chapter 1 : computer system and operating system

Chapter 1 : Computer System and Operating System

Juthawut Chantharamalee Curriculum of Computer ScienceFaculty of Science and Technology, Suan Dusit UniversityEmail: [email protected]: http://dusithost.dusit.ac.th/~juthawut_cha/home.htm

2

ระบบคอมพวเตอร (Computer System)

ระบบคอมพวเตอรในปจจบนถกพฒนาขนจากหลายผผลตเพอใชงานบนสภาพแวดลอมทแตกตางกน เพอใหเลอกใชไดเหมาะสมกบประเภทของงาน เชน งานภาคธรกจ งานบนเทง งานดานสถาปตยกรรม งานดานวศวกรรม งานดานอตสาหกรรม งานดานการพยากรณ เปนตน ดงนนการผลตเครองคอมพวเตอรทมประสทธภาพใหเหมาะสมกบงาน ไมวาจะเปนดานการประมวลผล ความเรว และความถกตองแมนยำาในการคำานวณในดานตางๆ ตามสภาพแวดลอมพนฐานตางๆ ภายในเครองขนมาใชงาน

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)

3

เครองคอมพวเตอรออกเปน 4 ระบบดงน 1. เครองซปเปอรคอมพวเตอร (Super Computer) เปนเครองคอมพวเตอรขนาดใหญมประสทธภาพในการประมวลผลสงสด มสถาปตยกรรมการทำางานทซบซอนไมวาจะเปน ดานการทำางาน การประมวลผลดวยความเรวสง การจดการขอมลจำานวนมากๆ ทเกยวของกบความถกตองแมนยำาของผลลพธ เชน การพยากรณ (Prediction) การจำาลองสถานการณ (Simulation) การวจยเชงลก (Depth research) คอมพวเตอรประเภทนมกมราคาแพงมากสวนใหญจะถกนำามาใชในหนวยงานภาครฐ อาท หนวยงานทางดานทหาร กรมอตนยมวทยา เปนตน


3

4

เครองซปเปอรคอมพวเตอร (Super Computer)


5

2. เครองเมนเฟรม (Mainframe Computer) เปนเครองคอมพวเตอรขนาดเลกรองจากซปเปอรคอมพวเตอร ประสทธภาพในการประมวลผลรองลงมาแตกสามารถประมวลผลความเรวสงได คอมพวเตอรประเภทนมกมราคาแพงถกนำามาใชในหนวยงานภาครฐและเอกชน อาท ธนาคาร บรษทประกนภย บรษทหลกทรพยขนาดใหญ เปนตน


เครองคอมพวเตอรออกเปน 4 ระบบดงน

6

เครองเมนเฟรม (Mainframe Computer)


6

7

3. เครองมนคอมพวเตอร (Mini Computer) เปนเครองคอมพวเตอรขนาดกลางมขนาดเลกกวาเครองเมนเฟรม ประสทธภาพดพอสมควร คอมพวเตอรประเภทนมกมราคาไมแพงมาก ถกนำามาใชในหนวยงานเอกชนเปนสวนใหญ



8

4. เครองไมโครคอมพวเตอร (Micro Computer) เปนเครองคอมพวเตอรขนาดเลกทนยมใชกนอยางแพรหลายทงในสถาบนการศกษา ภายในหนวยงายภาครฐและเอกชน ตามครวเรอนเพราะมประสทธภาพ สามรถทำางานไดหลายอยางและราคาไมแพง บางครงมกถกเรยกวาเปนเครองคอมพวเตอรสวนบคคลทงแบบตงโตะ (Desktop Computer) และแบบหอคอย (Tower Computer) ไมโครคอมพวเตอรแยกออกเปนหลายชนดแลวแตประเภทและความเหมาะสมกบการนำาไปใชงาน เชน คอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer) คอมพวเตอรแบบพกพา (Notebook) คอมพวเตอรแบบพกพาขนาดเลก (Pocket PC) คอมพวเตอรแบบสมผส (Lap tab) เปนตน



9

เครองไมโครคอมพวเตอร (Micro Computer)

10

โครงสรางของระบบคอมพวเตอร (Structure of Computer System)

ตวแปลภาษา ตวแปลภาษาเครอง ตวแกไขขอความ ระบบฐานขอมล (Compiler) (Assembler) (Text Editor) (Database System) ระบบและโปรแกรมประยกตเพอการใชงาน (System and Application Programs)

(ระบบปฏบตการ) Operating System (ระบบคอมพวเตอร)

Computer Hardware

11

ระบบคอมพวเตอรมรปแบบและกระบวนการทำางานทถกพฒนาอยตลอดเวลาเพอใหเหมาะสมกบรปแบบและวธการทำางานใหเขากบเทคโนโลยคอมพวเตอรทเปลยนแปลงอยตลอดเวลา โดยเรมตนรปแบบการพฒนาระบบคอมพวเตอรถกออกแบบใหใชกบเครองคอมพวเตอรระบบเมนเฟรม (Mainframe Computer Systems) กอนและพฒนาตอมาเรอยๆซงแสดงใหเหนววฒนาการของระบบคอมพวเตอรตงแตเรมตนไดดงน

รปแบบและกระบวนการทำางานของระบบคอมพวเตอร


12

เปนรปแบบการทำางานของระบบคอมพวเตอรในยคแรกทคอมพวเตอรมขนาดตวเครองมขนาดคอนขางใหญและใชอปกรณทเกยวของหลายชนด เชน เครองอานบตร (Card Reader) เครองอานบตรเทป (Tape drive) บตรเจาะร (Card Punches) โดยตองตดตอประสานการทำางานผานตวดำาเนนการ (Operator) เปนตวเรยงลำาดบในการรบสงขอมลและโปรแกรมทมความคลายกนเปนกลมเดยวกน (Batches) แลวประมวลผลทละกลม แลวสงผลลพธคนกลบไปยงผใช ในรปแบบตางๆ ของงานหรอตามประเภทของอปกรณทแสดงผล

