ระบบปฎิบัติการ ( os ) operating system
บทนำ
แนะนำให้รู้จักคำว่าระบบปฏิบัติการ และระบบอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้เห็นเนื้อหาโดยรวม สำหรับความหมายของระบบปฏิบัติการในเบื้องต้น คือ โปรแกรม ที่จัดการคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ โดยทำหน้าที่ให้การสนับสนุนการประมวลผลในเบื้องต้น และทำหน้าที่อำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้ และคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ทำงานด้วยกัน อย่างราบรื่น จากความหมายข้างต้น ทำให้ทราบว่าคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องมีระบบปฏิบัติการ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญอีกส่วนหนึ่ง โดยปกติคอมพิวเตอร์จะมีส่วนประกอบสำคัญแยกกันได้ 4 ส่วนคือ hardware, operating system, application program และ users
1. ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ประกอบด้วยทรัพยากรต่างๆ ที่มีในระบบ ได้แก่ อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก หน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยความจำ นอกจากนี้ยังหมายความรวมถึง โปรแกรมภาษาเครื่อง และไมโครโปรแกรม ซึ่งเป็นส่วนที่บริษัทผู้ผลิตสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นซอฟร์แวร์ในระดับพื้นฐาน (primitive level) โดยสามารถทำงานได้โดยตรงกับทรัพยากรระบบด้วยคำสั่งง่ายๆ เช่น ADD MOVE หรือ JUMP คำสั่งเหล่านี้จะถูกกำหนดเป็นขั้นตอน การทำงานของวงจรภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ชุดคำสั่งที่ไมโครโปรแกรมต้องแปลหรือตีความหมายจะอยู่ใน รูปแบบภาษาเครื่องและมักเป็นคำสั่งในการคำนวณ เปรียบเทียบ และการควบคุมอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก
2. ระบบปฏิบัติการ (Operating system) เป็นโปรแกรมที่ทำงานเป็นตัวกลางระหว่างผู้ใช้เครื่องและฮาร์ดแวร์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อจัดสภาพแวดล้อมให้ผู้ใช้ระบบสามารถปฏิบัติงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ โดยจะเอื้ออำนวยการพัฒนาและการใช้โปรแกรมต่างๆ รวมถึงการจัดสรรทรัพยากรต่างๆ ให้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. โปรแกรมประยุกต์ (Application program) คือซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อการทำงานเฉพาะอย่างที่เราต้องการ เช่น งานส่วนตัว งานทางด้านธุรกิจ งานทางด้านวิทยาศาสตร์ โปรแกรมทางธุรกิจ เกมส์ต่างๆ ระบบฐานข้อมูล ตลอดจนตัวแปลภาษา เราอาจเรียกโปรแกรมประเภทนี้ว่า User's Program โปรแกรมประเภทนี้โดยส่วนใหญ่มักใช้ภาษาระดับสูงในการพัฒนา เช่นภาษา C, C++, COBOL, PASCAL, BASIC ฯลฯ ตัวอย่างของโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นใช้ในทางธุรกิจ เช่น โปรแกรมระบบบัญชีจ่ายเงินเดือน (Payroll Program) โปรแกรมระบบเช่าซื้อ (Hire Purchase) โปรแกรมระบบสินค้าคงหลัง (Stock Program) ฯลฯ ซึ่งแต่ละโปรแกรมก็จะมีเงื่อนไขหรือแบบฟอร์มที่แตกต่างกัน ตามความต้องการหรือกฏเกณฑ์ของแต่ละหน่วยงานที่ใช้ ซึ่งโปรแกรมประเภทนี้เราสามารถดัดแปลงแก้ไขเพิ่มเติม (Modifications) ในบางส่วนของโปรแกรมเองได้ เพื่อให้ตรงกับความต้องการของผู้ใช้งานโปรแกรม โปรแกรมเหล่านี้เป็นตัวกำหนดแนวทางในการใช้ทรัพยากรระบบ เพื่อทำงานต่างๆ ให้แก่ผู้ใช้หลากหลายประเภท ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งบุคคล โปรแกรม หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่นตัวแปรภาษาต้องใช้ทรัพยากรระบบในการแปลโปรแกรมภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่องแก่โปรแกรมเมอร์ ดังนั้น ระบบปฏิบัติการต้องควบคุมและประสานงานในการใช้ทรัพยากรระบบของผู้ใช้ให้เป็นไปอย่างถูกต้อง
