ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโปรแกรมระบบrmuti.ac.th/user/kedkarn/system_program/lesson1_kedkarn.pdf ·...

ความรเบองตนเกยวกบโปรแกรมระบบ

บทท 1 ความรพนฐาน (การเขยนโปรแกรมระบบ) 1

การวดและประเมนผล สอบกลางภาค (Midterm) 30

สอบปลายภาค (Final) 30

งาน Homework, Program 30

เขาเรยน+จตพสย 10

รวม 100


โปรแกรมระบบ (Systems Software) คออะไร โปรแกรมทถกพฒนาขน เพอชวยใหผใชคอมพวเตอร (Users) สามารถใช

คอมพวเตอร ไดตรงตามความตองการของผใช งาย และสะดวก

โปรแกรมทใช ชวยในการสนบสนนการท างานของโปรแกรมประยกต


ตวอยางของโปรแกรมระบบ Assembler

Compiler

Macro Processor

Loader

Linker

Operating System


ล าดบชนของการใชงานคอมพวเตอร


องคประกอบของการเขยนโปรแกรมระบบ

People

Application Programming

Compilers Assemblers Macro Processors

Loaders Tex Editors Debugging Aids Searching

and Sorting

I/O

Programs

File Systems Scheduler Libraries Memory

Management

Device

Management


โครงสราง เครองคอมพวเตอร


Memory

I/O

Processor

I/O

ProcessorCPU· · CPU · ·

Card

Read/PunchDisk

Or Drum

Printer

โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ) Memory เปนอปกรณทใชเกบขอมล และค าสง

Processor อปกรณทใชในการประมวลผลขอมล ตามค าสงทเกบไวในหนวยความจ า

ขอมล และค าสง เกบอยในรปของ ‘0’ และ ‘1’

‘0’ และ ‘1’ เรยก Binary Digits (Bit)

เมอหลาย Bits มารวมกน กลายเปน Words, Characters หรอ Bytes เปนตน


โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ)Memory Location ถกก าหนดโดย Address ทชไปยงขอมล หรอ

ค าสง ในหนวยความจ า

Memory หรอหนวยความจ า คลายกบ ตจดหมาย ทใชบรรจกลมขอมล ‘0’ และ ‘1’ โดยม Address ก ากบ

Address Contents

10,000 0000 0000 0000 0001

10,001 0011 0000 0000 0001

10,002 0000 0000 0000 0101


โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ) Code หรอ รหส คอกลมของ Bits ทเกดจากกฎเกณฑ ทเราตงขน เชน BCD ใชแทนตวเลข (decimal digit)

EBCDIC และ ASCII ใชแทนตวอกขระ

Instruction ขนอยกบตว Processor

Processor จะแบงเปน 2 ประเภทใหญ ๆ คอ CPU (Central Processing Unit) หนวยประมวลผลกลาง

I/O processors


โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ)


Input

Output

I/O

Arithmetic &

Logic Unit

Control Unit

PROCESSOR

Main Memory

โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ) I/O Processor ท าหนาทยายขอมลระหวางหนวยความจ า กบอปกรณประกอบ

ภายนอก เชน เครองพมพ ดสก เครองพมพ เปนตน ท างานตามค าสงทเกบไวในหนวยความจ า สงใหท างานโดย CPU

I/O Instructions คอกลมค าสง ทท างานโดยตว I/O Processors ชดค าสง อาจแตกตางจากชดค าสงของ CPU

สามารถท างานแบบ Asynchronously (Simultaneously) กบตว CPU


โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ)


Data Register

Status/Control Register

External

Device

Interface

Logic

External

Device

Interface

Logic

Input

Output

Logic

Data

Lines

Address

Lines

Data

Lines

Data

Status

Control

Data

Status

Control

Systems Bus Interface External Device Interface

โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ) การท างานแบบ Asynchronous ระหวาง I/O และ CPU เปนตนแบบของ

Multiprocessing

Multiprocessing หมายถง ระบบคอมพวเตอร ทมตว Processor มากกวา 1 ตว ท างานพรอมกน โดยใชหนวยความจ า (Memory) ทเดยวกน