ระบบการทำางานแบบกลม (Batch Systems)


13

• บางครงระบบปฏบตการจะจดทำาตารางงาน (Job scheduling) ขนมาเพอสงผลลพธออกไปเพอประมวลผลอกท ระบบการทำางานแบบกลมมขอจำากดในเรองความเรวในการประมวลผลและการรบสงขอมลระหวาง CPU และอปกรณ I/O เนองจาก CPU เปนอปกรณทเปนระบบอเลกทรอนกสทงหมดจงมความเรวในการประมวลผลมากกวาอปกรณ I/O ซงเปนเปนอปกรณทไมเปนระบบอเลกทรอนกสทงหมด ทำาใหการทำางานทงสองอปกรณไมสอดคลองกน


รปแสดงพนทของหนวยความจำาสำาหรบระบบการทำางานแบบกลม

ระบบการทำางานแบบกลม (Batch Systems)

14

เปนรปแบบการทำางานทใชสำาหรบแกปญหาการทำางานทละงาน (Single Job) ทำาใหหนวยประมวลผลกลาง (CPU) ตองหยดรอการสงผานขอมลหรองานอนระหวางดสก (disk) กบหนวยประมวลผลกลาง (CPU) จงทำาใหใชงาน CPU อยางไมเตมประสทธภาพ โดยระบบการทำางานแบบหลายโปรแกรม (Multiprograms Systems) ถกพฒนาขนมาเพอใหผใชระบบปฏบตการสมยใหมทมความตองการใชงานมากกวาหนงงาน ในชวงเวลาเดยวกนโดยอาศยการทำางานบนหนวยความจำาซงทำาให CPU ถกใชงานอยางอยางเตมประสทธภาพ

ระบบการทำางานหลายโปรแกรม (Multiprograms Systems)


15

ประสทธภาพ โดยไมตองหยดรอ (wait) การใชงานจากผใชหรออปกรณ I/O โดยดงงานอนมาดำาเนนการประมวลผลไดพรอมกบงานกอนหนาทหยดรออนไดทนท ดงรปท 1.3 ทแสดงขนตอนการทำางานของหนวยความจำาในระบบการทำางานแบบหลายโปรแกรม (Multiprograms Systems) ตางลำาดบชน ทำาใหระบบทำางานไดอยางสอดคลอง ตอเนองและสมพนธกน

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)15


16

รปท 1.3 แสดงพนทของหนวยความจำาสำาหรบระบบการทำางานแบบหลายโปรแกรม

16

ระบบปฏบตการ(Operating

System)งานลำาดบท 1(Job 1)

งานลำาดบท 2(Job 2)



0

512K


17

เปนรปแบบการทำางานโดยทผใชมากกวาหนงคนสามารถใชงานเครองคอมพวเตอรเครองเดยวกนไดในเวลาเดยวกน โดยมอปกรณทชวยในการรบสงขอมล เชน แปนพมพ (Keyboard) หรอเมาส (Mouse) ใชควบคมสงงานผานหนาจอของเครองคอมพวเตอรปลายทาง (Terminal) โดยระบบปฏบตการจะทำาหนาทในการแบงชวงเวลาการทำางานของหนวยประมวล (CPU) ใหสามารถจดสรรเวลาและตอบสนองตอความตองการใหกบผใชไดอยางเหมาะสมและมประสทธภาพสงสด

ระบบการแบงชวงเวลา (Time-Sharing Systems)

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science) 17

18

เปนระบบทถกพฒนาขนมาในชวง ป ค.ศ. 1970s เพอใหผงานคอมพวเตอรไดใชเครองและอปกรณทเกยวของตางๆ ทงดานการรบขอมลเขา การแสดงผล การประมวลผลทมราคาถกและขนาดเลกลงได และใหชอเครองคอมพวเตอรประเภทนวา เครองคอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer) และมการพฒนาระบบปฏบตการเขาไปชวยจดการดานตางๆ ใหกบเครองคอมพวเตอรสวนบคคล ตงแตระบบปฏบตการ DOS ของบรษทไมโครซอฟตและพฒนาตอมาเปนระบบปฏบตการ Windows เวอรชนตางๆ ระบบปฏบตการ OS/2 ของบรษท IBM

ระบบคอมพวเตอรสวนบคคล (Desktop Systems)


19

ระบบปฏบตการ MacOS x ของบรษท Apple sหรอแมกระทงระบบระบบปฏบตการ Linux เวอรชน (Distros) ตางๆ ในกลมของโอเพนซอสท (Open Source) เพอตอบสนองตอความตองการ ความสะดวก ประสทธภาพและความงายตอการนำาไปใชงานใหกบผใชงานในกลมตางๆ ได

ระบบคอมพวเตอรสวนบคคล (Desktop Systems)


20

เปนระบบการใชตวประมวลผล (Processor) หรอ CPU มากกวาหนงตวในการประมวลผล บางครงอาจจะเรยกวา ระบบการประมวลผลแบบคขนาน (Parallel System) หรอ ระบบการประมวลผลคแบบแนบแนน (Tightly Couple System) การทำางานระบบนจะเปนแบบการแบงบนสายสญญาณไฟฟา (Sharing Bus) สญญาณนาฬกา (Clock) หนวยความจำา (Memory) หรออปกรณรอบขาง (Peripheral Devices) เปนตน

