บทที่ 2 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับบระบบปฏิบัติการ

บทท่ี 2 ความรู้พนื้ ฐานเก่ียวกับ ระบบปฏบิ ัตกิ าร (Introduction to Operating System) 1

ระบบปฏบิ ตั กิ าร • ระบบปฏิบตั ิการเป็นโปรแกรมท่ีทาหนา้ ที่เป็นผปู้ ระสาน ระหวา่ งผใู้ ชค้ อมพิวเตอร์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ • จุดประสงคข์ องระบบปฏิบตั ิการ –คือการจดั เตรียมสิ่งที่จาเป็นในการประมวลผลแก่ผใู้ ช้ เพอ่ื ให้ ความสะดวกสบาย แก่ผใู้ ชแ้ ละมีการใชท้ รัพยากรต่างๆ อยา่ ง มีประสิทธิภาพ 2

อะไรคอื ระบบปฏิบตั กิ ารที่แท้จริง – ระบบปฏิบตั กิ ารหรือ OS เป็นได้ทงั้ • ซอฟต์แวร์ • ฮาร์ดแวร์ • เฟิร์มแวร์(Firmware) • หรือผสมผสานกนั กไ็ ด้ – เป้ าหมายการทางานของ OS • คือสามารถให้ผ้ใู ช้คอมพิวเตอร์ใช้งานคอมพิวเตอร์ได้โดย ผ้ใู ช้ไม่จาเป็นต้องทราบกลไกการทางานของฮาร์ดแวร์ 3

อะไรคอื ระบบปฏบิ ัติการที่แท้จริง • ซอฟแวร์ OS – คอื OS ที่เป็นโปรแกรมควบคมุ การทางานของเครื่อง คอมพวิ เตอร์ 4

อะไรคอื ระบบปฏิบตั กิ ารทีแ่ ท้จริง • ฮาร์ดแวร์ OS – คือ OS ท่ีถกู สร้างขนึ ้ จากอปุ กรณ์ทางอเิ ลก็ ทรอนิกส์เป็น สว่ นหนง่ึ ของฮาร์ดแวร์ของเครื่องด้วย มีหน้าที่ เช่นเดียวกนั • ข้อดี ในการสร้างฮาร์ดแวร์ OS ก็เพราะมนั สามารถทางาน ได้รวดเร็วกวา่ ซอฟต์แวร์ OS • ข้อเสีย การปรับปรุงแก้ไข OS นนั้ ยงุ่ ยากอาจาทาไม่ได้ นอกจากนีย้ งั มีราคาแพงอีกด้วย การเปล่ียนแปลงครัง้ หนงึ่ นนั่ หมายถงึ การสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ใหม่ก็วา่ ได้ 5

อะไรคอื ระบบปฏิบตั กิ ารทแี่ ท้จริง • เฟิ ร์มแวร์ OS – คือ OS ที่เขียนขนึ ้ โดยใช้คาสง่ั ไมโคร ทาให้มีความเร็วสงู กว่าซอฟต์แวร์ OS แตย่ งั ช้ากวา่ ฮาร์ดแวร์ OS การแก้ไขเฟิร์มแวร์ OS คอ่ นข้างยากและ คา่ ใช้จา่ ยมาก แตย่ งั ถกู วา่ การเปลย่ี นแปลงฮาร์ดแวร์ OS – เฟิ ร์มแวร์ หมายถึง สว่ นโปรแกรมท่ีเก็บไว้เป็นสว่ นหนงึ่ ของเคร่ือง คอมพวิ เตอร์ โปรแกรมเหลา่ นีเ้รียกวา่ ไมโครโปรแกรม(Microprogram) แต่ ละโปรแกรมประกอบขนึ ้ จากคาสงั่ หลายๆ คาสง่ั คาสง่ั เหลา่ นีเ้รียกว่า คาสงั่ ไมโคร(Microinstruction) คาสง่ั ไมโครเป็นชดุ คาสงั่ ในระดบั ที่ต่าท่ีสดุ ของ ระบบของคอมพวิ เตอร์ควบคมุ การทางานของซีพียใู นทกุ ๆขนั้ ตอน 6

อะไรคอื ระบบปฏิบัติการทีแ่ ท้จริง • ดงั นนั้ OS ทว่ั ไปจะถกู สร้างขนึ ้ เป็นซอฟต์แวร์ เนื่องจาก ปรับปรุงแก้ไขข้อบกพร่องที่มีได้ง่าย • แตใ่ นบางสว่ นของ OS ที่ถกู ใช้งานบอ่ ยมากๆ ก็จะถกู สร้างโปรแกรมไว้ด้วยไมโครโปรแกรมเพ่ือทางานได้เร็วขนึ ้ 7