โครงสราง เครองคอมพวเตอร (ตอ) Procedure หรอโปรแกรมยอย ทแกไขตวมนเอง (Modify) เรยกวา

Impure Procedure Impure Procedure อานเขาใจยาก ไมสามารถท างานรวมกน (Shared) แบบ Multiprocessor ได สงใหท างานแตละครง (Execute) จะเจอค าสงตางๆ กน เพราะฉะนน เอาโปรแกรม มาใชหนหรอ 2 หนไมได

ถาจะใหโปรแกรม Reusable เหมอนกนทกครง ทท าการ Execute ตองเขยนโปรแกรมเปน Pure Procedure หรอ Re-Entrant Code


1.2 องคประกอบของโปรแกรมระบบ1.2.1 Assembler

ใชแปลงโปรแกรมภาษาแอสเซมบล ใหเปนภาษาเครอง

Source Destination

Program Program


Assembly

Language

Program

AssemblerObject

Program

1.2.2 ไมม LoadersMemory

Assembler

Object

Program


Assembly

Language

Program

• เปลองหนวยความจ า

• ตองท าการแปลงทกครง เมอตองการ Execute

1.2.2 ม LoadersAssembler

Loader

Object

Program


Assembly

Language

Program

ObjectProgram

Loader

ObjectProgram

Loader

• Loader เลกกวา ตว Assembler ดงนนกนหนวยความจ านอยกวา สามารถใช Object Program ไดใหญขน

• สามารถใชโปรแกรมยอยได

โปรแกรมยอย (subroutines) Subroutine จะแบงเปน 2 ประเภท คอ

Closed subroutines จะถกเกบอยภายนอก main program ซงจะถกเรยกเมอมการเรยกใชโดย main

program ซงจะท าการ link ไปเรยกใช subroutine อกทหนง ดงนนหนาทของ main program จะม 2 อยางคอ Transfer control และ Transfer data

Open subroutines หรอบางครงเรยกวา Macro definition เปนการ insert code ลงใน main

program ดงนนหากมการเรยกใช subroutine นน 4 ครง ตว code ของsubroutine กจะปรากฏใน 4 ท ภายใน program


ปญหาของโปรแกรมยอย

SQRT

Program 1

SQRT

Program 2


•โปรแกรม 1 (ขนาดเลก) ม Hole

•โปรแกรม 2 (ขนาดใหญ) ทบโปรแกรมยอย SQRT

หนาทของ Loader จดสรรพนทในหนวยความจ าใหกบโปรแกรม

(Allocation)

เชอมโยง Address ของ Symbolic ตางๆระหวาง Object (Linking)

ปรบ Address ใหสอดคลองกบหนวยความจ า ในกรณการอาง Address เปนแบบ Relocate

Address (Relocation)

เรยกโปรแกรมจากดสก มาไวยงหนวยความจ า (Loading)

Sub 1

Sub 2

Sub3

Main


Time Execution Time ระยะเวลาในการ Execute โปรแกรมของผใช

Assembly Time ระยะเวลาในการแปลงโปรแกรมภาษาแอสเซมบล ใหเปน Object Program

Compile Time ระยะเวลาในการแปลงโปรแกรมภาษาชนสง เชน Pascal ใหเปน Object Program

Load Time ระยะเวลาในการโหลดโปรแกรมจากดสกลงหนวยความจ า และปรบแอดเดรส พรอมใหโปรแกรมท างาน


1.2.3 Macro Processor

ลดงานโปรแกรมเมอร ในการ Code โปรแกรม

:

Macro name

:

Macro end

:

Name

:

Name

:


• แทนท ขยาย

•ท าโดย Macro Processor

Macro Processors


Create macro definitions

Save the macro definition

Recognize macro calls

Expand macro calls

Source

Code(with macro)

Macro

Processor

Expanded

Code

Compiler or

Assemblerobj

Macro Processors


Source

STRG MACRO

STA DATA1

STB DATA2

STX DATA3

MEND

.

