ระบบปฏิบัติการ

ระบบ ป ฏิ บั ติ ก า ร

ระบบปฏิบัติการ (OPERATING SYSTEM) • ระบบปฏิบตั ิการ (operating system) หรือ โอเอส (OS) เป็นซอฟตแ์ วร์ท่ีทาหนา้ ท่ีเป็นตวั กลางระหวา่ งฮาร์ดแวร์และ ซอฟตแ์ วร์ประยกุ ตท์ วั่ ไป บางคร้ังเราอาจะเห็นระบบปฏิบตั ิการเป็นเฟิ ร์มแวร์กไ็ ด้ ระบบปฏิบตั ิการมีหนา้ ที่หลกั ๆ คือ การ จดั สรรทรัพยากรในเครื่องคอมพวิ เตอร์ เพ่อื ใหบ้ ริการซอฟตแ์ วร์ประยกุ ต์ ในเรื่องการรับส่งและจดั เกบ็ ขอ้ มูลกบั ฮาร์ดแวร์ เช่น การส่งขอ้ มลู ภาพไปแสดงผลท่ีจอภาพ การส่งขอ้ มลู ไปเก็บหรืออา่ นจากฮาร์ดดิสก์ การรับส่งขอ้ มูลในระบบเครือข่าย การส่งสญั ญานเสียงไปออกลาโพง หรือจดั สรรพ้ืนที่ในหน่วยความจา ตามที่ซอฟตแ์ วร์ประยกุ ตร์ ้องขอ รวมท้งั ทาหนา้ ท่ี จดั สรรเวลาการใชห้ น่วยประมวลผลกลาง ในกรณีที่อนุญาตใหซ้ อฟตแ์ วร์ประยกุ ตห์ ลายๆ ตวั ทางานพร้อมๆ กนั ระบบปฏิบตั ิการ ช่วยให้ตวั ซอฟตแ์ วร์ประยกุ ต์ ไม่ตอ้ งจดั การเรื่องเหล่าน้นั ดว้ ยตนเอง เพยี งแคเ่ รียกใชบ้ ริการจาก ระบบปฏิบตั ิการก็พอ ทาใหพ้ ฒั นาซอฟตแ์ วร์ประยกุ ตไ์ ดง้ ่ายข้ึน

ความสาคัญของระบบปฏิบัติการ • ถา้ มีรถยนตอ์ ยแู่ ต่ขบั รถยนตไ์ ม่เป็น รถยนตค์ นั ดงั กล่าวก็จะไมม่ ีประโยชน์อะไรเลย คอมพวิ เตอร์ก็เช่นเดียวกนั ถึงแมว้ า่ จะ มีเคร่ืองคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากเพียงใดก็ตาม ถา้ หากเคร่ืองคอมพวิ เตอร์ดงั กล่าวไม่มีระบบปฏิบตั ิการคอย ควบคุมการทางาน ซ่ึงเปรียบไดก้ บั รถยนตท์ ่ีไม่มีคนขบั เครื่องคอมพวิ เตอร์ดงั กล่าวกจ็ ะไม่มีประโยชน์เลย ดงั น้นั ระบบปฏิบตั ิการจึงมีความสาคญั เปรียบเสมือนกบั คนขบั รถยนตท์ ี่จะตอ้ งคอยควบคุมรถให้เดินทางไปถึงที่หมายอยา่ ง ถูกตอ้ ง และปลอดภยั ระบบปฏิบตั ิการก็จะตอ้ งควบคุมการทางานของคอมพิวเตอร์ให้ทางานตามที่ตอ้ งการ เพ่อื ใหไ้ ด้ ผลลพั ธ์ที่ถูกตอ้ ง ในปัจจุบนั ระบบปฏิบตั ิการไมไ่ ดน้ ามาใชง้ านกบั คอมพวิ เตอร์เทา่ น้นั อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิคส์สมยั ใหมต่ ่าง ๆ เช่น โทรศพั ทเ์ คลื่อนท่ี เครื่องเล่นเกมส์ หรือแมก้ ระทง่ั เคร่ืองซกั ผา้ ก็มีระบบปฏิบตั ิการในการควบคุมการทางานเช่นกนั แต่จะเป็ นระบบปฏิบตั ิการท่ีออกแบบมาสาหรับอุปกรณ์น้นั ๆ โดยเฉพาะ

หน้ าท่ีของระบบปฏิบัติ การ หน้าทข่ี องระบบปฏบิ ตั กิ ารแบ่งออกเป็ น 2 ชนดิ คือ • หนา้ ที่หลกั คือ จดั การทรัพยากรต่าง ๆ ภายในระบบ ไดแ้ ก่ หน่วยประมวลผลกลาง หน่วยความจา • อุปกรณ์อินพตุ -เอาตพ์ ตุ อุปกรณ์ส่ือสาร และ ขอ้ มูล

