วิศวกรรมคอมพิวเตอร์

วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ (อังกฤษ: computer engineering) เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและสร้างเครื่องหรือระบบคอมพิวเตอร์ และ ระบบที่ใช้คอมพิวเตอร์ ศาสตร์นี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาทางด้านฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ การสื่อสาร และความเกี่ยวเนื่องระหว่างเรื่องทั้งสาม หลักสูตรการเรียนมุ่งเน้นทางด้าน ทฤษฎี กฎ และ การฝึกฝนปฏิบัติของทางด้านวิศวกรรมไฟฟ้า และ คณิตศาสตร์ และวิทยาศาสตร์รวมถึงการประยุกต์เข้ากับปัญหาทางด้านการออกแบบคอมพิวเตอร์ และ อุปกรณ์ที่ใช้คอมพิวเตอร์
วิศวกรคอมพิวเตอร์ ศึกษาการออกแบบระบบฮาร์ดแวร์ดิจิทัล ซึ่งรวมถึงระบบการสื่อสาร องค์ประกอบของคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ วิศวกรคอมพิวเตอร์จะเรียนการพัฒนาซอฟต์แวร์ โดยมุ่งเน้นเกี่ยวกับซอฟต์แวร์สำหรับอุปกรณ์ดิจิทัล และ การสร้างส่วนต่อประสานระหว่างผู้ใช้งานซอฟต์แวร์ และ ระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมทั้งความรู้ทางด้านวิศวกรรมที่ดีด้วย
ปัจจุบันสาขาวิชาที่สำคัญในด้านวิศวกรรมคอมพิวเตอร์คือ ระบบฝังตัว การพัฒนาอุปกรณ์ที่มีซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ฝังตัวภายใน เช่น อุปกรณ์สื่อสารอย่าง โทรศัพท์มือถือ เครื่องเล่นวิทยุระบบดิจิทัล เครื่องบันทึกวีดิทัศน์ระบบดิจิทัล ระบบเตือนภัย เครื่องถ่ายรังสีเอกซ์ และ เครื่องมือผ่าตัดด้วยแสงเลเซอร์เป็นต้น ซึ่งล้วนแล้วแต่ต้องการการผนวกรวมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ฝังตัวหรือของอื่น ๆ ที่เป็นผลจากการวิศวกรรมคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน
ในแง่ของศาสตร์เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์นั้น วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ เป็นหนึ่งในห้าสาขาวิชาคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบด้วย สาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือวิทยาศาสตรคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมซอฟต์แวร์ สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศ หรือเทคโนโลยีสารสนเทศและการสือสาร และ สาขาคอมพิวเตอร์ธุรกิจ หรือ ระบบสารสนเทศทางธุรกิจ.

ประวัติวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ในสหรัฐอเมริกา

ประวัติวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ในอเมริกาเริ่มจากแต่เดิมเป็นสาขาวิชาเฉพาะทางในวิศวกรรมไฟฟ้า ที่มุ่งศึกษาเกี่ยวกับการวิศวกรรมฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ แต่ต่อมาช่วงหลังปี ค.ศ. 1990 จึงมีการเพิ่มเติมเนื้อหาการศึกษาทางด้านซอฟต์แวร์ หรืออาจมองได้ว่าเกิดจากการรวมกันของวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ ถ้าพิจารณาจากสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าแล้ว วิศวกรคอมพิวเตอร์คือวิศวกรไฟฟ้าที่มุ่งเน้นไปที่ระบบฮาร์ดแวร์เชิงดิจิทัล และไม่เน้นทางด้านความถี่วิทยุ หรือไฟฟ้ากำลัง และถ้ามองจากทางวิทยาการคอมพิวเตอร์แล้ว วิศวกรคอมพิวเตอร์จะเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการต่อประสานระหว่างซอฟต์แวร์และระบบฮาร์ดแวร์ ในยุคหลังมีทฤษฏีหลายอย่างที่เกิดขึ้นในสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ เช่น ระบบเครือข่าย การรักษาความปลอดภัยคอมพิวเตอร์ การประมวลผลภาษาธรรมชาติ หรือ การรู้จำด้วยคอมพิวเตอร์ เป็นต้น
ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ในอเมริกาส่วนมาก เริ่มก่อตั้งขึ้นภายใต้หรือควบคู่กับภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ตามมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ตั้งแต่ต้นคริสต์ทศวรรษ 1990 บางมหาวิทยาลัยเลือกที่จะผนวกสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมซอฟต์แวร์เข้ากับภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ในขณะที่บางที่เช่น สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ เลือกที่จะรวมภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าเข้ากับภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์แทน

