วิชา สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ระบบ

บทที่ 5 ระบบบสั | 83 รปู ท่ี 5.4 PCI Bus และ Slot ISA (ที่มา : http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064) จดุ เดนของ PCI ท่ีเห็นไดช- ดั นอกเหนือไปจากข-างต-น ก็ยังมีเรื่องของ Bus Mastering ซึ่ง PCI นั้น สามารถ ทําไดเ- ชนเดยี วกบั EISA และ MCA แลว- Chipset ที่ใชเ- ป,นตวั ควบคมุ การทํางาน ก็ยังสนับสนุน ระบบ ISA และ EISA อีกด-วย ซึ่งก็สามารถทําให-ผลิตแผงวงจรหลักทีมีท้ัง Slot ISA, EISA และ PCI รวมกันได- นอกจากน้ัน ยังสนับสนุนระบบ PlughandhPlay (เป,นมาตรฐานที่พัฒนาในป€ 1992 ท่ี กําหนดให- Card แบบ PlughandhPlay น้ี จะไมมี Dip switch หรือ Jumper เลย ทุกอยาง ท้ัง IRQ, DMA หรอื Port จะถกู กําหนดไวแ- ลว- แตเราสามารถเลือก หรอื เปลี่ยนแปลงไดจ- าก Software) รูปที่ 5.5 PCI 64 Bit ( วงสีเหลือง ) และ PCI 32 Bit ( วงสีแดง ) (ทมี่ า : http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064) 5.7 AGP BUS (Accelerated Graphics Port) ในกลางป€ 1996 เม่ือทางอินเทลได-ทําการเปƒดตัว Intel Pentium II ซ่ึงพร-อมกันน้ันได-ทําการ เปƒดตัว สถาป&ตยกรรมท่ีชวยเพ่ิมประสิทธิภาพของหนวยแสดงผลด-วยน่ันคือ Accelerated Graphics Port หรือ AGP ซึ่งได-เปƒดตัวชิปเซตที่สนับสนุนการทํางานนี้ด-วย คือ 440LX (ซึ่งแนนอนวาชิปเซตท่ี ออกมาหลังจากน้ี จะสนับสนุนการทํางาน AGP ด-วย AGP นั้น จะมีการเชื่อมตอกับชิปเซตของระบบ แบบ PointhtohPoint ซ่งึ จะชวยให-การสงผานข-อมูล ระหวาง Card AGP กับชิปเซตของระบบได-เร็วขึ้น และยังมีเส-นทางเฉพาะ สําหรับติดตอกับหนวยความจําหลักของระบบ เพ่ือใช-ทําการ Render ภาพ แบบ 3D ได-อยางรวดเร็วอีกด-วย จากเดิม Card แสดงผล แบบ PCI น้ัน จะมีป&ญหาเร่ืองของ หนวยความจําบน Card เพราะเมื่อต-องการใช-งาน ด-านการ Render ภาพ 3 มิติ ท่ีมีขนาดใหญมาก ๆ จําเป,นต-องมีการใช-หนวยความจําบน Card นั้นมาก ๆ เพ่ือรองรับขนาดของพ้ืนผิว (Texture) ที่เป,น องค4ประกอบสําคัญของงาน Render เมื่อต-องใช-หนวยความจํามาก ๆ ราคาก็ยิ่งแพง ดังนั้นทาง Intel

บทที่ 5 ระบบบสั | 84 จึงได-ทําการคิดค-นสถาป&ตยกรรมใหมเพื่องานด-าน Graphics น้ี โดย เฉพาะ AGP จึงได-ถือกําเนิดข้ึนมา AGP น้ันจะมี mode ในการ render อยู 2 แบบ คือ Local Texturing และ AGP Texturing โดยท่ี Local Texturing น้ัน จะทําการ copy หนวยความจํา ของระบบไปเก็บไว-ที่เฟรมบัฟเฟอร4ของ Card (หนวยความจํา บนตัว Card) จากนั้นจงทําการประมวลผล โดยดึงข-อมูลจากเฟรมบัฟเฟอร4บน Card น้นั อกี ที ซ่งึ วิธีการน้ีเปน, วิธกี ารทใี่ ช-บนระบบ PCI ดว- ย วธิ ีนจี้ ะพึ่งขนาดของหนวยความจําบน Card มาก APG Texturing น้ัน เป,นเทคนิคใหมท่ีชวยลดปริมาณของหนวยความจํา หรือ เฟรมบัฟเฟอร4บน Display Card ลงได-มาก เพราะสามารถทําการใช-งาน หนวยความจําของระบบให-เป,นเฟรมบัฟเฟอร4ได- เลย โดยไมต-องดึง ข-อมลู มาพกั ไวท- เ่ี ฟรมบพั เฟอรข4 อง Card โดยปกตแิ ล-ว AGP จะทํางานที่ความเร็ว 66 MHz ซึ่งแม-วาระบบจะ ใช- FSB เป,น 100 MHz แตมันยังคงทํางานที่ 66 MHz (ซึ่งตรงจุดนี้ Mainboard บางรุน บางยห่ี -อ สามารถปรับแตงคานไ้ี ด- แตควรคํานึงถึงขีดจํากัดของ Card และอุปกรณ4 อื่น ๆ ด-วย) ซ่ึงใน mode ปกติจะมีความสามารถแทบจะเหมือนกับ PCI แบบ 66 MHz เลย โดยจะมี อตั ราการสงถายขอ- มลู ท่ีสูงถึง 266 M/s และนอกจากน้ียงั สามารถทํางานได-ทั้งขอบขาข้ึนและขอบขาลง ของ 66 MHz จึงเทากับวามัน ทํางาน ท่ี 133 MHz ซ่ึงจะชวยเพ่ิมอัตราการสงถายข-อมูลได-สูงถึง 532 M/s (Card ที่ใช- และ chipset ที่ใช-ต-อง สนับสนุนการทํางานแบบน้ีด-วย) ซึ่งเรียก mode น้ีวา mode 2X และ mode ปกติวาเป,น mode 1X สําหรับความเร็วในการสงถายข-อมูลน้ัน จะข้ึนอยูกับชนิดของ หนวยความจําหลักด-วย ถ-าหนวยความจําหลักเป,นชนิดท่ีเร็วจะย่ิงชวยเพิ่มอัตราเร็วในการสงถายข-อมูล มากขึ้น ดงั น้ี EDO DRAM หรอื SDRAM PC 66 ได- 528 MB/s SDRAM PC 100 ได- 800 MB/s DRDRAM ได- 1.4 GB/s อีกสาเหตุหน่ึงท่ีระบบบัสแบบ AGP ทําได-ดีกวา PCI เพราะ เป,น Slot แบบเอกเทศ ไมต-องไป ใช- Bandwidth รวมกับใคร แสดงดังรูปท่ี 5.6 (เพราะเคร่ือง ๆ หนึ่งมี Display Card เพียงตัวเดียวก็ เพียงพอแล-ว ดังนั้น ในแผงวงจรหลักจึงมี Slot AGP เพียง Slot เดียว) ในป&จจุบัน ระบบบัสแบบ AGP ไดพ- ฒั นามาถงึ AGP 4X แล-ว ซง่ึ ชวยให-เพิ่มอตั ราการสงผานขอ- มูลไดส- ูงข้นึ อีกเทาตวั จาก 2X ทกุ วันน้ี การใชง- านคอมพิวเตอร4โดยทั่วไปนั้น ก็จะใช-งานกันด-านกราฟƒกกันเป,นหลัก อยางน-อย ที่สุด ระบบปฏิบัติการท่ีเราใช-โดยท่ัวไป ก็จะเป,นในแบบ Graphical User Interface ( GUI ) ท้ัง หมดแล-ว จะมีบ-าง ก็แคในสวนของ UNIX เชน Linux หรือ Solaris เป,นต-น แตรุนใหม ๆ มักจะใช-เป,น GUI แล-ว ( เชน OpenWin หรือ CDE ) ดังน้ัน เรียกได-วา ผู-ใช-ได-ใช-งานด-านกราฟƒกกันทุกครั้งของการ เปƒดเครื่องเลยทีเดียว ย่ิงถ-าใช-งานเพ่ือเลนเกมโดยเฉพาะเกม 3 มิติ ( 3D ) ด-วยแล-ว ยิ่งใช-งานด-าน กราฟƒก และ แอนิเมชันอยางสูงมาก ซึ่งหน-าท่ีการทํางานเหลาเพื่อให-ได-ผลลัพธ4ออกมาท่ีหน-าจอให-ผ-ูใช- พอใจล-วนเกิดมาจากหนวยประมวลผลด-านกราฟƒกทั้งสิ้น ซ่ึง Graphics Card ท่ีเราใช-บนเคร่ือง คอมพิวเตอรโ4 ดยทว่ั ไป สามารถแบงออกได- 3 แบบคอื 1) Onboard คือมีการรวมเอาหนวยประมวลผลด-าน Graphics และสวนควบคุม หนวยความจําของ Graphics เขา- ไว-บนแผงวงจรหลัก 2) Card PCI โดยการเสยี บเข-ากับ Slot แบบ PCI 3) Card AGP โดยการเสียบเข-ากับ Slot เฉพาะ สําหรับงานด-าน Graphics โดยเฉพาะนั่นคอื AGP หรอื Accelerated Graphics Port แสดงดงั รูปท่ี 5.7

