องค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์และหน้าที่ของแต่ละองค์ประกอบ
องค์ประกอบของการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูลมีองค์ประกอบ 5 อย่าง (ดังรูป) ได้แก่
1. ผู้ส่ง (Sender) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งข่าวสาร
(Message) เป็นต้นทางของการสื่อสารข้อมูลมีหน้าที่เตรียมสร้างข้อมูล
เช่น ผู้พูด โทรทัศน์ กล้องวิดีโอ เป็นต้น
2. ผู้รับ (Receiver) เป็นปลายทางการสื่อสาร มีหน้าที่รับข้อมูลที่ส่งมาให้
เช่น ผู้ฟัง เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
3. สื่อกลาง (Medium) หรือตัวกลาง
เป็นเส้นทางการสื่อสารเพื่อนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง
สื่อส่งข้อมูลอาจเป็นสายคู่บิดเกลียว สายโคแอกเชียล สายใยแก้วนำแสง
หรือคลื่นที่ส่งผ่านทางอากาศ เช่น เลเซอร์ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุภาคพื้นดิน
หรือคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียม
4. ข้อมูลข่าวสาร (Message) คือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งผ่านไปในระบบสื่อสาร
ซึ่งอาจถูกเรียกว่า สารสนเทศ (Information) โดยแบ่งเป็น 5รูปแบบ ดังนี้
4.1 ข้อความ (Text) ใช้แทนตัวอักขระต่าง ๆ ซึ่งจะแทนด้วยรหัสต่าง ๆ เช่น รหัสแอสกี เป็นต้น
4.2 ตัวเลข (Number) ใช้แทนตัวเลขต่าง ๆ
ซึ่งตัวเลขไม่ได้ถูกแทนด้วยรหัสแอสกีแต่จะถูกแปลงเป็นเลขฐานสองโดยตรง
4.3 รูปภาพ (Images) ข้อมูลของรูปภาพจะแทนด้วยจุดสีเรียงกันไปตามขนาดของรูปภาพ
4.4 เสียง (Audio) ข้อมูลเสียงจะแตกต่างจากข้อความ ตัวเลข
และรูปภาพเพราะข้อมูลเสียงจะเป็นสัญญาณต่อเนื่องกันไป
4.5 วิดีโอ (Video) ใช้แสดงภาพเคลื่อนไหว
ซึ่งเกิดจากการรวมกันของรูปภาพหลาย ๆ รูป
5. โปรโตคอล (Protocol) คือ
วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งสามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง
โดยทั้งสองฝั่งทั้งผู้รับและผู้ส่งได้ตกลงกันไว้ก่อนล่วงหน้าแล้ว
ในคอมพิวเตอร์โปรโตคอลอยู่ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่มีหน้าที่ทำให้การดำเนินงาน
ในการสื่อสารข้อมูลเป็นไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น X.25, SDLC,
HDLC, และ TCP/IP เป็นต้น
ความแตกต่างของสัญญาณอนาล็อก
กับสัญญาณดิจิตอล
Analog and Digital
สัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสารแบ่งออกได้เป็น
2 ประเภทคือสัญญาณอะนาลอกและสัญญาณดิจิตอล
สัญญาณอะนาลอกเป็นสัญญาณที่มีขนาดเป็นค่าต่อเนื่องส่วนสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณ
ที่มีขนาดเปลี่ยนแปลง เป็นค่าของเลขลงตัว โดยปกติมักแทนด้วย ระดับแรงดันที่แสดงสถานะเป็น
"0" และ "1" หรืออาจจะมีหลายสถานะ
ซึ่งจะกล่าวถึงในเรื่องระบบสื่อสารดิจิตอล มีค่าที่ตั้งไว้ (threshold) เป็นค่าบอกสถานะ ถ้าสูงเกินค่าที่ตั้งไว้สถานะเป็น "1" ถ้าต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ สถานะเป็น "0" ซึ่งมีข้อดีในการทำให้เกิดความผิดพลาดน้อยลง
เนื่องจากสัญญาณรบกวนต้องมีค่าสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้สถานะจึงจะเปลี่ยน
ตัวอย่างเช่น ในระบบดิจิตอล สถานะของข้อมูลเป็น "0" สัญญาณรบกวนมีค่า 0.2
โวลต์ แต่ค่าที่ตั้งไว้เท่ากับ 0.5 โวลต์ สถานะ
ยังคงเดิมคือเป็น "0" ในขณะที่ระบบอะนาลอก
สัญญาณรบกวนจะเติมเข้าไปใน สัญญาณจริงโดยตรง
กล่าวคือสัญญาณจริงบวกสัญญาณรบกวนเป็นสัญญาณขณะนั้นทำให้สัญญาณรบกวนมีผลต่อสัญญาณ
จริงและมีความผิดพลาดเกิดขึ้น
กระแสไฟฟ้าแบ่งออกได้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ
หลาย ๆ คนอาจจะคิดว่าไม่มี ส่วนเกี่ยวข้องกับระบบสื่อสารโทรคมนาคม
เมื่อกล่าวถึงสัญญาณในเชิงประยุกต์ก็ อาจจะจำแนกใน หมวดหมู่นี้ได้
การไหลของไฟฟ้ากระแสตรงในวงจรอย่างสม่ำเสมอไม่สามารถส่งข่าวสารได้ แต่เมื่อไร
ที่ทำการควบคุมกระแสให้เป็นพัลส์โดยการเปิดสวิตซ์ กระแสจะลดลงสู่ศูนย์และปิดสวิตซ์
กระแสก็จะมีค่าค่าหนึ่ง พัลส์ของกระแสถูกผลิตตามรหัสที่ใช้แทนแต่ละตัวอักษรหรือตัวเลย
โดยการรวมของพัลส์ การทำงานของสวิตซ์สามารถส่งข้อความใด ๆ ได้
ตัวอย่างที่เห็นได้เสมอได้แก่ รหัสมอร์ส เป็นต้น
ส่วนไฟฟ้ากระแสสลับในรูปของคลื่นอยู่ในจำพวกคลื่นวิทยมีการใช้งานอย่าง
กว้างขวางเป็น ที่รู้จักกันดี
1.