ระบบประมวลผลหลายตว (Multiprocessor Systems)


21

1. เพมประสทธภาพเวลาในการเขาถงขอมล (Increased throughput) เนองจากมการใชการประมวลผลหลายตวทำาใหลดเวลาในการทำางาน มากกวาหนงงานลง 2. ประหยดคาใชจาย (Economy scale) เนองจากมการแบงการทำางานกน เชน การแบงบนอปกรณรอบขาง (Share peripherals) หนวยความจำากลมใหญ (Mass storage) อปกรณแปลงไฟ (Power supplies) เปนตน 3. เพมความนาเชอถอ (Increased reliability) เนองจากมการใชการประมวลผลหลายตว หากตวหนงตวใดเกดทำางานลมเหลว (Failure) กยงมตวประมวลผลอกหลายตวทำางานตอไปได ทำาใหระบบไมหยดชะงก (Halt) ซงเปนการแกปญหาทเรยกวา ความทนทานของระบบเมอเกดขอผดปกตขน (Fault tolerant)

ประโยชนของการใชระบบประมวลผลหลายตว


22

โดยทวไปแลวระบบการใชตวประมวลผล (Processor) หรอ CPU มากกวาหนงตวในการประมวลผลจะม 2 รปแบบการทำางาน คอ 1.รปแบบการทำางานแบบสมมาตร (Symmetric multiprocessing: SMP) คอระบบทตวประมวลผล (Processor) ทกตวแบงการทำางานเทาๆกน ดงรปท 1.4 2.รปแบบการทำางานแบบไมสมมาตร (Asymmetric multiprocessing) คอระบบทตวประมวลผล (Processor) ทกตวแบงการทำางานไมเทากน โดยมการแบงการทำางานเปนแบบตวประมวลผลหลก (Master Processor) และตวประมวลผลภายใตการควบคม (Slave Processors) อกทหนง


ระบบประมวลผลหลายตว (Multiprocessor Systems)

23

รปท 1.4 แสดงรปแบบการทำางานแบบสมมาตร (Symmetric multiprocessing:

SMP)

23

หนวยความจำา(Memory)

หนวยประมวลผลกลาง(CPU)

หนวยประมวลผลกลาง(CPU)

หนวยประมวลผลก

ลาง(CPU)

Symmetric multiprocessing: SMP

24

เปนระบบการใชในการเชอมโยงและสอสารระหวางสองหรอหลายระบบเขาดวยกน ระบบการทำางานแบบกระจายมกเลอกใชกบระบบเครอขาย (Network) โดยแตละเครอขายจะมโปรโตคอล (Protocol) ทเลอกใช การแบงระยะทางระหวางเครอขาย การแบงปนทรพยากรระหวางเครอขายรวมกน ระหวางผใชทอยในเครอขาย ตลอดจนการแลกเปลยนขอมลขายสารระหวางกนบนเครอขาย ทำาใหระบบการทำางานแบบกระจายมความยดหยน นาเชอถอและมประสทธภาพ ซงระบบเครอขายมอยดวยกนหลายแบบซงมกแบงตามระยะทางในการตดตอเชอมโยงระหวางโหนด (Node) เชน

ระบบการทำางานแบบกระจาย (Distributed Systems)


25

1. เครอขายทองถน (Local area Network: LAN) เปนเครอขายระยะใกล เชน ในหองหรอในอาคาร

2. เครอขายระดบเมอง(Metropolitan area Network:

MAN) เปนเครอขายระยะไกลภายในเมอง เชน เครอขายทใชเชองโยงระหวางอาคาร อาจใชอปกรณบลทธ (Bluetooth devices) ในการตดตอสอสารระหวางกนหรอสรางเปนระบบเครอขายขนาดเลก (small-area network) ทมระยะการเชอมตอไมไกลมาก ขนมาใชเฉพาะพนทกได

3. เครอขายระดบประเทศ (Wide area Network: WAN)

เปนเครอขายระยะไกลระดบประเทศ เชน เครอขายทใชเชองโยงระหวางเมองหรอประเทศ ระบบเครอขายแบบนสามารถประมวลผลบนโปรโตคอลเดยวหรอหลาย โปรโตคอลกได


รปแบบของระบบการเครอขาย

26

ระบบนถกออกแบบโดยการใชสถาปตยกรรมระบบการใหบรการแบบศนยกลาง (centralized system architecture) หรอบางครงอาจเรยกการใหบรการจากระบบเครอขายแม (Server systems) กบเครอขายลก (Client) ผตดตอขอใชบรการดงรปท 1.5 โดยระบบเครอขายแม ยงแบงออกเปน

1.ระบบทใชเครอขายแมในการประมวลผล (Compute-server system)

เปนระบบเครอขายทยอมใหลกขายตดตอเขามาและขอใชบรการการคำานวณ โดยสงคำา

ขอเพอกระทำาการดงกลาว มายงระบบเครอขายแมเพอชวยคำานวณและสงผลลพธ

กลบคนยงเครองลก

ระบบเครอขาย Client/Server


27

2. ระบบทใชเครอขายแมในการจดการเกยวกบไฟล (File-server system) เปนระบบเครอขายแมเพอใชควบคมหรอจำากดสทธในการ สราง (Create) อาน (Read) ปรบปรง (Update) หรอลบ (Delete) ไฟลขอมลจากเครอขายลก


เครองแม(Server

)

เครองลก(Client)



Network

รปท 1.5 แสดงโครงสรางทวไปของระบบเครอขายแม/เครอขายลก (Client/Server Systems)