บทท่ี 5 ระบบบสั | 85 รปู ท่ี 5.6 แผนภาพ AGP BUS (ทม่ี า : http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064) รปู ที่ 5.7 แผงวงจรหลักท่มี ี Interface แบบ AGP 2.0 (ทีม่ า : http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064) 5.8 USB (Universal Serial Bus) USB คอื พอร4ต หรือชองทางในการเช่อื มตอระหวางคอมพวิ เตอร4กับอุปกรณ4อื่น ๆ ไมวาจะเป,น Printer, Modem, Mouse, Keyboard, Digital Camera เป,นต-น แสดงดังรูปที่ 5.8 พอร4ต USB น้ัน นับวาเป,นระบบท่ีทันสมัยรองลงมาจาก Firewire เนื่องจากรองรับอุปกรณ4ได-มากข้ึน และงายตอการ ติดตั้ง มีความสามารถรองรับ Plug and Play จึงทําให- USB เป,นที่นิยมอยางมากในป&จจุบัน โดย USB มคี ุณสมบตั ดิ งั ตอไปนี้ 1) ลดข-อจํากัดของอุปกรณ4ตอพวงโดยมากขึ้นถึง 127 อุปกรณ4ในคอมพิวเตอร4เครื่อง เดียว 2) Hot Plug สนับสนุนการตอ, ถอดออก และ เซต อุปกรณ4ท่ีติดตออยูโดยไม จําเป,นต-อง boot เครอ่ื งใหม

บทที่ 5 ระบบบสั | 86 3) สามารถจายไฟฟา• ขนาด 5 Volt ให-แกอปุ กรณท4 ต่ี อพวงกบั USB 4) มี MODE การทาํ งานแบบ Suspend เพ่ือชวยในการประหยดั พลังงาน 5) สามารถกาํ หนดคาตาํ แหนงแอดเดรสของ อุปกรณต4 าง ๆ โดยอัตโนมัติ 6) USB มีคอนเนคเตอร4ทเ่ี ป,นแบบเฉพาะ ทําให-ชวยป•องกันความผิดพลาดในเร่ืองของ การตออปุ กรณ4ผดิ ประเภท ในป&จจุบัน USB ได-มีการพัฒนามาอยางตอเน่ืองถึง 3 รุน โดยแตละรุนถูกเพิ่มความสามารถ และความเรว็ ในการรบั สงข-อมลู ลงไป 1) USB 1.1 ความเร็วในการรับข-อมูล 1.5h12 Mb/s ความเร็วในการสงข-อมูล 0.19h 1.5 Mb/s แรงดนั ไฟฟ•า 5V 0.5A 2) USB 2.0ความเร็วในการรับข-อมูล 480 Mb/s ความเร็วในการสงข-อมูล 60 Mb/s แรงดนั ไฟฟา• 5V 0.5A 3) USB 3.0ความเร็วในการรับข-อมูล 5 Gb/s ความเร็วในการสงข-อมูล 500 Mb/s แรงดนั ไฟฟา• 5V 0.5A รปู ที่ 5.8 พอร4ตเชื่อมตอ USB 2.0 และ USB 3.0 (ทีม่ า : http://www.hddtech.net/blog/knowledge/usbh3h0hและhusbh2h0hแตกตางกนั อยางไร/)

บทท่ี 5 ระบบบสั | 87 6. สรปุ ทา( ยบท ในระบบคอมพิวเตอร4 มีอุปกรณ4หลายอยางเชื่อมตอกันอยู และอุปกรณ4เหลานั้นต-องสามารถ ติดตอสื่อสารกันได-เพ่ือสงข-อมูลระหวางกัน ชองทางท่ีอุปกรณ4ตาง ๆ ใช-เช่ือมตอกัน เรียกวา บัส (Bus) ซง่ึ บัสน้ีมีลักษณะเป,นเส-นทองแดงท่ีอยูบนแผงวงจรหลัก (Mainboard) นั่นเอง และเนื่องจากเหตุผลใน ด-านความเร็วของอุปกรณ4ทน่ี ํามาเชอื่ มตอมีความเร็วตางกัน ทําให-ต-องแบงบัสออกเป,น 3 ระดับ คือ บัส ท-องถ่ิน (Local bus) บัสระบบ (System bus) และ บัสขยาย (Expansion bus) เพ่ือลดความเหล่ือม ล้าํ ในด-านความเรว็ ของอุปกรณ4ที่เช่ือมตอ นอกจากน้ีในการออกแบบระบบบัสให-สามารถทํางานรวมกัน กับอปุ กรณ4หลาย ๆ ตวั ได- ทําใหต- -องมีบัส 3 ประเภท คอื 1) บัสข-อมูล (Data Bus) เป,นบัสแบบสองทิศทาง เป,นสวนที่นําข-อมูลสงไปยังที่ตาง ๆ ภายใน ระบบคอมพิวเตอร4 ความเร็วในการสงถายขอ- มลู จะเร็วมากน-อยเพียงใดขึ้นอยูกับความกว-างของเส-นทาง สงขอ- มลู เชนกัน 2) บัสตาํ แหนง (Address Bus) เปน, บัสแบบทิศทางเดียว เปน, บสั ทีใ่ ชใ- นการระบุตําแหนงหรือที่ อยูของหนวยความจาํ หรือ อุปกรณต4 าง ๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร4 ท่ี CPU ตอ- งการตดิ ตอ 3) บัสควบคุม (Control Bus) เป,นบัสท่ีใช-สําหรับเป,นเส-นทางเดินสัญญาณการควบคุมจาก CPU ไปยังอุปกรณ4อื่น ๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร4 หรือจากอุปกรณ4อื่น ๆ มายัง CPU เพื่อประสาน และควบคุมการทาํ งานของระบบใหม- ีความสอดคลอ- งกัน

บทท่ี 5 ระบบบสั | 88 แบบฝWกหัดทา( ยบท 1. ระบบบสั คืออะไร และมีหน-าท่อี ะไร 2. ถ-ามบี สั ตาํ แหนงขนาด 12 เสน- จะสามารถอ-างองิ พนื้ ท่ใี นหนวยความจําได-ขนาดเทาใด 3. เพราะเหตใุ ดจงึ ตอ- งแบงบัสออกเป,นหลายระดับ และระบบบสั แบงออกเปน, ก่รี ะดบั อะไรบา- ง 4. จงอธบิ ายลักษณะของบสั ข-อมูล (Data bus) 5. จงอธบิ ายลกั ษณะของบัสตําแหนง (Address bus) 6. จงอธิบายลกั ษณะของบัสควบคุม (Control bus) 7. ความสามารถ Plug and Play ของ PCI หมายความวาอยางไร 8. ความสามารถ Hot Plug ของ USB หมายความวาอยางไร เอกสารอ(างองิ บุญสืบ โพธ์ิศรี, สุขุม แป•มศรี, และ เอกองค4 หลงราม. (2547). สถาปDตยกรรมคอมพิวเตอรYและ ระบบปฏิบัตกิ าร นนทบรุ ี: เจรญิ รงุ เรืองการพิมพ4. ธีรวัฒน4 ประกอบผล, และ จันทนา ผองเพ็ญศรี. (2551). สถาปDตยกรรมคอมพิวเตอรY กรุงเทพฯ: สาํ นกั พมิ พ4 ส.ส.ท. วิโรจน4 ชัยมูล, และ สุพรรณษา ยวงทอง. (2552). ความรู(เบอ้ื งต(นเก่ียวกับคอมพิวเตอรYและเทคโนโลยี สารสนเทศ กรงุ เทพฯ: บรษิ ัท โปรวชิ ่ัน จํากดั . William Stallings. (2550). Computer Organization and Architecture กรุงเทพฯ: บริษัท เอช.เอน็ . กรปุ• จํากดั . https://bussystem46.wordpress.com/2012/08/09/bus_system/ สบื คน- เมือ่ สงิ หาคม 2558 http://www.mindphp.com/คมู ือ/73hคืออะไร/2112husbhคืออะไร.html สืบค-นเม่อื เมษายน 2560 http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064 สืบคน- เมือ่ สงิ หาคม 2558 http://supawutal.blogspot.com/p/3.html สืบคน- เม่ือ สงิ หาคม 2558 http://www.vcharkarn.com/vblog/40712 สืบคน- เม่ือ สิงหาคม 2558