สัญญาณแบบ Analog จะเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่องที่ทุกๆ
ค่าเปลี่ยนแปลงไปของระดับสัญญาณจะมีความหมาย การส่งสัญญาณแบบ Analog จะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่ายกว่า เนื่องจาก
ค่าทุกค่าที่ถูกนำมาใช้งานั้นเอง ซึ่งสัญญาณแบบอนาล็อกนี้จะเป็นสัญญาณที่สื่อกลาง
ในการสื่อสาร ส่วนมากใช้อยู่ เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ เป็นต้น
2. สัญญาณแบบ Digital จะประกอบขึ้นจากระดับสัญญาณเพียง 2 ค่า
คือสัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาระดับต่ำสุด ดังนั้นจะมีประสิทธิภาพและ
ความน่าเชื่อถือสูงกว่าแบบ Analog เนื่องจากมีการใช้งานเพียง
2 ค่าเพื่อนำมาตีความหมายเป็น On/Off หรือ
1/0 เท่านั้นซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี้
จะเป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกันในทางปฏิบัติ
จะสามารถใช้เครื่องมือในการแปลงระหว่างสัญญาณ ทั้งสองแบบได้
เพื่อช่วยให้สามารถส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านสัญญาณพาหะที่เป็นอนาล็อก เช่น
สายโทรศัพท์หรือคลื่นวิทยุ การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อก จะเรียกว่า โมดูเลชั่น
(Modulation) เช่น การแปลงสัญญาณแบบ Amplitude
modulation (AM) และ Frequency Modulation (FM) เป็นต้น ส่วนการแปลงสัญญาณ แบบอนาล็อกเป็นดิจิตอล จะเรียกว่า ดีโมดูเลชั่น
(Demodulation) ตัวอย่างของเครื่องมือการแปลง เช่น MODEM(MOdulation
DEModulation) นั้นเอง
การส่งสัญญาณแบบอนาลอกและดิจิตอล
1. สัญญาณแบบอนาลอก (Analog) จะเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง ที่ทุกๆค่าที่เปลี่ยนแปลงไป
ของระดับสัญญาณจะมีความหมาย การส่งสัญญาณแบบอนาลอกจะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่ายกว่า
เนื่องจากค่าทุกค่าถูกนำมาใช้งานนั่นเอง ซึ่งสัญญาณแบบอนาลอกนี้จะเป็นสัญญาณ
ที่สื่อกลางในการสื่อสารส่วนมากใช้อยู่ เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ เป็นต้น
2. สัญญาณแบบดิจิตอล (Digital)
จะประกอบขึ้นจากระดับสัญญาณเพียง 2 ค่า คือสัญญาณ ระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด
ดังนั้นจะมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงกว่าแบบอนาลอก
เนื่องจากมีการใช้งานค่าเพียง 2 ค่า นำมาตีความหมายเป็น on/off
หรือ 1/0 เท่านั้น ซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี้
จะเป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกัน
ในทางปฏิบัติ
จะสามารถใช้เครี่องมือในการแปลงระหว่างสัญญาณทั้ง 2 แบบได้ เพื่อช่วยให้สามารถส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านสัญญาณพาหะที่เป็นอนาลอก
เช่นสายโทรศัพท์หรือคลื่นวิทยุ การแปลงสัญญาณแบบดิจิตอลไปเป็นอนาลอกจะเรียกว่า Modulation
เช่น การแปลงแบบ Amplitude Modulation (AM) และ
Frequency Modulation (FM) เป็นต้น
ส่วนการแปลงสัญญาณแบบอนาลอกเป็นดิจิตอล จะเรียกว่า Demodulation ตัวอย่างของเครื่องมือในการแปลงระหว่างสัญญาณทั้งสองก็คือ Modem
(Modulation DEModulation) นั่นเอง
ลักษณะและความแตกต่างของ Analog & Digital
สัญญาณดิจิตอลมีลักษณะพิเศษที่แตกต่างจากสัญญาณอนาล็อกเป็นอย่างมาก
กล่าวคือ สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง แต่มีลักษณะเป็นชิ้น ๆ
หรือเป็นท่อน ๆ ซึ่งเรามีศัพท์เรียกลักษณะดังกล่าวว่า ดิสครีต (Discrete) และสัญญาณจะมีค่าได้เฉพาะค่าที่กำหนด
ไว้ตายตัวเท่านั้น เช่น ในระบบดิจิตอลที่ใช้กันทั่วไปนั้นใช้สัญญาณระบบเลขฐานสอง (Binary)
ซึ่งมีค่าเพียงสองระดับเท่านั้น จากรูป แสดงลักษณะของสัญญาณดิจิตอล
ในกรณีนี้สัญญาณสามารถมีค่าที่กำหนดไว้สองระดับคือ 0 กับ 5 โวลต์ ตามรูปนี้สัญญาณมีค่า 5 โวลต์
ในช่วงเวลาระหว่า t = 1 ถึง 2
กับในช่วงเวลาระหว่าง t = 3 ถึง 4
นอกจากช่วงเวลา ทั้งสองดังกล่าวสัญญาณมีค่า 0 โวลต์
ถ้าส่งสัญญาณนี้ไปตามสายหรือไปกับคลื่นวิทยุ
เมื่อไปถึงปลายทางขนาดและรูปร่างของคลื่น อาจผิดเพี้ยงไปบ้าง
ในทางปฏิบัติเรากำหนดค่าขั้นต่ำของสัญญาณระดับสูง (VH
min) และค่าขั้นสูงของสัญญาณระดับต่ำ (VL max) ไว้ เพื่อให้สามารถแยกระดับแรงดันไฟฟ้า ทั้งสองจากสัญญาณดิจิตอลที่
ผิดเพี้ยนไปได้ โดยวิธีนี้ระบบที่รับสัญญาณดิจิตอลก็ยังสามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง
แม้ว่าสัญญาณที่ รับเข้ามาจะมีความผิดเพี้ยนค่อนข้างมาก
ซึ่งเป็นจุดเด่นของระบบดิจิตอลที่เหนือกว่าระบบอนาลอก
การเข้าใจความแตกต่างระหว่างสัญญาณอนาลอกและดิจิตอล
ถือว่ามีความสำคัญมากในการที่จะเข้าใจการสื่อสารข้อมูล
สัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณที่มีความต่อเนื่อง และมีค่าตลอดช่วงของสัญญาณ เช่น
เสียงพูด, เสียงดนตรี, วีดีโอ
บางครั้งเรียกว่าบอร์ดแบนด์ หรือสัญญาณมอดูเลท
สัญญาณดิจิตอลเป็นกลุ่มของสัญญาณที่มีค่าไม่ต่อเนื่อง
ภายในช่วงสัญญาณมีรูปแบบเป็นสัญญาณและเป็นเลขฐานสอง คือ มีค่า 2 ค่า เป็น 1 และ 0 สัญญาณดิจิตอลอาจจะเรียกว่าเบสแบนด์
ประเภทของวงจรดิจิตอล
ระบบดิจิตอล
อาจแบ่งออกได้เป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ดังนี้
1. ระบบดิจิตอลแบบคอมบิเนชัน
(Combinational Digital System)
เป็นระบบที่สถานะของเอาท์พุตขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ
หรือคอมบิเนชัน (Combination) ของสถานะอินพุต
ลำดับเหตุการณ์ในอดีตของอินพุต และเอาท์พุตไม่มีผลต่อการทำงานของวงจร
วงจรในระบบนี้ได้แก่ วงจรตรรกะ (Logic Gates) แบบต่าง ๆ
และวงจรที่พัฒนามาจากวงจรตรรกะ
2. ระบบดิจิตอลแบบซีเควนเชียล
(Sequental Digital System)
เป็นระบบที่สถานะของเอาท์พุดขึ้นอยู่กับสถานะปัจจุบัน
และสถานะก่อนหน้านั้นของทั้ง อินพุตและเอาท์พุด
ลำดับเหตุการณ์ในอดีตมีผลโดยตรงต่อสถานะของเอาท์พุต และเวลาเป็นตัวแปรตัวหนึ่ง
ที่ควบคุมสถานะของเอาท์พุต วงจรในระบบนี้ได้แก่ วงจรฟลิปฟลอป (Flip Flop) แบบต่าง ๆ และวงจร
ที่พัฒนามาจากวงจรฟลิปฟลอบ
3.