ระบบเครอขาย Client/Server

28

ระบบนเปนการนำาเอาตวประมวลผลหลายๆ ตว (multiple CPUs) มารวมกนเปนกลม (Clustered) ใหสามารถทจะใชทรพยากรรวมกนได โดยเฉพาะหนวยความจำา ระบบการทำางานแบบกลมสามารถทจะใชการเชอมโยงผานระบบเครอขายแบบทองถน (LAN) ทำาใหการทำางานมประสทธภาพสง (High availability) ในดานการประมวลผลไดอยางรวดเรว และเสยคาใชจายไมสงมากเกนไปเมอเทยบกบระบบเมนเฟรม (Main frame) ในดานความเรวในการประมวลผลขอมลขนาดเทากน

ระบบเครอขายการทำางานแบบกลม (Cluster Systems)


29

ระบบนเปนการนำาเอาตวประมวลผลหลายๆ ตว (multiple CPUs) มารวมกนเปนกลม (Clustered) ใหสามารถทจะใชทรพยากรรวมกนได โดยเฉพาะหนวยความจำา ระบบการทำางานแบบกลมสามารถทจะใชการเชอมโยงผานระบบเครอขายแบบทองถน (LAN) ทำาใหการทำางานมประสทธภาพสง (High availability) ในดานการประมวลผลไดอยางรวดเรว และเสยคาใชจายไมสงมากเกนไปเมอเทยบกบระบบเมนเฟรม (Main frame) ในดานความเรวในการประมวลผลขอมลขนาดเทากน

ระบบเครอขายการทำางานแบบกลม (Cluster Systems)


30

ระบบทพฒนาใหเหมาะกบงานหรอขอมลทสามารถตอบสนองตอความตองการของผใชไดอยางรวดเรวและเปนปจจบน จนผใชมความรสกวาไมเหนความแตกตางของเวลาในการรบสงขอมลเพอนำาไปประมวลผล ซงระบบการประมวลผลแบบทนท (Real-time systems) ทนยมใชในปจจบนมอย 2 ระบบคอ

ระบบประมวลผลแบบทนท (Real-Time Systems)


31

1.ระบบประมวลผลทนทแบบเขมงวด (Hard real-time systems) เปนระบบทตองรบประกนและยนไดเสมอวางานทอยในชวงวกฤต (Critical tasks) จะไดรบการแกไขใหสมบรณไดอยางเดมตรงตามเวลาทกำาหนด สวนใหญมกจะเกยวของกบงานทตองมรบประกนความเสยง (Risk) เชน งานควบคมอปกรณตางๆ ในโรงงานอตสาหกรรม (Industrial control) และหนยนต (Robotics)กภย เปนตน



32

2.ระบบประมวลผลทนทแบบไมเขมงวด (Soft real-time systems) กรณทงานอยในชวงวกฤต (Critical tasks) ระบบประมวลผลทนทแบบไมเขมงวดโดยจะทำาการจดลำาดบกอนและหลก (Priority) ใหกบงานนนๆ เพอใหไดรบการแกไขจนเสรจสนสมบรณ เชน งานมลตมเดย (Multimedia) ระบบเสมอนจรง (Reality) งานดานวทยาศาสตรทเกยวของกบการคนควาเชงลก เชน งานสำารวจใตทองทะเลลก งานดานดาราศาสตรและดวงดาว เปนตน



33

• ระบบทพฒนาใหเหมาะกบกบเทคโนโลยสมยใหม เหมาะสมในการพกพาตดตว เชน เครองพดเอ (Personal digital assistants: PDAs) เครองปาลม (Palm) โทรศพทมอถอ (Cellular Mobile) สมารทโฟน (Smart Phone) ไอโฟน (Iphone) ไอแพด (IPad) ทมการเชอมตอเขากบระบบเครอขาย เชน อนเตอรเนต (Internet) ไวไฟ (Wi-Fi) เครอขาย 3G อปกรณประเภทดงกลาวจะมการตดตงอปกรณหรอชนสวนอเลกทรอนกสและระบบปฏบตการไวสำาหรบใชงานรวมกนในรปแบบฝงตว (Embedded System) ซงในปจจบนระบบคอมพวเตอรแบบพกพามขดความสามารถและประสทธภาพในการใชงานมากกวาระบบในยคแรกๆ

ระบบคอมพวเตอรแบบพกพา (Handhelp Systems)


34

ระบบปฏบตการ (Operating System) เปนระบบโปรแกรมทผพฒนามจดประสงคสรางขนมาเพอใชควบคมการทำางานของอปกรณฮารดแวร (Hardware) และซอฟตแวร (Software) ประเภทตางๆ ใหสามารถทำางานรวมกนกบบคลากร (Peopleware) ทมสวนเกยวของกบระบบคอมพวเตอรทงทางตรงและทางออมไดอยางราบรนและเกดประสทธภาพสงสด ดงรปท 1.6นอกจากนระบบปฏบตการทดยงมหนาทควบคมการทำางานใหผใชใหสามารถทำางานหลายงาน (Multitasking) หรอหลายคน (Multi-user) ไดในเวลาเดยวกนโดยไมสงกระทบกบการทำางานของบคคลอน รวมไปถงการควบคม (Control) การใชงาน การใหสทธการเขาถงไฟลขอมล (Access File) การรกษาความปลอดภย (Security) การปองกนการรกราน (Protection) จากผไมหวงดเขามาใชงานระบบได


35Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science) 35

ความสมพนธสวนทเกยวของประเภทตางๆ กบระบบปฏบตการ

ฮารดแว

รHardw

are

ซอฟตแวร

Software

พเพลแวรPeopleware

ระบบปฏบตการ (Operating

System)