นิยามของระบบปฏิบตั ิการ 1.1 Resource allocator บริหารการจดั สรรทรัพยากร เช่น การ จดั การฮาร์ดดสิ ก์ (Hard disk) หนว่ ยความจา (Memory) เคร่ืองพิมพ์ (printer) ให้เกิดประโยชน์ได้อยา่ งเต็มที่ 1.2 Control program ควบคมุ การเอก็ ซคี ิวส์ (Execute) โปรแกรม ของผ้ใู ช้ และการทางานของอปุ กรณ์รับ-สง่ ข้อมลู 1.3 Kernel (แกน่ แท้) โปรแกรมท่ีทางานอยตู่ ลอดเวลาบน คอมพวิ เตอร์(ในระดบั ฮาร์ดแวร์ของเครื่อง) 8

นิยามของระบบปฏบิ ตั ิการ • จากคานิยามดงั กลา่ ว พอสรุปได้วา่ • ระบบปฏบิ ตั กิ าร คือ โปรแกรมหรือชดุ คาสง่ั ท่ีเป็น ตวั เช่ือมหรือประสานงาน ระหวา่ งผ้ใู ช้งานกบั ฮาร์ดแวร์ ของเคร่ือง ให้สามารถทางานโดยสะดวก โดยท่ีผ้ใู ช้ไม่ จาเป็ นต้ องร้ ูกลไกการทางานของเครื่องก็สามารถที่จะใช้ งานคอมพวิ เตอร์ได้ 9

ส่วนประกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ – ระบบปฏิบตั ิการคือสว่ นประกอบท่ีสาคญั ของระบบ คอมพิวเตอร์ – ถ้าเราแบง่ สว่ นประกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ • สว่ นของเครื่อง • ระบบปฏิบตั กิ าร • โปรแกรมประยกุ ต์และผ้ใู ช้ 10

ส่วนประกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ 11

ส่วนประกอบของระบบคอมพวิ เตอร์ • ส่วนของเคร่ือง ประกอบด้วย CPU, หนว่ ยความจา และ อปุ กรณ์รับและแสดงผล ซง่ึ สิ่งเหลา่ นีถ้ ือวา่ เป็น ทรัพยากรคอมพวิ เตอร์ • โปรแกรมประยุกต์ (ตวั แปลภาษา ระบบฐานข้อมลู ,โปรแกรมทางธรุ กิจ เป็นต้น) เป็ น ตวั กาหนดการใช้ทรัพยากรคอมพวิ เตอร์ในการแก้ปัญหาของผ้ใู ช้ ซงึ่ อาจจะมีผ้ใู ช้ หลายคนใช้คอมพวิ เตอร์ทางานหลาย ๆ อยา่ งในเวลาเดียวกนั • ระบบปฏิบตั กิ ารจะต้องควบคมุ และประสานงานระหวา่ งโปรแกรมประยกุ ต์ ของผ้ใู ช้ เหลา่ นีร้ วมทงั้ จดั สรรทรัพยากรให้อยา่ งเหมาะสม • ดงั นนั้ เราจะกลา่ วได้วา่ ระบบปฏิบตั กิ ารคือโปรแกรมโปรแกรมหนงึ่ ซงึ่ ทางานอยู่ ตลอดเวลา เพื่ออานวยความสะดวกแกผ่ ้ใู ช้และจดั สรรทรัพยากรให้แก่ผ้ใู ช้ได้ เหมาะสม 12

หนา้ ที่ของระบบปฏิบตั ิการ 1. ตดิ ต่อกบั ผู้ใช้ (User interface) ผ้ใู ช้สามารถตดิ ตอ่ หรือควบคมุ การทางานของเครื่อง ผ่านทางระบบปฏิบตั ิการได้ ซงึ่ ผ้ใู ช้จะพิมพ์คาสง่ั หรือ เลอื ก สญั ลกั ษณ์ตามท่ีต้องการ เพ่ือให้ระบบปฏิบตั กิ ารจดั การกบั เครื่องคอมพิวเตอร์ตามต้องการเช่น การสง่ั copy แฟ้ มข้อมลู นอกจากนีผ้ ้ใู ช้ยงั สามารถตดิ ตอ่ กบั ระบบปฏิบตั ิการ ได้โดยผา่ นทาง system call ซงึ่ เป็นการเรียกใช้โปรแกรมยอ่ ย ตา่ ง ๆของระบบปฏิบตั กิ าร 13

หน้าทข่ี องระบบปฏบิ ตั ิการ 2. ควบคุมดแู ลอุปกรณ์และการทางานของเคร่ือง คอมพวิ เตอร์ เน่ืองจากโปรแกรมของผ้ใู ช้จะต้องเก่ียวข้องกบั อปุ กรณ์ คอมพิวเตอร์หลายสว่ น ซงึ่ ผ้ใู ช้อาจไมจ่ าเป็ นต้อง มีความเข้าใจถึง หลกั การทางานของเครื่อง ดงั นีร้ ะบบปฏบิ ตั ิการจงึ ต้องมีหน้าท่ีควบคมุ ดแู ลการทางานของ อปุ กรณ์ตา่ ง ๆ เพอ่ื ให้การทางานของระบบเป็ นไปได้อยา่ งถกู ต้อง และ สอดคล้องกนั 14