ระบบดิจิตอลแบบควบคุมด้วยโปรแกรม (Program-Controlled
Digital System)
เป็นระบบที่นำวงจรแบบคอมบิเนชันและแบบซีเควนเชียลมาทำงานร่วมกัน
โดยเพิ่มหน่วยความจำ (Memory) ที่มีขนาดใหญ่พอเข้าไป
สำหรับจดจำคำสั่งต่าง ๆ ที่จะสั่งงานให้ระบบทำงานตามลำดับ และ จดจำสถานะอินพุตเอาท์พุตก่อนหน้า
คำสั่งทีเรียงลำดับไว้นี้เรียกว่า โปรแกรม (Program) ระบบนี้จึงเป็นระบบที่ทำงานภายใต้การควบคุมของโปรแกรม
ซึ่งมีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ซอฟต์แวร์ (Software) สิ่งที่ตรงกันข้ามกับซอฟต์แวร์คือ
ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซึ่งได้แก่ ชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่นำมาประกอบกันเป็น
ตัวเครื่องของระบบ ระบบดิจิตอลแบบควบคุมด้วยโปรแกรม
จึงเป็นระบบที่มีทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์
ในขณะที่ระบบดิจิตอลอีกสอบแบบที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้มีแต่ฮาร์ดแวร์เพียงอย่างเดียว
ตัวอย่างของระบบดิจิตอลแบบควบคุมด้วยโปรแกรมได้แก่ ระบบที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor
-Based System)
ประเภทของสัญญาณอนาลอกและดิจิตอล
เราคงเคยได้ยินคำว่า
"อนาลอกและดิจิตอล" กันมาบ้างแล้ว
ข้อมูลต่างๆที่เดินทางผ่านช่องสัญญาณในระบบโทรคมนาคมมีอยู่สองแบบ คือ
สัญญาณอนาลอกกับสัญญาณดิจิตอล ลักษณะของสัญญาณอนาลอก (Analog Signal) อยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและถูกส่งผ่านสื่อนำสัญญาณไปยังจุดหมายที่ต้องการ
เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณเสียงสนทนา (Voice) ส่วนสัญญาณดิจิตอล
(Digital Signal) มีลักษณะการแบ่งสัญญาณเป็นช่วงๆ
อย่างไม่ต่อเนื่อง ออกเป็นสองระดับเพื่อแทนสถานะสองสถานะ คือ สถานะของบิต "0"
กับสถานะของบิต "1" ซึ่งเปรียบได้กับการปิดเปิดสวิทซ์ไฟฟ้า
(0 หมายถึง ปิด 1 หมายถึง เปิด)
เครื่องมืออีเลกทรอนิกส์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันผลิตสัญญาณออกมาใน
รูปแบบสัญญาณดิจิตอลเกือบทั้งสิ้น
แต่การส่งสัญญาณผ่านเครือข่ายโทรคมนาคมในปัจจุบัน ยังอยู่บน
พื้นฐานของสายโทรศัพท์ธรรมดาซึ่งเป็นสัญญาณอนาลอกอยู่
ดังนั้นจึงต้องมีการแปลงสัญญาณผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า โมเด็ม (MOdulation/DEMoldulation device ; MODEM) จึงจะสามารถสื่อสารข้อมูล
ในระยะไกลได้
แต่ในขณะเดียวกันทุกวันนี้ในองค์กรต่างๆ
สามารถเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างเครื่องมือ อีเลกทรอนิกส์ในองค์กรได้ เช่น
ระหว่างห้องทำงาน ระหว่างชั้น ระหว่างตึก การเดินสายสัญญาณ
สามารถเลือกใช้สายที่นำสัญญาณดิจิตอลได้เลย
ก็ไม่จำเป็นต้องอาศัยโมเด็มช่วยแปลงสัญญาณอีก เช่น การสื่อสารในระบบ LAN
ข้อดีและข้อเสียของระบบอนาลอกและดิจิตอล
การพัฒนาเทคโนโลยีของไอซี
ทำให้มีการพัฒนาทางด้านดิจิตอล และนำมาใช้ในเครื่องมือและอุปกรณ์ต่าง ๆ มากขึ้น
อุปกรณ์ดิจิตอล มีข้อดีหลายประการดังต่อไปนี้
1.
การแสดงผลทำให้เข้าใจได้ง่าย ตัวอย่างเช่น
การแสดงผลของแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวเลขจาก เครื่องวัดแรงดันไฟฟ้า
2. การควบคุมทำได้ง่าย
ตัวอย่างเช่นระบบควบคุมอุณหภูมิของเตาเผาที่มีระบบดิจิตอลเข้ามา เกี่ยวข้อง
การทำงานของระบบ มีตัวตรวจอุณหภูมิที่เปลี่ยนอุณหภูมิเป็นระดับแรงดันที่เป็นสัญญาณ
อนาลอก สัญญาณจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณดิจิตอล
ด้วยวงจรเปลี่ยนสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอล แล้วป้อนเข้าสู่ส่วนประมวลผล (Central
Processing Unit : CPU) ซี พี ยู จะทำงานตามเงื่อนไขที่กำหนดไว้
ถ้ามีอุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าที่กำหนด จะส่งสัญญาณออกที่เอาท์พุต
เพื่อควบคุมการปิดเปิดเชื้อเพลิงใน เตาเผา
การเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลให้กลับมาเป็นสัญญาณอนาลอกใช้วงจร D/A คอนเวอร์เตอร์ (Digital to Analog Converter) สัญญาณอนาลอกจะไปควบคุมการปิดเปิด
การฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงในเตาเผา เพื่อให้ได้อุณหภูมิตามที่ตั้งไว้ การเปลี่ยนอุณหภูมิสามารถปรับได้
โดยการเปลี่ยนค่าที่เก็บไว้ใน ซี พี ยู
3.
ความเที่ยงตรง วงจรอนาลอก ทำให้มีความเที่ยงตรงสูงได้ยาก
เพราะปะรกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่มีค่าผิดพลาด และมีความไวต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ
ความชื้น จึงทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ
มีคุณสมบัติเปลี่ยนไป เหมือนกับว่าปัญหาที่เกิดขึ้นในวงจรอนาลอก
เป็นเพราะแรงดันไฟฟ้า ส่วนอุปกรณ์ในวงจรดิจิตอลก็มีปัญหาเช่นเดียวกัน
แต่วงจรสามารถควบคุมการทำงานได้ ถึงแม้ว่าสัญญาณจะผิดเพี้ยนไปบ้าง
ก็ไม่มีผลต่อการทำงานของวงจรเพราะสภาวะ 1 กับ 0 กำหนดจากระดับแรงดัน
4. ผลกระทบต่อการส่งในระยะไกล
เมื่อมีการส่งสัญญาณออกไปในระยะไกล ๆ ตามสายส่งหรือเป็นคลื่นวิทยุ
จะมีการรบกวนเกิดขึ้นได้ง่าย เรียกว่า นอยส์ (noise) ตัวอย่างเช่น
การส่งสัญญาณไปยัง ดาวเทียมจะมีการรบกวนเนื่องจากการแผ่รังสี จากฟ้าแลบ
หรือจุดดับบนดวงอาทิตย์ทำให้สัญญาณผิดเพี้ยนได้ง่าย ถ้าเป็นวงจรอนาลอก
ความเชื่อถือได้ขึ้นกับแรงดันที่ปลายทางว่าเบี่ยงเบนไปจากต้นทางมามากน้อยแค่ไหน
เป็นปัญหาที่เกี่ยวกับความต่างศักย์ ถ้าส่งเป็นสัญญาณดิจิตอลจะไม่มีปัญหานี้
เพราะสัญญาณอาจผิดไป จากต้นทางได้บ้างแต่ยังคงสภาวะ 1 หรือ 0
5.
