Bandwidth คือ

Bandwidth
เป็นคำที่ใช้วัดความเร็วในการส่งข้อมูลของอินเทอร์เน็ต ซึ่งโดยมากเรามักวัดความเร็วของการส่งข้อมูลเป็น bps (bit per second) , Mbp (bps*1000000) เช่น Bandwidth ของการใช้สายโทรศัพท์ในประเทศไทย เท่ากับ 14.4 Kbps,Bandwidth ของสายส่งข้อมูลของ KSC ที่ใช้ในการเชื่อมต่อกับอเมริกาเท่ากับ 2 Mbps เป็นต้น แต่ก่อนที่เราจะเข้าสู่บทความมารู้จักก่อนว่าอะไรคือ Bandwidth และ Latency ความหมาย Bandwidth คือ ความกว้างของช่องทางในการรับ-ส่งข้อมูล ส่วน Latency คือ เวลาที่ใช้ไปในการเข้าถึงข้อมูลของหน่วยความจำ เมื่อเรารู้ความหมายกันแล้วคราวนี้เรามารู้จักถึงหลักการต่างๆ ของ Bandwidth และ Latency ในการพิจารณาการรับ-ส่งข้อมูลบนระบบบัสหลายคนมักจะนึกถึง Bus Bandwidth (Bandwidth ก็คือความกว้างของเส้นทางในการส่งข้อมูล ที่เราสามารถเปรียบเทียบได้กับเลนถนน ยิ่งมีเลนกว้างเท่าไรรถยนต์ซึ่งเปรียบได้กับข้อมูลก็สามารถวิ่งได้สะดวกมากขึ้นเท่านั้น) ที่ใช้ในการรับ-ส่งข้อมูล ซึ่งพิจารณาจากข้อมูลที่รับ-ส่งบนระบบบัส Bus Bandwidth ด้วยปริมาณจำนวนข้อมูลของเลข single number (0 หรือ 1) ที่ระบบบัสสามารถรองรับได้ แต่ปริมาณข้อมูลของเลข single number อาจแปรผันได้ตามเวลา เราจึงพิจารณาการรับ-ส่งข้อมูลผ่านทาง Bus Bandwidth ด้วย Peak bandwidth Bus หรือ ความกว้างสูงสุดในการรับ-ส่งข้อมูลของบัส ซึ่งวัดด้วยจำนวนข้อมูลสูงสุดที่ รับ-ส่งกันระหว่างซีพียูและแรมภายในหนึ่งคาบเวล จากความเร็วสัญญาณนาฬิการะหว่างหน่วยความจำและซีพียูจากรูปที่ 1 ถ้าเรามาคำนวณหา Bandwidth ของบัสที่มีความเร็วสัญญาณนาฬิการะหว่างหน่วยความจำและซีพียู ที่สัญญาณนาฬิกา 100 เมกะเฮิรตซ์ โดยที่มีการรับ-ส่งข้อมูลจำนวน 8 ไบต์ในแต่ละหนึ่งรอบของสัญญาณนาฬิกา จะคำนวณออกมาได้ดังนี้ 8 bytes * 100MHz = 800 MB/s และถ้าหากเราคำนวณหา Bandwidth ของบัสที่มีความเร็วสัญญาณนาฬิการะหว่างหน่วยความจำและซีพียูที่ 133 เมกะเฮิรตซ์ โดยที่มีการรับ-ส่งข้อมูลจำนวน 8 ไบต์ในแต่ละหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา จะคำนวณออกมาได้ดังนี้ 8 bytes * 133MHz = 1064 MB/s ซึ่งตัวเลข Bandwidth ที่ได้นี้เป็นพียงตัวเลขทางทฤษฎีที่บอกถึงปริมาณของข้อมูลที่เข้าสู่ซีพียูในแต่ละวินาที ในความเป็นจริง Bandwidth ของระบบจริงอาจมีค่าน้อยกว่าที่คำนวณเพียงเล็กน้อย Bandwidth ในทางปฏิบัติ ระบบบัสที่ผ่านมาจะมีลักษณะการส่งผ่านข้อมูลแบบทางเดียว จึงทำให้ไม่สามารถรับและส่งข้อมูลในเวลาเดียวกัน จึงต้องผลัดกันส่งและรับข้อมูลทำให้ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลช้า เปรียบเทียบระบบบัสได้กับการสื่อสารผ่านทางวิทยุรับส่งโดยที่อีกฝ่ายหนึ่งเป็นฝ่ายพูดอีกฝ่ายจะต้องเป็นผู้รับฟัง เนื่องจากต้องผลัดกันรับส่งข้อมูลดังนั้นเมื่อซีพียูต้องการร้องข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก (RAM) ซีพียูจะต้องร้องขอผ่านทาง Bus Control จากนั้น Bus Control จะร้องขอข้อมูลมาที่หน่วยความจำหลัก (RAM) เมื่อค้นหาข้อมูลที่ซีพียูต้องการได้แล้ว หน่วยความจำหลักจะส่งต่อข้อมูลให้ Bus Control กลับไปให้ซีพียู โดยทั้งหมดนี้กระทำบนบัสเดียวกัน ถ้าพิจารณาเวลาที่สูญเสียไปจากการร้องขอข้อมูลจาก Bus Control และที่ต้องเสียเวลารอหน่วยความจำหลักค้นหาข้อมูลที่ซีพียูต้องการแล้วจึงส่งข้อมูลที่ต้องการกลับไปสู่ Bus Control และส่งกลับไปสู่ซีพียูได้ ซึ่งทั้งหมดนี้จะเป็น Delay Time ที่มีผลต่อค่า Read Latency โดยที่ Read Latency หมายถึง เวลาที่ใช้ระหว่างการร้องขอข้อมูลจากซีพียูผ่านทาง Frontside Bus (FSB) สรุป ทฤษฎีของ Bandwidth นั้นได้ว่า ถ้าระบบบัสมี Bandwidth ที่กว้างก็ยิ่งจะดีต่อการรับ-ส่งข้อมูล