หน้าทขี่ องระบบปฏบิ ัตกิ าร 3. จดั สรรทรัพยากรต่าง ๆ ในระบบ ทรัพยากร คือสิ่งที่ถกู ใช้ไปเพ่ือให้โปรแกรมสามารถดาเนินไปได้ เชน่ CPU หน่วยความจา ดสิ ก์ เป็ นต้น สาเหตทุ ่ีต้องมีการจดั สรรทรัพยากรคือ - ทรัพยากรของระบบมีจากัด เราต้องจดั สรรให้โปรแกรมของผ้ใู ช้ ทกุ คนได้ใช้ทรัพยากร อยา่ งเหมาะสม - มีทรัพยากรอย่หู ลายประเภท บางโปรแกรมอาจต้องการใช้ ทรัพยากรหลายอยา่ งพร้อมกนั ระบบปฏบิ ตั ิการจงึ ต้องมกี ารเตรียม ทรัพยากรตา่ ง ๆ ตามความต้องการของแตล่ ะโปรแกรม - ทรัพยากรหลักท่รี ะบบปฏบิ ัตกิ ารจดั สรรได้แก่ โปรเซสเซอร์ หน่วยความจา อปุ กรณ์อินพตุ -เอาท์พตุ ข้อมลู 15

ววิ ฒั นาการของระบบปฏบิ ัติการ รุ่นท่ี 0 (The Zeroth genaration) ยงั ไม่มีระบบปฏบิ ตั กิ าร (ค.ศ. 1940) ระบบคอมพวิ เตอร์ในยคุ แรก ๆ เชน่ ENIAC นนั้ ยงั ไมม่ ีระบบปฏิบตั ิการ การสงั่ งานจะทาด้วยมือทกุ ขนั้ ตอน เริ่มแรกโปรแกรมเมอร์จะโหลด โปรแกรมจาก tape กระดาษ หรือบตั รเจาะรูเข้าสหู่ น่วยความจาของ เคร่ือง โดยการกดป่ มุ จาก console จากนนั้ ก็สง่ั ให้เริ่มทางานโดยกดป่ มุ เช่นกนั ในขณะที่โปรแกรมกาลงั ทางานโปรแกรมเมอร์หรือโอเปอร์เรเตอร์ จะต้องคอยดอู ยตู่ ลอดเวลา หากเกิด error ขนึ ้ จะต้องหยดุ การทางาน และจาคา่ ของรีจิสเตอร์ และแก้ไขโปรแกรมโดยตรงจาก console output จะถกู บนั ทกึ ลงใน tape กระดาษหรือบตั รเจาะรู 16

ววิ ฒั นาการของระบบปฏิบตั ิการ รุ่นท่ี 1 (the first generation) ระบบประมวลผลแบบกลุ่ม (ค.ศ. 1950) ก่อนท่ีจะเร่ิมมีการพฒั นาระบบปฏบิ ตั ิการขนึ ้ มา การใช้งานเครื่อง คอมพวิ เตอร์นนั้ ต้องสญู เสยี เวลามากในช่วงท่ีงาน (Job)หนงึ่ เสร็จสนิ ้ ลง และเร่ิมต้นรันงานตอ่ ไป ถ้าเรามีงานหลายๆ งานรอท่ีจะให้คอมพิวเตอร์รัน เราก็จะต้อง เสยี เวลาเป็ นอนั มาก และนอกจากนีเ้ราต้องทางานเช่นนีซ้ า้ อย่หู ลายครัง้ 17

ววิ ฒั นาการของระบบปฏบิ ัติการ รุ่นท่ี 1 (the first generation) ระบบประมวลผลแบบกลุ่ม (ค.ศ. 1950) ด้วยเหตนุ ีร้ ะบบปฏิบตั กิ ารจงึ ถกู สร้างขนึ ้ มาเพ่ือทางานชิน้ นีแ้ ทนมนษุ ย์ซงึ่ เรียกวา่ เป็ น ระบบประมวลผลแบบกลมุ่ (batch processing systems) นนั่ คอื มีการรวบรวมงานของผ้ใู ช้เข้าเป็ นกลมุ่ หรือเรียกวา่ แบตซ์ (batch) แล้ว สง่ ไปประมวลผลพร้อมกนั เม่ือโปรแกรมหน่ึง ทางานเสร็จ ระบบปฏิบตั ิการก็จะ ทางานตอ่ ไปเข้ามาประมวลผลตอ่ แตก่ ็จะมีปัญหางานที่ประมวลผล ในลาดบั ต้น ๆ เป็ นงานท่ีใช้เวลานาน งานที่อยทู่ ้าย ๆ ต้องรอเป็ นเวลานาน 18