หน้ าท่ีรองประกอบ ด้ วย • 1. เป็นตวั กลางระหวา่ งฮาร์ดแวร์กบั ผใู้ ช้ (User Interface) เพอ่ื ใหผ้ ใู้ ชส้ ามารถควบคุมการทางานของฮาร์ดแวร์กบั ผใู้ ช้ อาจจะอยใู่ นรูปของตวั อกั ษรหรือรูปภาพ (Graphic User Interface, GUI) ดงั รูปท่ี 2.1 • 2. ช่วยใหผ้ ใู้ ชส้ ามารถใชฮ้ าร์ดแวร์ร่วมกนั ได้ ในองคก์ รส่วนใหญ่จะมีผใู้ ชค้ อมพวิ เตอร์มากกวา่ 1 คนข้ึนไปและ จาเป็นตอ้ งใชอ้ ปุ กรณ์บางอยา่ งร่วมกนั เช่น เคร่ืองพิมพ์ อปุ กรณ์เก็บขอ้ มูล เป็นตน้ • 3. ช่วยให้ผใู้ ชส้ ามารถใชข้ อ้ มลู ร่วมกนั ระบบปฏิบตั ิการจะอนุญาตให้ผใู้ ชแ้ ตล่ ะคนมีสิทธิใชข้ อ้ มูลน้นั ๆ และช่วยจดั คิวของผใู้ ชใ้ นการเขา้ ถึงขอ้ มูล เพ่อื ให้ขอ้ มลู มีความถูกตอ้ งแม่นยา • 4. แกไ้ ขปัญหาการทางานของระบบ ในการทางานของคอมพิวเตอร์บางคร้ังอาจเกิดความผิดพลาดในขณะที่ทางานอยู่ ระบบปฏิบตั ิการจะทาการแกไ้ ขปัญหาตา่ ง ๆ เพื่อใหร้ ะบบมีเสถียรภาพอยเู่ สมอ • 5. ช่วยใหห้ น่วยอินพตุ -เอาตพ์ ตุ ทางานไดค้ ล่องตวั ในการติดต่อระหวา่ งคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อินพตุ ต่าง ๆ ตอ้ ง อาศยั ระบบปฏิบตั ิการเพอ่ื ใหร้ ะบบตา่ ง ๆ ทางานไดถ้ ูกตอ้ งและสอดคลอ้ งกนั

• 6. คานวณทรัพยากรท่ีใชไ้ ป ในการใชง้ านคอมพิวเตอร์น้นั เราตอ้ งใชท้ รัพยากรต่าง ๆ ท่ีจาเป็นต่อระบบปฏิบตั ิการจะช่วย คานวณทรัพยากรท่ีไดใ้ ชไ้ ปแลว้ เพอ่ื ใหผ้ ใู้ ชใ้ ช้ทรัพยากร • ตา่ ง ๆ ไดค้ ุม้ ค่ามากข้ึน • 7.ช่วยให้ระบบทางานเป็นแบบขนาน ระบบปฏิบตั ิการจะแบง่ การทางานเป็นส่วน ๆ เรียกวา่ โปรเซส (Process) ซ่ึงจะ ทาให้การทางานเสร็จเร็วยงิ่ ข้ึน (รายละเอียดของโปรเซสจะกล่าวในหวั หวั ขอ้ ถดั ไป) • 8. จดั การโครงสร้างของขอ้ มลู ท่ีจดั เก็บไวภ้ ายในเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อให้มีความปลอดภยั ต่อขอ้ มูล และการเขา้ ถึง ขอ้ มูลไดอ้ ยา่ งรวดเร็ว • 9. ควบคุมการติดตอ่ ส่ือสารในระบบเครือข่าย เนื่องจากในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะตอ้ งมีการรับส่งขอ้ มลู ต่าง ๆ ระหวา่ งเคร่ืองคอมพวิ เตอร์ที่ตอ่ อยใู่ นระบบ ซ่ึงการติดต่อส่ือสารต่าง ๆ ที่เกิดข้ึนน้นั ตอ้ งอาศยั ระบบปฏิบตั ิการในการ ควบคุมการทางานใหเ้ ป็นไปอยา่ งถูกตอ้ ง

หลักการทางานของระบบปฏิบัติการ เนื่องจากการทางานของระบบปฏิบตั ิการ คือ การจดั การโปรแกรมต่างๆ ท่ีกาลงั ทางานให้มีการทางานอยา่ งมี ประสิทธิภาพ ซ่ึงโปรแกรมต่างๆ ท่ีกาลงั ทางานอยนู่ ้นั เรียกวา่ โปรเซส (process) ดงั น้นั ในการอธิบายหลกั การ ทางานของระบบปฏิบตั ิการ จะขอกล่าวถึงวิธีจดั การทางานโปรเซสของระบบปฏิบตั ิการวา่ มีกระบวนการ อยา่ งไรเม่ือระบบปฏิบตั ิการสร้างโปรเซสข้ึนมา ก็จะมีการนาโปรเซสดงั กล่าวเขา้ สู่ระบบการทางาน ดงั แสดงใน รูป ซ่ึงข้นั ตอนการทางานจะแบ่งตามสถานะของโปรเซส ดงั น้ี

