โครงสร้างของระบบปฏิบัติการ Android

โครงสร้างของระบบปฏิบัติการ Android จัดทำโดย นางสาวกนกวรรณ ไชยสุนทร ปวช. 1/1 แผนกคอมพวิ เตอรธ์ ุรกิจ รหสั 001 นำเสนอ อาจารย์กนษิ ฐา ปานศรี รายงานน้เี ป็นสว่ นหนง่ึ ของวิชา ระบบปฏบิ ตั ิการเบ้อื งตน้ 2204-2002 วิทยาลัยเทคนิคกระบี่

คำนำ รายงานนเี้ ปน็ ส่วนหนึ่งของวิชาระบบปฏบิ ตั กิ ารเบอื้ ตน้ โดยมี จุดประสงคท์ ่ีจัดทำขนึ้ เพื่อการศกึ ษาความรู้เก่ียวกับโครงสร้างของ ระบบปฏบิ ตั ิการ Android ซงึ่ รายงานนี้มเี น้ือหาเกย่ี วกับประเภทของ โปรแกรมระบบปฏบิ ัติการตงั้ แต่แรกจนถึงระบบปฏบิ ัตกิ ารลา่ สดุ ใน การทำงานน้ที ำใหเ้ กดิ ประโยชน์ในการศกึ ษาเก่ยี วกับเรอ่ื งโครงสรา้ ง ของระบบปฏบิ ัติการ Android และสามารถนำไปใช้ประกอบ การศกึ ษาได้ ผ้จู ดั ทำหวังวา่ รายงานเลม่ น้ีจะให้ความรู้และประโยชน์ แก่ผูอ้ ่าน หากมอี ะไรผิดพลาดประการใด ผู้จัดทำกข็ ออภัยไว้ ณ ทีน่ ี้ ด้วย

สารบญั หนา้ 4 เรือ่ ง ประวัติความเป็นมาของระบบปฏิบตั ิการ Android 5-11 โครงสรา้ งของระบบปฏบิ ตั ิการ Android 12-14 คุณสมบตั ิของระบบปฏิบตั ิการ Android 15-17 ประเภทของระบบปฏบิ ตั กิ าร Android

ประวตั ิความเป็นมาของระบบปฏิบัตกิ าร Andriod เป็นระบบปฏบิ ตั ิการทมี่ พี นื้ ฐานอยู่บนลินกุ ซ์ ถูกออกแบบมาสำหรบั อุปกรณ์ท่ใี ช้จอสมั ผัส เช่นสมารท์ โฟนและแทบ็ เลต็ คอมพิวเตอร์ ถกู คิดค้นและพัฒนาโดยบริษัท แอนดรอยด์ (Android, Inc.) ซงึ่ ตอ่ มา กูเกิลได้ทำการซ้ือตอ่ บรษิ ัทในปี พ.ศ. 2548 แอนดรอยดถ์ ูกเปิดตวั เมือ่ ปี พ.ศ. 2550 พร้อมกบั การก่อตั้งโอเพนแฮนด์เซตอัลไลแอนซ์ ซึ่งเป็นกล่มุ ของบริษทั ผลิตฮาร์ดแวร์,ซอฟต์แวร์ และการสอื่ สาร คมนาคม ท่ีร่วมมือกันสร้างมาตรฐานเปดิ สำหรับอุปกรณพ์ กพา โดย สมาร์ตโฟนท่ใี ชร้ ะบบปฏบิ ัตกิ ารแอนดรอยด์เครือ่ งแรกของโลกคอื เอชทซี ี ดรีม วางจำหน่ายเม่อื ปี พ.ศ. 2551