ความเชื่อมั่น สัญญาณดิจิตอลมีค่าความผิดพลาดน้อยกว่าสัญญาณอนาลอก
ทำให้วงจรที่ทำงานด้วยสัญญาณดิจิตอล มีความเชื่อถือได้มากกว่า
เมื่อใช้แทนปริมาณต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น การบวกสัญญาณ ถ้าทำงานในลักษณะอนาลอก
ทิศทางของการสื่อสารข้อมูล
รูปแบบทิศทางของการสื่อสารข้อมูล
1. การส่งข้อมูลแบบทิศทางเดียว (Simplex
Transmission)
เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีผู้ส่งข้อมูลทำหน้าที่ส่งข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียว
และผู้รับข้อมูล ก็ทำหน้าที่รับข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียวด้วยเช่นกัน
การส่งข้อมูลในลักษณะนี้ เช่น การส่งสัญญาณของสถานีโทรทัศน์ไปยังเครื่องรับโทรทัศน์
โดยที่สถานีส่งสัญญาณโทรทัศน์จะทำหน้าที่ส่งสัญญาณเท่านั้น
และเครื่องรับโทรทัศน์ก็จะทำหน้าที่รับสัญญาณเท่านั้นเช่นกัน
2. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางสลับกัน (Half-Duplex-Transmission)
เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของผู้รับและผู้ส่ง
โดยแต่ละฝ่ายสามารถเป็นทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูล
แต่จะต้องสลับกันทำหน้าที่เป็นผู้ส่งข้อมูล จะเป็นผู้ส่ง
พร้อมกันทั้งสองฝ่ายไม่ได้
ลักษณะการส่งข้อมูลประเภทนี้ เช่น การสื่อสารโดยใช้วิทยุสื่อสาร
ซึ่งผู้ที่จะส่งข้อมูลต้องกดปุ่มเพื่อส่งข้อมูล
ในขณะนั้นผู้อื่นจะเป็นผู้รับข้อมูล
3. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางพร้อมกัน (Full Duplex
Transmission)
เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูล
โดยทั้งสองฝ่ายสามารถเป็นผู้ส่งและ ผู้รับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน
และสามารถส่งข้อมูลได้พร้อมกันลักษณะการส่งข้อมูลแบบสองทิศทางพร้อมกัน เช่น
การสื่อสารโทรศัพท์ซึ่งทั้งสองฝ่ายสามารถ
พูดพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกัน
โดยปกติการสื่อสารข้อมูลส่วนใหญ่จะไม่ใช่่การส่งข้อมูล
แบบสองทิศทางพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น
การใช้โทรศัพท์ ถึงแม้ว่าจะสามารถส่งข้อมูลได้
สองทิศทางพร้อมกัน
แต่เวลาพูดยังต้องสลับกันพูด อีกตัวอย่างหนึ่งคือ การสื่อสารระหว่าง
เครื่องคอมพิวเตอร์
ซึ่งบางครั้งดูเหมือนว่าเป็นแบบสองทิศทางพร้อมกัน แต่ในความเป็นจริงแล้วเป็นการส่งข้อมูลแบบสองทิศทางสลับกัน
ซึ่งช่วงเวลาที่สลับกันนี้อาจเป็นช่วงเวลาที่เร็วมาก
จึงดูเหมือนว่าเป็นการส่งข้อมูลสองทิศทางพร้อมกัน
คุณสมบัติของสายสัญญาณ
ตัวกลางหรือสายเชื่อมโยง
เป็นส่วนที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหย่างอุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน
ซึ่งลักษณะของตัวกลางต่าง ๆ มีดังต่อไปนี้
1) สายคู่บิดเกลียว
สายคู่บิดเกลียว
(twisted pair) แต่ละคู่สายทองแดงจะถูกพันกันตามมาตรฐานเพื่อลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในเคเบิลเดียวกันหรือจากภายนอก
เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงผ่านได้ถึง 10 Hz หรือ 10 Hz เช่น สายคู่บิดเกลี่ยว 1 คู่ จะสามารถส่งสัญญาณเสียงได้ถึง 12 ช่องทาง
สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่านสายคู่บิดเกลียวจะขึ้นอยู่กับความหนาของสายด้วย
กล่าวคือ สายทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้าง จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้
ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่วนสูง โดยทั่วไปแล้วสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจทัล
สัญญาณที่ส่งเป็นลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม
สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้หลายเมกะบิตต่อวินาที
ในระยะทางได้ไกลหลายกิโลเมตร เนื่องจากสายคู่บิดเกลียว มีราคาไม่แพงมาก
ใช้ส่งข้อมูลได้ดี แล้วน้ำหนักเบาง่ายต่อการติดตั้ง จึงถูกใช้งานอย่างกว้างขวาง
ตัวอย่างคือ สายโทรศัพท์ สายแบบนี้มี 2 ชนิดคือ
ก. สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน (Shielded Twisted Pair : STP) เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่หนาอีกชั้นดังรูป
เพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
สายคู่บิดเกลียว
สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน
ข. สายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน (Unshielded Twisted Pair :UTP) เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่บางอีกชั้นดังรูป
mำให้สะดวกในการโค้งงอแต่สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าชนิดแรก
สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน
สายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน
2) สายโคแอกเชียล
สายโคแอกเชียลเป็นตัวกลางเชื่อมโยงที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสายทีวีที่มีการใช้งานกันมาก
ไม่ว่าในระบบเครือข่ายเฉพาะที่
ในการส่งข้อมูลระยะไกลระหว่างชุมสายโทรศัพท์หรือการส่งข้อมูลสัญญาณวีดิทัศน์
สายโคแอกเชียลที่ใช้ทั่วไปมี 2
ชนิด คือ 50 โอห์ม ซึ่งใช้ส่งข้อมูลแบบดิจิทัล และชนิด 75 โอห์มซึ่งใช้ส่งข้อมูลสัญญาณแอนะล็อก
สายโคแอกเชียลจะมีฉนวนหุ้มป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
และสัญญาณรบกวนอื่น ๆ
ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้สายแบบนี้มีช่วงความถี่ที่สัญญาณไฟฟ้าสามารถผ่านได้กว้างถึง
500 Mhz จึงสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่งสูง
