บทที่-2

หน่วยการเรียนรู้ท่ี2 หลักการทางานของระบบปฏิบตั กิ าร คลกิ

ความรเู้ บือ้ งต้นเกย่ี วกบั ระบบปฏบิ ตั ิการ หลกั การทางานของระบบปฏิบตั กิ าร หน้าทีข่ องระบบปฏบิ ัตกิ าร ความสาคญั ของระบบปฏบิ ัติการ หน้าท่ีของระบบปฏิบัตกิ าร แบบทดสอบหลัง เรียน

ความรเู้ บ้ืองตน้ เกี่ยวกบั ระบบปฏิบตั กิ าร ระบบปฏบิ ตั ิการเปน็ โปรแกรมควบคมุ การทางาน (ควบคมุ การRun) ของโปรแกรมประยุกต์ ทาหนา้ ทโ่ี ต้ตอบและเป็น สือ่ กลางระหว่างโปรแกรมประยกุ ต์และฮาร์ดแวร์ (Hardware) ระบบปฏิบตั กิ าร (Operating System :OS) เป็นซอฟต์แวร์ระบบ (System Software) ทที่ าหน้าทค่ี วบคุมการทางานของเคร่ืองและ อปุ กรณ์ ควบคมุ และส่งั การให้ Hardware สามารถทางานได้ เช่น ทาหน้าทีใ่ นการตรวจเช็คอปุ กรณ์ Keyboard ขณะเปดิ เครอ่ื ง ถา้ ผ้ใู ชล้ ืมเสยี บสาย Keyboard ที่ port ดา้ นหลังของ เคร่อื ง ขณะทซี่ อฟตแ์ วรร์ ะบบตรวจสอบแลว้ ไมพ่ บอุปกรณ์ เช่ือมต่อดงั กล่าว จะมีข้อความแจง้ เตือนความผิดพลาด “Keyboard Error” นอกจากนย้ี ังทาหนา้ ที่เป็นสอื่ กลางในการ เชือ่ มการทางานระหวา่ ง User ในการใช้โปรแกรมประยกุ ต์ ( Application Software) ของ user กับระบบเครือ่ งฯ อานวย ความสะดวกในการใชง้ าน และเพ่มิ ประสิทธิ์ภาพของระบบ

หลักการทางานของระบบปฏบิ ัตกิ าร เนอ่ื งจากการทางานของระบบปฏิบัติการ คือ การจัดการ โปรแกรมต่างๆ ทก่ี าลงั ทางานให้มีการทางานอยา่ งมีประสิทธิภาพ ซึง่ โปรแกรมต่างๆ ท่กี าลงั ทางานอยนู่ ้ัน เรยี กวา่ โปรเซส (process) ดังนน้ั ในการอธบิ ายหลักการทางานของระบบปฏิบตั ิการ จะขอ กล่าวถงึ วิธจี ัดการทางานโปรเซสของระบบปฏบิ ตั กิ ารว่ามกี ระบวนการ อยา่ งไรเมือ่ ระบบปฏบิ ตั ิการสร้างโปรเซสขึ้นมา กจ็ ะมีการนาโปรเซส ดงั กลา่ วเข้าสรู่ ะบบการทางาน ข้ันตอนการทางานของโปรเซส

ขั้นตอนการทางานของโปรเซส 1. สถานะพร้อม (ready state) หมายถงึ สถานะของโปรเซสใหมท่ ี่ พร้อมจะเขา้ ใช้งาน CPU เมอื่ ระบบปฏิบตั กิ ารใหโ้ ปรเซสดงั กลา่ วใช้งานได้ 2. สถานะทางาน (running state) หมายถงึ สถานะโปรเซสทกี่ าลังใช้ CPU ในการทางานตามความตอ้ งการของโปรเซสน้นั และเมื่อหมดเวลาใน การเข้าใชง้ าน CPU ทร่ี ะบบปฏิบตั ิการกาหนดไวโ้ ปรเซสดังกลา่ วก็จะกลบั มา อยู่ในสถานะพรอ้ มเพื่อรอใช้งาน CPU ในครง้ั ตอ่ ไป 3. สถานะติดขัด (blocked sate) หมายถงึ สถานะของโปรเซสทหี่ ยุด การทางานเพือ่ รอเหตกุ ารณอ์ ยา่ งใดอยา่ งหน่ึงใหเ้ กิดขนึ้ ซง่ึ จะเกดิ ขนึ้ ก็ ตอ่ เมอ่ื โปรเซสทกี่ าลังทางานอยตู่ อ้ งมกี ารตดิ ต่อกบั อุปกรณ์อนิ พตุ -เอาตพ์ ุต โปรเซสท่อี ยใู่ นสถานะทางานจะเปล่ยี นมาเป็นโปรเซสท่ีอยู่ในสถานะติดขดั เพือ่ เปิดโอกาสให้โปรเซสอ่ืนสามารถเขา้ ใชง้ าน CPU ได้ 4. สถานะแน่น่งิ (deadlocked) หมายถึง สถานะของโปรเซสท่หี ยุด การทางานเพ่อื รอเหตุการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งซ่งึ ไม่มวี นั เกดิ ขน้ึ ซ่งึ สถานะ ดงั กล่าวน้จี ะทาให้โปรแกรมทีใ่ ชง้ านอย่หู ยุดคา้ งการทางาน (hang) หรือ อาจจะทาใหค้ อมพวิ เตอร์หยุดค้างการทางานได้เชน่ กัน