STRG

.

STRG

.

.

Expanded source

.

.

.

STA DATA1

STB DATA2

STX DATA3

.

STA DATA1

STB DATA2

STX DATA3

.

Macro Processors


Source

STRG MACRO &a1, &a2, &a3

STA &a1

STB &a2

STX &a3

MEND

.

STRG DATA1, DATA2, DATA3

.

STRG DATA4, DATA5, DATA6

.

.

Expanded souce

.

.

.

STA DATA1

STB DATA2

STX DATA3

.

STA DATA4

STB DATA5

STX DATA6

.

{

{

1.2.4 Compiler

แปล High level language ใหเปน Object Program


High Level

Language

Program

CompilerObject

Program

1.3 Operating System ขนตอนในการ Execute โปรแกรมระบบเกา เชน ภาษา Fortran ยคเรมแรก ใสโปรแกรมระบบ Compiler ของภาษา Fortran (กดปม) ใส Source Program (กดปม) หา Loader จาก Library ใส (กดปม) หยบ Object Cards มาใส (กดปม) หา Subroutine Card มาใส (กดปม)

ยงยาก ใชล าบาก เสยเวลามากในการท างาน 1 Job/Program


Batch Operating System โปรแกรมจ านวนมาก ถก Loaded ลงหนวยความจ า

เปนระบบ Multiprogramming (มหลายโปรแกรมบรรจภายในหนวยความจ า CPU สามารถสวทชไปท าโปรแกรมอนได ถาโปรแกรมทก าลงท างานอย รอการใชอปกรณ I/O)

Multiprogramming with Fixed Tasks (MFT)

(หนวยความจ าแตละโปรแกรมคงท)

Multiprogramming with Variable Tasks (MFT)

(หนวยความจ าแตละโปรแกรม แปรไปตามขนาดของโปรแกรม)


Multiprogramming


FragmentationFortran

Assembler

Loader

Users


Holes

การแกปญหา Fragmentation Relocatable Partition

Paging

Segment


Paging


ตวอยาง : สมมต Process A มพนทในหนวยความจ า 4 Page OS กจะท าการหา Frame ทวางมา 4 Frame โดยทไมจ าเปนจะตองอยตดกนจาก Free Frame List จะม Page Table ส าหรบเกบไววา Page ไหนถกเกบไว Frame ไหนของหนวยความจ า

Time Sharing

แบงเวลาของ CPU ออกเปนสวน ใหกบ User แตละคน จนดเหมอนวา User แตละคนเปนเจาของ CPU


หนาทหลกของ OS Job Sequencing, Job scheduling, traffic controller

operation

Input/Output programming

Protection ifself from the user ; Protecting the user from other users

Secondary storage management

Error handling


Summary Loader มหนาทท าการ load object program (machine

code) เพอเตรยมพรอมเขาสกระบวนการ execute การท างานของloader มรปแบบดงนเชน

Load object program to main memory

Relocate address of object program

Link object programs

Compiler มหนาทแปลง source program ซงเปน High level language ใหเปน object program


Summary Assembler คอ ตวแปรภาษา assembly ทได output ออกมาเปน

Machine code หรอ Object program เพอเตรยมพรอมให Loader น าไปท าการ Execute

Macro Processor

Macro call เปนการเรยกใช โดยอางถงชอ Macro

Macro definition คอ ตว code ทถกเรยกใช

Macro processor คอ system program ทท าหนาท น า Macro definition ไปวางแทนท สวนของ code ทเรยกโดย Macro call


Summary Operating system ท าการจดการเกยวกบการจดการทรพยากร และ

บรการตาง ๆ ของคอมพวเตอร เชน memory, processors, devices และ information OS เปน system program มหนาทจดการทรพยากรตาง ๆ เชน

Traffic controller

Scheduler

Memory management module

I/O programs

File system


ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโปรแกรมระบบrmuti.ac.th/user/kedkarn/system_program/lesson1_kedkarn.pdf ·...

Documents