Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ระบบคอมพิวเตอร์ (Computer System) - Coggle Diagram
ระบบคอมพิวเตอร์
(Computer System)
ความหมายของระบบคอมพิวเตอร์
หมายถึง ขั้นตอนการปฏิบัติงานของคอมพิวเตอร์ที่มีการกำหนดอย่างชัดเจนว่าต้องทำอะไรบ้าง เพื่อให้ได้ผลออกมาตามที่ต้องการ ขั้นตอนการปฏิบัติงานจะประกอบด้วย ข้อมูลนำเข้า การประมวลผล ผลลัพธ์ และข้อมูลป้อนกลับ ซึ่งมีความสัมพันธ์เชื่อมโยงกัน
1. ระบบปฏิบัติการแบบกลุ่มอย่าง่าย (Simple Batch Systems)
จะทำการอ่านข้อมูลโดยผ่านเครื่องอ่านการ์ด ซึ่งแต่ละการ์ดควบคุม (control card) จะทำการควบคุมการประมวลผลงานไปจนกระทั่งงานสำเร็จ และพิมพ์งาน (print) ออกมา
ระบบปฏิบัติการแบบกลุ่มจะไม่มีการปฏิสัมพันธ์ (interaction) ระหว่างผู้ใช้และงาน (job)
ในขณะที่โปรแกรมทำการโปรเซสโดยหน่วยประมวลผลหลัก โดยความล่าช้า (delay) ระหว่างช่วงที่มีการเปลี่ยนงานจนถึงงานเสร็จ จะเรียกว่า turnaround time
2. ระบบปฏิบัติการแบบกลุ่มหลายโปรแกรม (Multi-programmed Batched Systems)
กลุ่มของงานดังกล่าวเป็นเพียงสับเซตของงานที่เก็บไว้ในบ่องาน (pool job) ระบบปฏิบัติการจะนำงานแรกมาทำในหน่วยความจำ จากนั้นอาจต้องรอ tapes กำลังอ่านหรือรอการทำงานของ I/O ในระบบแบบ Multiprogram ระบบปฏิบัติการจะ switch ไปทำงานอีกงานเมื่องานที่ 2 ต้องรอ CPU จะ switch ไปทำงานอีกงาน เมื่องานที่ 2 ต้องรอ CPU จะ switch ไปอีกงานไปเรื่อย ๆ จนวนมาถึงคิวของงานแรก CPU ก็จะไม่มีทางว่าง
ตัวอย่างเช่น คนไข้มาหาหมอหลายคน คนแรกหมอก็คุย คนอื่นก็ไปทำประวัติหรืออ่านหนังสือพิมพ์ หรือนั่งรอเฉย ๆ เมื่อคนไข้คนแรกต้องไป x-ray หมอก็เรียกคนไข้อีกคนมารักษา เช่นนี้หมอก็จะไม่เสียเวลาไปโดยเปล่าประโยชน์
3. ระบบปฏิบัติการแบบทำงานโต้ตอบ (interactive)
หมายถึง ระบบปฏิบัติการที่มีการโต้ตอบทันทีเมื่อมีการร้องขอจากผู้ใช้ โดยโปรแกรมจะทำการตอบสนองทันที
ตัวอย่างเช่น เมื่อผู้ใช้ทำการป้อนข้อมูลผ่านคีย์บอร์ดไปยังโปรแกรมประมวลผลคำ (Word processing) โปรแกรมจะแสดงผลผ่านทางหน้าจอทันที โปรแกรมสำหรับตู้ ATM โดยผู้ที่ต้องการถอนเงินจากตู้ ATM ผู้ใช้สามารถเลือกเมนูสำหรับการถอนเงินผ่านตู้ ATM และได้รับเงินจากตู้ ATM ทันที โดยที่ไม่จำเป็นจะต้องรอ เมื่อต้องการดูจำนวนของเงิน ผู้ใช้สามารถเลือกเมนูเพื่อแสดงจำนวนเงินได้ทันที
5. ระบบปฏิบัติการแบบกระจายอำนาจ (Distributed Systems)
เป็นระบบที่แยกออกมาเป็นระบบย่อย โดยแต่ละระบบจะใช้โปรเซสเซอร์หนึ่งตัวและจะมีดีไวซ์ หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ เป็นของตัวเอง
มีขนาดและฟังก์ชันของโปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันไป ซึ่งอาจจะเป็นไมโครโปรเซสเซอร์, เวิร์คสเตชัน, มินิคอมพิวเตอร์ หรือระบบคอมพิวเตอร์ใหญ่ ๆ มีชื่อสำหรับเรียกโปรเซสเซอร์เหล่านี้มากมาย
3) เพิ่มความเร็วในการคำนวณ ถ้าการคำนวณนั้นสามารถแบ่งออกเป็นส่วนย่อย ๆ ได้ก็สามารถแบ่งให้โปรเซสเซอร์อื่น ๆ คำนวณได้เช่นกัน เมื่อแต่ละส่วนคำนวณเสร็จก็จะรวบรวมเป็นผลลัพธ์ที่สมบูรณ์แบบเพื่อนำไปใช้งานต่อไป นอกจากนี้ถ้ามีไซต์ใดโหลดงานไว้มากเกินไป ก็จะมีการย้ายงานนั้นไปให้โปรเซสเซอร์อื่นที่มีโหลดไม่มากนัก การย้ายงานนี้อาจเรียกได้ว่า “การแชร์โหลด”(Load Sharing)