รปท 1.6 แสดงความสมพนธสวนทเกยวของประเภทตางๆ กบระบบปฏบตการ

36

การแบงประเภทของระบบปฏบตการ1.แบงตามวตถประสงคการใชงาน (Divided by Objective) 1.1 การใชงานโดยลำาพง (Stand-alone) เปนระบบปฏบตการทถกพฒนาขนโดยวตถประสงคเพอใชงานกบเครองคอมพวเตอรสวนบคคลทรจกกนในรปแบบของเครองคอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer: PC) หรอเครองคอมพวเตอรแบบพกพา (Notebook) ททำางานโดยไมมการเชอมตอกบเครองคอมพวเตอรเครองอน เชน MS-DOS, Linux, Mac OS, และ Windows รนตางๆ


37

1.2 การใชงานโดยมการเชอมโยง (Network Connection) เปนระบบปฏบตการทถกพฒนาขนโดยวตถประสงคเพอใชงานกบเครองคอมพวเตอรททการเชองโยงกนตงแตหนงเครองขนไป โดยมการใชทรพยากรรวมกบบนระบบเครอขายแม/ผใหบรการ (Server) และเครอขายลก/ผรบบรการ (Client) เชน Novell Netware, Linux, UNIX, Windows Server และ Solaris เปนตน 1.3 การใชงานแบบฝงตว (Embedded) เปนระบบปฏบตการทถกตดตงมาพรอมกบเครองคอมพวเตอร โดยถกจดเกบไวในหนวยความจำาแบบถาวร (Read Only Memory: ROM) โดยสวนใหญจะพบไดในเครองคอมพวเตอรแบบพกพา เชน Windows CE, Windows Mobile, Pocket PC’s OS, Android, Blackberry OS เปนตน


การแบงประเภทของระบบปฏบตการ

38

2. การแบงตามลกษณะการใชงาน (Divided by Used) 2.1 การใชงานโดยคนเดยว (Single User) เปนระบบปฏบตการทการใชงานในชวงเวลาใดชวงเวลาหนง จะมผใชงานเพยงหนงคนเทานน แตผใชงานสามารถทจะทำางานหลายอยางไดในเวลาเดยวกนหรอเปดใชงานพรอมกนหลายโปรแกรมได เชน Linux, Mac OS, และ Windows 95 ขนไป เปนตน 2.2 การใชงานไดหลายคน (Multi User) เปนระบบปฏบตการทการใชงานในชวงเวลาใดชวงเวลาหนง จะมผใชงานไดมากกวาหนงคนในเวลาเดยวกน เชน Novell Netware, Linux, UNIX, Windows Server และ Solaris เปนตน



39

2.3 การใชงานเดยว (Single Tasking) เปนระบบปฏบตการทกำาหนดใหคอมพวเตอรประมวลผลการทำางานของโปรแกรมไดทละหนงงานเทานน โดยลกษณะการทำางานจะเปนการสงใหคอมพวเตอรทำางานภายใตเครองหมายคำาสง (Command Line) ทละคำาสงจนเสรจ ซงในปจจบนผใชไมนยมใชระบบปฏบตการประเภทนแลว เชน DOS เปนตน 2.4 การใชงานพรอมกนไดหลายงาน (Multi Tasking) เปนระบบปฏบตการทกำาหนดใหคอมพวเตอรประมวลผลการทำางานของโปรแกรมไดทละหลายงานพรอมกน โดยลกษณะการทำางานจะเปนการสงใหคอมพวเตอรทำางานมากกวาหนงงานในเวลาเดยวกน ซงปจจบนระบบปฏบตสวนจะเปนการทำางานในลกษณะนแทบทกระบบปฏบตการ



40

การเลอกใชระบบปฏบตการ1.เครองซปเปอรคอมพวเตอร (Super Computer)

ใชระบบปฏบตการ IRIX และ UNICOS 2.เครองเมนเฟรม (Mainframe Computer)

ใชระบบปฏบตการ OS/390, Linux และ UNIX

3. เครองมนคอมพวเตอร (Mini Computer)

ใชระบบปฏบตการ OS400, Linux และ OpenVMS

4. เครองไมโครคอมพวเตอร (Micro Computer)

ใชระบบปฏบตการ Windows, Linux และ UNIX

5. เครองเวรกสเตชน (Workstation) ใชระบบปฏบตการ Windows, Mac OS, Linux และ OS/2


41

ววฒนาการของระบบปฏบตการ การกอกำาเนดของระบบปฏบตการไดถกพฒนาและเปลยนแปลงมาอยางตอเนองตงแตยคเรมตนทเปนอปกรณและเครองคำานวณทมคำาสงการทำางานแบบงายๆ ไมมความซบซอนเทาไรนก จนมาถงยคปจจบนทระบบปฏบตการถกพฒนาและนำากบใชกบงานหลายประเภทและมความซบซอนเพมมากขน เพอรองรบกบการเปลยนแปลงทางดานสถาปตยกรรมและเทคโนโลยคอมพวเตอรทำาใหมผลตอการพฒนาและเปลยนแปลระบบปฏบตการควบคไปดวย ดงนนเราจงสามารถจำาแนกววฒนาการของระบบปฏบตการตงแตยคเรมตนจนมาถงจนมาถงยคปจจบนไดดงน