ววิ ฒั นาการของระบบปฏบิ ตั กิ าร รุ่นท่ี 2 (the second generaiton) ระบบมัลติโปรแกรมม่ิง (ค.ศ. 1960) ในยคุ นี ้OS สามารถท่ีจะทางานในลกั ษณะมลั ตโิ ปรแกรมมง่ิ (Multiprogramming) และเป็นจดุ เร่ิมต้นของระบบมลั ตโิ ปรเซสซิ่ง (Multiprocessing) ระบบมัลติโปรแกรมม่ิง มีการเก็บโปรแกรมหลาย ๆ โปรแกรมเข้ าไว้ ใน หน่วยความจาพร้อมกนั มีการใช้ทรัพยากรร่วมกนั เช่นให้โปรแกรมผลดั เปลี่ยนกนั เข้าใช้ CPU ที่ละโปรแกรมในช่วงเวลาสนั้ ๆ จึงทาให้หลาย ๆ โปรแกรมได้ ประมวลผลในเวลาท่ีใกล้เคียงกนั แต่ก็ยงั มีปัญหาผ้ใู ช้ไม่สามารถนาโปรแกรมประยกุ ต์จากเครื่องท่ีต่างกนั มา ใช้ร่วมกนั ได้ เนื่องจากระบบปฏิบตั ิการของแต่ละเคร่ืองมีความแตกต่างกนั ผ้ใู ช้ จะต้องเสียเวลาในการเขียนโปรแกรมใหมเ่ ม่ือเปลยี่ นเคร่ือง 19

ววิ ฒั นาการของระบบปฏิบตั กิ าร • ระบบ real-time ก็เกิดขนึ ้ ในช่วงนีเ้ช่นกนั – ระบบ real-time • คือระบบท่ีสามารถให้การตอบสนองจากระบบอยา่ งทนั ทีทนั ใดเม่ือรับ อนิ พตุ เข้าไปแล้ว • ในทางอดุ มคติ real-time คือระบบท่ไี มเ่ สียเวลาในการประมวลผลหรือ เวลาในการประมวลผลเป็นศนู ย์ แตใ่ นทางปฏบิ ตั ิเราไมส่ ามารถผลิต เคร่ืองคอมพิวเตอร์ในลกั ษณะนีไ้ ด้ ทาได้แคล่ ดเวลาการประมวลผลของ เครื่องให้น้อยที่สดุ เทา่ ที่จะทาได้ • สว่ นมากจะนาไปใช้ในการควบคมุ กระบวนการตา่ งๆ ในงานอตุ สาหกรรม 20

ววิ ฒั นาการของระบบปฏิบตั กิ าร • รุ่นท่ี 3 (the third generation) ระบบปฏบิ ัตกิ าร เอนกประสงค์ (กลาง ค.ศ. 1960 ถงึ กลาง ค.ศ. 1970) – OS ในยคุ นีถ้ กู ออกแบบมาให้สามารถใช้ได้กบั คอมพวิ เตอร์หลาย ๆ แบบในรุ่นเดียวกนั และใช้ได้กบั งาน หลาย ๆ ประเภท ไม่ได้เจาะจง ลงไปท่ีลกั ษณะงานใดงานหนง่ึ ทงั้ นีเ้ป็ นเพราะเหตผุ ลทางการค้า ผ้เู ขียนโปรแกรม OS ต้องการยอดขายให้ได้มาก จงึ เขียน OS ให้ใคร ก็ได้สามารถใช้ OS ของเขาได้ และใช้กบั งานหลายประเภทได้ สง่ ผลให้ OS มีขนาดใหญ่ ทางานช้าลงและแพงขนึ ้ 21

ววิ ฒั นาการของระบบปฏบิ ตั กิ าร • รุ่นท่ี 4 (the forth generation) ระบบเครือข่ายคอมพวิ เตอร์ (กลาง ค.ศ. 1970 ถงึ ปัจจุบัน) – เทคนคิ การเขียนโปรกรม OS ในรุ่นที่ 3 เร่ิมถงึ จดุ อ่มิ ตวั ในยคุ นี ้OS จงึ ถกู พฒั นาให้มีความสามารถในงานพเิ ศษอ่ืนๆ เพิม่ ขนึ ้ ระบบ เครือขา่ ยคอมพิวเตอร์ (computer network) ระบบนีผ้ ้ใู ช้สามารถใช้ งานคอมพวิ เตอร์ติดตอ่ กบั เครื่องคอมพวิ เตอร์ ของผ้อู ่ืนโดยผา่ นทาง เทอร์มนิ อลชนดิ ตา่ ง ๆ ซง่ึ ต้องเชื่อมโยงกนั เป็ นเครือข่ายและกระจาย ไปตามจดุ ตา่ ง ๆ เชน่ ภายในอาคารสานกั งานภายในจงั หวดั และทวั่ โลก ซงึ่ ทาให้สามารถใช้สารสนเทศร่วมกนั ได้โดยไมต่ ้องคานงึ ถงึ ระยะทาง และชนิดของคอมพิวเตอร์ 22