โครงสรา้ งของระบบปฏิบัตกิ าร Android การทำความเขา้ ใจโครงสร้างของระบบปฏบิ ัตกิ ารแอนดรอยด์ ถอื วา่ เป็นสิง่ สำคญั เพราะถ้านกั พฒั นาโปรแกรม สามารถมองภาพโดยรวม ของระบบได้ท้ังหมด จะให้สามารถเขา้ ใจถงึ กระบวนการทำงานได้ดี ยิง่ ขน้ึ และสามารถนำไปช่วยในการออกแบบโปรแกรมทต่ี อ้ งการ พฒั นา เพอื่ ใหเ้ กิดประสทิ ธภิ าพในการทำงานจากโครงสรา้ งของ ระบบปฏิบัติการแอนดรอยด์ จะสังเกตได้วา่ มีการแบง่ ออกมาเป็น สว่ นๆ ท่ีมีความเกีย่ วเน่ืองกัน โดยส่วนบนสุดจะเป็นสว่ นทผ่ี ใู้ ช้งาน ทำการตดิ ต่อโดยตรงซึ่งกค็ ือส่วนของ (Applications) จากนั้นกจ็ ะ ลำดบั ลงมาเป็นองค์ประกอบอื่นๆตามลำดับ และสุดทา้ ยจะเป็นสว่ นที่ ติดตอ่ กบั อปุ กรณ์โดยผ่านทาง Linux Kernel โครงสร้างของแอน ดรอยด์ พอที่จะอธบิ ายเป็นส่วนๆได้ดังนี้

1. Applications หรือสว่ นของโปรแกรมท่มี มี ากับ ระบบปฏบิ ัติการ หรือเป็นกลุ่มของโปรแกรมท่ผี ้ใู ชง้ านไดท้ ำ การติดต้ังไว้ โดยผ้ใู ช้งานสามารถเรียกใชโ้ ปรแกรมต่างๆได้ โดยตรง ซ่งึ การทำงานของแตล่ ะโปรแกรมจะเป็นไปตามที่ ผ้พู ัฒนาโปรแกรมไดอ้ อกแบบและเขยี นโค้ดโปรแกรมเอาไว้

2. Application Framework เป็นสว่ นท่มี ีการพัฒนาขนึ้ เพอ่ื ใหน้ ักพัฒนาสามารถพฒั นาโปรแกรมไดส้ ะดวก และมี ประสิทธภิ าพมากยง่ิ ขึ้น โดยนกั พัฒนาไมจ่ ำเปน็ ตอ้ งพัฒนา ในส่วนทีม่ ีความยุ่งยากมากๆ เพยี งแค่ทำการศกึ ษาถงึ วิธีการ เรียกใช้งาน Application Framework ในส่วนท่ตี ้องการใช้ งาน แลว้ นำมาใชง้ าน ซึ่งมหี ลายกลุ่มด้วยกนั ตัวอย่างเช่น 2.1 Activities Manager เป็นกลุ่มของชุดคำสัง่ ท่ีจัดการ เก่ยี วกบั วงจรการทำงานของหนา้ ต่างโปรแกรม(Activity) 2.2 Content Providers เป็นกล่มุ ของชุดคำสัง่ ที่ใช้ในการ เข้าถึงข้อมูลของโปรแกรมอื่น และสามารถแบง่ ปนั ขอ้ มูล ให้โปรแกรมอน่ื เข้าถึงได้ 2.3 View System เป็นกลุม่ ของชุดคำสั่งทีเ่ กยี่ วกบั การจดั การ โครงสร้างของหนา้ จอท่ีแสดงผลในส่วนที่ติดตอ่ กับ ผู้ใช้งาน (User Interface) 2.4 Telephony Manager เป็นกลุ่มของชุดคำสง่ั ทีใ่ ช้ในการ เขา้ ถงึ ขอ้ มูลด้านโทรศัพท์ เช่นหมายเลขโทรศัพท์ เปน็ ต้น

2.5 Resource Manager เป็นกลุ่มของชุดคำส่ังในการเข้าถึง ข้อมูลท่ีเป็น ขอ้ ความ รปู ภาพ 2.6 Location Manager เป็นกลุม่ ของชุดคำสัง่ ท่ีเกยี่ วกับ ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ ท่ีระบบปฏิบตั ิการไดร้ ับค่าจาก อปุ กรณ์ 2.7 Notification Manager เป็นกล่มุ ของชดุ คำส่ังท่ีจะถกู เรยี กใช้เม่ือโปรแกรม ตอ้ งการแสดงผลให้กบั ผใู้ ช้งาน ผ่านทางแถบสถานะ(Status Bar) ของหน้าจอ