แผนบรหิ ารการสอนประจาํ บทที่ 6 ระบบอนิ พุตและเอาทพุต หัวขอเนื้อหา 1. อปุ กรณอินพตุ 2. อปุ กรณเอาทพุต 3. การติดตอกบั อปุ กรณ I/O วตั ถปุ ระสงคเชิงพฤติกรรม 1. เพ่อื ใหผูเรยี นมคี วามเขาใจและสามารถอธบิ ายอุปกรณอินพุตได 2. เพ่ือใหผเู รยี นมีความเขาใจและสามารถอธบิ ายอุปกรณเอาทพตุ ได 3. เพอื่ ใหผูเรยี นมคี วามเขาใจและสามารถอธิบายวธิ ีในการติดตอกบั อปุ กรณ I/O ได 4. เพื่อใหผูเรียนมีความเขาใจและสามารถใชงานอุปกรณอินพุต และเอาทพุตบนเคร่ือง คอมพวิ เตอรได วิธกี ารสอนและกิจกรรมการเรยี นการสอน 1. บรรยายเนือ้ หาในแตละหวั ขอ พรอมยกตวั อยางประกอบ 2. ศึกษาจากเอกสารประกอบการสอน 3. ผสู อนสรปุ เนือ้ หา 4. ทําแบบฝก9 หดั เพือ่ ทบทวนบทเรียน 5. ฝ9กปฏิบตั กิ าร 6. ผูเรยี นถามขอสงสัย 7. ผสู อนทาํ การซักถาม ส่อื การเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอนวชิ าสถาปต? ยกรรมคอมพวิ เตอรและซอฟตแวรระบบ 2. ภาพเล่ือน (Slide) 3. บทความจากหนังสอื หรือเวบ็ ไซตตาง ๆ 4. เครอื่ งคอมพิวเตอร



















































บทท่ี 7 ระบบปฏิบตั กิ าร 1. ความนาํ จากเนื้อหา 6 บทที่ผานไป เปนเนื้อหาเฉพาะสวนของฮารดแวร ที่ใช#ประกอบเปนเครื่อง คอมพวิ เตอรเทาน้ัน แตด#วยตัวเคร่ืองคอมพิวเตอรเพียงอยางเดียว ไมสามารถทํางานได#ด#วยตัวเอง ต#อง มีซอฟตแวร คอยควบคุม และ ส่ังให#คอมพิวเตอรทํางาน ซึ่งซอฟตแวรแบงออกเปน 2 ประเภท คือ ซอฟตแวรระบบ (System program) และซอฟตแวรประยุกต (Application program) โดยท่ัวไป คอมพิวเตอรทุกเครื่องต#องติดต้ังซอฟตแวรระบบ หรือ ระบบปฏิบัติการ (Operating System : OS) เพื่อทําหน#าที่เปนตัวกลางระหวางฮารดแวร และ ซอฟตแวร โดยซอฟตแวรประยุกต คือ ซอฟตแวรท่ี ทํางานด#านตาง ๆ ตามความตอ# งการของผ#ูใช# เชน โปรแกรม Microsoft Word, Microsoft Excel และ Microsoft PowerPoint เปนต#น ซึง่ ระบบปฏิบัติการจะชวยอํานวยความสะดวกให#ผู#ใช# สามารถใช#งาน ซอฟตแวรประยกุ ตตดิ ตอกับเครอื่ งคอมพวิ เตอรได#งายขนึ้ 2. สาเหตุทต่ี องมีระบบปฏิบตั กิ าร ในปจT จุบนั บรษิ ัทผผ#ู ลติ ชน้ิ สวนคอมพิวเตอร มอี ยมู ากมายหลายบริษัท แตละบริษัทมีเทคโนโลยี ในการผลิตฮารดแวรของตน ทําให#ฮารดแวรมีความหลากหลาย และแตกตางกัน การทําให#ซอฟตแวร ประยุกตสามารถทํางานได#บนฮารดแวรที่แตกตางกัน จึงเปนสาเหตุหลักที่ต#องมีระบบปฏิบัติการขึ้นมา แสดงดงั รปู ท่ี 7.1 รูปที่ 7.1 ความแตกตางระหวางฮารดแวร นอกจากน้ี ในกรณีท่ีมีซอฟตแวรประยุกตมากกวา 1 โปรแกรม ต#องการใช#ทรัพยากรพร#อมกัน แสดงดังรูปที่ 7.2 ทําให#เกิดปTญหาขึ้น วาใครจะได#ใช#ทรัพยากรกอน และใช#ได#นานเทาใด จึงต#องมี

บทที่ 7 ระบบปฏบิ ัติการ | 116 ตัวกลางในการจัดตารางเวลาการทํางานของโปรแกรม ให#สามารถใช#งานทรัพยากรได#อยางมี ประสทิ ธภิ าพ รปู ที่ 7.2 ซอฟตแวรประยุกตต#องการใช#ฮารดแวรพรอ# มกัน เมอ่ื ใช#ระบบปฏิบตั กิ ารมาเปนตัวกลางระหวางฮารดแวร และซอฟตแวรประยุกต แสดงดังรูปท่ี 7.3 ระบบปฏิบัติการจะชวยแก#ไขปTญหาดังที่กลาวไปแล#วข#างต#น และชวยให#นักพัฒนา พัฒนา ซอฟตแวรประยกุ ต แคครงั้ เดียว แตสามารถรนั บนฮารดแวรท่ีแตกตางกนั ได# รปู ท่ี 7.3 การใช#ระบบปฏบิ ตั กิ ารมาแกป# ญT หา 3. ความหมายและหนาทข่ี องระบบปฏบิ ัติการ 3.1 ความหมายของระบบปฏบิ ตั กิ าร ระบบปฏิบัติการ หมายถึง ซอฟตแวรท่ีทําหน#าที่ควบคุมการทํางานตาง ๆ ภายในเคร่ือง คอมพิวเตอร ซ่ึงระบบปฏิบัติการเปนซอฟตแวรท่ีอยูใกล#ชิดกับฮารดแวรมากที่สุด โดยเปนส่ือกลาง ระหวางผู#ใช# และฮารดแวร แสดงดงั รูปที่ 7.4 3.2 หนาท่ีของระบบปฏบิ ตั ิการ 3.2.1 การจัดสรรทรัพยากรระบบ ให#โปรแกรมประยุกตไปใช#งาน ทรัพยากรระบบ เชน หนวยความจาํ หนวยประมวลผลกลาง อปุ กรณ I/O เปนต#น 3.2.2 การควบคุมการประมวลผลของโปรแกรม คือการจัดตารางเวลาการใช#งาน หนวยประมวลผลกลาง ของโปรแกรม เพือ่ ใหท# ุกโปรแกรมมีสทิ ธิ์ได#ทํางานเหมอื นกัน

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ตั ิการ | 117 3.2.3 ติดตอกับผ#ูใช# เนื่องจากระบบปฏิบัติการต#องอํานวยความสะดวกให#ทั้ง ซอฟตแวรระบบ และผ#ูใช# ดังน้ันสวนติดตอผ#ูใช#ระบบปฏิบัติการสวนมากจะเตรียมไว#ให#เรียบร#อย ซึ่งจะ อยูในรปู แบบของ GUI (Graphic User Interface) รปู ที่ 7.4 ลําดับช้นั ของระบบปฏบิ ตั กิ ารในระบบคอมพวิ เตอร ท่ีมา (Andrew S Tanenbaum, 2544) 4. ประเภทของระบบปฏิบัติการ เ ค รื่ อ ง ค อ ม พิ ว เ ต อ ร ใ น ปT จ จุ บั น ถู ก ส ร# า ง ข้ึ น ใ ห# เ ห ม า ะ ส ม กั บ ง า น ท่ี ไ ด# รั บ เ ช น เมนเฟรมคอมพวิ เตอร คอมพิวเตอรเซิรฟเวอร ซุปเปอรคอมพิวเตอร และ คอมพวิ เตอรพกพา เปนตน# 4.1 Mainframe Computer OS เมนเฟรมคอมพิวเตอรเปนเครื่องคอมพิวเตอรขนาดใหญ มีความสามารถในการรองรับ I/O จํานวนมาก อีกท้ังยังสามารถเชื่อมโยงใช#งานกับเคร่ืองเทอรมินัล (Terminal) หลาย ๆ เคร่ือง ใน ระยะไกลได# เชน ระบบ ATM ระบบจองท่ีน่ังของสายการบิน เปนต#น ตัวอยางระบบปฏิบัติการท่ี สามารถใช#งานบนเมนเฟรมคอมพวิ เตอร เชน OS/390, z/OS, Linux และ UNIX เปนต#น รปู ที่ 7.5 เมนเฟรมคอมพวิ เตอร (ทมี่ า : https://bits.blogs.nytimes.com/2013/07/23/mainframepcomputerspthatpchangep withptheptimes/?_r=0)