ลักษณะของสายโคแอกเชียล
3)
เส้นใยนำแสง
เส้นใยนำแสง (fiber optic) เป็นการใช้แสงเคลื่อนที่ไปในท่อแก้ว
ซึ่งสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลสูงมาก
ปัจจุบันถ้าใช้เส้นใยนำแสงกับระบบอีเธอร์เน็ตจะใช้ได้ด้วยความเร็ว 10 เมกะบิต ถ้าใช้กับ FDDI จะใช้ได้ด้วยความเร็วสูงถึง
100 เมกะบิต
เส้นใยนำแสงมีลักษณะพิเศษที่ใช้สำหรับเชื่อมโยงแบบจุดไปจุด ดังนั้น
จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคารกับอาคาร
ระยะความยาวของเส้นใยนำแสงแต่ละเส้นใช้ความยาวได้ถึง 2
กิโลเมตร เส้นใยนำแสงจึงถูกนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก เส้นใยนำแสงนี้จะมีบทบาทมากขึ้น
เพราะมีแนวโน้มที่จะให้ความเร็วที่สูงมาก
ลักษณะของเส้นใยนำแสง
อุปกรณ์เครือข่าย
5.1 Repeater
Repeater เป็นอุปกรณ์ระบบเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมต่อสายเคเบิล
2 เส้นเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่ม
ระยะทางการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย
สายสัญญาญแต่ละชนิดที่เลือกใช้จะมีความสามารถในการขนส่งข้อมูลไปในระยะทางที่จ
ากัดระยะหนึ่ง ตามมาตรฐานของสายสัญญาณแต่ละชนิด
จากนั้นสัญญาณข้อมูลจะถูกดูดกลืนไปตามสายท าให้สัญญาณข้อมูลอ่อนลง
หากต้องการเชื่อมโยงระบบเครือข่ายออกไปไกลเกินกว่าสายสัญญาณที่ใช้จะรองรับได้จะต้องใช้รีพีตเตอร์ช่วยในการขยายสัญญาณข้อมูล
5.2 hub
ฮับ(hub) เป็นอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายๆ สถานี
เข้าด้วยกัน ฮับเปรียบเสมือนเป็นบัสที่รวมอยู่ที่จุดเดียวกัน ฮับที่ใช้งานอยู่ภายใต้มาตรฐานการรับส่งแบบอีเทอร์เน็ต
หรือ IEEE802.3 ข้อมูลที่รับส่งผ่านฮับจากเครื่องหนึ่งจะกระจายไปยังทุกสถานีที่ต่ออยู่บนฮับนั้น
ดังนั้น ทุกสถานีจะรับสัญญาณข้อมูลที่กระจายมาได้ทั้งหมด
แต่จะเลือกคัดลอกเฉพาะข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเท่านั้น การตรวจสอบข้อมูลจึงต้องดูที่แอดเดรส(address)ที่กำกับมาในกลุ่มของข้อมูลหรือแพ็กเก็ต
5.3 Switch
Switch คือ
อุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ใสเลเยอร์ที่ 2 Switch บางทีก็เรียกว่า
Switching Hub ซึ่งในช่วงแรกนั้นจะเรียกว่า
Bridge เหตุผลที่เรียกว่าบริดจ์ในช่วงแรกนั้น
เพราะส่วนใหญ่บริดจ์จะมีแค่สองพอร์ต และใช้สำหรับแยกคอลลิชันโดเมน
ปัจจุบันที่เรียกว่า Switch เพราะหมายถึง
บริดจ์ที่มีมากกว่าสองพอร์ตนั่นเอง
5.4Gateway
Gateway เป็นอุปกรณ์ที่มีความสามารถสูงในการเชื่อมต่อเครือข่ายต่างๆ
เข้าด้วยกัน โดยสามารถเชื่อมต่อ LAN หลายๆ
เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างกัน
และใช้สื่อส่งข้อมูลต่างชนิดกันได้อย่างไม่มีขีดจำกัด ตัวอย่างเช่น เชื่อมต่อ Ethernet
LAN ที่ใช้สายส่งแบบ UTP เข้ากับ Token
Ring LAN ได้
เกตเวย์เป็นเหมือนนักแปลภาษาที่ทำให้เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างชนิดกันสามารถสื่อสารกันได้
หากโปรโตคอลที่ใช้รับส่งข้อมูลของเครือข่ายทั้งสองไม่เหมือนกันเกตเวย์
ก็จะทำหน้าที่แปลงโปรโตคอลให้ตรงกับปลายทางและเหมาะสมกับอุปกรณ์ของฮาร์ดแวร์ที่แต่ละเครือข่ายใช้งานอยู่นั้นได้ด้วย
ดังนั้นอุปกรณ์เกตเวย์จึงมีราคาแพงและขั้นตอนในการติดตั้งจะซับซ้อนที่สุดในบรรดาอุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมด
การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบบัส ( Bus ) กับแบบวงแหวน (Ring)
1.เครือข่ายแบบบัส(bus
topology)
1. เครือข่ายแบบบัส (bus
topology) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ
ด้วยสายเคเบิ้ลยาว ต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ โดยจะมีคอนเน็กเตอร์เป็นตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์
และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิ้ล ในการส่งข้อมูล
จะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลา หนึ่งๆ
การจัดส่งข้อมูลวิธีนี้จะต้องกำหนดวิธีการ ที่จะไม่ให้ทุกสถานีส่งข้อมูลพร้อมกัน
เพราะจะทำให้ข้อมูลชนกัน วิธีการที่ใช้อาจแบ่งเวลาหรือให้แต่ละสถานีใช้ความถี่
สัญญาณที่แตกต่างกัน
การเซตอัปเครื่องเครือข่ายแบบบัสนี้ทำได้ไม่ยากเพราะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์
แต่ละชนิด ถูกเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียวโดยส่วนใหญ่เครือข่ายแบบบัส
มักจะใช้ในเครือข่ายขนาดเล็ก ซึ่งอยู่ในองค์กรที่มีคอมพิวเตอร์ใช้ไม่มากนัก
ข้อดี
ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบบัส คือ
ใช้สื่อนำข้อมูลน้อย ช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่าย
และถ้าเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่งเสียก็จะไม่ส่งผลต่อการทำงาน
ของระบบโดยรวม
ข้อเสีย
ข้อเสียคือ การตรวจจุดที่มีปัญหา
กระทำได้ค่อนข้างยาก และถ้ามีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายมากเกินไป
จะมีการส่งข้อมูลชนกันมากจนเป็นปัญหาข้อจำกัด คือ
จำเป็นต้องใช้วงจรสื่อสารและซอฟต์แวร์เข้ามาช่วยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของ
สัญญาณข้อมูล และถ้ามีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย อาจส่งผลให้ทั้งระบบหยุดทำ
2.เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring
Topology)
เป็นลักษณะการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดเช่นเดียวกับแบบดาว
โดยสถานีแต่ละสถานีจะต่อกับสถานีที่อยู่ติดทั้งสองข้างของตนเอง