ววิ ฒั นาการของระบบปฏบิ ตั ิการ • แนวคิดเร่ืองเคร่ืองคอมพิวเตอร์เสมือน (virtual machine) เร่ิมนามาใช้งานอยา่ ง กว้างขวาง • เคร่ืองคอมพวิ เตอร์เสมือน หมายถงึ การแปลงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เรามีอยใู่ ห้ กลายเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เคร่ืองอ่นื โดยท่ีผ้ใู ช้ไมจ่ าเป็นต้องยงุ่ ยากเกี่ยวกบั รายละเอียดทางด้านฮาร์ดแวร์ของระบบคอมพิวเตอร์อีกตอ่ ไป • ผ้ใู ช้สามารถสร้างเคร่ืองคอมพวิ เตอร์เสมือนได้โดยการใช้ OS • ระบบเครื่องคอมพวิ เตอร์เสมือนจะมี OS อีกตวั หนง่ึ ตดิ ตอ่ กบั ผ้ใู ช้ และทางานอยบู่ น OS ของเคร่ือง ซงึ่ OS ตวั ที่ 2 นีจ้ ะเป็น OS ที่ถกู สร้างขนึ ้ ให้เหมือนกบั OS ของ เครื่องอ่ืนทเี่ ราต้องการให้ระบบคอมพิวเตอร์ของเราเป็น • ดงั นนั้ คอมพวิ เตอร์และ OS ตวั แรกจะเปรียบเสมือนเป็นเครื่องคอมพวิ เตอร์เครื่อง ใหมใ่ นสายตาของผ้ใู ช้ 23

ววิ ฒั นาการของระบบปฏิบตั ิการ การทางานระบบเคร่ืองคอมพวิ เตอร์เสมือน(virtual machine) 24

สรุประบบต่าง ๆ ภายในคอมพิวเตอร์ ต้งั แต่อดีตถึงปัจจุบนั 25

1. ระบบท่ไี ม่มีระบบปฏบิ ตั กิ าร (Non operating system) – ยคุ แรก ๆ คอมพิวเตอร์มีแตเ่ ครื่องเปลา่ ๆ ผ้ใู ช้ต้องเขียน โปรแกรมสง่ั งาน ตรวจสอบการทางาน ป้ อนข้อมลู และ ควบคมุ เอง ทาให้ระยะแรกใช้กนั อยใู่ นวงจากดั 26

2. ระบบงานแบต็ ซ์ (Batch system) – ในอดตี คอมพิวเตอร์จะทางานได้ครัง้ ละ 1 งาน การสง่ั งาน คอมพิวเตอร์ให้มีมีประสิทธิภาพยิ่งขนึ ้ ทาได้โดยการรวมงาน ท่ีคล้ายกนั เป็นกลมุ่ แล้วสง่ ให้เคร่ือง ประมวลผล โดยผ้ทู า หน้าทรี่ วมงาน จะรับงานจากนกั พฒั นาโปรแกรม มาจดั เรียง ตามความสาคญั และตามลกั ษณะของโปรแกรม จดั เป็น กลมุ่ งาน แล้วสง่ ให้ คอมพิวเตอร์ประมวลผล 27

3. ระบบบฟั เฟอร์ (Buffering system) – การทางานเพื่อขยายขีดความสามารถของระบบ ทาให้หน่วย รับ-แสดงผลสามารถทางานไปพร้อม ๆ กบั การประมวลผล ของซีพยี ู ในขณะท่ปี ระมวลผลคาสงั่ ท่ี ถกู โหลดเข้าซพี ียนู นั้ จะมีการโหลดข้อมลู เข้าไปเก็บในหน่วยความจาก่อน เม่ือถึง เวลาประมวลผลจะสามารถทางานได้ทนั ที และโหลดข้อมลู ตอ่ ไปเข้ามาแทนท่ี หน่วยความจาท่ีทาหน้าท่ีเก็บข้อมลู ท่ี เตรียมพร้อมนีเ้รียกวา่ บัฟเฟอร์ (buffer) 28

4. ระบบสพลู ล่งิ (Spooling) • Simultaneous Peripheral Operating On-Line เป็ น multiprogramming พนื ้ ฐาน ทาให้ซพี ียทู างานเตม็ ประสทิ ธิภาพ เพราะ ทาให้สามารถทางานได้ 2 งานพร้อมกนั งานแรกคือประมวลผลในสว่ น ของซพี ยี ู งานที่สองคือการรับ-แสดงผลข้อมลู ซงึ่ ตา่ งกบั buffer ที่ซีพียู และหนว่ ยรับ-แสดงผลทางานร่วมกนั และ spooling มี job pool ทาให้ สามารถเลือกการประมวลผลตามลาดบั ก่อนหลงั ได้ โดยคานงึ ถึง priority เป็ นสาคญั 29