หน้าที่ของระบบปฏิบตั ิการ 1. ตดิ ต่อกบั ผูใ้ ช้ (user interface) ผู้ใช้สามารถตดิ ตอ่ หรอื ควบคุมการทางานของเครอื่ ง คอมพวิ เตอร์ผ่านทางระบบปฏบิ ตั ิการได้ โดยระบบปฏบิ ัตกิ ารจะเคร่ืองหมายพร้อมต์ (prompt) ออกทางจอภาพเพ่ือรอรับคาสัง่ จากผใู้ ชโ้ ดยตรง ตัวระบบปฏิบตั กิ ารจงึ เป็นตวั กลางท่ีทาหนา้ ท่ี เชือ่ มโยงระหว่างผู้ใชก้ ับฮาร์ดแวร์ของเคร่อื ง นอกจากนผี้ ู้ใช้อาจเขียนโปรแกรมเพอ่ื ใช้งานกรณีนี้ ผู้ใช้ก็สามารถติดต่อกบั ระบบปฏิบตั กิ ารไดโ้ ดยผา่ นทาง System Call 2. ควบคมุ การทางานของโปรแกรม และอปุ กรณ์รบั /แสดงผลขอ้ มูล (input/output device) ตลอดจนการให้ความสะดวกแก่ผ้ใู ชใ้ นการใช้งานอปุ กรณ์ตา่ งๆ ได้ง่าย เช่น การเข้าถงึ ขอ้ มูลใน แฟ้มหรือติดต่อกับอปุ กรณร์ บั /แสดงผลขอ้ มูล จงึ ทาให้ผู้พัฒนาโปรแกรมไมจ่ าเป็นตอ้ งเขยี น โปรแกรมเพือ่ ควบคุมตวั ขับดิสกเ์ พราะระบบปฏิบัติการจดั บริการให้มคี าสงั่ สาหรับติดตอ่ กบั อุปกรณ์เหล่าน้ีไดอ้ ยา่ งงา่ ยๆเนื่องจากผู้ใชเ้ คร่อื งคอมพวิ เตอร์ผ่านทางระบบปฏิบตั ิการ อาจไม่มี ความจาเป็นตอ้ งมีความร้คู วามเข้าใจถงึ หลกั การทางานภายในของเคร่อื งดงั นน้ั ระบบปฏิบตั กิ าร จงึ มหี นา้ ทคี่ วบคมุ การทางานของโปรแกรม การทางานของอปุ กรณต์ า่ งๆ เพอื่ ใหก้ ารทางานของ ระบบเป็นไปอยา่ งถูกตอ้ งและสอดคล้องกนั ระบบปฏิบตั กิ ารจึงมีส่วนประกอบของหนา้ ทต่ี า่ งๆ ทค่ี วบคุมอุปกรณ์แตล่ ะชนดิ ทีม่ ีหน้าท่แี ตกต่างกนั ไป โดยผ้ใู ช้อาจเรยี กใชผ้ า่ นทาง System Call หรอื เขยี นโปรแกรมข้นึ มาควบคมุ อปุ กรณเ์ หล่านนั้ ไดเ้ อง

3. จัดสรรให้ใชท้ รพั ยากรระบบรว่ มกัน (shared resources) ซง่ึ ทรพั ยากรหลักท่ีตอ้ งมีการจดั สรร ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง หนว่ ยความจาหลกั อุปกรณร์ ับ/แสดงผลขอ้ มลู และแฟ้มข้อมลู เช่น การจดั ลาดบั ใหบ้ ริการใช้เครือ่ งพิมพก์ ารสับหลีกงานหลายงานใน หนว่ ยความจาหลกั และการจัดสรรหน่วยความจาหลักใหก้ ับโปรแกรม ทั้งหลาย ทรัพยากร คือส่ิงท่ซี ง่ึ ถกู ใช้ไปเพื่อให้โปรแกรมดาเนนิ ไป