งาน

งานด้านวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ แบ่งเป็น 2 สาขาหลัก คือ ด้านซอฟต์แวร์ และ ฮาร์ดแวร์

วิศวกรรมซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์

บทความหลัก: วิศวกรรมซอฟต์แวร์
วิศวกรซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์จะพัฒนา, ออกแบบและทดสอบซอฟต์แวร์ บางวิศวกรซอฟต์แวร์ ออกแบบ, สร้างและบำรุงรักษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับบริษัททั่วไป บางคนจัดตั้งเครือข่ายเช่น "อินทราเน็ต"สำหรับบริษัททั่วไป หลายตนทำหรือติดตั้งซอฟต์แวร์ใหม่หรืออัพเกรดระบบคอมพิวเตอร์ วิศวกรซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ยังสามารถทำงานออกแบบแอปพลิเคชัน งานนี้เกี่ยวข้องกับการออกแบบหรือการเข้ารหัสโปรแกรมและแอปพลิเคชันใหม่ เพื่อตอบสนองความต้องการของธุรกิจหรือบุคคล

วิศวกรรมฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์

วิศวกรฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จะวิจัย, พัฒนา, ออกแบบและทดสอบอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่าง ๆ งานนี้สามารถมีช่วงจากแผงวงจรและไมโครโปรเซสเซอร์ จนถึงเราเตอร์ บางคนปรับปรุงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและสามารถทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์ใหม่ได้ วิศวกรฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ทำงานในห้องปฏิบัติการวิจัยและบริษัท ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูง บางคนยังทำงานให้กับรัฐบาลกลาง ตามข้อมูลของสำนักสถิติแรงงานของสหรัฐฯ, 95% ของวิศวกรฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ทำงานในพื้นที่นครบาล พวกเขามักจะทำงานเต็มเวลา ประมาณ 25% ของการทำงานของพวกเขาต้องทำงานมากกว่า 40 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ เงินเดือนเฉลี่ยของลูกจ้างวิศวกรคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่มีคุณสมบัติ (2012) เป็น $ 100,920 ต่อปี หรือ $48.52 ต่อชั่วโมง วิศวกรคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ทำงาน 83,300 งานในปี 2012 .

สาขาหลัก

วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ มีสาขาหลัก ได้แก่

การเข้ารหัส, การถอดรหัส, และการป้องกันข้อมูล

บทความหลัก: Information security
วิศวกรคอมพิวเตอร์ทำงานในการเข้ารหัส, การถอดรหัส และการคุ้มครองข้อมูล เพื่อพัฒนาวิธีการปกป้องข้อมูลต่าง ๆ ใหม่ เช่น ภาพและเพลงดิจิทัล, กระจายข้อมูลดิบในเมมโมรี, การละเมิดลิขสิทธิ์ และการแก้ไขดัดแปลงรูปแบบอื่น ตัวอย่างรวมถึงการทำงานเกี่ยวกับการสื่อสารไร้สาย, ระบบหลายสายอากาศ, การส่งผ่านด้วยแสง และ ลายน้ำดิจิทัล

การสื่อสารและเครือข่ายไร้สาย

บทความหลัก : Communications networks and Wireless network
มุ่งเน้น การสื่อสารและ เครือข่ายไร้สาย, ความก้าวหน้าในระบบการสื่อสารโทรคมนาคมและเครือข่าย, modultion และการเข้ารหัสควบคุมความผิดพลาด, และทฤษฎีสารสนเทศ การออกแบบเครือข่ายความเร็วสูง, การปราบปรามการรบกวน, การออกแบบและการวิเคราะห์ของระบบอดทนต่อความผิดพลาด (อังกฤษ: fault-tolerant system) และ การจัดเก็บและรูปแบบการส่งผ่าน ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ พิเศษ