แรม

สแตติกแรมและไดนามิกส์แรม (Static RAM and Dynamic RAM)
หน่วยความจำที่ใช้งานส่วนใหญ่และมีปริมาณความจุสูงได้แก่ พวก RAM ด้วยเทคโนโลยี RAM ที่ใช้มีการแบ่งแยกออกเป็นสองกลุ่มคือ สแตติกแรม และไดนามิกส์แรม
สแตติกแรม (Static RAM - SRAM) เป็หน่วยความจำที่ใช้สถานะทางวงจรไฟฟ้าเป็นที่เก็บข้อมูล โดยวงจรเล็ก ๆ แต่ละวงจรจะเก็บข้อมูล "0" "1" และคงสถานะไว้จนกว่าจะมีการสั่งเปลี่ยนแปลง

ไดนามิกส์แรม (DRAM-Dynamic RAM) เป็นหน่วยความจำที่ใช้หลักการบรรจุประจุลงในหน่วยเล็ก ๆ ที่ทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุ แต่เป็นจากตัวเก็บประจุไฟฟ้าเล็ก ๆ นี้ ทำจากสารกึ่งตัวนำที่มีคุณสมบัติคงค่าแรงดันไว้ได้ชั่วขณะ จึงต้องมีกลไกการรีเฟรชหรือทำให้ค่าคงอยู่ได้
จุดเด่นของ DRAM คือ มีความหนาแน่นต่อชิพสูงมากเมื่อเทียบกับ SRAM ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมใช้เพราะมีราคาถูกกว่ามาก อย่างไรก็ดีการเชื่อมต่อเข้ากับวงจรคอมพิวเตอร์ของ DRAM มีข้อยุ่งยากมากกว่า SRAM