2) ความน่าเชื่อถือของระบบ เหตุผลข้อนี้เป็นการทำให้ระบบทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เพราะเมื่อมีโปรเซสเซอร์ใดไม่สามารถทำงานได้จะมีการแบ่งงานไปให้โปรเซสเซอร์อื่น ทำให้การประมวลผลเป็นไปอย่างต่อเนื่อง
1) การแชร์ทรัพยากร ถ้ามีการเชื่อมต่อเข้าด้วยกันและกำหนดให้มีการแชร์แล้ว ผู้ใช้จากไซต์หนึ่งสามารถใช้รีซอร์สจากไซตอื่นได้ถ้ารีซอร์สนั้นว่าง
4) การติดต่อสื่อสาร นอกจากการแชร์อุปกรณ์ในการติดต่อสื่อสารแล้ว คุณยังสามารถอาศัยการติดต่อสื่อสารของระบบแบบกระจายนี้ไปเพิ่มประสิทธิภาพของงาน
4. ระบบปฏิบัติการแบบคู่ขนาน (Parallel Systems)
คือระบบ multiprocessor ที่มี CPU มากกว่า 1 ตัว ในการติดต่อสื่อสาร และเป็น Tightly coupled system คือ processor มีการ share memory และ clock การติดต่อสื่อสารจะผ่านทาง share memory
ข้อดีของ Parallel System
คือ
เพิ่ม throughput แต่ไม่ใช่ว่าเราเพิ่มจำนวน processor ไป n ตัว แล้วจะทำให้อัตรเร็วที่เพิ่มขึ้นเป็น n เท่าไปด้วย ตัวอย่างเช่น ถ้าเราโปรแกรมเมอร์ n คน ไม่จำเป็นว่าจะได้ผลลัพธ์เป็น n เท่าของงานที่จะเสร็จ
ประหยัด เพราะสามารถ share ทรัพยากรกันได้
เพิ่มความน่าเชื่อถือ เช่น ถ้าเรามี 10 processor แล้วเสียไป 1 ที่เหลือก็ยังคงทำงานได้ แต่อาจช้าลงหน่อย สิ่งนี้เป็นการช่วยระดับของความอยูรอดของฮาร์ดแวร์ซึ่งถูกเรียกว่า graceful degradating (การแตกตัวอย่างสวยงาม) ระบบที่ออกแบบมาสำหรับ graceful degradation เรียกว่า fault-tolerant (ความทนทานต่อความผิดพลาด)
Symmetric-multiprocessing model
ใช้ระบบปฏิบัติการเดียวกันทุก ๆ processor
Processor ทุกตัวทำงานพร้อมกันได้โดยไม่มีการลดประสิทธิภาพ (performance deterioration)
ระบบปฏิบัติการในปัจจุบันมีการสนับสนุน symmetric-multiprocessing model
Asymetric-multiprocessing model
มีการกำหนดงานแต่ละชิ้นให้กับ processor มี processor ตัวหลักคอยบริหารและจัดสรรทรัพยากร เป็นคุณสมบัติแบบ master-slave
นิยมใช้ในระบบขนาดใหญ่
6. ระบบเวลาจริง (Real-time Systems)
6.1) Hard real-time system เป็นระบบที่ถูกรับรองได้ว่า จะทำการตอบสนองตรงเวลา ไม่มีฮาร์ดดิสก์ (Hard disk) หรือมีขนาดเล็ก โดยการเก็บข้อมูลจะเก็บในหน่วยความจำระยะสั่น (short-term memory) หรือ ROM ข้อเสียคือ ไม่สนับสนุนระบบการแบ่งส่วนเวลา (time-sharing) และระบบนี้ได้ไม่มีการสนับสนุนจากระบบปฏิบัติการทั่วไป
6.2) Soft real-time system เป็นระบบที่สนับสนุนในส่วนของการแบ่งส่วนเวลาคือ รอให้งานอื่นสามารถทำให้เสร็จก่อนได้ ตัวอย่างเช่น การควบคุมเสียงในโรงงานอุตสาหกรรมควบคุม ระบบควบคุมการจองตั๋วเครื่องบิน อาจจะเกิดข้อผิดพลาดหรือการเลือนของเวลาได้
7. ระบบมัลติโปรเซสเซอร์ (Multiprocessor System)
หมายถึง ระบบหลายโปรเซสเซอร์ หมายถึง ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีซีพียูหลายตัวช่วยกันทำงาน
สามารถแบ่งได้เป็น 4 ประเภท
คือ
7.1) SISD (Single Instruction stream, Single Data stream)
7.2) SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data streams)
7.3) MISD (Multiple Instruction streams, Single Data stream)
7.4) MIMD (Multiple Instruction streams, Multiple Data streams)