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ัตกิ าร | 118 4.2 Servers Computer OS เซิรฟเวอร หรือเครอ่ื งบริการ หรือเคร่อื งแมขาย คือเคร่ืองคอมพิวเตอรที่ทําหน#าท่ีให#บริการ ใน ระบบเครือขายแกลูกขาย เคร่ืองคอมพิวเตอรเซิรฟเวอรน้ีมีประสิทธิภาพสูง สามารถรองรับผู#ใช#งาน พร#อมกันได#จํานวนมาก ตัวอยางเซิรฟเวอร เชน เว็บเซิรฟเวอร เมลเซิรฟเวอร และ โดเมนเนม เซิรฟเวอร เปนต#น ระบบปฏิบัติการที่นิยมใช#บนเซิรฟเวอร เชน Linux, UNIX และ Microsoft Windows Server รูปท่ี 7.6 เซิรฟเวอรคอมพิวเตอร (ทมี่ า : http://www.fujitsu.com/fts/products/computing/servers/primergy/) 4.3 Multiprocessor Computer OS เปนระบบคอมพิวเตอรที่ประกอบไปด#วยหนวยประมวลผลกลางตั้งแต 2 ตัวข้ึนไปซึ่งสวนใหญ แล#วหนวยประมวลผลกลางเหลาน้ันจะมีขีดความสามารถที่ใกล#เคียงกัน โดยหนวยประมวลผลกลาง เหลานั้นจะใช#หนวยความจํารวมกัน (Common Memory หรือ Share Memory) รวมท้ังใช#อินพุต/ เอาตพุต (I/O) และอุปกรณตอพวง (Peripheral) รวมกัน ระบบปฏิบัติการที่นิยมใช#บนมัลติ โปรเซสเซอร เชน Linux, UNIX และ Microsoft Windows Server รูปที่ 7.7 มลั ติโปรเซสเซอรคอมพวิ เตอร (ท่ีมา : http://www.fujitsu.com/fts/products/computing/servers/primergy/)

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ัติการ | 119 4.4 Cluster Computer OS คลัสเตอรคอมพิวเตอร คือ กลุมของคอมพิวเตอรที่เช่ือมตอกันผานทางเครือขายท#องถิ่น (Local Area Network : LAN) และทํางานรวมกันเสมือนวาเปนคอมพิวเตอรเครื่องเดียวกัน ทําให# สามารถจัดการงานที่คอมพิวเตอรเพียงเคร่ืองเดียวไมสามารถจัดการได# ระบบปฏิบัติการท่ีนิยมใช# บนคลสั เตอรคอมพิวเตอร เชน Linux, UNIX และ Microsoft Windows Compute Cluster Server รูปท่ี 7.8 คลัสเตอรคอมพิวเตอร (ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_cluster) 4.5 Personal Computer OS คอมพิวเตอรสวนบุคคล (Personal Computer : PC) หรือ ไมโครคอมพิวเตอร (Microcomputer) เปนคอมพิวเตอรขนาดเล็กแบบต้ังโตyะ (Desktop Computer) หรือแบบพกพา เชน คอมพิวเตอรโนyตบyุค (Notebook Computer) เหมาะกับการใช#งานในที่อยูอาศัย เพราะมีขนาด เล็ก และราคาถูก ระบบปฏิบัติการท่ีนิยมใช#บนคอมพิวเตอรสวนบุคคล เชน Linux, UNIX, Mac OS และ Microsoft Windows รปู ท่ี 7.9 คอมพิวเตอรสวนบคุ คล (ทม่ี า : http://greenvirals.com/dellpdeskptoppcomputerspideas/)

บทที่ 7 ระบบปฏบิ ตั กิ าร | 120 4.6 HandAheld Computer OS คอมพิวเตอรแบบมือถอื หรือแบบพกพาขนาดเลก็ คอื คอมพิวเตอร ที่ออกแบบมาสําหรับพกพา ไปใช#งานได#ทุกที่ มีขนาดเล็ก ใช#พลังงานน#อย ตัวอยางอุปกรณในประเภทน้ี เชน เครื่องเลนเกมแบบ พกพา, โทรศัพทมือถือ และ PDA เปนต#น ระบบปฏิบัติการที่นิยมใช#บนคอมพิวเตอรแบบมือถือ เชน MS Windows Mobile, Linux, Android, PalmOS, iOS และ Symbian รูปท่ี 7.10 คอมพวิ เตอรแบบมือถือ (ท่ีมา : https://www.apple.com/thpen/shop/buypiphone/iphonep7) 4.7 Embedded Computer OS คอมพิวเตอรแบบฝTง คือคอมพิวเตอรท่ีใช#ไมโครโพรเซสเซอรที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ เปน ระบบคอมพิวเตอรขนาดเล็กท่ีฝTงไว#ในอุปกรณ เครื่องใช#ไฟฟ}า และเคร่ืองเลนอิเล็กทรอนิกสตาง ๆ เพ่ือ เพม่ิ ความฉลาด ความสามารถให#กบั อุปกรณเหลานั้นผานซอฟตแวร คอมพิวเตอรแบบฝTงถูกนํามาใช#กัน อยางแพรหลายในยานพาหนะ เคร่ืองใช#ไฟฟ}าในบ#านและสํานักงาน อุปกรณอิเล็กทรอนิกส เทคโนโลยี ซอฟตแวร เทคโนโลยีฮารดแวร เทคโนโลยีด#านการสื่อสาร เทคโนโลยีเคร่ืองกล และ ของเลนตาง ๆ ระบบปฏบิ ัตกิ ารทีน่ ยิ มใชบ# นคอมพวิ เตอรแบบฝงT เชน Linux, MS Windows CE และ Raspbian รูปที่ 7.11 คอมพิวเตอรแบบฝTง (ท่มี า : https://www.raspberrypi.org/products/raspberryppip3pmodelpb/)

