ระบบคอมพิวเตอร์ เรื่อง ระบบปฏิบัติการ

ระบบปฏิบัติการคืออะไร (What is an Operating system?)

            ระบบปฏิบัติการ (Operating System :OS) เป็นซอฟต์แวร์ระบบ (System Software) ที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเครื่องและอุปกรณ์รวมถึงโปรแกรทประยุกต์ นอกจากนั้นยังควบคุมและสั่งการให้ Hardware สามารถทำงานได้หรือทำหน้าที่โต้ตอบและเป็นสื่อกลางระหว่างโปรแกรมประยุกต์และฮาร์ดแวร์นั่นเอง  เช่น ทำหน้าที่ในการตรวจเช็คอุปกรณ์  Keyboard  ขณะเปิดเครื่อง  ถ้าผู้ใช้ลืมเสียบสาย Keyboard ที่ port ด้านหลังของเครื่อง ขณะที่ซอฟต์แวร์ระบบตรวจสอบแล้วไม่พบอุปกรณ์เชื่อมต่อดังกล่าว จะมีข้อความแจ้งเตือนความผิดพลาด  “Keyboard Error”  นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการเชื่อมการทำงานระหว่าง User ในการใช้โปรแกรมประยุกต์ ( Application Software) ของ user กับระบบเครื่องฯ  เพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งาน  และเพิ่มประสิทธิ์ภาพของระบบ

บทบาทและเป้าหมายของระบบปฏิบัติการ (Goals & Roles of an OS)
1.อำนวยความสะดวก ทำให้ผู้ใช้ (user) ใช้เครื่องฯ ได้ง่าย (Operating System Objectives  Convenience) ทำให้คอมฯ ง่ายและสะดวกต่อการใช้งาน

2.ใช้งานเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ (Efficiency)  จัดการการใช้ทรัพยากรของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.เพิ่มความสามารถเพื่อพัฒนาโปรแกรม  (Ability to evolve) เพื่อรองรับให้ผู้ใช้เพื่อให้ผู้ใช้สามารถพัฒนาโปรแกรมได้อย่างมี ประสิทธิภาพ, สามารถทดสอบโปรแกรม, และสามารถใช้ฟังก์ชั่นใหม่ ๆ ของระบบ  โดยปราศจากการแทรกแซงของระบบปฏิบัติการในระหว่างการทำงาน     

สรุปเป้าหมายและบทบาทของระบบปฏิบัติการ (OS)  สามารถจำแนกได้ 2 เป้าหมายคือ
1.เป้าหมายหลัก ( Primary goal) คือ  การอำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้งาน ให้สามารถใช้ระบบคอมฯ ได้ง่าย และสะดวกที่สุด (convenience for the user)2. เป้าหมายหมายรอง (Secondary goal)  คือ เพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบ

รายชื่อต่อไปนี้เป็นรายชื่อของระบบปฏิบัติการต่าง ๆ

• CP/M
• MP/M
• TRS-DOS
• ProDOS
• DOS
• Microsoft Windows
• Linux
• Unix
• Mac OS
• FreeBSD
• OS/2
• RISC OS
• BeOS
• Amiga
• Plan9  
• NetWare
• MorphOS
• Zaurus
• VMS
• EPOC
• Solaris
• IRIX
• Darwin
• HPUX
• UNICOS
• MINIX
• AIX
• Chrome OS
• IOS
• ThaiOS
• Suriyan

 

แต่ระบบปฏิบัติการที่เรารู้จักกันทั่วไปจะมีแค่บางตัว ได้แก่

-ระบบปฏิบัติการที่เป็นที่นิยมในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทุกวันนี้ ได้แก่ ไมโครซอฟท์ วินโดวส์ แมคโอเอส และลินุกซ์

-ระบบปฏิบัติการซึ่งได้รับความนิยมในเครื่องเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้กันในหน่วยงาน คือ ระบบปฏิบัติการตระกูลยูนิกซ์ที่เป็นที่รู้จักกันดี ได้แก่ ยูนิกซ์ตระกูลบีเอสดี เอไอเอกซ์ และโซลาริส และรวมถึงลินุกซ์ซึ่งพัฒนาโดยอาศัยหลักการเดียวกันกับยูนิกซ์

-ระบบปฏิบัติการที่ถูกออกแบบมาสำหรับการเรียนการสอนวิชาระบบปฏิบัติการโดยเฉพาะ เช่น    มินิกซ์ ซินู หรือ พินโทส

-นอกจากนั้นในอุปกรณ์อื่นๆ ที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ก็มีระบบปฏิบัติการเช่นกัน เช่น ไอโอเอส แอนดรอยด์ หรือ ซิมเบียน ในโทรศัพท์มือถือ หรือระบบปฏิบัติการ TRON ในเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้าน

โครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์ (Computer system structures)

ภาพรวมโครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์ มีองค์ประกอบโดยรวม 5 ส่วน ที่ประกอบกันขึ้นเป็นระบบ ดังนี้

1.  Processor  คือ หน่วยประมวลผล (CPU) ซึ่งเป็นหน่วยในการประมวลผลและควบคุมการทำงานทั้งหมดของคอมพิวเตอร์

2.  Main Memory : หน่วยความจำหลัก เป็นหน่วยความจำจริง(real memory)  หรือหน่วยความจำหลัก (primary memory)  เก็บข้อมูลแบบชั่วคราวสามารถลบเลือนได้