42

ยคเรมตน (ชวงป ค.ศ. 1940- 1949) เปนชวงเรมตนในการใชอปกรณอเลกทรอนกสในการคำานวณดวยคำาสงภาษาเครอง (machine language) ในรปของไบนารโคด (Binary code) ทเรยกเครองคำานวณคำาสงมอ (hand-code) และในป ค.ศ.1942 จอหน มอชล (John Mauchly) และเปรสเบอร แอคเครท (Presper Ackert) จากมหาวทยาลยแพนซลเวนเนย ไดรวมมอกนสรางคอมพวเตอร อเลคทรอนคสเครองแรกของโลกมชอวา ENIAC ยอมาจาก (Electronic Numerical Integrator And Calculator)


ววฒนาการของระบบปฏบตการ

43

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)


44

ยคท 1 (ชวงป ค.ศ. 1950) เปนชวงทเรมมนกเขยนโปรแกรม (Programmer) เกดขนและพฒนาภาษาโปรแกรมทใชจดการและสงงานการประมวลผลแบบกลมทละหนงงาน (Batch processing) โดยหองวจยของบรษทเจนเนอรลมอเตอร (General Motors Research Laboratories) ไดพฒนาระบบปฏบตเพอใชงานและตดตงลงบนเครองคอมพวเตอรไอบเอมทชอวา IBM 701 การทำางานของระบบปฏบตการนจะประมวลผลไดทละงาน ตลอดจนความเรวในการประมวลผลคอนขางชา เพราะขอจำากดทางดานความเรวของหนวยความจำา และอปกรณทเกยวของSuan Dusit Rajabhat University (Computer Science) 44


45

คอมพวเตอรไอบเอมทชอวา IBM 701


46

•ยคท 2 (ชวงป ค.ศ. 1960) เปนชวงทมการพฒนาประสทธภาพของโปรแกรมใหสามารถจดการงานไดมากกวาหนงงาน (Multitasking) ในเวลาเดยวกน ซงเรยกวา ระบบการทำางานแบบหลายโปรแกรม (Multiprogramming) แตวธการทำางานยงเปนแบบการการประมวลผลแบบกลม (Batch processing) และอปกรณสวนใหญยงใชเวลาในการประมวลผลคอนขางนาน และไมสมพนธกบความเรวของตวประมวลผล (Processor) ผใชสามารถใชงานมากกวาหนงคนในเวลาเดยวกน โดยทผใชสามารถตดตอ (Interface) ผานหนาจอ (Dumb terminal) ในลกษณะการปอนคำาสง และรอรบการแสดงผลทหนาจอ มทำางานเปนรปแบบแบงบนเวลา (Time-Sharing) และเรมตนการออกแบบและพฒนาการทำางานในรปแบบ (Real-time)


47

รปแบบการทำางานของ Dumb terminal


48

•ยคท 3 (ชวงป ค.ศ. 1970) เปนชวงทมการพฒนาตอยอดจากยคทสามไมวาจะเปนการทำางานแบบกลม (Batch processing) การแบงเวลาใชงาน (Time-Sharing) การทำางานในรปแบบทตอบสนองกบผใชงานแบบทนท (Real-time) เรมมการพฒนาตวประมวลผลขนาดเลก (Microprocessor) เพอใหใชงานกบระบบปฏบตการทมความซบซอนมากขน ยคนเปนยคเรมตนการพฒนาเทคโนโลยเครอขายคอมพวเตอร เพอรองรบความตองการของผใชในการสงผานขอมลระหวางกน ยคนเรมมแนวคดการเขารหสขอมล (Encryption) และถอดรหสขอมล(Decryption) ขน


49

คอมพวเตอรไอบเอมทชอวา IBM 370,IBM 3033,UNIVAC 9700


50

ยคท 4 (ชวงป ค.ศ. 1980) เปนชวงทใหความสำาคญในการพฒนา Personal Computer โดยเฉพาะความเรวของ Microprocessor บรษทไอบเอม (IBM) ไดผลตเครองคอมพวเตอรขนในป ค.ศ. 1981, บรษทแอปเปล (Apple) ไดผลตเครองคอมพวเตอรแมคอนทอช (Macintosh) ขนในป ค.ศ. 1984 ยคนมสถาปตยกรรมเกดขนมากมาย เชน Client/Server บนอนเตอรเนต โดยหนวยงาน Advance Research Project Agency : ARPA ซงในป ค.ศ. 1989 ไดมการคดคนและสรางสรรครปแบบเพอสอสารระหวางมนษยดวยกน โดยอาศยเครอขายคอมพวเตอรเปนตวเชอมโยง ทเรยกวา เวลดไวดเวบ (World Wide Web : WWW)



51

หนวยงาน Advance Research Project Agency : ARPA

กบโครงขายอนเตอรเนตในรป เวลดไวดเวบ (World Wide Web : WWW)


52

ยคท 5 (ชวงป ค.ศ. 1990) ยคนมการเปดตวการเขยนภาษาโปรแกรมสมยใหม ทเรยกวา ภาษาโปรแกรมเชงวตถ (Object-Orient Programming Language) เชน ภาษา C++ ภาษาจาวา (Java) เปนตน ระบบปฏบตการทถกพฒนาขนในยคนกจะตองสนบสนนภาษาโปรแกรมประเภทนดวย เชน ระบบปฏบตการวนโดว ตระกล 9x (Windows 9x Operating System) ระบบปฏบตการลนกซ (Linux Operating System) และอารปาเชเวบเซรฟเวอร (Apache Wab Server) ซงเปนระบบปฏบตการทรองรบการทำางานบนระบบเครอขายแบบกระจาย (Distributed System) ทำาใหการเชอมตอบนเครอขายอนเตอรเนตความเรวสง (Hi-Speed Internet) ทำาไดงายและสะดวกรวดเรวขน