ขนั้ ตอนการทางานของโปรเซส 1. สถานะพร้อม (ready state) หมายถึง สถานะของโปรเซสใหม่ที่พร้อมจะเขา้ ใชง้ าน CPU เมื่อ ระบบปฏิบตั ิการให้โปรเซสดงั กล่าวใชง้ านได้ 2. สถานะทางาน (running state) หมายถึง สถานะโปรเซสที่กาลงั ใช้ CPU ในการทางานตามความตอ้ งการ ของโปรเซสน้นั และเมื่อหมดเวลาในการเขา้ ใชง้ าน CPU ท่ีระบบปฏิบตั ิการกาหหนดไวโ้ ปรเซสดงั กล่าวก็จะกลบั มาอยู่ ในสถานะพร้อมเพอ่ื รอใชง้ าน CPU ในคร้ังต่อไป 3. สถานะติดขดั (blocked sate) หมายถึง สถานะของโปรเซสที่หยดุ การทพงานเพอื่ รอเหตุการณ์อยา่ งใดอยา่ ง หน่ึงให้เกิดข้ึน ซ่ึงจะเกิดข้ึนก็ตอ่ เม่ือโปรเซสที่กาลงั ทางานอยตู่ อ้ งมีการติดตอ่ กบั อุปกรณ์อินพตุ -เอาตพ์ ตุ โปรเซสท่ีอยู่ ในสถานะทางานจะเปลี่ยนมาเป็นโปรเซสท่ีอยใู่ นสถานะติดขดั เพ่ือเปิ ดโอกาสใหโ้ ปรเซสอ่ืนสามารถเขา้ ใชง้ าน CPU ได้

ส่ วนประกอบของระบบปฏิบัติการ ระบบปฏิบัตกิ ารประกอบด้วย 2 ส่วน • เคอร์เนล (Kernal) หมายถึง ส่วนกลางของระบบปฏิบตั ิการ ซ่ึงเป็นส่วนแรกท่ีถูกเรียกมาใชง้ าน และจะฝังตวั อยใู่ น หน่วยความจาหลกั ของระบบ ดงั น้นั เคอร์เนลจะมีหนา้ ที่ในการติดตอ่ และควบคุมการทางานฮาร์ดแวร์ และโปรแกรมใช้ งาน (Application Programs) • โปรแกรมระบบ (System Programs) คือ ส่วนของโปรแกรมการทางานของระบบปฏิบตั ิการ ซ่ึงมีหนา้ ที่ติดตอ่ กบั ผใู้ ช้ และผจุ้ ดั การระบบ เช่น Administrator

ประเภทของระบบปฏิบัติการ ระบบปฎบิ ตั กิ ารสามารถแยกเป็ นชนิดต่าง ๆ ได้ดงั นี้ • แบบหลายผใู้ ช้ (Multi-user) หมายถึง ระบบปฏิบตั ิการที่อนุญาตใหผ้ ใู้ ชต้ ้งั แต่ 2 คนข้ึนไป สามารถเรียกใช้ งานโปรแกรมไดใ้ นเวลาเดียวกนั ซ่ึงโดยส่วนใหญจ่ ะเป็นระบบปฏิบตั ิการท่ีใชง้ านกบั เครื่องคอมพวิ เตอร์แบบ เมนเฟรมหรือมินิคอมพวิ เตอร์ • แบบมลั ติโปรเซสซ่ิง (Multiprocessing) หมายถึง ระบบปฏิบตั ิการซ่ึงสามารถใช้ CPU มากกวา่ ตวั ในการ ประมวลผล หรืออาจเรียกอีกอยา่ งหน่ึงวา่ ระบบปฏิบตั ิการที่มีการประมวลผลแบบขนาน (Parallel Processing) • แบบมลั ติทาสกิ้ง (Multitasking) หมายถึง ระบบปฏิบตั ิการท่ีอนุญาตใหใ้ ชง้ านโปรแกรมได้ มากกวา่ 1 โปรแกรมในเวลาเดียวกนั โดยระบบปฏิบตั ิการแบบมลั ติทาสกิ้งจะทาการแบ่งเวลาการใชง้ าน CPU ของ โปรแกรมแต่ละตวั ทาใหส้ ามารถใชง้ านไดพ้ ร้อมกนั

• แบบมลั ติทรดดิ้ง (Multithreading) หมายถึง ระบบปฏิบตั ิการท่ีอนุญาตให้ส่วนตา่ ง ๆ (Thread) ภายในโปรแกรมเดียวกนั สามารถทางานไดพ้ ร้อมกนั • แบบเวลาจริง (Real time) หมายถึง ระบบปฏิบตั ิการที่ตอบสนองต่ออินพตุ แบบทนั ทีทนั ใด จะเป็นระบบปฏิบตั ิการท่ี สร้างข้ึนมาเพอ่ื ใชง้ านเฉพาะ • ในบางคร้ังความหมายของมลั ติโปรเซสซ่ิงก็อาจหมายถึง ระบบปฏิบตั ิการที่เป็นแบบมลั ติทาสกิ้งก็ได้ แตจ่ ะแตกตา่ ง กนั ที่แบบมลั ติทาสกิ้งจะเป็นการใชง้ านโปรแกรมบนระบบที่มี CPU เพียงตวั เดียวเทา่ น้นั