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ัตกิ าร | 121 5. องคFประกอบของระบบปฏิบัตกิ าร ระบบปฏิบัติการเปนสวนท่ีเชื่อมตอระหวางโปรแกรมประยุกต และฮารดแวร ดังน้ัน ระบบปฏิบัติการทําหน#าท่ีเสมือนเปนตัวกลางที่คอยบริหารจัดการทรัพยากรตาง ๆ ให#เกิดประโยชน สูงสดุ โดยสามารถแบงระบบปฏบิ ตั กิ ารตามการทํางาน ออกเปน 6 องคประกอบ ดงั นี้ 5.1 การจดั การโปรเซส (Process Management) การจัดการโปรเซสเปนสวนสําคัญท่ีสุดในระบบปฏิบตั ิการ ซงึ่ โปรเซสหมายถึง โปรแกรมท่ีกําลัง จะถูกประมวลผล สวนการจัดการโปรเซสหมายถึง การจัดการงานที่จะทําการประมวลผล โดยแตละ โปรเซสจะมีการกําหนดการใช#ทรัพยากรที่แนนอน เชน เวลาในการใช#หนวยประมวลผลกลาง การใช# พื้นท่ีในหนวยความจํา การรับข#อมูล ข#อมูล การแสดงผลลัพธ และอุปกรณอ่ืน ๆ เปนต#น โดยปกติแล#ว หนวยประมวลผลกลาง จะทําการประมวลคร้ังละ 1 โปรเซส และ คร้ังละ 1 คําสั่ง จนจบโปรแกรม แต บางคร้ังอาจมี 2 โปรเซสที่สัมพันธกันซึ่งทําให#แยกเปนการประมวลผล 2 ครั้ง ดังน้ันจึงอาจมีการ ประมวลผลพร#อม ๆ กันหลายโปรเซส ระบบปฏิบัติการจะมีหน#าที่ในการจัดการโปรเซส ดังน้ี 1) การ สรา# งโปรเซส (Create) 2) ลบโปรเซส (Delete) ของระบบและของผู#ใช# 3) การหยุดการทํางานชั่วคราว ของโปรเซส (Suspend) และ 4) ให#โปรเซสทํางานตอไป (Resumption) 5.2 การจัดการหนNวยความจาํ (Memory management) หนวยความจาํ หลักถือวาเปนหนวยความจาํ ท่ีสาํ คญั ในระบบคอมพิวเตอรเพราะวาข#อมูล ข#อมูล ตาง ๆ ท่ีจะนําไปประมวลผลที่หนวยประมวลผลกลาง หรือข#อมูลท่ีรับมาจากอุปกรณ หรือสงไปยัง อุปกรณแสดงผลจะต#องนํามาเก็บไว#ท่ีหนวยความจํากอน เพราะการอานข#อมูล สามารถทําได#อยาง รวดเร็ว ซ่ึงถ#าเปนระบบปฏิบัติการแบบงาย จะอนุญาตให#โปรแกรมเพียง 1 โปรแกรมเข#าไปใช#งาน หนวยความจําเทาน้ัน ถ#าต#องการจะประมวลผลโปรแกรมอื่น จะต#องนําโปรแกรมกอนหน#าออกจาก หนวยความจํากอน จึงจะสามารถนําโปรแกรมใหมเข#าไปในหนวยความจําได# แตระบบปฏิบัติการใน ปTจจุบันสามารถรองรับโปรแกรมหลาย ๆ โปรแกรมในหนวยความจําเดียวกันได# ซ่ึงชวยให#การ ประมวลผลมีความรวดเร็วย่ิงขึ้น โดยระบบปฏิบัติการต#องสามารถ 1) ติดตามวาสวนไหนของ หนวยความจําถูกใช#ไปแล#วบ#าง และถูกใช#โดยใคร 2) ตัดสินใจเพ่ือที่จะนําโปรเซสเข#ามาใน หนวยความจาํ เม่ือมพี ้นื ท่ีวาง และ 3) จองและยกเลกิ พืน้ ท่ีในหนวยความจาํ ได#ตามทีต่ #องการ 5.3 การจัดการไฟลF (File management) เปนการทํางานของระบบปฏิบัติการโดยทําหน#าที่ในการโอนถายข#อมูลลงไปจัดเก็บในอุปกรณ บันทึกข#อมูล เชน ฮารดดิสก แผนดิสก เทปแมเหล็ก เปนต#น โดยมีอุปกรณที่ทําหน#าที่เขียนข#อมูล เชน Disk Drive หรือ CDpWriter เปนต#น ซึ่งข#อมูลที่บันทึก บันทึกลงไปจะเก็บไว#เปนกลุมข#อมูลที่เรียกวา แฟ}มข#อมูล (File) โดยแฟ}มข#อมูลจะถูกจัดเก็บอยูในอุปกรณบันทึกข#อมูลซ่ึงจะมีแอดเดรสบอกที่อยูของ ขอ# มลู แตเพื่อใหง# ายกบั ผ#ูใช#ระบบปฏิบัติการชวยใหผ# ู#ใช#สามารถเรียกใชง# าน หรอื ค#นหาแฟ}มข#อมูลได#จาก ชื่อของแฟ}มข#อมูล แฟ}มข#อมูลจะมีการจัดเก็บแตกตางกันไปตามลักษณะของข#อมูล เชน เปนตัวอักษร ตัวเลข ตวั เลข เปนบิต ไบต หรอื เรคคอรด ซึ่งหนา# ท่ีของระบบปฏิบัติการเก่ียวกับการจัดการแฟ}มข#อมูล

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ัตกิ าร | 122 มีดังน้ี 1) การสร#าง (Creation) และการลบ (Deletion) แฟ}มข#อมูล 2) การสร#างและการลบไดเร็กทอร่ี (Directory) 3) สนับสนุนการจัดการไฟลในรูปแบบเดิม ๆ ที่ผานมา 4) สร#างความสัมพันธระหวาง โครงสร#างของแฟ}มข#อมูลและอุปกรณที่ใช#จัดเก็บ ข#อมูลชนิดตาง ๆ และ 5) การจัดเก็บแฟ}มข#อมูลไว#ใน อุปกรณบันทึกข#อมูลแบบถาวร 5.4 การจัดการอปุ กรณF (Device management) ระบบปฏิบัติมีหน#าที่ในการควบคุมการรับข#อมูล และแสดงข#อมูลผานทางอุปกรณตาง ๆ เซน เมาส คียบอรด ฮารดดิสก เครื่องพิมพ เปนต#น โดยข#อมูลที่สงไปยังอุปกรณเหลาน้ีจะผานสายสงข#อมูล ซึ่งมีหลายชนิดตามลักษณะของงานและอุปกรณ เซน พอรต (Port) บัส (Bus) และดีไวซไดรเวอร (Device Driver) โดยปกติแล#วคอมพิวเตอรจะร#ูจักอุปกรณทั่ว ๆ ไป แตในกรณีท่ีมีอุปกรณใหม ๆ ถูก ผลิตขึ้นมาหลักจากท่ีระบบปฏิบัติการถูกนําออกมาใช#งาน และคอมพิวเตอรไมร#ูจักอุปกรณนั้น จําเปนต#องมีดีไวซไดรเวอรสําหรับอุปกรณนั้น ๆ โดยเฉพาะ เพื่อทําให#คอมพิวเตอรสามารถใช#อุปกรณ นน้ั ไดซ# ึง่ หน#าท่ขี องระบบปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบอินพุต/ เอาตพุต มีดังน้ี 1) การจัดการหนวยความจํา ที่รวมทั่งบัฟเฟอร (Buffering) แคช (Caching) และ สพูลล่ิง (Spooling) 2) อินเตอรเฟสระหวาง โปรแกรมและอุปกรณท่ัว ๆ ไป (General Device Driver) และ 3) ดีไวซไดรเวอรสําหรับอุปกรณที่มี ลักษณะเฉพาะ 5.5 ระบบเครอื ขาN ย (Networking) ในการเช่อื มตอระหวางคอมพวิ เตอรหลาย ๆ เครื่องเข#าด#วยกับระบบปฏิบัติการจะเปนผ#ูจัดการ ในการติดตอสื่อสารโดยผานสายสัญญาณ ซ่ึงหน#าท่ีของระบบปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบเครือขายมีดังนี้ 1) เพ่มิ ความเร็วในการประมวลผล 2) จัดการเก่ียวกับข#อมูลตาง ๆ เพื่อให#พร#อมใช#งานอยูเสมอ และ 3) เพ่มิ ความนาเชือ่ ถือของระบบ 5.6 ระบบปอY งกนั (Protection system (Security)) ในระบบการทํางานท่ีอนุญาตให#ผ#ูใช#งานหลายคนสามารถเข#าถึงข#อมูล และมีโปรเซสหลาย ๆ โปรเซสทาํ งานพร#อมกัน จาํ เปนตอ# งมรี ะบบป}องกันทีด่ เี พ่ือป}องกันไมให#ผู#ท่ีไมได#รับอนุญาตแอบเข#ามาใช# ข#อมูล เชน ระบบธนาคารท่ีต#องมีการออนไลนท่ัวประเทศ จําเปนต#องมีการป}องกันบุคคลภายนอกเข#า มาแก#ไขข#อมูล รวมถึงการควบคุมการใช#ทรัพยากรในระบบคอมพิวเตอรเพ่ือป}องกัน ความผิดพลาดที่ อาจเกิดขึ้นด#วย เนื่องจากระบบท่ีมีการป}องกันท่ีดีจะเปนระบบที่มีความนาเชื่อถือสูง ซึ่งหน#าที่ของ ระบบปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบป}องกัน มีดังนี้ 1) สามารถแยกแยะความแตกตางระหวางการใช#งานท่ี ได#รับอนญุ าตและการใช#งาน ใช#งานทไ่ี มไดร# บั อนุญาต และ 2) สามารถกําหนดวธิ กี ารควบคุมการใช#งาน ได#