53

การทำางานบนระบบเครอขายแบบกระจาย (Distributed System)


54

ยคท 6 (ชวงป 2000 จนถงปจจบน) มการพฒนารปแบบการใหบรการบนระบบเครอขาย (Web Service) ขน เพอใหการเชอมโยงและสอสารขอมลบนสถาปตยกรรมทตางกน (Platform) ระหวางกนเปนไปอยางราบรน ระบบปฏบตการทพฒนาขนมาใชในยคปจจบนทนยมใชกนอยางแพรหลายยงคงเปนของบรษทไมโครซอฟต คอ ระบบปฏบตการตระกลวนโดว เชน Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 เปนตน นอกจากนในยคปจจบนผใชใหความนยมใชอปกรณแบบพกพาทผสมผสานกนระหวางโทรศพทและคอมพวเตอรผานระบบเครอขายไรสายความเรวสง เชน Hi-Speed Internet, WiFi, 3G, 4G เปนตน



55

รปแบบการใหบรการบนระบบเครอขาย (Web Service)


56

หนาทของระบบปฏบตการ1. การกระทำาการของโปรแกรม (Program Execution)

2. การดำาเนนงานของอนพต/เอาทพต (I/O Operation)

3. ระบบแฟมขอมล (File Systems) 4. การตดตอสอสาร

(Communication) 5. การจดสรรทรพยากร (Resource Allocation) 6. การจดการบญชผใช (Accounting) 7. การตรวจสอบขอผดพลาด (Error Detection)

8. การปองกนและการรกษาความปลอดภย (Protection and Security)Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science) 56

57

1. การกระทำาการของโปรแกรม (Program Execution) ระบบปฏบตการจะมฟงกชนไวใหบรการ ในการกระทำาการของโปรแกรม เพอใหเกดประโยชนใหกบผใชในการอนเตอรเฟซหรอตดตอกบระบบ ซงในเกอบทกระบบปฏบตการจะมสวนทเรยกวา สวนตดตอผใช (User Interface) คำาสงควบคม (Command–Line: CLI), สวนตดตอกบผใชในแบบกราฟฟก (Graphics User Interface: GUI), แบทชไฟล (Batch) ทแตกตางกน โปรแกรมระบบปฏบตการจะตองสามารถทจะโหลดโปรแกรมลงในหนวยความจำาและเรยกใชโปรแกรมทสนสดการทำางานไมวาจะปกตหรอผดปกตหรอขอผดพลาดทเกดขนได


หนาทของระบบปฏบตการ

58

2. การกระทำาการของอนพต/เอาวพต (I/O Operation) ในระหวางทโปรแกรมทำางาน อาจตองการทำางานในสวนการนำาเขามลเขาหรอออก การจดการไฟลขอมล หรอการใชงาน I / O ของอปกรณตอพวงอนๆ ระบบปฏบตการจะทำาหนาทอำานวยความสะดวกในการดำาเนนงานระหวางผใชไปยงอปกรณ I / O นนๆ โดยทผใชไมจำาเปนตองคำานงกระบวนหรอขนตอนการทำางานการดำาเนนงานยงอปกรณ I / O นนๆ สำาหรบการปองกนการเขาถงการใชงานอปกรณ I / O ของผใชงานพรอมกนเนองจากผใชงานไมสามารถควบคมการทำางานอปกรณ I / O ไดโดยตรง



59

3. ระบบแฟมขอมล (File Systems) ระบบการจดการไฟล เปนทสงทสำาคญ โดยเฉพาะในขณะทโปรแกรมจำาเปนทจะตองอานและเขยนไฟลและไดเรกทอร การสรางและลบ การคนหารายชอแฟมขอมล การจดการไฟล ตลอด จนการไดรบอนญาตในกระทำาการตางๆ เกยวกบไฟลขอมล โดยระบบปฏบตการจะเปนตวจดการทงหมด ดงนนระบบปฏบตทดจำาเปนตองมฟงกชนทเปนประโยชน และสนบสนนการจดการระบบไฟลขอมลใหเกดประสทธภาพสงสดกบผใช



60

4. การตดตอสอสาร (Communication) กระบวนการตดตอสอสารอาจมการแลกเปลยนขอมลในคอมพวเตอรเครองเดยวกน (Single Communication) หรอระหวางเครองคอมพวเตอรผานระบบเครอขาย (Multi-Communication) การสอสารอาจจะผานทางหนวยความจำาทใชรวมกนหรอผานทางขอความ (ผานแพคเกตยายจาก Operating System) โดยอาศยระบบปฏบตการเปนตวดำาเนนการในการตดตอสอสารหรอสงขอมลจากระบบปฏบตการของคอมพวเตอรแมขาย (Server) ไปยงระบบปฏบตการของคอมพวเตอรลกขาย (Client) กได ดงนนระบบปฏบตการจงเปน ตวกลางในการตดตอสอสารระหวางกน เพอใหการดำาเนนการเปนไปอยางสมบรณและเกดประสทธภาพสงสด



61

5. การจดสรรทรพยากร (Resource Allocation)ระบบปฏบตการจะทำาหนาทในการจดสรรทรพยากรอยางเหมาะสมและเกดประโยชนสงสด เมอมผใชหลายคนหรอทำางานหลายงานพรอมกน ดงนนระบบปฏบตการตองมการจดการกบทรพยากรทมอยอยางจำากดอยางทวถงและคลอบคลมเพอสนบสนนและชวยใหการทำางานของผใชเรยกใชงานระบบคอมพวเตอรไดหลายสวน เชน การใชงานหนวยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) หนวยความจำา (Memory Unit) อปกรณรอบขาง (Peripheral Device) เครองพมพ (Printer) หนวยความจำาหลก (Main memory) และหนวยความจำาสำารอง (Secondary Storage) เปนตน



