruction)

-Instruction Register (IR) = เรจสเตอรทใชเกบชดคาสงทจะถกดาเนนการ (Instruction Being Executed)

-Accumulator (AC) = เรจสเตอรชวคราวทใชสาหรบการคานวณ (Temporary Storage)

3) หนาทของชดคาสง (Partial List of Operation Codes)

-0001 = Load AC from Memory : เอาขอมลจากหนวยความจามาเกบไวทเรจสเตอรเอซ (AC)

-0010 = Store AC to Memory : เอาขอมลจากเรจสเตอรเอซ (AC) ไปเกบไวทหนวยความจา

-0101 = Add to AC from Memory : ทาการบวกเลขระหวางคาทอยในเรจสเตอรเอซ (AC) กบคาทอยในหนวยความจาทตาแหนงทถกระบไวในชดคาสงแลวเกบผลลพธทไดไวทเรจสเตอรเอซ (AC)

4) ชดคาสงและขอมลในหนวยความจาประกอบดวย (Instruction and Data)

CPU Memory

PC

IR

Execute

Instruction

Instruction

DATA

DATA

Control Signal

AC



รปท 4.10 ตวอยางการประมวลผลโปรแกรม


จากรปท 4.10 ตวอยางการประมวลผลโปรแกรมจะมการทางานดงน

ขนตอนท 1 คาสงถกเกบไวในตาแหนงหนวยความจาท 300 และรจสเตอร PC กจะเกบคา 300 เชนเดยวกน ดงนนการทาขนตอนนจงเปนการดงคาสงในตาแหนงทระบใน PC คอตาแหนง 300 ในหนวยความจามาลง IR ซงใน IR จะไดชดคาสง 1940 เลขฐาน 16 ซงประกอบดวยตวเลขฐาน 2 ทงหมด 16 บตในสวน 4 บตแรกเปนรหสดาเนนการ เพอบงบอกวาเปนชดคาสงทใชทาอะไรสวน 12 บตทเหลอจะเปนตาแหนงขอมล เมอดงคาสงมาเกบไวแลวคาใน PC กจะชไปยงชดคาสงถดไปเพอเตรยมชดคาสงถดไปทจะนามาประมวลผล

ขนตอนท 2 คาสงใน IR มทงหมด 16 บต ใน 4 บตแรกจะออปโคด คาสง 0001 คอ คาสงโหลดขอมลจากหนวยความจาเขารจสเตอร AC สาหรบ 12 บตหลงเปนตาแหนงหนวยความจา 940H ทเกบขอมลทออปโคดตองการ ดงนน 0003H จงถกโหลดลงไปใน AC

ขนตอนท 3 คาใน PC จะเพมขนอกเปน 301H ดงนนคาสงตอไปในตาแหนง 302H จงถก ดงเขารจสเตอร IR

ขนตอนท 4 ทาการแปลความหมายของชดคาสงทดงมาคอ 5941 ออปโคด 5H คอ 0101 ใหทาการบวกคาในรจสเตอร AC กบขอมลในตาแหนง 941H และเกบผลลพธใน AC

ขนตอนท 5 คาใน PC จะเพมขนอกเปน 302H ดงนนคาสงตอไปในตาแหนง 302H จงถกดงเขารจสเตอร IR

ขนตอนท 6 ทาการแปลความหมายชดคาสง 2941 โดย 2 คอ 0010 นาคาใน AC ไปเกบในตาแหนงหนวยความจาท 941H



3. อนเทอรรพทหรอขดจงหวะ (Interrupt) คอการจดการททาใหคอมพวเตอรหยดพกงานทกาลงกระทาอยตอนนนชวคราวแลวสบเปลยนไปทางานอนซงขนอยกบเหตการณทเปนสาเหตใหเกดการอนเทอรรพท หนวยประมวลผลกลางของเครองคอมพวเตอร สามารถหยดพกการทางานหนงไวในขณะททาการประมวลผลงานอนทแทรกเขามา เมอมอนเทอรรพทเกดขน ขอมลทเกยวกบการทางานของหนวยประมวลผลกลางจะสามารถกลบมาทางานทจดเดมตอไปไดอยางถกตอง จงถอวาสแตกเปนสวนทจาเปนทขาดไมไดในการทางานทมอนเทอรรพท

