Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
บทที่ 1 แนะนำพื้นฐานการทำงานระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ - Coggle Diagram
บทที่ 1
แนะนำพื้นฐานการทำงานระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์
องค์ประกอบระบบคอมพิวเตอร์
ฮาร์ดแวร์(Hardware)
หน่วยรับข้อมูล
(Input unit)
รับคำสั่งเข้าสู่คอมพิวเตอร์แล้วส่งไปเก็บในหน่วยความจำ
หน่วยแสดงผล
(Output unit)
แสดงผลลัพท์จากการประมวลผลกลางที่เก็บในหน่วยความจำ
หน่วยประมวลผลกลาง
(Central Processing Unit : CPU)
ทำหน้าที่ประมวลผลคำสั่งและควบคุมการทำงานทั้งหมดของคอมพิวเตอร์
หน่วยความจำ (Memory unit)
จัดเก็บข้อมูลหรือคำสั่งเพื่อส่งต่อไปยังซีพียู เมื่อประมวลผมเสร็จจะนำผลลัพท์ที่ได้เก็บไว้ในหน่วยความจำ เพื่อแสดงผล
หน่วยความจำหลัก
(Primary Storage/Main Memory)
ROM (Read Only Memory)
เป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลไว้แบบถาวร ข้อมูลใน ROM
จะยังคงถูกเก็บไว้อยู่ได้โดยไม่ต้องมีไฟฟ้าไปเลี้ยง
RAM (Random Access Memory)
เป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลไว้ชั่วคราว
เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าหรือเมื่อปิดเครื่อง
ข้อมูลที่อยู่ใน RAM จะหายไป
หน่วยความจำสำรอง(Secondary Storage)
เป็นอุปกรณ์ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลและโปรแกรม
เช่น ฮาร์ดดิสก์ แฟลชไดรฟ์
ซอฟต์แวร์(Software)
ระบบปฏิบัติการ (Operating System)
เป็นซอฟแวร์ที่ทำงานอยู่เบื้องหลัง
ประสานงานกับทรัพยากรณ์ต่างๆภายในเครื่อง
ช่วยให้คอมพิวเตอร์จัดการกับทรัพยากรภายในเครื่องได้
โปรแกรมประยุกต์(Application Programs)
ซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้น
เพื่อการทำงานเฉพาะอย่างที่เราต้องการ
สามารถดัดแปลงแก้ไขเพิ่มเติมได้
ผู้ใช้ (User)
บุคลากรที่จะเป็นผู้จัดการและควบคุมเพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างราบรื่น
ข้อมูลและสารสนเทศ
ข้อมูล
หมายถึง ข้อเท็จจริงต่างๆที่เกดขึ้นและใช้
ตัวเลขหรือตัวอักษร สัญลักษณ์ต่างๆแทนคามหมาย
สารสนเทศ
หมายถึง ข้อสรุปต่างๆที่นำข้อมูลมา
วิเคราะห์เพื่อนำข้อสรุปไปใช้งานหรืออ้างอิง
ความหมายระบบปฏิบัติการ
หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ
จัดสรรทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน
จัดการทรัพยากรทั้งหมดให้สามารถใช้ทรพยากรเหล่านี้ร่วมกันได้
โดยคำนึงถึงภาพรวมของระบบเป็นหลักสำคัญ
ควบคุมการทำงานของโปรแกรมต่างๆ
ป้องกันข้อผิดพลาดของโปรแกรมและการใช้งานที่ไม่เหมาสมใน
เครื่องคอมพิวเตอร์
เป็นโปรแกรมที่ทำงานอยู่ตลอดเวลาบนเครื่องคอมพิวเตอร์
คอยดูแลบริหารทรัพยากรของระบบ ติดต่อกับฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์