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ัติการ | 123 6. สรุปทายบท ระบบปฏิบัติการ หมายถึง ซอฟตแวรท่ีทําหน#าท่ีควบคุมการทํางานตาง ๆ ภายในเคร่ือง คอมพิวเตอร ซ่ึงระบบปฏิบัติการเปนซอฟตแวรที่อยูใกล#ชิดกับฮารดแวรมากที่สุด โดยเปนสื่อกลาง ระหวางผู#ใช# และฮารดแวร ระบบปฏิบัติการมีหน#าที่ดังนี้ 1) การจัดสรรทรัพยากรระบบ ให#โปรแกรม ประยุกตไปใช#งาน ทรพั ยากรระบบ เชน หนวยความจาํ หนวยประมวลผลกลาง อุปกรณ I/O เปนต#น 2) การควบคุมการประมวลผลของโปรแกรม คือการจัดตารางเวลาการใช#งานหนวยประมวลผลกลาง ของ โปรแกรม เพื่อให#ทุกโปรแกรมมีสิทธิ์ได#ทํางานเหมือนกัน และ 3) ติดตอกับผู#ใช# เนื่องจาก ระบบปฏิบัติการต#องอํานวยความสะดวกให#ท้ังซอฟตแวรระบบ และผ#ูใช# ดังนั้นสวนติดตอผู#ใช# ระบบปฏิบัติการสวนมากจะเตรียมไว#ให#เรียบร#อย ซึ่งจะอยูในรูปแบบของ GUI (Graphic User Interface) ระบบปฏิบัติการมีหลายชนิด โดยแตละชนิดถูกสร#างข้ึนมาให#เหมาะสมกับงานที่ได#รับ เชน เมนเฟรมคอมพิวเตอรต#องใช#ระบบปฏิบัติการที่รองการ I/O จํานวนมาก หรือ คลัสเตอรคอมพิวเตอร ต#องใช#ระบบปฏิบัติการที่สามารถรวบเครื่องคอมพิวเตอรหลาย ๆ เคร่ือง ให#สามารถทํางานรวมกันได# เปนต#น ในปTจจุบันระบบปฏิบัติการถูกพัฒนาขึ้นมามากมายหลายย่ีห#อ เชน Windows, UNIX, Linux และ OS X เปนต#น โดยระบบปฏิบัตกิ ารควรมอี งคประกอบพ้ืนฐานทง้ั หมด 6 องคประกอบคือ 1) การจดั การโปรเซส (Process Management) 2) การจดั การหนวยความจํา (Memory management) 3) การจัดการไฟล (File management) 4) การจัดการอปุ กรณ (Device management) 5) ระบบเครอื ขาย (Networking) 6) ระบบปอ} งกนั (Protection system (Security))

บทท่ี 7 ระบบปฏบิ ตั กิ าร | 124 แบบฝก[ หดั ทายบทที่ 7 1. จงอธบิ ายความหมายของระบบปฏิบัติการ 2. ระบบปฏิบตั ิการมหี นา# ท่ีอยางไรบา# ง 3. จงบอกเหตผุ ลทคี่ อมพิวเตอรทกุ เครอ่ื งต#องมรี ะบบปฏบิ ัตกิ าร 4. จงอธิบายหนา# ทใี่ นการจดั การหนวยความจํา (Memory Management) 5. จงอธบิ ายหน#าทีใ่ นการจดั การโปรเซส (Process Management) เอกสารอางองิ ไพศาล โมลิสกุล. (2545). ระบบปฏิบัติการ (Operating Systems) กรุงเทพฯ: หจก ไทยเจริญการ พมิ พ. มงคล อศั โกวทิ ยากรณ. (2537). ระบบปฏบิ ัติการ กรุงเทพฯ: ส.คอมพิวเตอร ไอ โอ ซี. ยรรยง เตง็ อาํ นวย. (2533). ระบบปฏิบัตกิ าร (Operating Systems) กรงุ เทพฯ: ซเี อด็ ยเู คชัน. Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, และ Greg Gagne. (2547). Operating System Concepts 7th Edition John Wiley & Sons. Andrew S Tanenbaum. (2544). Modern Operating Systems 2nd Edition PrenticepHall.

แผนบรหิ ารการสอนประจําบทท่ี 8 การจัดการหนวยความจาํ และไฟล หวั ข!อเนือ้ หา 1. หนวยความจาํ หลัก 2. หนวยความจําเสมือน 3. กระบวนการในการจดั การหนวยความจํา 4. ไฟล 5. ไดเร็กทอรี่ 6. โครงสรา( งไดเร็กทอรี่ 7. การทาํ งานของระบบไฟล วตั ถปุ ระสงคเชงิ พฤตกิ รรม 1. เพื่อให(ผู(เรียนมีความเข(าใจและสามารถอธิบายหนวยความจําหลักที่ระบบปฏิบัติการใช(งาน ได( 2. เพื่อให(ผ(ูเรียนมีความเข(าใจและสามารถอธิบายหนวยความจําเสมือนท่ีระบบปฏิบัติการใช( งานได( 3. เพ่ือใหผ( (เู รียนมีความเข(าใจและสามารถอธิบายกระบวนการในการจดั การหนวยความจําได( 4. เพอื่ ใหผ( (ูเรียนมคี วามเขา( ใจและสามารถอธิบายการจดั การระบบไฟลบนระบบปฏบิ ัติการได( วธิ ีการสอนและกจิ กรรมการเรียนการสอน 1. บรรยายเนอ้ื หาในแตละหวั ขอ( พร(อมยกตัวอยางประกอบ 2. ศกึ ษาจากเอกสารประกอบการสอน 3. ผส(ู อนสรุปเนือ้ หา 4. ทาํ แบบฝก< หัดเพือ่ ทบทวนบทเรยี น 5. ผเ(ู รยี นถามขอ( สงสยั 6. ผ(ูสอนทาํ การซักถาม

บทท่ี 8 การจดั การหนวยความจําและไฟล | 126 สอ่ื การเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอนวชิ าสถาป@ตยกรรมคอมพวิ เตอรและซอฟตแวรระบบ 2. ภาพเล่ือน (Slide) 3. บทความจากหนงั สอื หรือเวบ็ ไซตตาง ๆ 4. เคร่ืองคอมพิวเตอร การวัดผลและการประเมนิ ผล 1. ประเมนิ จากการซกั ถามในชั้นเรยี น 2. ประเมนิ จากความรวมมอื และความรับผิดชอบตอการเรียน 3. ประเมินจากการทําแบบฝก< หัดทบทวนทา( ยบทเรียน

บทที่ 8 การจัดการหนวยความจําและไฟล 1. ความนาํ หนวยความจําเปนสวนที่สําคัญที่สุดในระบบคอมพิวเตอร ถือเปนศูนยกลางให'การดําเนินการ ด'านตาง ๆ ในระบบคอมพิวเตอรให'เปนไปอยางราบร่ืนและมีประสิทธิภาพสูงสุด หากไมมีการจัดการ หนวยความจําที่ดี จะสงผลให'ประสิทธิภาพในการทํางานของระบบคอมพิวเตอรลดลง ในการใช'งาน คอมพวิ เตอรจะต'องนาํ ขอ' มลู หรือไฟลตาง ๆ ท่ีอยใู นหนวยความจาํ สํารองมาใช'ในการประมวลผล ดังน้ัน การจัดการไฟลจึงมีความสําคัญมาก เชน การคัดลอก การลบ การเคล่ือนย'าย และ การเข'าถึงไฟล การ จัดการไฟลท่ีดี จะทําให'สามารถค'นหาไฟลได'งาย และไฟลไมเกิดความเสียหาย โดยภายใน หนวยความจํามีการทํางานหลายสวน เชน การทํางานของโปรแกรมจํานวนมาก ซ่ึงต'องมีการแบงพื้นท่ี การใช'งาน และ วธิ กี ารจดั การด'านตาง ๆ ซึง่ หนวยความจาํ ทใี่ ชใ' นการจัดเก็บแบงออกเปน 2 สวน ได'แก 1) หนวยความจําหลัก (Main Memory) และ 2) หนวยความจําเสมือน (Virtual Memory) โดยแตละ วิธีในการจดั เกบ็ ข'อมลู ท้งั สองสวนมขี อ' ดีและขอ' เสยี ตางกันขึ้นอยกู บั ซอฟตแวรและฮารดแวรท่ีเลือกใช'วา สอดคลอ' งและสนบั สนนุ การทํางาน และวธิ กี ารทจ่ี ัดเกบ็ ในหนวยความจําทเ่ี ลอื กใชม' ากน'อยเพยี งใด 2. หนวยความจําหลัก (Main Memory) ประกอบไปด'วยอาเรยขนาดใหญ ซ่งึ ภายในประกอบไปเวิรด (word) และไบต (bytes) ซึ่งแตละจุดจะมี เลขตําแหนง (address) เปนของตวั เอง นอกจากน้ีหนวยความจําหลักยังทําหน'าที่เก็บชนิดกระบวนการ ในการประมวลผลคําสั่ง (a typical instructionNexecution cycle) เพ่ือให'หนวยประมวลผลกลาง นําไปใช'ในการประมวลแล'วจึงสงผลลัพธของคําสั่งนั้น ๆ กลับมาจัดเก็บกลับไว'ในหนวยความจําหลัก แสดงดงั รปู ท่ี 8.1 รปู ที่ 8.1 กระบวนการทาํ งานของหนวยความจาํ หลัก (Main Memory)

