Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
บทที่1 พื้นฐานการทำงานของระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ - Coggle Diagram
บทที่1
พื้นฐานการทำงานของระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์
ความของระบบปฏิบัติการ
จัดสรรทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน
Multiprogramming
ระบบปฏิบัติการจะต้องมีหน้าที่ในให้เกิดความยุติธรรมต่อการเข้าใช้
โดยคำนึงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบเป็นหลักสำคัญในการควบคุมการทำงานของโปรแกรม
เป็นโปรแกรมที่ทำงานอยู่ตลอดเวลาบนเครื่องคอมพิวเตอร์
Kernel
โมดูล/Driver
Interrupt handler
System call/Monitor call
ควบคุมการทำงานของโปรแกรมต่าง
ผู้ใช้งานไม่ต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุม
โดยสามารถเรียกใช้งานโปรแกรมย่อยนั้น ๆ ในส่วนเคอร์เนล (Kernel)
ของระบบปฏิบัติการ
ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์
อุปกรณ์รับข้อมูลและแสดงผลของระบบคอมพิวเตอร์
เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดของโปรแกรม
องค์ประกอบระบบคอมพิวเตอร์
ฮาร์ดแวร์
หน่วยความจำ
หน่วยความจำหลัก
ROM
RAM
หน่วยความจำสำรอง
หน่วยแสดงผล
หน่วยประมวลผลกลาง
หน่วยรับข้อมูล
ผู้ใช้
ระบบจะทำงานไม่ได้ถ้าไม่มีผู้ใช้
ซอฟแวร์
ระบบปฏิบัติการ
โปรแกรมประยุกต์
การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
การดำเนินการของระบบคอมพิวเตอร์
ตัวควบคุมอุปกรณ์ (Device controller)
เชื่อมโยงผ่านระบบบัส common bus
หน่วยความจำร่วมกัน (Share memory)
จะมีสัญญณ
interrupt
ทำให้เกิดการขัดจังหวะระบบจะแจ้ง CPU เมื่อตัวควบคุมทำงานเสร็จสิ้น
โครงสร้างหน่วยเก็บข้อมูล (Storage Structure)
หน่วยความจำหลักทำงานจริงไม่ได้
หน่วยความจำหลักมีขนาดเล็กเกินไปที่จะสามารถเก็บข้อมูลทั้งหมดได้อย่างถาวร
หน่วยความจำหลัก เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เก็บข้อมูลแบบชั่วขณะ เป็นหน่วยความจำแบบลบเลือนได้
ระดับชั้นของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง
ออปติคัลดิสก์(Optical Disk)
Solid-State Disk (SSD)
จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk)
หน่วยความจำแคช (Cache memory)
รีจิสเตอร์(Register)
เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape)
การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง
(Direct Memory Access : DMA)
แชนแนลทำหน้าที่แทนซีพียู
ในการรับส่งข้อมูลจากอุปกรณ์อินพุตและเอาท์พุตเข้าไปยังหน่วยความจำโดยตรงโดยไม่ต้องผ่านซีพียู
โครงสร้างอินพุตและเอาต์พุต
(Input/Output Structure)
การรับส่งข้อมูลแบบสัมพันธ์
มีชุดคำสั่ง
wait
ปล่อยให้ว่างจนเกิดการขัดจังหวะ
ไม่มีชุดคำสั่งจึง
wait loop
ต้องมีการร้องขอตลอดเวลาไม่สามารถทำงานพร้อมกันได้
การรับส่งข้อมูลแบบไม่สัมพันธ์
ทำได้โดยไม่ต้องรอให้การรับส่งเสร็จ
ตารางที่ใช้เก็บบันทึกของอุปกรณ์แต่ละตัว คือ
Device status table
ซึ่งแสดงประเภทและสถานะ
สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์
ระบบหลายหน่วยประมวลผล (Multiprocessor System)
ประมวลผลแบบสมมาตร
(Symmetric Multiprocessing)
ประมวลผลแบบไม่สมมาตร (Asymmetric Multiprocessing)
ระบบคลัสเตอร์
(Clustered Systems)
ระบบคลัสเตอร์แบบปิด
ข้อดี ปลอดภัย ใช้อินเตอร์เน็ตแอสเดรสอันเดียว
ข้อเสีย แต่ละโหลดไม่สามารถช่วยกันบริหารข้อมูลภายนอกได้
ระบบคลัสเตอร์แบบเปิด
โปรแกรมแบบส่งผ่านข้อความ (Message passing)