ความสาคญั ของระบบปฏิบตั กิ าร ระบบปฏบิ ัติการของเครอ่ื งคอมพวิ เตอร์น้ัน มีหน้าท่ีบริหาร จัดการขอ้ มูลหรอื คาสง่ั ที่รับมาจากผู้ใช้ (Input) และแสดงผล ตอบสนองกลบั ไปให้ผู้ใช้ (Output) ใหไ้ ด้อยา่ งถูกตอ้ งและทันเวลา หมายถึง \"ระบบปฏิบตั ิการจะต้องเชื่อมโยงอปุ กรณห์ ลายส่วน ภายในเครอ่ื งคอมพิวเตอร์เขา้ ดว้ ยกันใหไ้ ด้ ใหท้ ุกสว่ นสามารถคุย กันไดอ้ ยา่ งเขา้ ใจ สง่ ผ่านขอ้ มลู หากนั ได้\" ซึง่ อุปกรณภ์ ายในเคร่ือง คอมพวิ เตอรก์ ็มมี ากมายหลายอย่างและทางานแตกต่างกันอยา่ ง สนิ้ เชงิ ทาให้ระบบปฏิบัติการท่ดี จี ะต้องมีความรู้และความฉลาด มากพอทจ่ี ะสัง่ การอุปกรณ์เหลา่ นั้นใหท้ างานไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง รวดเร็ว และมกี ารติดต่อสอื่ สารกบั ผู้ใชไ้ ดอ้ ยา่ งเป็นธรรมชาติ เข้าใจไดง้ ่าย

ชนดิ ของระบบปฏิบัติการมีอะไรบา้ ง เราอาจจะแบ่งระบบปฏิบตั กิ ารคอมพวิ เตอร์ออกได้เป็น สองแบบ คือ ระบบปฏบิ ัตกิ ารท่ีผลิตจากบริษัทและไม่เปิดเผย รหัส (Commercial Operating Systems) ตวั อยา่ งได้แก่ Microsoft Windows, Mac OS X และระบบปฏิบัตกิ ารแบบ เปิดเผยรหัส (Open-source Operating Systems) ซึ่งไดแ้ ก่ ระบบปฎบิ ตั ิการทอ่ี ยบู่ นพ้ืนฐานของ Linux OS เช่น Ubuntu, Fedora, Android เปน็ ต้น

ประเภทของระบบปฏบิ ตั กิ าร ระบบปฏิบัตกิ ารแบง่ ออกเปน็ 3 ประเภท คือ 1.ระบบปฏิบตั ิการแบบเดี่ยว (Stand-alone Operating System) ระบบปฏบิ ตั กิ ารแบบเดี่ยว เป็นระบบปฏบิ ตั กิ ารที่ใช้กบั เครอ่ื งคอมพิวเตอรท์ ีใ่ ห้บริการแกผ่ ใู้ ชเ้ พียงคนเดียว เช่น การใชเ้ ครอื่ ง คอมพวิ เตอรภ์ ายในบา้ น หรอื เครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ภายในสานักงาน ในการพมิ พ์เอกสาร การดู หนัง ฟงั เพลง หรืการนาไปเชอ่ื มต่อระบบอนิ เตอร์เน็ต เปน็ ตน้ ระบบปฏิบตั ิการที่นิยมใช้ เชน่ DOS (Disk Operating System), Windows XP, Windows Vista เป็นตน้ 2.ระบบปฏบิ ตั ิการแบบเครอื ข่าย (Network Operating System) ระบบปฏบิ ตั กิ ารแบบ เครือขา่ ย เปน็ ระบบปฏบิ ตั ิการทร่ี องรบั การทางานของระบบเครือขา่ ยคอมพิวเตอร์ มรี ูปแบบการ ทางานแบบ Multi-user ใช้สาหรับการปฏบิ ตั ิงานภายในองคก์ รหรอื หน่วยงายท่ัวๆไป โดยการ ติดตงั้ ระบบปฏิบัตกิ ารชนิดนีจ้ ะใชส้ าหรับระบบเครอื ข่ายแบบไคลเอนทเ์ ซิร์ฟเวอร์ (Client/Server) ติดตัง้ ระบบปฏบิ ตั กิ ารไวท้ ีเ่ คร่อื งเซิร์ฟเวอร์ (Server) เพ่อื ทาหน้าท่ีเปน็ ผใู้ หบ้ รกิ ารขอ้ มลู สง่ ข้อมูล ไปยังผใู้ ชแ้ ต่ละคนภายในระบบ ระบบปฏบิ ัตกิ ารท่ีนิยมใช้ เช่น Unix Linux Windows Server Solaris เปน็ ต้น