คอมไพเลอร์และระบบปฏิบัติการ

บทความหลัก : Compiler and Operating system
พืนที่พิเศษนี้ มุ่งเน้นไปที่การออกแบบและพัฒนาคอมไพเลอร์และระบบปฏิบัติการ วิศวกรในสาขานี้พัฒนาสถาปัตยกรรมใหม่ของระบบปฏิบัติการ, เทคนิคการวิเคราะห์โปรแกรม และเทคนิค ใหม่ในการรับประกันคุณภาพ ตัวอย่างของการทำงานในด้านนี้รวมถึง การแปลงรหัสโพสต์-ลิงก์-เวลา, การพัฒนา algorithm และการพัฒนาระบบปฏิบัติการ ใหม่

วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมทางการคำนวณ

บทความหลัก: Computational science and engineering
วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมทางการคำนวณเป็นสาขาวิชาที่ค่อนข้างใหม่ สอดคล้องกับศูนย์ Sloan Career Cornerstone, บุคคลที่ทำงานในพื้นที่นี้ "วิธีการคำนวณจะถูกนำไปใช้ในการกำหนดรูปแบบและการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนด้านวิศวกรรมและด้านฟิสิกข์และสังคมศาสตร์ . ตัวอย่าง รวมถึงการออกแบบอากาศยาน, การประมวลผลแบบพลาสม่าของคุณสมบัตินาโนเมตร บนเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์, การออกแบบวงจร VLSI, ระบบตรวจจับเรดาร์, การขนส่งไอออนผ่านช่องทางชีวภาพและอื่น ๆ อีกมาก"

เครือข่ายคอมพิวเตอร์, การคอมพิวเตอร์เคลื่อนที่, และระบบกระจาย

บทความหลัก : Computer Network, Mobile computing, and Distributed computing
ในพื้นที่พิเศษนี้ วิศวกรสร้างสภาพแวดล้อมที่ครบวงจรสำหรับการคอมพิวเตอร์, การสื่อสาร และการเข้าถึงข้อมูลสารสนเทศ ตัวอย่าง เช่น เครือข่ายไร้สายที่ใช้ช่องทางร่วมกัน, การจัดการทรัพยากรแบบปรับตัวในระบบต่าง ๆ และการปรับปรุงคุณภาพของการบริการในสภาพแวดล้อมที่ มือถือและสภาพแวดล้อม ATM ตัวอย่างอื่น ๆ บางอย่าง รวมถึงการทำงานในระบบเครือข่ายไร้สาย และระบบใช้สายกลุ่มแบบอีเธอร์เน็ตความเร็วสูง

ระบบคอมพิวเตอร์: สถาปัตยกรรม, การประมวลผลแบบขนานและความน่าเชื่อถือ

บทความหลัก : Computer Architecture, Parallel Processing, and Dependability
วิศวกรที่ทำงานในระบบคอมพิวเตอร์จะทำงานในโครงการวิจัยที่ช่วยในการสร้างระบบคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง, เชื่อถือได้และปลอดภัย โครงการเช่นการออกแบบหน่วยประมวลผลแบบ multi-threading และการประมวลผลแบบขนานจะรวมอยู่ในสาขานี้ ตัวอย่างอื่น ๆ ของการทำงานในด้านนี้รวมถึง การพัฒนาทฤษฎีใหม่, ขั้นตอนวิธีการและเครื่องมืออื่น ๆ ที่เพิ่ม ประสิทธิภาพให้กับระบบคอมพิวเตอร์

วิสัยทัศน์และหุ่นยนต์คอมพิวเตอร์

บทความหลัก : Computer Vision and Robotics
ในพื้นที่พิเศษนี้ วิศวกรคอมพิวเตอร์มุ่งเน้นการพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจวัดการมองเห็น ที่จะรับรู้สภาพแวดล้อม, การเป็นตัวแทนของสภาพแวดล้อมและการจัดการสิ่งแวดล้อม จากนี้น สารสนเทศสามมิติที่ถูกรวบรวมได้จะถูกดำเนินการในงานที่หลากหลาย งานเหล่านี้รวมถึง การสร้างแบบจำลองของมนุษย์, การสื่อสารด้วยภาพ, และการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับมนุษย์ เช่นเดียวกับอุปกรณ์ เช่นกล้องวัตถุประสงค์พิเศษที่มีเซ็นเซอร์วิสัยทัศน์อเนกประสงค์