การอนเทอรรพทจะชวยในการประมวลผลใหมประสทธภาพมากขน เชน เมอมอปกรณจากภายนอกททางานชากวาหนวยประมวลผล สมมตวาเรามการสงขอมลไปยงเครองพมพ หนวยประมวลผลจะตองหยดรอจนกระทงเครองพมพทางานเสรจ เวลาทตองสญเสยการรอคอยน อาจจะสามารถทางานไดเปนรอยๆพนๆคาสง ชนดของการอนเทอรรพทมอยหลากหลายดงเชน

1. โปรแกรม (Program) ขณะทคอมพวเตอรทาการประมวลผลโปรแกรม อาจเกดการผดพลาดขน

2. ตวกาเนดเวลา (Timer) คอสญญาณนาฬกาภายในเครองพซ ซงใชในการควบคมจงหวะการทางาน จะสงอนเทอรรพทไปยงโปรเซสเซอรตลอดเวลาวนาทละหลายสบครง

3. อนพต/เอาทพต (Input/Output) เกดจากแผงควบคมอนพต/เอาทพต ขณะจะใชงานปกต สงสญญาณอนเทอรรพทเขามา เปนการขออนญาตหรอเกดจากความผดปกตของอนพต/เอาทพตกจะมสญญาณอนเทอรรพทเขามาเชนกน

4. ฮารดแวร (Hardware Failure) เกดจากความขดของหรอลมเหลวของฮารดแวร หรอเกดจากพารตของแรมผดพลาด แตละหมายเลขทใชงานจะมโปรแกรมควบคม วาเมอไหรจะใชอนเทอรรพทหมายเลขใด โปรแกรมนมชอเรยกวา ตวจดการอนเทอรรพท ตาแหนงของตวจดการอนเทอรรพทแตละตวจะถกเกบไวในตารางพเศษทอยตอนตนของหนวยความจาเมอมอนเทอรรพทเกดขนกจะใชหมายเลขอนเทอรรพทหาตวจดการ อนเทอรรพททเหมาะสมจากตารางเพอใชในการทางานตอไปกอนทตวจดการทวาวนจะเรมทางาน กจะมการเกบขอมลของงานทกาลงทาคางอยกอนแลวจงเปลยนไปทางานตามทเกดอนเทอรรพทขน

รปท 4.11 การควบคมผานการอนเทอรรพท




รปท 4.12 ตวอยางการทางานแบบทไมมการอนเทอรรพทและมการอนเทอรรพท


รปท 4.13 แผนภาพวงรอบคาสงทเพมการตรวจสอบการอนเทอรรพท




รปท 4.14 แผนภาพยอยวงรอบคาสงทเพมการตรวจสอบการอนเทอรรพท


ในการทางานของระบบคอมพวเตอรทเพมการอนเทอรรพท หนวยประมวลผลกลางจะทาการตรวจสอบสญญาณอนเทอรรพท ถาไมมสญญาณอนเทอรรพทเกดขนกจะดงชดคาสงตอไปมาประมวลผลตอ แตถามสญญาณหนวยประมวลผลกลางจะหยดการทางานของชดคาสงในขณะนนและบนทกขอมลตาง ๆ ลงในหนวยความจา จากนนกจะกาหนดคาตวนบระบตาแหนงคาสง (PC) ใหชไปยงตาแหนงของชดคาสงเรมตนของโปรแกรมในสวนของอนเทอรรพท เมอกระบวนการโปรแกรมของชดคาสงอนเทอรรพทเรยบรอยแลวกจะกลบมากระทาในสวนของโปรแกรมตอจากจดทไดหยดประมวลผลไวกอนหนานน



ใบงานทายหนวย 1. จากรปการประมวลผลคาสงใหเตมคาตาง ๆ ทหายไป พรอมอธบายขนตอนการทางานทงหมด

โดยกาหนดให วงกลม 1 มคาตวเลขเปน 4 และวงกลม 2 มคาตวเลขเปน 5



เอกสารอางอง กรช สมกนธา. (2555). ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม. มหาวทยาลยราชภฏมหาสารคาม :

มหาสารคาม.

สมชาย หอมขา. (2552). ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม. มหาวทยาลยราชภฏธนบร :

กรงเทพมหานคร.

Documents

แผนการสอนหน่วยท 4 ี่ · 2 1109002 แพลตฟอร์มคอมพ ิวเตอร์ สําราญ วานนท์| คอมพิวเตอร์ธุรกิจ