4. ผู้ใช้ (User) ถึงแม้ระบบคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ แต่ระบบคอมพิวเตอร์จะไม่สามารถทำงานได้ถ้าขาดอีกองค์ประกอบหนึ่ง ซึ่งได้แก่ องค์ประกอบทางด้านบุคลากรที่จะเป็นผู้จัดการและควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ให้สามารถปฏิบัติงานได้อย่างราบรื่น คอยแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับระบบคอมพิวเตอร์ พัฒนาโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ รวมไปถึงการใช้งานโปรแกรมประยุกต์ที่ถูกพัฒนาขึ้น
หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ
2.1.1 การติดต่อกับผู้ใช้ หรือยูเซอร์อินเทอร์เฟซ (User interface)
ผู้ใช้สามารถสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงาน จึงเป็นหน้าที่ของระบบปฏิบัติการในเป็นตัวกลาง และเตรียมสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ให้กับผู้ใช้ในการสั่งงานคอมพิวเตอร์ หลังจากนั้นจะใช้คำสั่งผ่านทาง System call เพื่อปฏิบัติสิ่งที่ผู้ใช้ต้องการ
ใช้สามารถติดต่อหรือควบคุมการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบปฏิบัติการได้ โดยระบบปฏิบัติการจะเครื่องหมายพร้อมต์ (prompt) ออกทางจอภาพเพื่อรอรับคำสั่งจากผู้ใช้โดยตรง ตัวระบบปฏิบัติการจึงเป็นตัวกลางที่ทำหน้าที่เชื่อมโยงระหว่างผู้ใช้กับฮาร์ดแวร์ของเครื่อง นอกจากนี้ผู้ใช้อาจเขียนโปรแกรมเพื่อใช้งานกรณีนี้ผู้ใช้ก็สามารถติดต่อกับระบบปฏิบัติการได้โดยผ่านทาง System Call
2.1.2 ควบุคมดูแลอุปกรณ์ (Control devices)
ระบบปฏิบัติการมีหน้าที่ควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้ทำงานสอดคล้องกับความต้องการ โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด เช่นการควบคุมดิสก์ จอภาพ หรือซีดีรอม เป็นต้น ระบบปฏิบัติการจะรับคำสั่งจากผู้ใช้ และเรียกใช้ System call ขึ้นมาทำงาน ให้ได้ผลตามต้องการ
ให้ความสะดวกแก่ผู้ใช้ในการใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ได้ง่าย เช่น การเข้าถึงข้อมูลในแฟ้มหรือติดต่อกับอุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูล จึงทำให้ผู้พัฒนาโปรแกรมไม่จำเป็นต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมตัวขับดิสก์เพราะระบบปฏิบัติการจัดบริการให้มีคำสั่งสำหรับติดต่อกับอุปกรณ์เหล่านี้ได้อย่างง่ายๆเนื่องจากผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบปฏิบัติการ อาจไม่มีความจำเป็นต้องมีความรู้ความเข้าใจถึงหลักการทำงานภายในของเครื่อง
ดังนั้น ระบบปฏิบัติการจึงมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของโปรแกรม การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้การทำงานของระบบเป็นไปอย่างถูกต้องและสอดคล้องกัน ระบบปฏิบัติการจึงมีส่วนประกอบของหน้าที่ต่างๆ ที่ควบคุมอุปกรณ์แต่ละชนิดที่มีหน้าที่แตกต่างกันไป โดยผู้ใช้อาจเรียกใช้ผ่านทาง System Call หรือเขียนโปรแกรมขึ้นมาควบคุมอุปกรณ์เหล่านั้น
2.1.3 จัดสรรทรัพยากร หรือรีซอร์สระบบ (Resources management)