3.Libraries เป็นสว่ นของชุดคำสั่งท่พี ฒั นาดว้ ย C/C++ โดยแบง่ ชดุ คำส่งั ออกเป็นกลุม่ ตามวตั ถุประสงค์ของการใช้งาน เช่น Surface Manage จัดการเกย่ี วกับการแสดงผล, Media Framework จัดการ เก่ียวกับการการแสดงภาพและเสยี ง, Open GL | ES และ SGL จัดการเก่ียวกับภาพ 3มิติ และ 2มิติ, SQLlite จัดการเกี่ยวกบั ระบบ ฐานขอ้ มูล เป็นต้น

4. Android Runtime จะมี Darvik Virtual Machine ท่ถี กู ออกแบบมา เพอ่ื ให้ทำงานบนอุปกรณ์ทม่ี ี หน่วยความจำ (Memmory), หน่วยประมวลผลกลาง(CPU) และพลังงาน (Battery)ทีจ่ ำกัด ซง่ึ การทำงานของ Darvik Virtual Machine จะทำการแปลงไฟลท์ ตี่ ้องการทำงาน ไปเปน็ ไฟล์ .DEX กอ่ นการทำงาน เหตผุ ลก็เพ่อื ใหม้ ปี ระสทิ ธิภาพเพิม่ ข้ึน เม่อื ใช้งานกับ หนว่ ยประมวลผลกลางทีม่ คี วามเร็วไมม่ าก สว่ น ตอ่ มาคือ Core Libraries ท่ีเป็นส่วนรวบรวมคำสงั่ และ ชุดคำสัง่ สำคัญ โดยถกู เขยี นดว้ ยภาษาจาวา (Java Language)

5. Linux Kernel เป็นส่วนที่ทำหนา้ ท่ีหัวใจสำคญั ในจัดการกบั บรกิ ารหลกั ของระบบปฏบิ ัติการ เช่น เรอื่ งหน่วยความจำ พลงั งาน ติดต่อกับอปุ กรณ์ตา่ งๆ ความปลอดภัย เครอื ข่าย โดยแอนดรอยด์ได้นำเอาสว่ นน้ีมาจากระบบปฏบิ ตั ิการลินกุ ซ์ รุ่น 2.6 (Linux 26. Kernel) ซงึ่ ได้มีการออกแบบมาเป็น อย่างดี

คณุ สมบตั ขิ องระบบปฏบิ ตั ิการ Android 1. การเช่อื มตอ่ เทคโนโลยกี ารเชื่อมตอ่ ทแี่ อนดรอยด์สนันสนุนป ระกอบดว้ ย GSM/EDGE, IDEN, CDMA, EV-DO, UMTS, Bluetooth, Wi-Fi, LTE, NFC และ WiMAX 2. Messaging สนับสนุน SMS, MMS, Threaded Text Messaging และ Cloud To Device Messaging Framework (C2DM) 3. การจัดเกบ็ ขอ้ มลู แอนดรอยด์มี SQLite ซง่ึ เป็นฐานข้อมูลเชงิ สัมพันธข์ นาดเลก็ (lightweight) ที่มปี ระสทิ ธภิ าพสูง สำหรับใช้ จัดเกบ็ ข้อมูล 4. เว็บบราวเซอร์ แอนดรอยด์ตดิ ตั้งมาพร้อมกบั โปรแกรมเวบ็ บราวเซอร์ทพ่ี ฒั นาบนเอ็นจ้ิน WebKit และใช้จาวาสคลิปตเ์ อ็นจ้ิน V8 ของเวบ็ บราวเซอร์ Google Chrome

5. มีเดยี (Media) สนบั สนุนเสียง วดี โี อ และรูปภาพในฟอร์แมต ยอดนิยม ตา่ ง ๆ เชน่ MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG และ PNG 6. สตรีมมงิ (Streaming) สนบั สนุน RTP/RTSP streaming และ HTML progressive download (แทก็ <video> ของ HTML5) 7. สนบั สนุนจาวา การพฒั นาแอพพลิเคชั่นบนแอนดรอยด์จะใช้ ภาษา JAVA โดยโค้ด JAVA คอมไพล์แล้วจะไมไ่ ดร้ ันใน Java Virtual Machine (JVM) เหมือน JAVA Application ทว่ั ไป แต่ จะรันใน Dalvik Virtual Machine ซงึ่ เป็น VM ทก่ี เู กิลพฒั นาข้ึน สำหรับอุปกรณพ์ กพาโดยเฉพาะ 8. มัลตทิ ชั (Multi-touch) รองรบั การใช้น้ิวมอื แตะหนา้ จอเพือ่ สั่งงานไดม้ ากกว่า 1 จุดพรอ้ มกัน 9. มัลตทิ าสกิง (Mulit-tasking) คือความสามารถในการรันหลาย แอพพลเิ คชน่ั พร้อมกัน 10. Tethering (หรอื Mobile Hotspot) คอื ความสามารถในการ แชรอ์ ินเทอร์เนต็ ผ่านมอื ถอื หรืออุปกรณ์แอนดรอยด์