บทที่ 8 การจัดการหนวยความจาํ และไฟล | 128 3. หนวยความจําเสมือน (Virtual Memory) เปนเทคนิคท่ีอนุญาตให'โปรเซส (Process) สามารถประมวลผลได'นอกหนวยความจําหลักโดยไมต'อง คํานึงถึงขนาดพ้ืนที่ใช'ในการประมวลผลวาเพียงพอกับขนาดของโปรแกรมหรือไม นอกจากนี้ยังงายตอ การแชรไฟล (Share files) พื้นท่ีวาง (Address Space) และเพิ่มประสิทธิภาพให'โปรเซสทํางานได'เร็ว ข้นึ เพราะไมตอ' งคอยตรวจสอบขนาดของหนวยความจําทางกายภาพ (Physical Memory) การทํางาน แสดงดงั รูปท่ี 8.2 รปู ท่ี 8.2 ความสัมพนั ธระหวางหนวยความจําเสมอื น(Virtual Memory) และหนวยความจําทาง กายภาพ (Physical Memory) 4. กระบวนการในการจดั การหนวยความจํา วิธีการและนโยบายท่ีใช'ในการจัดการกับหนวยความจํานั้น โดยทั่วไปจะต'องมีความสามารถ พนื้ ฐาน หรือกระบวนการการจัดการท้งั 5 วิธดี งั น้ี 4.1 การยา6 ยตาํ แหนง (Relocation) ระบบปฏิบัติการในป[จจุบัน ยอมให'โปรแกรมทํางานพร'อมกันได'หลายงานแบบ MultiN programming ซง่ึ โปรเซสตาง ๆ เขา' ใช'งานหนวยความจาํ รวมกัน จึงตอ' งมกี ารสลับโปรแกรมให'เข'าออก หนวยความจําได' รวมถึงการเปลี่ยนแปลงคาตําแหนงในหนวยความจําท่ีอ'างถึงในโปรแกรม ให'ถูกต'อง ตามตําแหนงจริงในหนวยความจํา เชนโปรแกรม A อ'างถึงตําแหนงท่ี 1000 และโปรแกรม B ก็อ'างถึง ตําแหนงที่ 1000 เชนกนั คาตําแหนงสามารถแบงได' 2 ประเภท ดังน้ี 1) Absolute address หมายถงึ ตาํ แหนงจริงของโปรเซสทอ่ี ยใู นหนวยความจาํ 2) Relative address หมายถงึ ตําแหนงของคาํ ส่ัง หรือโปรแกรมของโปรเซสหลังจาก การ compile

บทที่ 8 การจัดการหนวยความจาํ และไฟล | 129 4.2 การป<องกันพนื้ ที่ (Protection) ระบบปฏิบัติการควรสามารถปaองกันโปรเซส จากการถูกรบกวน ทั้งทางตรง และทางอ'อม ดงั นน้ั กอนใหโ' ปรเซสใดเขา' ครอบครองหนวยความจํา จะต'องมีการตรวจสอบกอน และใชเ' วลาค'นหาเพื่อ ตรวจสอบตลอดเวลา 4.3 การใช6พ้ืนทร่ี วมกนั (Sharing) การปaองกันเพียงอยางเดียว อาจทาํ ให'การใช'ทรัพยากรไมคุ'ม จึงต'องมีการจัดสรรให'ใช'พื้นที่ของ หนวยความจาํ รวมกนั อยางยืดหยนุ 4.4 การจดั การแบงโปรแกรมยอย (Logical organization) ระบบปฏบิ ตั ิการจะแบงโปรแกรมเปนโปรแกรมหลัก และโปรแกรมยอย โดยนําเฉพาะ โปรแกรมหลกั ลงในหนวยความจํา แตนาํ โปรแกรมยอยลงหนวยความจาํ เฉพาะเมื่อมีการเรยี กใช'เทาน้ัน ประโยชนทไ่ี ด'จากการจัดการแบงโปรแกรมออกเปนโปรแกรมยอย มีดังนี้ 1) โปรแกรมยอยท่ีไมไดใ' ชง' าน จะไมนาํ ลงหนวยความจาํ หลกั 2) โปรแกรมยอยแตละตวั สามารถถูกเขียน และแปลแยกกันได' 3) โปรแกรมยอยแตละตวั มีระดับการปaองกนั แตกตางกนั 4) โปรแกรมหลักสามารถเรียกใชโ' ปรแกรมยอยเหลานร้ี วมกนั ได' 4.5 การจดั การแบงทางกายภาพ (Physical organization) หนวยความจาํ ของระบบคอมพวิ เตอรถูกออกแบบเปน 2 ระดับ ดงั นี้ 1) หนวยความจําหลัก (Main Memory) มีความเร็วในการเข'าถึงข'อมูลสูงและมีราคา แพง นอกจากน้นั ยังเปนหนวยความจาํ แบบลบเลือนได' (ไมสามารถเกบ็ ขอ' มลู แบบถาวรได') 2) หนวยความจําสํารอง (Secondary memory) จะมีความเร็วช'า ราคาถูกกวา หนวยความจําหลัก แตเปนหนวยความจําแบบไมลบเลือน ดังนั้น หนวยความจําสํารองท่ีมีความจุมาก สามารถนํามาใช'เปนท่ีเก็บโปรแกรมหรือข'อมูลเปนเวลานานได' ในขณะท่ีหนวยความจําหลักท่ีมีความจุ ขนาดเล็กจะเก็บโปรแกรม หรอื ข'อมูลเม่ือโปรแกรมหรอื ขอ' มูลทํางานเทาน้ัน 5. ไฟล ไฟลขอ' มลู (File) หมายถึงสิ่งท่ีบรรจุข'อมูลตาง ๆ ไว'ด'วยกัน อาจหมายถึงโปรแกรมหรือ ข'อมูล อ่ืน ๆ ท่ีต'องการจะเก็บไว'ด'วยกัน ในการอ'างถึงไฟลข'อมูลตาง ๆ ภายในโปรแกรม ไมจําเปนต'องอ'างถึง ตําแหนงของไฟลน้ัน ๆ โดยตรง ปลอยใหเ' ปนหน'าท่ขี องระบบปฏิบตั กิ าร โดยในระบบปฏิบตั ิการจะมี โอ เปอรเรชันที่เรียกวา System call เปนตัวจัดการท่ีเกี่ยวข'องไฟล เชนการสร'างไฟล การลบไฟล การ อาน/การเขียนไฟล เปนต'น โดยท่ี System call สามารถท่ีจะจัดการกับงานที่เกี่ยวข'องกับไฟลลงไปถึง ตําแหนงของไฟลนัน้ ๆ