PVM
(Parallel Virtual Machine)
MPI (Message Passing Interface)
ระบบหน่วยประมวลผลเดี่ยว
(Single Processor System)
เดิมใช้ซีพียูเครื่องเดียวก็เพียงพอ
ปัจจุบันมีการ
ประมวลผลมากขึ้น
เกิดปัญหาที่เรียกกันว่าปัญหา
Bottom neck(ซีพียูประเมินผลไม่ทัน
กับข้อมูลที่ถูกส่งเข้ามา)
จึงเกิดเทคโนโลยีระบบหลายหน่วยประมวลผล (Multiprocessor systems)
ระบบแบบกระจาย
(Distributed System)
Load sharing
การแชร์ทรัพยากร (Resource sharing)
โครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์
ระบบสพูลลิ่ง (Spooling System)
พยายามแก้ปัญหาความแตกต่างระหว่างความเร็วของซีพียูกับอุปกรณ์
ต่อมามีการคิดค้นดิสก์ขึ้นมาจึงได้เปลี่ยนไปใช้ดิสก์แทนเทปแม่เหล็กทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง ทำงานได้รวดเร็วมากขึ้น
ระบบรองรับการทำงานหลายโปรแกรม (Multiprogramming System)
โดยในการทำงานจะมีโปรแกรมประมวลผลมากกว่า 1 งาน อยู่ภายในหน่วยความจำหลัก
ระบบปฏิบัติการจะทำหน้าที่เลือกงานหรือโปรแกรมเข้าไปประมวลผลที่ซีพียูทันทีที่ซีพียูว่าง รอการทำงานของinput
ระบบปฏิบัติการจะสวิตซ์(Switch)
ไปทำงานที่สอง เมื่องานที่สองต้องรอ ทำให้ซีพียูจะสลับไปทำงานอีกงานต่อไปเรื่อยจนวนมาถึงคิวของงานแรก ทำซีพียูไม่มีช่วงเวลาว่างเลย
ระบบหลายโปรแกรมช่วยให้มีการใช้งานทรัพยากรของระบบ
โดยเฉพาะซีพียูอย่างเต็มประสิทธิภาพ (High utilization)
ระบบกลุ่มอย่างง่าย
(Simple Batch System)
ทำการรับข้อมูลจาก
คอนโซล(Console)
มีการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับนำเข้า-ออกข้อมูล
จะถูกประมวลผลทีละงาน
(Batch)
การทำงานในระบบนี้ซีพียูจะวาาง
(Idle)
บ่อยมาก
เนื่องจากความเร็วของซีพียูและอุปกรณ์รับส่งมีความแตกต่างกันมากทำให้ซีพียูต้องหยุดรอ
และมีการ
หน่วงเวลา (Delay)
เกิดขึ้นระหว่างช่วงที่รันงานจนถึงงานเสร็จเรียกว่า
“
Turnaround time”
การปรับอัตรา (Buffering)
ให้อุปกรณ์รับส่งข้อมูลทำงานพร้อมๆ กับการประมวลผลของซีพียู
อุปกรณ์รับส่งข้อมูลจะนำเข้าข้อมูลที่
ต้องการใช้งานต่อไปที่ซีพียูนำ
เข้าไปเก็บไว้ในหน่วยความจำเรียกว่า
บัพเฟอร์
ซีพียูสามารถทำงานต่อได้ทันทีโดยไม่ต้องหยุดรออุปกรณ์รับส่งข้อมูล
เนื่องจากซีพียูมีความเร็วสูงประมาลผลด้วยอยู่ที่ลักษณะการใช้งาน
เน้นการใช้งานอุปกรณ์รับส่งข้อมูล
(I/O bound)
ประมüลผลนั้นอาจเป็นงานที่เน้นการใช้งานซีพียู(CPU bound)
ระบบแบ่งส่วนเวลา
(Time Sharing System)
กำหนดให้มี
ระบบการแบ่งเวลา (Time sharing
) สำหรับแต่ละโปรแกรมหรือแต่ละงาน ในการเข้าไป
ทำงานที่ซีพียูในระยะเวลาที่กำหนด
จะช่วยให้ระบบสามารถให้บริการผู้ใช้ได้หลายคนพร้อม ๆ กัน โดยผู้ใช้แต่ละคนจะสลับกันเข้าไปใช้งานซีพียู
เนื่องจากซีพียูทำงานด้วยความเร็วสูง ทำให้ผู้ใช้งานรู้สึกเหมือนเป็นเจ้าของระบบทั้งหมด
ระบบที่ไม่มีระบบปฏิบัติการ
(Non Operating System)
อยู่ในช่วงยุคแรกๆที่ไม่มีระบบปฏิบัติการ ผู้ใช้ต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมการทำงาน
ทำให้ใช้ประโยชน์จากคอมพิวเตอร์ได้น้อยขาดความน่าเชื่อถือ จึงต้องมีโอเปอเรเตอร์ทำหน้าที่รวมงานและเตรียมระบบให้ผู้ใช้
ระบบโต้ตอบฉับพลัน
(Real Time System
)
Real-Time System
เป็นระบบที่กำหนดเวลาให้แน่นอน เพื่อให้ระบบทำงานได้เสร็จหากว่าระบบไม่สามารถทำงานเสร็จได้ตามเวลาที่กำหนด จะเกิดปัญหาร้ายแรง
Soft Real-Time System
เป็นระบบที่กำหนดเวลาไว้แน่นอนเช่นกัน แต่ถ้าระบบทำงานไม่เสร็จภายในเวลาที่กำหนดไว้จะไม่เกิดปัญหาร้ายแรงเท่ากับระบบที่ทำงานแบบ Hard Real-Time