และทุกสถานีมีเครื่องขยายสัญญาณของตัวเอง โดยจะมีการเชื่อมโยงเครื่องขยายสัญญาณของแต่ละสถานีเข้าด้วยกันเป็นวงแหวน
สัญญาณข้อมูลจะส่งอยู่ในวงแหวนแบบจุดต่อจุดไปในทิศทางเดียวกัน
จนถึงผู้รับภายในเวลาที่กำหนด
โดยเครื่องขยายสัญญาณเหล่านี้จะมีหน้าที่ในการรับข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ของตัวเองหรือจากเครื่องขยายสัญญาณตัวก่อนหน้า
และส่งข้อมูลต่อไปยังเครื่องขยายสัญญาณตัวถัดไปเรื่อยๆ เป็นวง
หากข้อมูลที่ส่งเป็นของสถานีใด
เครื่องขยายสัญญาณของสถานีนั้นก็รับและส่งให้กับสถานีนั้น
จึงต้องมีการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับว่าเป็นของตนหรือไม่ ถ้าใช่ก็รับไว้
ถ้าไม่ใช่ก็ส่งต่อไป อีกทั้งสามารถตรวจสอบความผิดพลาดในการส่งด้วยในกรณีที่เครื่องปลายทางไม่ได้รับสัญญาณข้อมูลในเวลาที่กำหนด
จะมีการแจ้งว่าเกิดความผิดพลาดในเครือข่ายได้
ความแตกต่างระหว่างเครือข่ายในระดับกายภาพ (Physical level ) และระดับตรรก
(Logical level )
แนวคิดเชิงกายภาพและตรรกะ
เนื่องจากฐานข้อมูลมีลักษณะเด่นที่เหนือกว่าระบบแฟ้มข้อมูล
คือความเป็นอิสระของข้อมูล การที่ผู้ใช้ไม่ต้องแก้ไขโปรแกรมที่ใช้งานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลระดับแนวคิดหรือระดับภายใน
โดยเป็นหน้าที่ของระบบจัดการฐานข้อมูลหรือดีบีเอ็มเอสในการเชื่อมข้อมูลระดับภายนอกและระดับแนวคิด
และเชื่อมข้อมูลระดับแนวคิดกับระดับภายใน
ซึ่งการเชื่อมนี้เกี่ยวข้องกับความเป็นอิสระของข้อมูล ทำให้ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องรับทราบเกี่ยวกับข้อมูลส่วนอื่นๆ
ที่ตนไม่ได้ใช้
ผู้ใช้มองเห็นโครงสร้างข้อมูลระดับภายนอกเหมือนเดิมและสามารถใช้งานได้ตามปกติ
กล่าวคือข้อมูลภายในฐานข้อมูลเป็นอิสระจากโปรแกรมที่เรียกใช้
เพื่อที่สามารถแก้ไขโครงสร้างทางกายภาพของข้อมูลได้ โดยไม่กระทบต่อโปรแกรมที่เรียกใช้ฐานข้อมูลนั้น
ความเป็นอิสระของข้อมูลแบ่งออกเป็น 2
ลักษณะ คือ
1.1ความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงตรรกะ (logical data independence) ตรรกะ (logical) ในความหมายที่ใช้กับระบบฐานข้อมูลจะหมายถึงมุมมองของผู้ใช้ต่อข้อมูลนั้น
โดยขึ้นอยู่กับผู้ใช้ว่าทำงานเกี่ยวข้องกับข้อมูลลักษณะใด ตัวอย่าง
ถ้ามีคำถามว่าแฟ้มข้อมูลคืออะไร ถ้าถามบุคคลในวงการคอมพิวเตอร์
คำตอบที่ได้คือที่เก็บรวบรวมเรคอร์ด
เพราะว่าบุคคลเหล่านี้ส่วนใหญ่คือโปรแกรมเมอร์ผู้เขียนโปรแกรม
ซึ่งในมุมมองของผู้เขียนโปรแกรมนั้นจะมองแฟ้มข้อมูลเป็นเรคอร์ด นั่นคือขณะที่โปรแกรมเมอร์ใช้คำสั่งอ่านข้อมูล
(read) 1 คำสั่งจะได้ข้อมูล 1 เรคอร์ด
และเมื่อใช้คำสั่งเขียน (write) 1 คำสั่งจะบันทึกข้อมูล 1 เรคอร์ด นั่นคือในมุมมองของโปรแกรมเมอร์จะเห็นแฟ้มข้อมูลเป็นเรคอร์ด
แต่ถ้าเราถามเจ้าหน้าที่สารบรรณว่าแฟ้มข้อมูลคืออะไร เจ้าหน้าที่สารบรรณจะตอบว่าคือที่เก็บรวบรวมตัวอักษรหรือข้อความ
เพราะว่าเจ้าหน้าที่ดังกล่าวมองแฟ้มข้อมูลเป็นที่เก็บตัวอักษร
เนื่องจากใช้โปรแกรมไมโครซอฟต์เวิร์ดจัดการกับข้อมูลและเก็บข้อมูลซึ่งเป็นตัวอักษรและข้อความต่างๆ
เป็นแฟ้มข้อมูลนั่นเอง นั่นคือบุคคลเหล่านั้นทั้งโปรแกรมเมอร์และเจ้าหน้าที่สารบรรณมีมุมมองต่อแฟ้มข้อมูลต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะงานที่เกี่ยวข้องด้วย
ซึ่งแฟ้มข้อมูลที่ผู้ใช้เห็นนี้เรียกว่า แฟ้มข้อมูลเชิงตรรกะ (logical
file) ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่า ความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงตรรกะ (logical
data independence) หมายถึง
เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแก้ไขโครงสร้างข้อมูลในระดับแนวคิด
จะไม่มีผลกระทบต่อโครงสร้างข้อมูลในระดับภายนอกที่ผู้ใช้ใช้งานอยู่ เช่น
เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงขนาดของแอตทริบิวต์ในตารางฐานข้อมูลในระดับแนวคิด
ก็ไม่จำเป็นต้องไปแก้ไขโปรแกรมประยุกต์ที่ผู้ใช้เขียนขึ้นในระดับภายนอกที่มีการเรียกใช้แอตทริบิวต์นั้นในการทำงานกับฐานข้อมูลต้องรู้ว่าสิ่งที่เราทำงานอยู่ด้วยนั้นเกี่ยวข้องกับระดับกายภาพหรือระดับตรรกะ
1.2 ความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงกายภาพ (physical data independence) กายภาพ (physical) ในความหมายของระบบผู้ใช้จะหมายถึงมุมมองของระบบปฏิบัติการ
(Operating System; OS) ต่อข้อมูลนั้น
จากคำถามข้างต้นถามว่าแฟ้มข้อมูลคืออะไร
คำตอบที่ได้ในที่นี้คือที่เก็บรวบรวมบิตโดยนำรูปแบบของบิต (bit pattern) มาเรียงต่อกันเป็นสาย ซึ่งเป็นคำตอบในมุมมองของระบบปฏิบัติการ
จะเห็นว่าไม่เกี่ยวข้องกับเรคอร์ดหรือตัวอักษร
ซึ่งแฟ้มข้อมูลในมุมมองของระบบปฏิบัติการนี้เรียกว่า แฟ้มข้อมูลเชิงกายภาพ (physical
file) ความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงกายภาพ (physical data
independence) หมายถึง
เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแก้ไขโครงสร้างข้อมูลในระดับภายใน จะไม่มีผลกระทบต่อโครงสร้างข้อมูลในระดับแนวคิด
หรือระดับภายนอก เช่น เมื่อมีการเปลี่ยนวิธีการจัดเก็บข้อมูลจากแบบเรียงลำดับ (sequential)
ไปเป็นแบบดัชนี (indexed) ในระดับภายใน
ในระดับแนวคิดนั้นจะไม่มีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว
หรือโปรแกรมประยุกต์ที่เขียนในระดับภายนอกก็ไม่จำเป็นต้องแก้ไขโปรแกรมตามวิธีการจัดเก็บที่เปลี่ยนแปลงไป
2.การออกแบบฐานข้อมูล
สรุปได้ว่าแฟ้มข้อมูลที่กล่าวถึงนั้นคือสิ่งเดียวกันแต่เมื่อมองจากต่างมุมจะมองเห็นต่างกัน
ซึ่งในมุมมองของผู้ใช้นั้นเป็นมุมมองเชิงตรรกะ