เป็นตัวกลางในการติดต่อกันระหว่างแอปพลิเคชั่นกับอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ทั้งหมด
การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
การดำเนินการของระบบคอมพิวเตอร์
อุปกรณ์อินพุต เอาท์พุต และซีพียู สามารถถูกดำเนินการพร้อมกันได้
โครงสร้างหน่วยเก็บข้อมูล
(Storage Structure)
เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape)
อ่านข้อมูลตามลำดับก่อนหลังตามที่ได้บันทึกไว้ เรียกหลัก
การนี้ว่าการเข้าถึงข้อมูลตามลำดับ (Sequential access)
จานแม่เหล็ก (Magnetic Disk)
สามารถเก็บข้อมูลได้เป็นจำนวนมาก
ใช้หลักการเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่ม (Random access)
ออปติคัลดิสก์ (Optical Disk)
ใช้เทคโนโลยีของแสงเลเซอร์ ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้จำนวนมาก
Solid-State Disk (SSD)
ใช้ชิปหน่วยความจำเก็บข้อมูลแทนจานม่เหล็กในฮาร์ดิสก์
สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้เลย มี2ส่วนประกอบ คือ
ชิปหน่วยความจำกับชิปคอลโทรลเลอร์
หน่วยความจำแคช (Cache memory)
เป็นหน่วยความจำแบบ Random access ซีพียูจะมองหาข้อมูลใน
หน่วยความจำแคชก่อน เพื่อทำให้ประมวลผลได้เร็วขึ้น
รีจิสเตอร์ (Register)
หน่วยเก็บข้อมูลขนาดจิ๋ว เป็นสส่วนหนึ่งของซีพียู ใช้เป็นที่เก็บข้อมูลชั่วคราว
สำหรับการส่งผ่านผลลัพท์ของคำสั่งหนึ่งไปยังคำสั่งถัดไปในซีพียู
โครงสร้างอินพุตและเอาท์พุต
(Input/Output Structure)
มีการรับส่งข้อมูล 2 แบบ
การรับส่งข้อมูลแบบสัมพันธ์
จะต้องรอให้การรับส่งข้อมูลเสร็จก่อนเสมอ
ไม่สามารถประมวลผลอินพุตหรือเอาท์พุตของหลายๆอุปกรณ์พร้อมกันได้
การรับส่งข้อมูลแบบไม่สัมพันธ์
ทำได้โดยไม่ต้องรอให้การรับส่งข้อมูลเสร็จ
การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง (Direct Memory Access : DMA)
ต้องอาศัยแชนแนลที่ทำหน้าที่แทนซีพียูในงานที่เกี่ยวข้อง
กับการรับส่งข้อมูลแบบเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง
โดยจะส่งสัญญาณไปบอกซีพียูเมื่อต้องการส่งข้อมูล
ซีพียูจะสั่งให้แชลแนลทำงานแทนและซีพียูจะไปทำงานอื่น
เมื่อทำงานเสร็จก็จะส่งสัญญาณบอกซีพียูให้รู้อีกครั้ง
สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์
ระบบหน่วยประมวลผลเดี่ยว (Single Processor System)
ระบบหลายหน่วยประมวลผล (Multiprocessor System)
เป็นระบบคอมพิวเตอร์ทีมีการเพิ่มแกน (Core) ในการประมวลผล
ให้มากกว่า 1 แกน บน Chip ตัวเดียวกัน
แต่ละตัวจะทำงานเป็นอิสระจากกัน
มีการใช้ทรัพยากรของระบบร่วมกัน แบ่งเป็น 2 ประเภท
ประมวลผลแบบสมมาตร (Symmetric Multiprocessing)
เป็นการประมวลผลโดยใช้ซีพียูมากกว่า 1 ตัว
โดยแต่ละตัวทำงานต่างกันและ
ใช้ระบบปฏิบัติการเดียวกันทุกซีพียู
ประมวลผลแบบไม่สมมาตร (Asymmetric Multiprocessing)
ใช้ซีพียูมากกว่า 1 ตัว โดยมีซีพียูตัวหนึ่งเป็นตัวหลัก