3. ระบบปฏิบตั กิ ารแบบผัง (Embeded Operating System) ระบบปฏิบตั กิ ารแบบผงั เปน็ ระบบปฏบิ ตั กิ ารที่ใช้ในคอมพิวเตอรช์ นดิ พกพาทว่ั ๆไป เช่น Palm Pocket, PC, Smart Phone เปน็ ต้น อปุ กรณ์ คอมพิวเตอร์พกพาปัจจบุ ันไดร้ ับความนิยมอยา่ งแพรห่ ลาย เนือ่ งจากสาม รถนามาใชเ้ ปน็ อปุ กรณ์สือ่ สาร บนั ทึกข้อมูล ดูหนงั ฟังเพลง และเชือ่ มต่อ ระบบอินเทอร์เน็ตได้อกี ดว้ ย ระบบปฏิบตั กิ ารทน่ี ิยมใช้ เชน่ Pocket PC OS, Palm OS, Symbian OS เปน็ ต้น

แบบทดสอบหลังเรียน คาสั่ง จงทาเครือ่ งหมายกากบาท (x) หนา้ ขอ้ ทีถ่ กู ตอ้ งท่สี ดุ 1. ระบบปฏิบัติการทเ่ี ก่ียวข้องกบั ระบบคอมพิวเตอร์แบง่ ไดก้ ี่สว่ น ก. 3 ส่วน ข. 4 ส่วน ค. 5 ส่วน ง. 6 สว่ น 2. เขยี นขึ้นมาทางานเฉพาะอยา่ งท่ผี ูใ้ ชต้ อ้ งการ เปน็ ส่วนใดของระบบปฏิบตั กิ าร ก. ฮาร์ดแวร์ ข. ระบบปฏิบัติการ ค. โปรแกรมประยกุ ต์ ง. ผใู้ ช้ 3. ขอ้ ใดคือหนา้ ที่ของระบบปฏบิ ตั ิการ ก. จัดสรรทรัพยากรของระบบ ข. จดั การด้านความปลอดภยั ค. ควบคมุ ฮาร์ดแวร์ ง. จัดการหน่วยความจา

4. โปรแกรมทีเ่ ขยี นเพ่ือควบคุมการทางานของเครือ่ งคอมพวิ เตอร์ คอื ขอ้ ใด ก. Hardware OS ข. Softwaer OS ค. Firmware OS ง. Filrware OS 5. สถานะของโปรเซสท่ีหยดุ การทางานเพือ่ รอเหตกุ ารณอ์ ย่างใดอยา่ งหน่งึ ให้เกิดข้นึ คอื สถานะใดของ ระบบปฏบิ ัติการ ก. สถานะพร้อม ข. สถานะทางาน ค. สถานะติดขัด ง. สถานะแน่นิง่ 6. เมือ่ ระบบปฏบิ ตั ิการอยใู่ นสถานะ Deadlocked นั้นหมายถงึ ขอ้ ใด ก. ระบบปฏิบตั ิการพรอ้ มเข้าใชง้ าน CPU ข. ระบบปฏบิ ัตกิ ารกาลังใชง้ าน CPU ในการทางานตามความต้องการของโปรเซสนั้น ค. ระบบปฏบิ ัติการหยุดการทางานเพ่ือรอเหตุการณ์อยา่ งใดอยา่ งหนงึ่ ใหเ้ กิดข้นึ ง. ระบบปฏบิ ตั ิการหยุดการทางานเพอื่ รอเหตุการณ์อย่างใดอย่างหน่ึงซึ่งไม่มวี นั เกดิ ข้นึ

7. ระบบปฏบิ ัตกิ ารถกู พฒั นามาเพอื่ ควบคุมสิง่ ใด ก. หน่วยความจา ข. ความปลอดภัย ค. ฮารด์ แวร์ ง. ผูใ้ ช้ 8. ขอ้ ใดเป็นระบบปฏบิ ัติการแบบฝงั ก. Symbian OS ข. DOS ค. Linux ง. Ubuntu 9.ขอ้ ใดคอื ความหมายของระบบปฏบิ ัตกิ ารและเครอื ขา่ ย ก. เป็นระบบปฏิบตั กิ ารท่ีใช้ในคอมพวิ เตอร์ชนดิ พกพาทว่ั ๆไป ข. มีรปู แบบการทางานแบบ Multi-user ค. เป็นระบบปฏบิ ัติการท่ใี ชก้ บั เครอ่ื งคอมพิวเตอร์ที่ใหบ้ ริการแกผ่ ูใ้ ชเ้ พียงคนเดยี ว ง. เป็นระบบปฏบิ ตั กิ ารทใ่ี ช้กบั สมาร์ทโฟน 10. ขอ้ ใดไม่ใชป่ ระเภทของระบบปฏบิ ตั กิ าร ก. ระบบปฏบิ ตั กิ ารแบบเด่ยี ว ข. ระบบปฏิบัติการแบบฝงั ค. ระบบปฏิบตั กิ ารแบบเครือขา่ ย ง. ระบบปฏบิ ัติการแบบซิมมเู ลท