ระบบฝังตัว

บทความหลัก: ระบบฝังตัว
บุคคลที่ทำงานในพื้นที่นี้จะออกแบบเทคโนโลยีสำหรับการเพิ่มความเร็ว, ความน่าเชื่อถือและ ประสิทธิภาพการทำงานของระบบ ระบบฝังตัวถูกพบในอุปกรณ์จำนวนมากตั้งแต่วิทยุเอฟเอ็มขนาดเล็กจนถึงกระสวยอวกาศ สอดคล้องกับ ศูนย์อาชีพสโลน แคเรีย, การพัฒนาที่กำลังดำเนินการอยู่ในระบบฝังตัว ได้แก่ "ยานพาหนะและอุปกรณ์อัตโนมัติเพื่อดำเนินการค้นหาและช่วยเหลือ, ระบบการขนส่งโดยอัตโนมัติ และการประสานงานของมนุษย์กับหุ่นยนต์ในการซ่อมแซมอุปกรณ์ในอวกาศ"

แผงวงจรรวม, การออกแบบ VLSI, การทดสอบและการ CAD

บทความหลัก : วงจรรวม และ การสร้างวงจรรวมขนาดใหญ่มาก
้พื้นที่พิเศษของวิศวกรรมคอมพิวเตอร์นี้ ต้องมีความรู้เพียงพอของระบบอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า วิศวกรที่ทำงานในพื้นที่นี้จะทำการเพิ่มความเร็ว, ความน่าเชื่อถือและ การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพของการสร้างวงจรรวมขนาดใหญ่มาก (VLSI) และวงจรระบบไมโครรุ่นต่อไป ตัวอย่างของพื้นที่พิเศษนี้เป็นงานที่ทำในการลดการใช้พลังงานของขั้นตอนวิธีการ VLSI และสถาปัตยกรรม

การประมวลสัญญาณ, ภาพและคำพูด

บทความหลัก : Signal processing, Image processing, and Speech processing
วิศวกรคอมพิวเตอร์ในพิ้นที่นี้พัฒนาการปรับปรุงในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ รวมทั้งการรู้จำคำพูดและการสังเคราะห์เสียงพูด, การถ่ายภาพทางการแพทย์และทางวิทยาศาสตร์ หรือระบบการสื่อสารอื่น ๆ งานอื่น ๆ ในพื้นที่นี้รวมถึงการพัฒนาวิสัยทัศน์คอมพิวเตอร์ เช่นการรับรู้ใบหน้าของมนุษย์

การศึกษา

งานวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ระดับขั้นต้นส่วนใหญ่ต้องการอย่างน้อยปริญญาตรีวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ บางครั้งปริญญาวิศวกรรมไฟฟ้าก็ได้รับการยอมรับ เนื่องจากความคล้ายคลึงกัน ของทั้งสองสาขา เพราะวิศวกรฮาร์ดแวร์ทั่วไปได้ทำงานกับระบบซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ พื้นหลัง ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์มักจะเป็นสิ่งจำเป็น จากสถาบันสถิติแรงงานของสหรัฐฯ "เมเจอร์ของวิศวกรรมคอมพิวเตอร์คล้ายกับวิศวกรรมไฟฟ้า แต่ก็มีบางหลักสูตรวิทยาการคอมพิวเตอร์ถูกเพิ่มเข้าไปในหลักสูตร" บางบริษัทขนาดใหญ่หรืองานที่ต้องใช้ความเชี่ยวชาญพิเศษต้องการระดับปริญญาโท นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งที่สำคัญสำหรับวิศวกรคอมพิวเตอร์ ที่จะต้องตามให้ทันกับความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในเทคโนโลยี ดังนั้นจึงต้องเรียนรู้อย่างต่อเนื่องตลอดอาชีพของพวกเขา