ซีพียู

หัวใจในการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์คือ CPU เพราะการประมวล การสั่งการให้อุปกรณ์ต่างๆ ทำงานก็ขึ้นอยู่กับ CPU นี่แหละ ถ้า CPU ทำงานได้เร็ว เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องนั้นก็พลอยทำงานเร็วไปด้วย และในปัจจุบันนี้ การที่จะบอกประสิทธิภาพของเครื่องคอมพิวเตอร์ ก็บอกถึงตัว CPU ที่ใช้นี่แหละ เป็นตัวบอก บทความนี้จะเป็นนำเรื่องเก่า มาเล่าให้ฟัง คือจะนำเรื่องของ CPU ตั้งแต่ยุดเริ่มแรกของเครื่องคอมพิวเตอร์ตระกูล PC จนมาถึงปัจจุบัน ในรูปแบบเบาๆ แบบเล่าสู่กันฟังนะครับ 8086, 8088 CPU สำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ ตระกูล PC ตัวแรกเป็นผลผลิตของบริษัท Intel ยักษ์ใหญ่มือวางอันดับหนึ่งของวงการ CPU นั้นเอง โดยบริษัท IBM นำมาใช้กับเครื่อง PC ในตระกูล IBM PC หรือที่รู้จักกันในนาม XT และ CPU ตัวนี้ก็เป็นต้นแบบของ CPU ในสถาปัตยกรรม X86 ที่ Intel หรือแม้บริษัทอื่น นำมาผลิต CPU ที่ใช้กับเครื่อง PC จนถึงปัจจุบันนี้ (ยกเว้นก็แต่ตัว Intel เอง ซึ่งผลิต CPU ขนาด 64 บิต ที่ไม่ใช้สถาปัตยกรรม X86) 8088, 8086 เป็น CPU ที่ประมวลผลทีละ 8 บิต มีชุดคำสั่ง 76 คำสั่ง ระบบปฏิบัติการที่สนับสนุน CPU ตัวนี้ก็คือ DOS อันเลื่องชื่อของไมโครซอฟท์ นั้นเอง 80286 ยุคเริ่มต้น CPU ขนาด 16 บิตเริ่มจาก CPU ตัวนี้แหละ โดยมีโหมดการทำงานอยู่ 2 โหมด คือ Standard mode และ Protected mode ( ระบบปฏิบัติการ Windows ที่ทำงานบนเครื่อง 286 จะทำงานใน Standard mode) 80386 เป็น CPU เบอร์แรกที่ประมวลผลทีละ 32 บิต ทำให้สามารถจัดการหน่วยความจำได้ดีกว่า 80286 มาก แม้ว่า 80386 จะประมวลผลได้คราวละ 32 บิตก็ตาม แต่อุปกรณ์ต่างๆ ในเวลานั้นยังเป็นแบบ 16 บิตอยู่มาก Intel จึงได้ออกแบบ 80386SX ที่สามารถนำไปใช้กับเมนบอร์ดที่ออกแบบมาสำหรับ 80286 ได้ทันที นอกจากนี้ 80386SX ยังมีราคาถูกว่า 80386 อยู่มาก 80486 ความจริงก็คือ 80386 รุ่นปรับปรุงนั้นเองโดยได้เพิ่มตัวประมวลผลทางคณิตศาสตร์ (Math co-pocessor) เพิ่มหน่วยความจำ Cache ภายใน CPU ทำให้ 80486 ทำงานได้เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่เนื่องจากว่า 80486 ที่มี math co-processor มีราคาค่อนข้างสูง Intel จึงได้ออก CPU 80486SX ซึ่ง ได้ถอด math co-processor ออก ( ตัว 80486 ที่มี math co-prossor เรียกว่า 80486DX) ทำให้มีราคาถูกลง ตัว 80486 เองได้มีการปรับปรุงขึ้นมาอีกขั้นขึ้นการทำงานในลักษณะที่เรียกว่า Clock doubling คือ เป็นการเพิ่ม Speed ของ Clock ให้สูงขึ้น เช่น 80486DX/2 ทำงาน Clock speed 40/50/60 MHz 80486DX4 ทำงานที่ Clock speed 100 MHz เป็นต้น จากการที่ Clock speed สูงขึ้น บวกกับการที่ได้เพิ่มอุปกรณ์บางอย่างเช่น หน่วยความจำแคชที่มากขึ้น ทำให้ CPU รุ่นนี้ได้รับความนิยมอยู่เป็นเวลานาน และทำให้มีบริษัทอื่น นอกจาก Intel เริ่มเข้ามาผลิต CPU สำหรับ PC ออกมาแข่งขันกัน ได้แก่ Cylix และ AMD เป็นต้น Pentium เนื่องจากเริ่มมีบริษัทอื่นๆ ผลิต CPU สำหรับ PC ออกมาแข่งขันกับ Intel จึงทำให้ CPU รุ่นถัดมาของ Intel ไม่ใช้ชื่อเรียกเป็นหมายเลข ใช้เป็นชื่ออื่นแทน หลายท่านคงมีความเข้าใจ Pentium เป็น CPU ขนาด 64 บิต แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่ เนื่องจาก Pentium จะออกแบบมาคล้ายๆ กับใช้ 80486 สองตัวทำงานคู่ขนานกัน ทำให้กลไกการทำงานทั้งภายในและนอกตัว CPU เป็น 64 บิตไปโดยปริยาย CPU ของค่ายอื่นที่ออกมาในช่วงนี้ ก็มี AMD K5, Cylix 6x86 Pentium MMX, AMD K6 3DNOW, Cylix 6X86MX ก็คือ Pentium ที่เพิ่มความสามารถในเชิงมัลติมิเดีย ( MMX สำหรับ Pentium, 3DNOW สำหรับ AMD) และนอกจากนี้ยังได้เพิ่ม หน่วยความจำแคช Level 2 เข้ามาในตัว CPU มากน้อยแตกต่างกันในแต่ละค่าย Celeron, PentiumII, Pentium III จะมีการเพิ่มส่วนขยาย MMX ออกไป ปรับสถาปัตยกรรมภายในใหม่ ทำให้มีการประมวลผลในเชิงจุดทศนิยมได้ละเอียดและถูกต้องมากขึ้น เพิ่มความสามารถในเชิง 3 มิติเข้าไป ส่วน Celeron จะมีคุณสมบัติอื่นๆ เหมือนกับ Pemtium เพียงแต่ตัด L2 ( หน่วยความจำแคช ระดับ 2) ออกไปให้น้อยกว่า หรือไม่มีเลยในบางรุ่น ส่วน CPU ของค่ายอื่นๆ ก็ปรับปรุงขึ้นเป็น AMD K6, AMD K7 ตามลำดับ นอกจากนี้ CPU ในตระกูลเหล่านี้ยังสามารถทำงานกับ Clock speed สูงๆ ได้ 600 - 700 MHz เลยที่เดียว (แล้วแต่รุ่นของ CPU)