5. ระบบมลั ตโิ ปรแกรมม่งิ (Multiprogramming) • การทางานที่โหลดโปรแกรมไปไว้ในหน่วยความจาหลกั และ พร้อมท่ีจะประมวลผลได้ทนั ที ระบบปฏิบตั กิ ารจะเลอื กงานเข้า ไปประมวลผลจนกวา่ จะหยดุ คอยงานบางอย่าง ในช่วงทหี่ ยดุ รอจะดงึ งานเข้าไปประมวลผลตอ่ ทนั ที ทาให้มีการใช้ซีพียไู ด้ อยา่ งมีประสิทธิภาพ ระบบปฏบิ ตั กิ าร งานที่ 1 งานที่ 2 งานท่ี 3 ... 30

6. ระบบแบ่งเวลา (Time-sharing หรือ Multitasking) • เป็นการขยายระบบ multiprogramming ทาให้สามารถ สบั เปล่ยี นงานของคนหลาย ๆ คนเข้าสซู่ ีพียู ซง่ึ การสบั เปลี่ยนท่ี ทาด้วยความเร็วสงู จะทาให้ผ้ใู ช้รู้สกึ เหมือน ครอบครองซีพียอู ยู่ เพียงผ้เู ดียว 31

7. ระบบเรียลไทม์ (Real-time system) • จดุ ประสงค์อีกอยา่ งหนงึ่ ของ ระบบปฏบิ ตั กิ าร คอื ระบบเวลาจริง(Real- time system) หมายถึงการตอบสนองทนั ที เชน่ ระบบ Sensor ท่ีสง่ ข้อมลู ให้คอมพวิ เตอร์ เคร่ืองมือทดลองทางวทิ ยาศาสตร์ ระบบภาพทาง การแพทย์ ระบบควบคมุ ในโรงงานอตุ สาหกรรม ระบบหวั ฉีดในรถยนต์ ระบบควบคมุ การยิง ระบบแขนกล และ เครื่องใช้ในครัวเรือนทงั้ หมด • Real-time แบง่ ได้ 2 ระบบ – 1. Hard real-time system เป็นระบบที่ถกู รับรองวา่ จะได้รับการตอบสนอง ตรงเวลา และหยดุ รอไมไ่ ด้ – 2. Soft real-time system เป็นระบบ less restrictive type ที่สามารถรอให้ งานอ่ืนทาให้เสร็จกอ่ นได้ 32

8. ระบบคอมพวิ เตอร์ส่วนบคุ คล (Personal Computer System) • ปัจจบุ นั คอมพิวเตอร์ราคาถกู ลง มีการพฒั นาอปุ กรณ์ตา่ ง ๆ อยา่ ง ตอ่ เน่ือง ทงั้ แป้ นพิมพ์ เมาส์ จอภาพ หนว่ ยความจา หน่วยประมวลผล เป็นต้น และการใช้คอมพิวเตอร์ ไมไ่ ด้มงุ่ เน้นด้านธุรกิจเพยี งอยา่ งเดียว แตน่ าไปใช้เพื่อความบนั เทิงในบ้านมากขนึ ้ และกลายเป็ นสง่ิ จาเป็ น สาหรับทกุ องค์กร นอกจากคอมพิวเตอร์แบบตงั้ โต๊ะ(Desktop) ยงั มี คอมพวิ เตอร์แบบสมดุ โน๊ต(Notebook) และคอมพวิ เตอร์มือถือ (PDA) ปัจจบุ นั มีโทรศพั ท์มอื ถือท่ีทางานแบบคอมพิวเตอร์ และใช้ดหู นงั ฟัง เพลง หรือประมวลผล ตา่ ง ๆ ที่ซบั ซ้อนมากขนึ ้ ใกล้เคียงกบั คอมพวิ เตอร์แบบตงั้ โต๊ะยิง่ ขนึ ้ 33

9. ระบบเวอร์ชวลแมชนี (Virtual machine) • เคร่ืองเสมือน ทาให้ผ้ใู ช้คอมพิวเตอร์รู้สกึ เหมือนใช้คอมพิวเตอร์ เพียงคนเดียว แตใ่ นความเป็นจริงจะบริการให้ผ้ใู ช้หลายคน ใน หลายโปรเซส โดยใช้เทคโนโลยี Virtual machine บริการงาน ตา่ ง ๆ ให้กบั ผ้ใู ช้ได้หลาย ๆ งานพร้อมกนั 34

10. ระบบมลั ตโิ ปรเซสเซอร์ (Multiprocessor system) • Symmetric-multiprocessing การประมวลผลแบบสมมาตร หมายถงึ การประมวลผลหลายโปรเซสเซอร์ทีไ่ มม่ ีโปรเซสเซอร์ ตวั ใดรับโหลดมากกวา่ ตวั อื่น • Asymmetric-multiprocessing การประมวลผลแบบไมส่ มมาตร หมายถงึ การมโี ปรเซสเซอร์ตวั หนงึ่ เป็นตวั ควบคมุ และแบง่ งาน แตล่ ะแบบให้โปรเซสเซอร์แตล่ ะตวั ตามความเหมาะสม 35