ขณะที่มุมมองของระบบปฏิบัติการเป็นมุมมองเชิงกายภาพ
การสร้างฐานข้อมูลขึ้นใช้งานในองค์การหรือหน่วยงานต่างๆ
ก็จำเป็นจะต้องดำเนินการตามขั้นตอนที่เหมาะสม และต้องมีวิธีจัดการข้อมูล
โดยปกติการสร้างฐานข้อมูลจำเป็นจะต้องออกแบบฐานข้อมูลเป็นสองระยะหรือสองขั้นตอนด้วยกัน
ขั้นแรกก็คือการออกแบบเชิงแนวคิด (conceptual
design) หรือเชิงตรรกะ (logical design) และขั้นที่สองก็คือการออกแบบเชิงกายภาพ
(physical design)
2.1
การออกแบบเชิงตรรกะเน้นในด้านการจัดกลุ่มข้อมูลในฐานข้อมูลให้เป็นหมวดหมู่ หรือ
เป็นตารางที่เหมาะสม
การออกแบบเริ่มต้นด้วยการพิจารณาว่าหน่วยงานจะต้องใช้ข้อมูลอะไรบ้าง
ข้อมูลเหล่านั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไรบ้าง จะจัดกลุ่มข้อมูลอย่างไรจึงจะเหมาะสมและไม่เกิดความซ้ำซ้อน
การพิจารณาการจัดกลุ่มนี้จะต้องคำนึงถึงลักษณะของประเภทฐานข้อมูลที่จะจัดทำขึ้นด้วย
2.2
การออกแบบเชิงกายภาพ เน้นในด้านการกำหนดว่าข้อมูลแต่ละรายการหรือตารางข้อมูลต่างๆ
จะจัดเก็บลงในสื่อข้อมูลเช่นจานแม่เหล็กได้อย่างไร มีการกำหนดว่าข้อมูลแต่ละรายการเป็นข้อมูลประเภทอักขระ
จำนวน หรือประเภทอื่นๆ และต้องใช้เนื้อที่ในการเก็บมากน้อยเท่าใด
การออกแบบฐานข้อมูลในส่วนนี้จำเป็นจะต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญที่ศึกษาด้านฐานข้อมูลมาโดยตรง
ฐานข้อมูลเป็นงานประยุกต์คอมพิวเตอร์ที่มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งในยุคปัจจุบัน
อาจกล่าวได้ว่างานประยุกต์คอมพิวเตอร์ทุกงานล้วนต้องสร้างขึ้นบนฐานข้อมูลแทบทั้งสิ้น
ดังนั้นการศึกษาทำความเข้าใจเรื่องของฐานข้อมูลจึงเป็นเรื่องจำเป็น
ยิ่งหากได้ศึกษาจนถึงขั้นออกแบบและใช้งานได้จริงแล้วยิ่งจะเป็นประโยชน์มากขึ้นเป็นทวีคูณ
3.วิวกับการแปลงรูป
โครงสร้างของสถาปัตยกรรมของฐานข้อมูล
3 ระดับนั้น แต่ละระดับจะมี DBMS ทำหน้าที่ในการแปลงรูประดับข้อมูลจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง
ได้แก่ การแปลงรูประหว่างระดับภายนอกกับระดับแนวคิด
และระหว่างระดับแนวคิดกับระดับภายใน
การถ่ายทอดมุมมองจากสถาปัตยกรรมในระดับที่สูงกว่าไปยังระดับที่ต่ำกว่า
เรียกว่า การแปลงรูป (mapping) การแปลงรูปแบ่งเป็น
2 ลักษณะ คือ
หนึ่งการแปลงรูประหว่างระดับภายนอกกับระดับแนวคิด
และสองการแปลงรูประหว่างระดับแนวคิดกับระดับภายใน
3..1 การแปลงรูประหว่างระดับภายนอกกับระดับแนวคิด (external/conceptual
mapping) เป็นการกำหนดความสอดคล้องกันระหว่างมุมมองในระดับภายนอกและระดับแนวคิดที่เรียกว่า
ความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงตรรกะ(logical data independence) โดยถ่ายทอดมุมมองที่มีต่อข้อมูลจากสถาปัตยกรรมในระดับภายนอกไปยังสถาปัตยกรรมในระดับแนวคิด
เพื่อให้ผู้ใช้ฐานข้อมูลสามารถมีมุมมองข้อมูลที่แตกต่างกันได้
ในระดับแนวคิดนั้นอาจมีการเปลี่ยนแปลง ชนิดข้อมูล (data type) ของแอตทริบิวต์ เปลี่ยนแปลงชื่อแอตทริบิวต์ เป็นต้น
โดยสามารถเชื่อมการเปลี่ยนแปลงนี้ไปสู่แอตทริบิวต์ระดับภายนอกได้
ทำให้สคีมาภายนอกก็ยังคงใช้ได้เหมือนเดิมไม่ต้องเปลี่ยนแปลงใดๆ
หรือกล่าวว่านี่คือการรักษาความเป็นอิสระข้อมูลเชิงตรรกะนั่นเอง
3.2 การแปลงรูประหว่างระดับแนวคิดกับระดับภายใน (conceptual/internal
mapping) เป็นการกำหนดความสอดคล้องกันระหว่างมุมมองในระดับแนวคิดกับระดับภายในที่เรียกว่าความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงกายภาพ
( physical data independence) โดยถ่ายทอดมุมมองที่มีต่อข้อมูลจากสถาปัตยกรรมในระดับแนวคิดไปยังสถาปัตยกรรมในระดับภายในเพื่อนำโครงสร้างของข้อมูลในระดับแนวคิดไปแปลงเป็นโครงสร้างของข้อมูลในระดับกายภาพเพื่อใช้ในการจัดเก็บข้อมูล
โดยระบุโครงสร้างเรคอร์ดและฟิลด์ที่ใช้จัดเก็บข้อมูลในระดับภายใน
ถ้าโครงสร้างของข้อมูลในฐานข้อมูลที่จัดเก็บเปลี่ยนแปลงไป เช่น
เมื่อมีการเปลี่ยนนิยามโครงสร้างการจัดเก็บทำให้การแปลงรูปจากระดับแนวคิดไปยังระดับภายในต้องเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย
แต่สคีมาแนวคิดยังคงอยู่เหมือนเดิมไม่ต้องเปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด
หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งผลของการเปลี่ยนแปลงในระดับภายในต้องเป็นอิสระจากระดับแนวคิด
เพื่อที่จะรักษาความเป็นอิสระของข้อมูลเชิงกายภาพนั่นเอง
การแปลงรูปข้อมูลระหว่างระดับแนวคิดกับระดับภายใน
ทำให้ผู้ใช้งานฐานข้อมูลไม่ว่าในระดับแนวคิดหรือระดับภายนอกไม่จำเป็นต้องทราบว่าข้อมูลที่ตนใช้งานอยู่ถูกจัดเก็บในดิสก์อย่างไร
เมื่อต้องการใช้ข้อมูลใดสามารถอ้างถึงชื่อตารางและฟิลด์ได้โดยตรง
ซึ่งจะเป็นหน้าที่ของระบบจัดการฐานข้อมูลที่จะดูว่าข้อมูลที่ผู้ใช้ต้องการเก็บอยู่ในตำแหน่งแทรกใด
ไซลินเดอร์ใดในดิสก์ แล้วทำการดึงข้อมูลนั้นมาให้แก่ผู้ใช้
ความแตกต่างของลักษณะการให้บริการเครือข่ายแบบ
Peer-to-Peer และแบบ
Client-Server
เครือข่ายแบบ Peer-to-Peer
เครือข่ายแบบนี้จะเก็บไฟล์และการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ
ไว้ที่เครื่องคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้แต่ละคน
โดยไม่มีคอมพิวเตอร์ส่วนกลางที่ทำหน้าที่นี้ เรียกได้ว่าต่างคนต่างเก็บ
ต่างคนต่างใช้ แต่ผู้ใช้ในเครือข่ายสามารถเรียกใช้ไฟล์จากคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นได้
ถ้าคอมพิวเตอร์เครื่องนั้นทำการแชร์ไฟล์เหล่านั้นไว้ เครือข่ายแบบ Peer-to-Peer นี้เหมาะสำหรับองค์กรขนาดเล็กที่มีคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกันไม่เกิน