ทำหน้าที่บริหารจัดสรรทรัพยากร และแบ่งงานให้ซีพียูตัวอื่นทำงาน
ระบบคลัสเตอร์(Clustered Systems)
เป็นการเชื่อมระบบการทำงานของกลุ่ม
คอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน
ภายใต้ระบบเครือข่ายความเร็วสูง
แบ่งเป็น 2 ชนิด
ระบบคลัสเตอร์แบบปิด
จะซ่อนระบบทั้งหมดและต่อผ่านเกตเวย์สู่โลกภายนอก
ระบบคลัสเตอร์แบบเปิด
จะติดต่อกับเครือข่ายภายนอกโดยตรง ผู้ใช้เข้าถึงทุกโหนดในระบบได้โดยตรง
ทำงานแบบกระจายงานขนาดใหญ่ไปยังหลายๆเครื่องให้ทำงานพร้อมกัน
ระบบแบบกระจาย (Distributed System)
เป็นระบบที่แต่ละซีพียูมีทรัพยากรเป็นของตัวเอง
มีการนำคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องมาเชื่อมต่อกันด้วยระบบเครือข่าย
และกระจายงานให้ซีพียูที่มีอยู่
โครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์
ระบบที่ไม่มีระบบปฏิบัติการ (Non Operating System)
ผู้ใช้ต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมการทำงานทั้งหมด
ทำให้ใช้ประโยชน์จากคอมพิวเตอร์ได้น้อยมาก
ระบบกลุ่มอย่างง่าย (Simple Batch System)
คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ทำการรับส่งข้อมูลจากคอนโซล มีการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับ
นำเข้าข้อมูล และอุปกรณ์สำหรับนำข้อมูลออก ผู้ใช้ไม่ไ้ติดต่อกับคอมพิวเตอร์โดยตรง
แต่เป็นเพียงผู้เตรียมข้อมูลเขียนโปรแกรม มีการใช้ประโยชน์จากซีพียูในระดับต้ำมาก
ระบบสพูลลิ่ง (Spooling System)
เป็นการแก้ปัญหาความแตกต่างระหว่างความเร็วของซีพียูกับอุปกรณ์ส่งข้อมูล
โดยให้มีการถ่ายข้อมูลไปยังอุปกรณ์รับส่งข้อมูลที่มีความเร็วสูงกว่า
ทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานของซีพียูสูงขึ้นเล็กน้อย
ระบบรองรับการทำงานหลายโปรแกรม (Multiprogramming System)
เพื่อให้สามารถทำได้หลายๆงานพร้อมกัน ระบบจะเลือกงานหรือโปรแกรมเข้าไปประมวลผล
ทันทีที่ซีพียูว่าง จากนั้นจะรอการอ่านหรือรอการทำงานของอินพุตเอาท์พุต ขั้นตอนนี้ระบบจะ
สวิตซ์ไปทำงานที่สอง เมื่องานที่สองต้องรอ ก็จะไปทำงานอื่นเรื่อยๆ ทำให้ซีพียูไม่ว่างเลย
ทำให้ได้ใช้ทรัพยากรอย่างเต็มที่
ระบบแบ่งส่วนเวลา (Time Sharing System)
มีการแบ่งเวลาสำหรับแต่ละโปรแกรมการทำงาน จะช่วยให้ระบบสามารถ
ให้บริการผู้ใช้ได้หลายๆคนพร้อมกัน
ระบบโต้ตอบฉับพลัน (Real Time System)
เป็นระบบที่ใช้งานเฉพาะเจาะจง มีการกำหนดระยะเวลาที่จะต้องทำงานให้เสร็จภายในเวลาที่กำหนด มีผลให้ซีพียูมีการใช้งานที่ต่ำมาก แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
Hard Real-Time System
เป็นระบบที่กำหนดเวลาไว้แน่นอน หากทำงานไม่เสร็จตาม
เวลาที่กำหนด จะเกิดปัญหาร้ายแรง
Soft Real-Time System
เป็นระบบที่มีการกำหนดเวลาไว้เช่นกัน แต่ถ้าระบบทำงานไม่เสร็จ
ภายในเวลาที่กำหนด จะไม่เกิดปัญหาร้ายแรงเท่าแบบ Hard Real-Time