11. ระบบแบบกระจาย (Distributed system) • ระบบเครือขา่ ย ที่กระจายหน้าที่ กระจายการเป็นศนู ยบ์ ริการ และเช่ือมตอ่ เข้าด้วยกนั ด้วยจดุ ประสงค์ตา่ ง ๆ กนั ในมาตรฐาน TCP/IP ซงึ่ เป็นทีย่ อมรับทงั้ Windows, Linux, Unix และ Mac ทาให้ทงั้ หมดสามารถสอื่ สารกนั รู้เรื่องเข้าใจ และกอ่ ให้เกิด ประโยชน์ร่วมกนั 36

ชนิดของระบบปฏบิ ัติการ 1. Single-Tasking เป็นระบบปฏิบตั ิการท่ียอมให้มีผ้ใู ช้เพียงคนเดียว และทางานได้เพียงอยา่ ง เดียวในช่วงเวลาใด เวลาหน่งึ เชน่ ในขณะที่ทาการแปลโปรแกรม กไ็ มส่ ามารถ เรียกใช้ Editor ได้ การจดั การทรัพยากรตา่ ง ๆ ของระบบปฏิบตั กิ ารจะไมซ่ บั ซ้อนนกั ไมว่ า่ จะเป็นการจดั การอปุ กรณ์รับ และแสดงผล การจดั การหน่วยความจา การ จดั การดิสก์ ตวั อยา่ งเชน่ - อา่ นและแปลคา่ จากการกดแป้ นพิมพ์ - สง่ ข้อมลู ไปบนั ทกึ ในดสิ ก์ หรือพิมพ์ออกทางเคร่ืองพมิ พ์ - จดั การที่วา่ งบนดสิ ก์ - แยกเก็บโปรแกรม คอมพวิ เตอร์ editor และโปรแกรมระบบปฏบิ ตั การใน หนว่ ยความจา ตวั อยา่ งของระบบปฏิบตั กิ ารแบบนีไ้ ด้แก่ MS DOS 37

ชนิดของระบบปฏบิ ัตกิ าร Single-Tasking 38

ชนิดของระบบปฏิบตั ิการ 2. Multitasking (Single-User) เป็นระบบปฏิบตั ิการที่ยอมให้มีผ้ใู ช้เพียงคนเดียวในชว่ งเวลาหนงึ่ แต่ สามารถทางานได้หลายอยา่ ง ในเวลาเดียวกนั เช่นสามารถท่ีจะใช้ editor ไป พร้อม ๆ กบั พมิ พ์งานอื่นทางเครื่องพมิ พ์ได้ระบบปฏิบตั กิ ารจะสลบั การใช้งาน ระหวา่ ง CPU และทรัพยากรอ่ืน ๆ อย่างรวดเร็วจนผ้ใู ช้ไมร่ ู้สกึ วา่ ถกู ขดั จงั หวะการ ทางาน เน่ืองจากมีการทางานหลายอยา่ งในเวลาเดียวกนั การทางานของ ระบบปฏิบตั ิการจะซบั ซ้อนขนึ ้ เชน่ การจดั การหน่วยความจา จะต้องมีโปรแกรม หลายโปรแกรมเกบ็ อยใู่ นหน่วยความจาในเวลาเดียวกนั ระบบปฏิบตั ิการจะต้อง ไมใ่ ห้โปรแกรมเหลา่ นนั้ ก้าวก่ายกนั ซง่ึ อาจจะต้องมีการจดั ลาดบั หรือเลอื กงาน เพื่อเข้าใช้ทรัพยากรตา่ งๆ และใช้เป็นเวลานานเทา่ ใด ตวั อยา่ งระบบปฏิบตั ิการ แบบนีไ้ ด้แก่ Windows 95, UNIX, OS/2, VMS 39