10 เครื่อง เนื่องจากติดตั้งง่าย ราคาไม่แพง
และการดูแลไม่ยุ่งยากนัก แต่ถ้าคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายมีมากกว่า 10 เครื่องขึ้นไปควรจะใช้เครือข่ายแบบอื่นดีกว่า
ทรัพยากร
ทรัพยากรของเครือข่าย เช่น
เครื่องพิมพ์ หรือแฟกซ์โมเด็ม
ปกติจะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่าย สำหรับเครื่องที่ไม่มีทรัพยากรเหล่านี้ก็สามารถเข้าใช้ทรัพยากรเหล่านี้ผ่านเครือข่ายได้
โปรแกรมใช้งาน
โดยปกติโปรแกรมใช้งานทั่วไป เช่น
เวิร์ดโปรเซสเซอร์ หรือสเปรดชีต ที่ใช้ในเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer จะติดตั้งในคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้แต่ละเครื่องเลย
สมรรถนะ
เ
มื่อคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายถูกร้องขอข้อมูล หรือเรียกใช้ทรัพยากร
สมรรถนะในการทำงานของคอมพิวเตอร์ก็จะลดต่ำลง เช่น
ถ้ามีเครื่องพิมพ์เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องนั้นก็จะทำงานช้าลงทันทีที่มีผู้ใช้คนอื่นในเครือข่ายส่งเอกสารมาพิมพ์ที่เครื่องพิมพ์ตัวนี้
การติดตั้ง
เมื่อติดตั้งและเซตอัปฮาร์ดแวร์ของเครือข่ายเสร็จแล้ว
ต่อไปก็ต้องติดตั้งระบบปฏิบัติการเครือข่าย
และโปรแกรมใช้งานลงเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องด้วย
หลังจากนั้นก็ต้องเซตอัปการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ แต่ละเครื่องให้มองเห็นเครือข่ายและทรัพยากรในเครือข่าย
การบริหารระบบ
การบริหารเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer นี้ไม่ซับซ้อนมากนัก
ดังนั้นจึงไม่จำเป็นจะต้องมีการตั้งตำแหน่งผู้บริหารเครือข่ายโดยเฉพาะ
เพียงแต่ให้ผู้ใช้ในเครือข่ายศึกษาวิธีการบริหารระบบในเครื่องของตนเองก็เพียงพอแล้ว
เรียกได้ว่าต่างคนต่างช่วยกันดูแล
ระบบรักษาความปลอดภัย
ลักษณะการเก็บไฟล์ในเครือข่ายแบบ
Peer-to-Peer นี้จะใช้หลักการต่างคนต่างเก็บในเครื่องคอมพิวเตอร์ของตนเอง
จุดนี้เองทำให้ผู้ใช้คนอื่นสามารถเข้าไปดูไฟล์ข้อมูลในเครื่องต่าง ๆ
ในเครือข่ายได้ไม่ยากนัก
ระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูลในเครือข่ายแบบนี้จึงค่อนข้างหละหลวมกว่าระบบรักษาความปลอดภัยที่เก็บไว้ที่เซิร์ฟเวอร์
ค่าใช้จ่าย
ในกรณีที่เครื่องที่เชื่อมต่อมีน้อยเครื่องค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าเครือข่ายรูปแบบอื่น
ๆ
คุณสมบัติขั้นสูง
เครือข่ายแบบนี้จะเน้นในเรื่องของการแลกเปลี่ยนข้อมูล
และการใช้ทรัพยากรร่วมกันในเครือข่ายเท่านั้น คุณสมบัติขั้นสูงอื่น ๆ เช่น
การควบคุมระยะไกล หรือระบบรับส่งอีเมล์ จะไม่มีให้ใช้ในเครือข่ายนี้
เครือข่ายแบบ Client/Server
เป็นรูปแบบหนึ่งของเครือข่ายแบบ server-based โดยจะมีคอมพิวเตอร์หลักเครื่องหนึ่งเป็น
เซิร์ฟเวอร์ ซึ่งจะไม่ได้ทำหน้าที่ประมวลผลทั้งหมดให้เครื่องลูกข่าย หรือไคลเอนต์
(client) เซิร์ฟเวอร์ทำหน้าที่เสมือนเป็นที่เก็บข้อมูลระยะไกล
(remote disk) และประมวลผลบางอย่างให้กับไคลเอนต์เท่านั้น
เช่น ประมวลผลคำสั่งในการดึงข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูล (database
server) เป็นต้น
ประสิทธิภาพ
เครือข่ายแบบ Client/Server นั้น
เซิร์ฟเวอร์จะต้องทำงานบริการให้กับเครื่องไคลเอนต์ที่ร้องขอเข้ามา
ซึ่งนับว่าเป็นงานประมวลผลที่หนักพอสมควร
ดังนั้นเครื่องเซิร์ฟเวอร์ก็ควรจะเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลัง
เพียงพอในการรองรับงานหนัก ๆ แบบนี้ในเครือข่าย
บริการ
อาจจะมีเซิร์ฟเวอร์อยู่หลายตัวในการทำงานเฉพาะด้าน เช่น
ไฟล์เซอร์เวอร์ทำหน้าที่ในการจัดเก็บ และบริหารไฟล์ทั้งหมดที่อยู่ในเครือข่าย
พรินต์เซิร์ฟเวอร์ ทำหน้าที่เกี่ยวกับการควบคุมการพิมพ์ทั้งหมดในเครือข่าย
ดาต้าเบสเซอร์เวอร์จัดเก็บและบริหารฐานข้อมูลขององค์กร เป็นต้น
โปรแกรม
องค์กรที่ใช้เครือข่ายแบบนี้
มักมีการเก็บโปรแกรมไว้บนเซิร์ฟเวอร์ เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเข้าไปเรียกใช้ได้ทันที
เช่น เซิร์ฟเวอร์เก็บโปรแกรมเวิร์ดโปรเซสเซอร์ไว้
เมื่อผู้ใช้ต้องการใช้โปรแกรมนี้ก็สามารถรันโปรแกรมนี้จากเซิร์ฟเวอร์ได้
ขนาด
เครือข่ายแบบ Client/Server สามารถรองรับเครือข่ายตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่
แต่ที่เหมาะสมจะเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่
การบริหารระบบ
จะต้องมีเจ้าหน้าที่ในการบริหารระบบโดยเฉพาะ
ซึ่งทำหน้าที่จัดการเกี่ยวกับงานพื้นฐานประจำวัน เช่น การสำรองข้อมูล
การตรวจสอบระบบรักษาความปลอดภัย และการดูแลระบบให้ทำงานได้อย่างสม่ำเสมอ
ระบบรักษาความปลอดภัย
เครื่องเซิร์ฟเวอร์ส่วนใหญ่จะเปิดให้ทำงานตลอดเวลา
และต้องมีการป้องกันไม่ให้ใครเข้ามาปรับเปลี่ยนระบบภายในเครื่องเซิร์ฟเวอร์
เพื่อเป็นการป้องกันรักษาข้อมูล บริษัทส่วนใหญ่จึงมักจะเก็บเซิร์ฟเวอร์ไว้ในห้องที่แยกต่างหากและมีการปิดล็อคไว้เป็นอย่างดี
การขยายระบบ
เครือข่ายแบบ Client/Server ยืดหยุ่นต่อการเพิ่มเติมขยายระบบ
การเพิ่มเครื่องไคลเอนต์ในเครือข่ายไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสเป็กสูง ราคาแพง
โดยเครื่องที่มีสมรรถนะสูงนั้นเอาไว้ใช้เป็นเครื่องเซิร์ฟเวอร์
การดูแลซ่อมแซม
ปัญหาที่เกิดขึ้นในเครือข่ายแบบนี้หาพบได้ไม่ยาก เช่น
ถ้าเครื่องไคลเอนต์หลาย ๆ เครื่องทำงานไม่ได้
ปัญหาก็มักจะมาจากที่เครื่องเซิร์ฟเวอร์
และถ้าเครื่องไคลเอนต์เครื่องใดมีปัญหาผู้บริหารระบบก็เพียงแก้ไขที่เครื่องนี้
ซึ่งจะไม่กระทบต่อเครื่องไคลเอนต์เครื่องอื่น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น