ระบบปฏิบัติการ

Operating System

Powered by

Mr. Nauemon     Srabua.      No. 13

Mr.Priyamat       Nasuan.      No. 15

Mr.Preeyaporn  Sanpak.     No. 16

Presented

Mrs. Thidarat   Ponpunsing

Khon Kaen Vocatlonal College

ระบบปฏิบัติการ (operating system) หรือ โอเอส (OS) คือโปรแกรมที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางเชื่อมต่อระหว่างฮาร์ดแวร์ (Hardware) กับ ซอฟต์แวร์ประยุกต์ทั่วไปซึ่งทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้อีกที โดยจะทำหน้าที่ควบคุมการแสดงผล การทำงานของฮาร์ดแวร์ ให้บริการกับซอฟต์แวร์ประยุกต์ทั่วไปในการรับส่งและจัดเก็บข้อมูลกับ ฮาร์ดแวร์ และจัดสรรการใช้ทรัพยากรระบบ (Resources) ให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

โดยทั่วไประบบปฏิบัติการนั้น ไม่ได้มีแต่เฉพาะในคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่มีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์หลายชนิด เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์พกพา พีดีเอ แท็บเล็ตต่างๆ โดยจะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ และติดต่อกับผู้ใช้ผ่านโปรแกรมประยุกต์ (Application) ตัวอย่างของระบบปฏิบัติการในคอมพิวเตอร์ ได้แก่ Windows, Linux, Mac OS, Solaris, Ubuntu ส่วนตัวอย่างของระบบปฏิบัติการใช้มือถือได้แก่  Windows,  Mobile, iOS, Android เป็นต้น  โดยทั่วไปแบ่งเป็น3 ประเภท คือ Software OS  เป็นโปรแกรมที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเครื่อง OS โดยส่วนใหญ่จะเป็น Software OS เนื่องจากสามารถปรับปรุง แก้ไข พัฒนาได้ง่ายที่สุด

Firmware OS เป็นโปรแกรมส่วนหนึ่งของคอมพิวเตอร์ ซึ่งก็คือ ไมโครโปรแกรม (Micro program) ซึ่งเกิดจากชุดคำสั่งที่ต่ำที่สุดของระบบควบคุมการทำงานของ CPU หลายๆ คำสั่งรวมกัน การแก้ไข พัฒนา ทำได้ค่อนข้างยากและเสียค่าใช้จ่ายสูง

------ Hardware OS เป็น OS ที่สร้างจากอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ ทำหน้าที่เหมือน Software OS แต่เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของฮาร์ดแวร์ ทำให้การปรับปรุงแก้ไขทำได้ยาก และมีราคาแพง

หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ

1.ติดต่อกับผู้ใช้(UserInterface) เนื่องจาก OS ถูกสร้างขึ้นด้วยจุดประสงค์หลัก คือ เพื่ออำนวยความสะดวกในการทำงานแก่ผู้ใช้ โดยที่ผู้ใช้ ไม่จำเป็นต้องทราบการทำงานของฮาร์ดแวร์ ก็สามารถทำงานได้โดยง่าย ดังนั้น จึงต้องมีส่วนที่ทำหน้าที่ติดต่อกับผู้ใช้ในลักษณะที่ง่ายต่อการใช้งาน

2.ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ OS เป็นตัวกลางที่เชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้งานกับฮาร์ดแวร์ โดยผู้ใช้ ไม่จำเป็นต้องเข้าใจในการทำงานของฮาร์ดแวร์ ดังนั้น OS จึงต้องมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์ต่างๆ เหล่านั้นแทนผู้ใช้ โดยจะมีส่วนประกอบเป็นรูทีนต่างๆซึ่งจะควบคุมอุปกรณ์แต่ละชนิด

3.จัดสรรทรัพยากรในระบบในการทำงานของเครื่อง คอมพิวเตอร์นั้น จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรต่างๆ เข้าช่วย เช่น CPU หน่วยความจำ เป็นต้น และทรัพยากรเหล่านี้มีจำกัด จึงจำเป็นต้องมีการจัดสรรการใช้งานให้เกิดประโยชน์สูงสุด และทำให้การประมวลผลดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพ

สรุปเป้าหมายและบทบาทของระบบปฏิบัติการ (OS)   สามารถจำแนกได้ 2 เป้าหมายคือ

 1. เป้าหมายหลัก ( Primary goal) คือ การอำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้งาน ให้สามารถใช้ระบบคอมฯ ได้ง่าย และสะดวกที่สุด (convenience for the user)

 2. เป้าหมายหมายรอง (Secondary goal)  คือ เพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบ

บางครั้ง 2 เป้าหมายนี้อาจขัดแย้งกัน เช่น ระบบ OS ที่ชาญฉลาดนั้นระหว่างทำงานระบบจะตรวจจับข้อผิดพลาด (Error) อยู่ตลอดเวลา หากพบข้อผิดพลาดระหว่างการทำงานก็จะมีข้อความแจ้ง (Message) แก่ผู้ใช้ และหากมีข้อความแจ้งบ่อยครั้ง ก็จะกลายเป็นการขัดจังหวะการทำงานทำให้ผู้ใช้ ทำงานได้ไม่สะดวก   ดังนั้นการออกแบบระบบปฏิบัติการ (OS) และการออกแบบสถาปัตยกรรมด้านตัวเครื่องควรมีความสอดคล้อง และหาจุดกลางระหว่างกัน

3. อธิบายหลักการทำงานของ Personal computer Systems และเชื่อมโยงด้วยว่าสัมพันธ์กับสิ่งเหล่านี้ อย่างไรบ้าง? (CPU, ALU, Control Unit, Register, Bus, RAM, Input device, Output device)

โปรแกรมระบบปฏิบัติการ (Operating System)

เป็นซอฟต์แวร์ที่สามารถเข้าถึงฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง  โดยทำหน้าที่จัดสรรทรัพยากร  ควบคุมการทำงานของฮาร์ดแวร์ และทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการควบคุมการสั่งการระหว่างโปรแกรมอรรถประโยชน์ (Utilities)  และโปรแกรมประยุกต์ของผู้ใช้ (Application Programs) ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาด้วยภาษาเครื่องจักร(Machinecode)จะสามารถควบคุมและเข้าถึงฮาร์ดแวร์ได้โดยตรงแต่จะขั้นตอนที่ยุ่งยากในการเขียนชุดคำสั่ง

 โปรแกรมอรรถประโยชน์ (Utilities)

โปรแกรมอรรถประโยชน์(Utilities) เป็นโปรแกรมอำนวยความสะดวกต่างๆในการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ แก่ระบบ เป็นกลุ่มโปรแกรมที่เน้นการจัดการไฟล์ (File) ควบคุม I/O, อุปกรณ์อื่น เช่น การสำรองข้อมูล การจัดเรียงไฟล์ หรือการเคลียร์ Temporary file

 โปรแกรมประยุกต์  (Application program)

เป็นซอฟต์แวร์ที่อยู่ห่างไกลกับฮาร์ดแวร์ ไม่สามารถเข้าถึงฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง จะต้องอาศัย OS เป็นตัว กลางในการเชื่อมการทำงาน โปรแกรมประยุกต์จะถูกเขียนขึ้นโดยโปรแกรมเมอร์ และใช้โปรแกรมภาษาระดับสูงในการพัฒนา ที่พัฒนาจาก programmer

ระบบปฏิบัติการสนับสนุนการทำงานของระบบในด้านใดบ้าง? (Support) การจัดเตรียมบริการต่างๆ  ของ OS ที่มีไว้เพื่อสนับสนุนการทำงานของระบบ  มีดังนี้

• การพัฒนาโปรแกรม (Program development)

สนับสนุนเรื่องการพัฒนาโปรแกรม  โดยจัดเตรียมบริการต่าง ๆ ให้ผู้พัฒนานั้นสามารถใช้งาน Editor ได้ง่าย สะดวก และหลากหลาย เช่น มี Editor และ debugger สำหรับช่วยโปรแกรมเมอร์ระหว่างเขียนโปรแกรมและตรวจสอบข้อผิดพลาด (Error) โดยระบบปฏิบัติการจะสนับสนุนสิ่งอำนวยความสะดวกและบริการต่างๆมากมาย เพื่อช่วยผู้พัฒนาโปรแกรมในการสร้างโปรแกรมประยุกต์ขึ้นมาใช้งาน

• การประมวลผลโปรแกรม (Program execution)

ช่วยในการทำงานและประมวลผลโปรแกรมประยุกต์  ซึ่งการประมวลผลโปรแกรมหนึ่งๆ นั้นจะมีงานที่เข้ามา เกี่ยวข้องมากมาย คำสั่ง ( Instruction) และข้อมูล (data) จะต้องถูกนำเข้ามาเก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก อุปกรณ์ไอโอและแฟ้มข้อมูลที่ต้องการใช้ รวมทั้งทรัพยากรที่จำเป็นอื่นๆจะต้องถูกเตรียมพร้อมใช้งาน ระบบปฏิบัติการจะเป็นผู้ทำงานทั้งหมดนี้ให้โดยอัตโนมัติ

• การเข้าถึงอุปกรณ์ไอโอ (Access to I/O devices )

การใช้อุปกรณ์ I/O แต่ละชิ้นจะต้องอาศัยชุดคำสั่งหรือสัญญาณควบคุมของตนเอง ระบบปฏิบัติการจะจัดการในรายละเอียดของการทำงานเหล่านี้ ทำให้ผู้พัฒนาโปรแกรมเหลือเพียงการตัดสินใจว่าจะทำการอ่านข้อมูลหรือบันทึก ข้อมูลเหล่านั้น