11. สนับสนนุ ฮาร์ดแวรเ์ สริมอ่นื ๆ เชน่ กลอ้ งถ่ายรูป, GPS, Accelerometer และเทอร์โมมิเตอร์ เป็นต้น 12. สนนั สนุนหลายภาษา

ประเภทของระบบปฏบิ ัตกิ าร Android เนือ่ งจากระบบปฏบิ ัตกิ าร Android เป็นซอฟแวรร์ ะบบเปิด จงึ อนญุ าตให้นักพฒั นาหรือผทู้ ่สี นใจสามารถดาวน์โหลด Source Code ได้ จึงทำให้ผพู้ ัฒนาหลายๆฝ่ายนำ Source Code มา ปรับแต่งและพฒั นาสร้างแอพพลิเคชน่ั บนระบบ Android ในฉบับ ของตนเองมากขึ้นโดยสามารถแบ่งระบบปฏิบตั กิ ารของ Android ออกเป็น 3 กลุ่มประเภทใหญๆ่ ดงั ต่อไปนี้ 1. Android Opensource Project (AOSP) เป็น ระบบปฏบิ ัตกิ ารแรกท่ี Google เปิดให้สามารถดาวนโ์ หลด Source Code ไปติดตงั้ และใช้งานในอปุ กรณต์ า่ งๆได้โดยไม่ เสียค่าใช้จ่าย

2. Open Handset Mobile (OHM) เป็นแอนดรอยด์ทไ่ี ด้รับการ พัฒนาร่วมกบั Open Handset Alliances (OHA) ซง่ึ บริษัท เหล่านี้จะพฒั นาระบบ Android ในแบบฉบบั ของตนเอง โดยมี รูปร่างหนา้ ตาการแสดงผลที่แตกตา่ งกันรวมไปถงึ อาจจะมี เอกลกั ษณ์และรูปแบบการใชง้ านเป็นของแตล่ ะบริษทั และ โปรแกรมแอนดรอยด์ประเภทนีก้ ็จะไดร้ บั สิทธบิ ริการเสรมิ ตา่ งๆ จาก Google ที่เรียกวา่ GMS (Google Mobile Service) ซงึ่ เปน็ บริการเสรมิ ท่ีทำให้ Android มีประสิทธิภาพมากขึน้ นัน่ เอง

3. Cooking or Customize เป็นระบบแอนดรอยดท์ ่ีนักพัฒนา นำเอา Source Code จากแหล่งตา่ งๆมาปรบั แตง่ ให้อยูใ่ น แบบฉบับของตนเอง ซึ่งการพัฒนาตอ้ งปลดล็อคสทิ ธใิ นการใช้ งานอุปกรณ์ (Unlock) เสยี กอ่ นจึงจะสามารถติดตง้ั ได้ ท้งั นี้ ระบบแอนดรอยด์ประเภทนถ้ี ือเป็นประเภทที่มคี วามสามารถ สูงสดุ เนอื่ งจากได้รบั การปรับแตง่ ขีดความาสามารถตา่ งๆ ให้มี ความเข้ากนั ไดก้ บั อุปกรณน์ ั้นๆ จากผใู้ ช้งานจริง

บรรณานุกรม https://sites.google.com/site/pornthipya/pra-wati-khaw-m-pen-ma https://sites.google.com/a/thantong.ac.th/rabb-ptibati-kar- android/khorngsrang-khxng-android https://sites.google.com/site/librarians53gglass/home/khwam- hmay http://android-basicapp.blogspot.com/2012/12/blog-post.html