62

6. การจดการบญชผใช (Accounting) การใชงานหลาย ๆ ประเภทของแหลงขอมลบางอยาง (เชนรอบการทำางานของหนวยความจำาหลกและจดเกบไฟล) อาจมรหสการจดสรรพเศษอน ๆ เชน การใชงานอปกรณ I / O ทมคำาขอทวไปและรหสรน การทำาบญชผใชเพอชวยในการตดตามพฤตกรรมในการใชงาน ระยะเวลาการใชงาน วาใชไปแลวเปนจำานวนเทาไร ประเภทของทรพยากรคอมพวเตอรทโปรแกรมรองขอ สทธการเขาถงและใชงานขอมลบนระบบเครอขายคอมพวเตอร ระบบระบบปฏบตการจะทำาหนาทตามทผดแลระบบเปนผกำาหนดขนมา



63

7. การตรวจสอบขอผดพลาด (Error Detection)

ระบบปฏบตการทดจะตองสามารถตรวจจบเพอหาขอผดพลาดทเกดระหวางการดำาเนนการตางๆ สงผลตอการทำางานโดยรวมของระบบ ทงในสวนของฮารดแวร ซอฟตแวร ระบบไฟฟา ขอจำากดทางกายภาพของระบบ รวมถงผทไมมสทธในการใชงานหรอเขาถง ซงขอผดพลาดทเกดขนในแตละประเภทระบบปฏบตการจะตองจดเตรยมและมวธการเบองตนไวรองรบและหาวธการแกปญหาทถกตองและเหมาะสมทสดในการแกไขและดำาเนนการ ซงขอผดพลาดทเกดขนและพบบอยๆ ซงระบบปฏบตการจะตองเตรยมการแกไขและปองกน ไดแก



64

7.1 ขอผดพลาดทเกดขนในสวนของ CPU และ Memory เขน การบนทกขอมลลงบนหนวยความจำาผดพลาด (Memory error) ไฟฟาลดวงจร (Power failure) การตรวจสอบบตขอมลผดพลาด (Parity error on tape) การตดตอลมเหลวบนระบบเครอขาย (Connection failure on network)

7.2 ขอผดพลาดทเกดขนในสวนผใชงานโปรแกรม เขน การหารดวยศนย (Arithmetic Overflow) การพยายามเขาถงพนทในหนวยความจำาทไมไดรบอนญาต (Access an illegal memory) การใชเวลาในหนวยจำามากเกนไป (too-great use of CPU time)



65

8. การปองกนและการรกษาความปลอดภย (Protection and Security)8.1 การปองกน (Protection) จะเกยวของกบการมนใจวาการเขาถงทรพยากรของระบบทงหมดจะถกควบคม 8.2 การรกษาความปลอดภย (Security) จะเกยวของกบการตดตอสอสารของระบบจากบคคลภายนอกตองมการตรวจสอบสทธของผใชแตละคน การปองกนการเขาถงอปกรณ I / O การไดรบความคมครองและรกษาความปลอดภย การคนหารายชอแฟมขอมล การไดรบอนญาตในการเขาถง อาน และบนทกไฟลขอมล การปองกนและการรกษาความปลอดภยบนระบบเครอขายดวย เชน โปรแกรมปองกนผบกรกจากภายนอก (firewall) การเขารหสขอมล (encryption) การตรวจจบขอผดพลาด (error detection) เปนตน



66

สรประบบคอมพวเตอร (Computer System) เปนระบบทจำาเปนทตองใหอปกรณพนฐานทงในสวนของฮารดแวร (Hardware) และซอฟตแวร (Software) และบคลาการ (Peopleware) ทมสวนเกยวของกบการใชงานทงทางตรงและทางออม ตลอดจนการเกบขอมลทจำาเปนตองอาศยการเกบขอมลลงในหนวยความจำาหลก (Primary Storage) และหนวยความจำาสำารอง (Secondary Storage) เพอทำาหนาทจดเกบขอมลทเกยวของกบการดำาเนนการอปกรณทเกยวของ โดยมตวควบคมหนวยความจำา (Memory Controller) ทชวยในการจดสรรและแบงบนทรพยากรทมอยใหสอดคลองและเหมาะสมกบงาน ซงจำาเปนตองอาศยหนวยความจำาในการควบคมและสงการการดำาเนนงานทเกยวของทงหมด


67

สรประบบปฏบตการ (Operating System) ทำาหนาทเปนตวกลางเพอชวยใหการดำาเนนการระหวางอปกรณฮารดแวรและซอฟตแวร โดยหนาทหลกคอ การจดสรรทรพยากรในระบบคอมพวเตอรเพอใหการตดตอระหวางฮารดแวรและซอฟตแวรตางๆ เปนไปอยางราบรน เชน การนำาเขามลเขาจากแปนพมพหรอเมาส การประมวลผลขอมล (Processing) การนำาเสนอขอมล (Output Display) และการจดเกบขอมลลงในหนวยความจำาหลก (Main memory) และหนวยความจำาสำารอง (Secondary Storage) เปนตน รวมทง การตดตอสอสารผานระบบเครอขาย การจดสรรทรพยากรทเหมาะสมใหกบผใช การจดการบญชผใช การตรวจสอบขอผดพลาด การปองกนและการรกษาความปลอดภยเพอไมใหผไมมสทธในการเขาถงระบบได


Chapter 2 : The End (Any Question?)

chapter 1 : computer system and operating system

Documents