3. File Management คือ การบริหารแฟ้มข้อมูลที่เก็บรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกัน โดยผู้สร้างเป็นผู้กำหนดขึ้น ตัวอย่างเช่น แฟ้มข้อมูลสำหรับโปรแกรม ข้อมูลดิบ แฟ้มข้อมูลอาจจะไม่มีโครงสร้าง (free – form) เช่น แฟ้มข้อความ (text files) หรือมีโครงสร้างอย่างซับซ้อน แฟ้มข้อมูลประกอบด้วย บิท , ไบท์ , เรคคอร์ด ซึ่งผู้สร้างเป็นผู้กำหนดความหมาย

ระบบปฏิบัติการมีหน้าที่บริหารแฟ้มข้อมูล ดังนี้

• สร้าง และ ทำลายแฟ้มข้อมูล
• สร้าง และ ทำลายไดเรคทอรี่
• ให้บริการการใช้งานแฟ้มข้อมูลและไดเรคทอรี่ ขั้นพื้นฐาน
• อ้างอิงข้อมูลจากแฟ้มกับข้อมูลจริงในหน่วยความจำสำรอง
• ทำสำเนาแฟ้มข้อมูลลงในหน่วยความจำถาวร (ไม่ลบเมื่อไฟดับ)

4. I/O modules : อุปกรณ์ไอโอ  เป็นหน่วยในการนำเข้าและแสดงผลข้อมูล  เช่น

     - อุปกรณ์หน่วยความจำสำรอง (secondary memory devices): เป็นอุปกรณ์สำหรับหน่วยความจำประเภทที่ 2 เช่น Disk หรือ  Harddisk หรืออาจจะเป็น File อย่างหนึ่ง  พวก File พิเศษ

     - อุปกรณ์สื่อสาร (communications equipment ) : อุปกรณ์ในการสื่อสาร หรือส่งสัญญาณข้อมูลระหว่างเครื่อง

5.  System bus  : ระบบบัส คือ ช่องทางการขนส่งข้อมูล จะทำหน้าที่ในการเชื่อมข้อ Processor, Main Memory และ I/O modules เข้าด้วยกัน

จากรูปจะเห็นว่ามี Main bus เชื่อมต่อทั้ง 3 ส่วนเข้าด้วยกัน

การประมวลผลข้อมูลของคอมพิวเตอร์

โครงสร้างด้านการประมวลของคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย

Input -- > Process -- > Output  

แสดงดังภาพตัวอย่างข้าล่างนี้

ระบบปฏิบัติการในฐานะผู้บริหารทรัพยากร

 

        

จากรูป อธิบายขั้นตอนการประมวลผลข้อมูล  ได้ดังนี้

1.  Input : User ทำการ Input data เข้าสู่ระบบ   โดยอาศัยอุปกรณ์ Input device  

2.  Process : เครื่องเริ่มทำการประมวลผล  โดยข้อมูลที่ User  Input เข้ามาจะส่งไปเก็บใน หน่วย ความจำหลัก (Memory :RAM)  จากนั้น Control  Unit จะควบคุมการไหลของข้อมูลผ่านระบบ Bus system จาก  RAM  ไปยัง  CPU และ ALU   เพื่อให้ทำงานตามคำสั่งระหว่างการประมวลผล  Register จะคอยเก็บชุดคำสั่งขณะที่ load ข้อมูลอยู่  และ Cache จะ คอยดักชุดคำสั่งที่ CPU เรียกใช้บ่อย ๆ  และคอยจัดเตรียมข้อมูลหรือชุดคำสั่งเหล่านั้นเพื่อเอื้อให้ CPU ประมวลผลข้อมูลได้เร็วขึ้น ซึ่งการประมวลผลของเครื่องนี้จะทำงานตามรอบสัญญาณนาฬิกาของเครื่อง (Machine cycle

สรุปภาพรวมอื่นของระบบปฏิบัติการ (Other views of the OS)

1.OS  ทำหน้าที่เป็นผู้จัดสรรทรัพยากรภายในระบบ (resource allocator)

2.ดูและและจัดสรรให้ใช้ทรัพยากร อันได้แก่  ฮาร์ดแวร์ (hardware), ซอฟต์แวร์ (Software) และข้อมูล (data) ในระหว่างการทำงานภายในระบบได้อย่างเหมาะสมและถูกต้อง

3.จัดเตรียมสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ระหว่างที่โปรแกรมมีการทำงาน                         

4. OS  ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของโปรแกรม (control program)

5. ควบคุมการประมวลผล (execution) ของโปรแกรมและป้องกันโปรแกรมผู้ใช้จากข้อผิดพลาดและการใช้งานโปรแกรมที่ไม่เหมาะสมในระบบ

6. ต้องควบคุมการทำงานและการจัดสรรอุปกรณ์ ไอโอ (I/O devices๗

ระบบปฏิบัติการไม่ได้มีลักษณะที่แยกส่วนแต่มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างออกไป 2  ประการ คือ    
       1.ระบบปฏิบัติการทำงานในลักษณะเดียวกันกับซอร์ฟแวร์ทั่วไป นั่นคือจะต้องถูกประมวลผลโดยโปรเซสเซอร์เหมือนกัน
      2.ระบบปฏิบัติการจะคืนสถานะควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ของตนเอง เป็นระยะๆ และจะต้องอาศัยโปรเซสเซอร์ในการกลับมาสู่สถานะเป็นผู้ควบคุมในภายหลัง


อ้างอิง
http://www.no-poor.com/dssandos/os_ch2.htm


http://www.oknation.net/blog/surawit/2008/08/20/entry-3


http://th.wikipedia.org/wiki/ระบบปฏิบัติการ