ชนิดของระบบปฏิบตั ิการ ระบบ multitasking 40

ชนิดของระบบปฏิบัตกิ าร 3. Multi-user systems บางครัง้ เรียกระบบ multiprogramming เป็นระบบทมี่ ีความซบั ซ้อนกวา่ ระบบ Single user หลกั การของระบบนีก้ ค็ ือ - การให้มีโปรแกรมอยใู่ นหนว่ ยความจาพร้อมท่ีจะถกู ประมวลผลได้หลาย ๆ โปรแกรม ระบบปฏิบตั ิการจะเลอื กโปรแกรมมา 1 โปรแกรมให้ CPU ทาการ ประมวลผล ไปเร่ือย ๆ เมื่อโปรแกรมนนั้ ต้องติดตอ่ กบั อปุ กรณ์รับและแสดงผล ระบบปฏิบตั กิ ารกจ็ ะเลอื กโปรแกรมอื่นเข้ามาใช้ CPU แทน ระบบปฏิบตั ิการเลือก โปรแกรมให้แก่ CPU เร่ือย ๆ จนกวา่ แตล่ ะโปรแกรมจะเสร็จสนิ ้ ไปการที่จะทางาน หลาย ๆ โปรแกรมพร้อม ๆ กนั ระบบปฏิบตั ิการต้องคอยควบคมุ และจดั สรร ทรัพยากรตา่ ง ๆ ที่มีอยอู่ ยา่ งจากดั ให้แตโ่ ปรแกรม เช่นจดั สรรเนือ้ ที่ในหน่วยความจา หลกั สบั หลกี โปรแกรมท่ีจะเข้าใช้ CPU รวมถงึ การจดั อปุ กรณ์รับ และแสดงผล ไมใ่ ห้เกิดความขดั แย้งกนั 41

ชนิดของระบบปฏบิ ัตกิ าร ระบบ Multiuser 42

ชนิดของระบบปฏิบัตกิ าร • การทางานในลกั ษณะ multiuser ยงั แบง่ เป็นการทางานแบบ Time sharing คือการแบง่ ชว่ งเวลา • การเข้าใช้ CPU ให้แตล่ ะโปรแกรมเป็ นชว่ งสนั้ ๆ ผลดั เปล่ียนเวียนให้ หลายงานได้มโี อกาสเข้า CPU • ผ้ใู ช้แตล่ ะคนจะมีความรู้สกึ วา่ ตนได้เป็ นผ้คู รอบครองคอมพิวเตอร์แต่ เพยี งผ้เู ดียว ตวั อยา่ ง • ระบบปฏบิ ตั กิ ารแบบนีไ้ ด้แก่ UNIX, VMS 43

โครงสร้างของระบบปฏิบตั กิ าร (Operating system structure) 1 ส่วนประกอบของระบบ (System Component) ❖การจดั การโปรเซส (Process Management) ❖การจดั การหนว่ ยความจา (Memory Management) ❖การจดั การไฟล์ (File Management) ❖การจดั การอินพตุ / เอาต์พตุ (I/O System Management) ❖การจดั การสอ่ื จดั เก็บ (Storage Management) ❖เครือขา่ ย (Network) ❖ระบบป้ องกนั (Protection System) ❖ระบบตวั แปลคาสงั่ (Command-Interpreter System) 44

โครงสร้างของระบบปฏิบตั กิ าร (Operating system structure) 2 บริการของระบบปฏบิ ตั กิ าร (Operating System Services) ❖การเอก็ ซคี วิ ต์โปรแกรม ❖การปฏบิ ตั กิ บั อนิ พตุ /เอาต์พตุ ❖การจดั การระบบไฟล์ ❖การตดิ ตอ่ สอื่ สาร ❖การตรวจจบั ข้อผดิ พลาด ❖การใช้ทรัพยากรร่วมกนั 45

โครงสร้างของระบบปฏิบตั กิ าร (Operating system structure) 3 System Call เป็นสว่ นท่ีจดั ไว้ให้ผ้ใู ช้สามารถเรียกใช้งานได้อยา่ งสะดวกโดยไม่จาเป็นต้องรู้ กลไกมากมาย ❖การควบคมุ โปรเซส (Process Management) ❖การจดั การกบั ไฟล์ (File Management) ❖การจดั การอปุ กรณ์ (Device Management) ❖การบารุงรักษาข้อมลู (Data Maintainant) ❖การตดิ ตอ่ ส่อื สาร (Communication) 46

แบบฝึกหดั บทท่ี 2 1. ระบบปฏิบตั ิการคืออะไร แตกต่างจากโปรแกรมประยกุ ตอ์ ยา่ งไร 2. ทาไมเครื่องคอมพวิ เตอร์จึงจาเป็นตอ้ งมีระบบปฏิบตั ิการ 3. อะไรบา้ งท่ีเป็นส่วนสนบั สนุนปัจจยั ใหน้ กั พฒั นาระบบปฏบิ ตั ิการพฒั นา รุ่นใหม่เพมิ่ เติมข้ึนมาเรื่อยๆ 4. ยกตวั อยา่ งโปรแกรม เป็นระบบปฏิบตั ิการ และโปรแกรมประยกุ ต์ 5. สามารถแยกแยะออกไดร้ ะหวา่ งระบบปฏิบตั ิการสาหรับเครื่องเดยี ว และ ระบบปฏิบตั ิการเครือขา่ ย มีระบบการทางานเป็นอยา่ งไร 6. แสดงความคิดเห็นวา่ แนวโนม้ การพฒั นาระบบปฏิบตั ิการจะเป็นอยา่ งไร 7. สรุปเน้ือหาสาคญั ความรู้พ้นื ฐานเกี่ยวกบั ระบบปฏิบตั กิ าร 47