บทที่ 8 การจดั การหนวยความจําและไฟล | 130 5.1 การต้ังช่ือไฟล จดุ ประสงคในการออกแบบระบบปฏิบัตกิ ารอยางหนึ่งคือต'องการที่จะให'เปนผู'ใช'เปนอิสระจาก อุปกรณใด ๆ (Device independent) ดังนั้นในการเข'าถึงไฟลข'อมูลใด ๆ จะต'องมีรูปแบบเดียวกัน นอกจากน้ันวิธีการในการเข'าถึงไฟลข'อมูลใด ๆ ไมจําเปนต'องกําหนดรายละเอียดให'ยุงยากวุนวายถึง ตําแหนง เพยี งแคระบุช่อื และนามสกลุ ของไฟลใหถ' กู ต'องเทานนั้ ในการกาํ หนดชอื่ ไฟล ในแตละระบบปฏิบัติการน้ันมีความแตกตางกันอยูบ'าง แตสวนใหญแล'ว จะมขี อ' กําหนดทใ่ี กลเ' คียงกนั ระบบปฏิบตั กิ ารบางตัวกําหนดให'การต้ังชื่อโดยขึ้นต'นด'วยอักษร และตาม ด'วยตัวเลข หรือตัวอักษรไมเกิน 8 ตัว ระบบปฏิบัติการบางตัวกําหนดให'ต้ังชื่อได'โดยอิสระไมเกิน 255 ตัว ในระบบปฏบิ ัตกิ ารบางระบบกําหนดการตั้งชื่อด'วยตัวอักษรตัวใหญตัวเล็กไมเหมือนกัน เชนใน UNIX การตง้ั ชอ่ื ถ'าเปนตวั ใหญ จะต'องอ'างถึงดว' ยตวั ใหญเชนกัน ถา' อ'างอิงดว' ยตัวเล็กจะถือวาเปนคนละ ช่ือกัน ตัวอยางเชน Name, NAME, name, กรณี UNIX จะถือวาไฟลอยู 3 ไฟลที่แตกตางกัน เปนต'น แตสําหรับ MSNDOS จะถือวาเปนชื่อเดียวกันใน Windows 95, Windows 2000 และ Windows NT ก็ยงั คงใชร' ะบบไฟลแบบเดียวกับ MSNDOS ในระบบปฏิบัติการสวนใหญแล'วชื่อไฟลจะประกอบด'วยสองสวนด'วยกันคือสวนท่ีเปนชื่อหลัก ละสวนขยาย (File Extension) ทั้งสองสวนนี้จะถูกข้ันด'วยจุด (period) ในระบบ MSNDOS สวนท่ีเปน ชอื่ หลกั จะประกอบด'วยตัวอักษร 1 ถึง 8 ตัวด'วยกันแล'วตามด'วยสวนขยายอีกไมเกิน 3 ตัว เปนต'น แต สาํ หรับในระบบของ UNIX อาจมสี วนขยายไดม' ากกวา 1 สวนกไ็ ด' เชน prog.c.z 5.2 โครงสรา6 งไฟล การจดั โครงสรา' งไฟลท่ใี ชก' นั โดยทัว่ ไปมี 3 วธิ ี ดังรูป 8.3 วิธีการแรก (รูป 8.3 ก) มีการเก็บเปน ไบตเรียงติดกันตอไป ดังเชนระบบปฏิบัติการของ UNIX และ Windows การเก็บไฟลในลักษณะน้ีเปน แบบท่ีไมมีโครงสร'างในการจัดเก็บ ไฟลที่ถูกสร'างใหมจะถูกนํามาเรียนตอกันไปเร่ือย ๆ จนเต็มเนื้อท่ี โดยทีต่ ัวระบบปฏิบตั กิ ารเองแทบจะไมได'ทําหน'าทีอ่ ะไรเลย วิธีที่สอง (รปู 8.3 ข) เก็บเปนเรคคอรด โดย ท่ีขนาดของเรคคอรดคงที่ ในแตละไฟลจะถูกเก็บอยูในรูปของเรคคอรดจัดเรียงกันไปตามลําดับ จนถึงเรคคอรดสุดท'าย ซ่ึงในเรคคอรดสุดท'ายอาจจะไมเต็มในเรคคอรด ในการอานเขียนจะทําไปท่ี ละเรคคอรด ในระบบปฏิบตั ิการบางระบบอาจกําหนดให'แตละเรคคอรดมีขนาดเทากับ 80 ตัวอักษร ซึ่ง เทากับ 1 บรรทัดพอดี วิธีนี้ใช'ในระบบปฏิบัติการ CP/M สวนวิธีที่สาม (รูป 8.3 ค) เก็บเปนแบบต'นไม' หรือทรี (tree) ของบล็อก แต'บล็อกจะประกอบไปด'วยเรคคอรด โดยมีขนาดของเรคคอรดขึ้นอยูกับ ป[จจัยหลายประการ เชน ขนาดไฟลข'อมูล เวลาท่ีใช'ในการแอ็กเซสข'อมูล (Access time) เปนต'น วิธีน้ี ใชใ' นระบบปฏิบตั ิการหลายเครือ่ งดว' ยกนั

บทที่ 8 การจดั การหนวยความจาํ และไฟล | 131 รปู ท่ี 8.3 รูปแบบโครงสร'างไฟล 3 ประเภท (ก) แบบไบตเรยี งตอกัน (ข) แบบเรคคอรด (ค) แบบต'นไม' 6. ไดเรก็ ทอรี ระบบปฏิบัติการทุกตัวจะต'องมีสารบัญท่ีรวบรวมรายชื่อของไฟลตาง ๆ ทั้งหมดไว'ที่เดียวกัน เพอ่ื ใหผ' ูใ' ชส' ามารถตรวจสอบดไู ฟลตาง ๆ ได' สงิ่ ที่ทําหน'าท่ีจัดเก็บเรียกวา “ไดเร็กทอรี” (Directory ใน ตาํ ราบางเลมใช'ชื่อวา Folders) ตัวไดเร็กทอรีเองถือวาเปนไฟลอีกประเภทหน่ึงเชนเดียวกัน โครงสร'าง ในตัวมนั เองจะประกอบไปดว' ยหนวยยอยหลาย ๆ หนวย ในแตละหนวยอาจจะมโี ครงสร'างเหมือนกันได' หรืออาจประกอบด'วยไฟลเด่ียวยอย ๆ อยูภายใน โดยสามารถแบงไดเร็กทอรีออกเปนลักษณะตาง ๆ ดงั ตอไปนี้ 6.1 ระบบไดเรก็ ทอรี่เดย่ี ว (SingleMLevel Directory Systems) ระบบไดเรก็ ทอร่เี ดยี่ วเปนระบบท่ีมีโครงสร'างท่ีงายท่ีสุด แสดงดังรูปท่ี 8.4 (ก) ภายในระบบจะ มีอยูเพียงไดเร็กทอรีเดียว และรวบรวมไฟลทุกไฟลไว'ที่เดียวกัน โดยทุกไฟลจะจัดเก็บอยูในระดับ เดียวกัน เนื่องจากการจัดเก็บในลักษณะนี้ทําให'ไมสะดวกสําหรับผ'ูใช'หลาย ๆ คนแตละคนมีหลายไฟล ไฟลหลายชนิดต'องปะปนกันทําให'ไมสะดวกในการค'นหา นอกจากน้ันในกรณีที่มีการสร'างไฟลให'มีชื่อ เดียวกันกับที่มีอยูกอนนั้นอาจทําให'ไฟลเกาถูกเขียนทับลงไปโดยไมต้ังใจ ทําให'ข'อมูลสูญหายได' ป[ญหา ตาง ๆ เหลานส้ี ามารถแก'ไขไดโ' ดยการใช'ไดเร็กทอรที ่ีกลาวถึงตอไป 6.2 ระบบไดเร็กทอรี 2 ระดบั (TwoMLevel Directory Systems) โครงสรา' งระบบไดเร็กทอรีแบบน้ีสามารถแก'ไขป[ญหาของระบบไดเร็กทอรีแบบแรกได'แตไมได' เต็มร'อยเปอรเซ็นต การจัดโครงสร'างไดเร็กทอรี 2 ระดับ แสดงดังรูปที่ 8.4 (ข) จะกําหนดให'ผ'ูใช'แตละ คนสามารถสร'างไดเร็กยอยของตนได'เรียกวา “สับไดเร็กทอรี” ( SubNdirectory) หรือไดเร็กทอรียอย ในแตละสับไดเร็กทอรี จะอยูภายใต'ไดเร็กทอรีรากเดียวกัน (root directory) ภายในสับไดเร็กทอรีผู'ใช' สามารถกําหนดชื่อไฟลได'ตามใจโดยไมต'องไปกังวลวาจะไปซํ้ากับชื่อของใครเพราะแม'นวาตั้งชื่อซ้ํากับ ชื่อไฟลในไดเร็กทอรีอ่ืนก็จะไมเกิดป[ญหาการเขียนทับท่ีทําให'ข'อมูลสูญหาย อยางไรก็ตามระบบไดเร็ก ทอรีแบบนี้ก็ยังคงมีป[ญหาอยางอื่นอีก คือ ในกรณีท่ีผ'ูใช'มีไฟลหลายประเภทจะไมสามารถแยกประเภท

บทท่ี 8 การจัดการหนวยความจําและไฟล | 132 ของไฟลตาง ๆ ได'ตามต'องการ ยกตัวอยางเชน นักเรียนแตละคนมีวิชาเรียนหลายวิชา ไมสามารถแยก รายวิชาเรียนตาง ๆ ในการจัดเก็บลงในสับไดเร็กทอรีได' ทําให'งานตาง ๆ ถูกปะปนอยูในไดเร็กทอรี เดียวกัน (ก) (ข) รปู ที่ 8.4 (ก) ระบบไดเร็กทอรเ่ี ดี่ยว (ข) ระบบไดเรก็ ทอรี่ 2 ระดบั (ทมี่ า : ไพศาล โมลสิ กลุ , 2545) 6.3 ระบบไดเร็กทอรหี ลายระดบั (Hierarchical Directory System) เพื่อแก'ปญ[ หาระบบไดเรก็ ทอรีท้ัง 2 ระบบดงั กลาวขา' งต'นระบบปฏิบัติการจึงยอมให'มีการสร'าง โครงสร'างไดเร็กแบบน้ีขึ้นมา ระบบโครงสร'างไดเร็กทอรีแบบน้ีเรียกอยางหน่ึงวา “โครงสร'างต'นไม'” (Tree structure) ผใ'ู ชส' ามารถสร'างไดเรก็ ทอรีขึ้นมาได'โดยไมจํากัดอยูในไดเร็กทอรีเดียวกัน ระบบไฟล ในป[จจบุ ันใชโ' ครงสร'างไดเร็กทอรแี บบน้ี เพราะสามารถแกป' [ญหาทีม่ อี ยูไดท' ้งั หมด แสดงดังรูปที่ 8.5 รปู ที่ 8.5 ระบบไดเร็กทอรหี่ ลายระดบั (ที่มา : ไพศาล โมลิสกลุ , 2545)