เพราะทรัพยากรของระบบมีจำกัด และมีหลายประเภท ระบบปฏิบัติการต้องบริการให้ผู้ใช้ ได้ใช้ทรัพยากรต่าง ๆ ให้เป็นไปอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างทรัพยากร ที่ระบบปฏิบัติการต้องจัดการ เช่น ซีพียู หน่วยความจำ ซีดีรอม เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
ทรัพยากรหลักที่ต้องมีการจัดสรร ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง หน่วยความจำหลัก อุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูล และแฟ้มข้อมูล เช่น การจัดลำดับให้บริการใช้เครื่องพิมพ์การสับหลีกงานหลายงานในหน่วยความจำหลักและการจัดสรรหน่วยความจำหลักให้กับโปรแกรมทั้งหลาย ทรัพยากร คือสิ่งที่ซึ่งถูกใช้ไปเพื่อให้โปรแกรมดำเนินไป
2.2 องค์ประกอบของระบบปฏิบัติการ
2.2.1 การจัดการโปรเซส (Process management)
2.2.2 การจัดการหน่วยความจำ (Memory management)
2.2.3 การจัดการไฟล์ (File management)
2.2.4 การจัดการอินพุต / เอาต์พุต (I/O system management)
2.2.5 การจัดการสื่อจัดเก็บข้อมูล (Storage managment)
2.2.6 เน็ตเวิร์ค (Networking)
2.2.7 ระบบป้องกัน (Protection system)
2.2.8 ระบบตัวแปลคำสั่ง (Command-interpreter system) 2.3 วิวัฒนาการของระบบปฏิบัติการ
2.3.1 ยุคแรก (ค.ศ.1945 - 1954)
ใช้หลอดสูญญากาศ ยังไม่มี OS และใช้ CARD I/O รับ-ส่งข้อมูล
2.3.2 ยุคที่ 2 (ค.ศ.1955 - 1964)
ใช้ทรานซิสเตอร์ เป็น Mainframe เริ่มใช้ Fortran, Cobol โดยใช้ Batch processing ควบคุม
2.3.3 ยุคที่ 3 (ค.ศ.1965 - 1979)
ใช้ IC(Integrated circuit) เริ่มใช้ Basic, Pascal เริ่มใช้ Multiprogramming และ time sharing
2.3.4 ยุคที่ 4 (ค.ศ.1980 - ปัจจุบัน)
ใช้ Multi-mode และ Virtual machine เริ่มสื่อสารระหว่างเครือข่าย (Internet) 2.4 โครงสร้างระบบปฏิบัติการ
2.4.1 องค์ประกอบของระบบ หรือคอมโพแนนต์ของระบบ (System component)
ระบบแบ่งงานออกเป็นส่วนย่อยต่าง ๆ เรียกว่า component เช่น input, output หรือ function ซึ่งหน้าที่ของระบบ คือจัดการส่วนย่อยต่าง ๆ ให้ทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีงานหลาย ๆ อย่างที่ต้องจัดการ ดังนี้
2.4.1.1 การจัดการโปรเซส (Process management)
2.4.1.2 การจัดการหน่วยความจำ (Memory management)
2.4.1.3 การจัดการไฟล์ (File management)
2.4.1.4 การจัดการอินพุต / เอาต์พุต (Input/Output management)
2.4.1.5 การจัดการสื่อจัดเก็บข้อมูล (Storage management)
2.4.1.6 เน็ตเวิร์ค (Networking)
2.4.1.7 ระบบป้องกัน (Protection system)
2.4.1.8 ระบบตัวแปลคำสั่ง (Interpreter system)
2.4.2 เซอร์วิสของระบบปฏิบัติการ (Operating system services)
บริการพื้นฐานที่ระบบปฏิบัติการต้องมีให้กับผู้ใช้ ที่น่าสนใจมีดังนี้
2.4.2.1 การเอ็กซิคิวต์โปรแกรม
2.4.2.2 การปฏิบัติกับอินพุต/เอาต์พุต
2.4.2.3 การจัดการกับระบบไฟล์
2.4.2.4 การติดต่อสื่อสาร
2.4.2.5 การตรวจจับข้อผิดพลาด
2.4.2.6 การแชร์รีซอร์ส
2.4.2.7 การป้องกัน
2.4.3 System calls
ทำหน้าที่ กำหนดอินเทอร์เฟสระหว่าง process กับ operating system เพื่อการควบคุม และจัดการระบบ โดยแบ่งออกเป็น 5 กลุ่ม
2.4.3.1 การควบคุมโปรเซส
2.4.3.2 การจัดการกับไฟล์
2.4.3.3 การจัดการดีไวซ์
2.4.3.4 การบำรุงรักษาข้อมูล
2.4.3.5 การติดต่อสื่อสาร
2.5 ปฏิบัติการตรวจสอบประสิทธิภาพ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น