• การควบคุมการเข้าถึงแฟ้มข้อมูล (Controlled access to files)

เช่นการการเปิดไฟล์จะมีกระบวนการทำงานหลายขั้นตอนและในอนาคตกรณีของระบบที่ทำงานกับ ระบบปฏิบัติการหลายระบบ (Multiuser OS) จะมีการเตรียมกลไกในการควบคุมการเข้าถึงไฟล์การควบคุมการใช้งานแฟ้มข้อมูล นอกจากจะต้องเข้าใจลักษณะโดยธรรมชาติของอุปกรณ์ ที่จะนำมาใช้งานแล้ว ยังต้องเข้าใจในรูปแบบของข้อมูลที่เก็บอยู่ในสื่อจัดเก็บ ระบบปฏิบัติการจะทำหน้าที่ในส่วนนี้แทนผู้ใช้ และในกรณีที่ในระบบมีผู้ใช้งานได้หลายคนพร้อมกันก็จะต้องควบคุมลำดับและวิธี การเข้าถึงแฟ้มข้อมูลสำหรับผู้ใช้ทุกคนด้วย

• การเข้าถึงระบบ (System access)

การติดต่อระบบ ในกรณีที่เป็นระบบสาธารณะ หรือเป็นระบบที่ใช้งานร่วมกันระบบปฏิบัติการจะควบคุมการติดต่อเข้ากับระบบ คอมพิวเตอร์โดยส่วนรวม และทรัพยากรแต่ละชิ้น ฟังก์ชั่นการติดต่อจะต้องสนับสนุนการป้องกันทรัพยากร และข้อมูลจากผู้ที่ไม่มีสิทธิในการใช้งาน และจะต้องสามารถแก้ปัญหาการแย่งชิงการใช้อุปกรณ์ได้ด้วย ดังนั้นระบบที่มีการแบ่งปัน ( Share) การเข้าถึงข้อมูลและระบบแบบสาธารณะ (public)   OS จะป้องกัน (protect) ทรัพยากรจากคนหรืองานที่ไม่ได้รับอนุญาต ตัวอย่างเช่นการป้องกันการเข้าใช้งานเครื่อง Mainframe จำเป็นต้องต้องมีการขออนุญาตเข้าใช้   กำหนดสิทธิ์การใช้งาน กำหนดการอนุญาตใช้ฮาร์ดแวร์  จะเห็นว่า OS ทำงานมากขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่อย่าง Mainframe ถ้าเป็นเครื่อง PC เราจะขออนุญาตตัวเองในการเข้าใช้งาน

• การตรวจจับข้อผิดพลาดและตอบกลับ (Error detection and response)

การตรวจหาข้อผิดพลาดในระบบและตอบกลับข้อผิดพลาด(Error) มีหลายชนิด ขึ้นอยู่กับระบบคอมพิวเตอร์ที่ทำงานอยู่

1) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากทั้งภายในและภายนอกตัวเครื่อง (Hardwar) เช่น

-   หน่วยความจำผิดพลาด (memory error)

-   อุปกรณ์ผิดพลาด (device failure)

2) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากซอฟต์แวร์ (Software)  เช่น

-   หน่วยคำนวณเต็ม (arithmetic overflow)

-   การถูกยับยั้ง หรือไม่อนุญาตให้เข้าถึงพื้นที่หน่วยความจำ (memory location) การพยายามที่จะเข้าถึงพื้นที่ ที่ไม่อนุญาตในตำแหน่ง (location) ของหน่วยความจำ ก็จะทำให้เกิดข้อผิดพลาด (error) ขึ้นได้

-   โปรแกรมระบบปฏิบัติการ (OS) ไม่สามารถอนุญาตตามการร้องขอของโปแกรมประยุกต์ได้

การตรวจหาข้อผิดพลาดและการตอบสนอง ข้อผิดพลาดสามารถเกิดขึ้นได้โดยสาเหตุต่างๆมากมายขณะที่ระบบกำลังทำงาน ในความผิดพลาดแต่ละกรณีที่เกิดขึ้น ระบบปฏิบัติการจะต้องตอบสนองโดยทำให้เกิดผลกระทบต่อโปรแกรมที่กำลังประมวลผล อยู่ในระดับต่ำที่สุด การตอบสนองโดยทั่วไปได้แก่ การหยุดการทำงานของโปรแกรมนั้น การพยายามทำคำสั่งนั้นใหม่ เป็นต้น

                • การจัดทำบัญชี (Accounting)

–   เก็บรวบรวมสถิติการใช้งานระบบ (collect statistics)

–   ตรวจวัดประสิทธิภาพการใช้งานระบบ (monitor performance) เช่น เวลาในการตอบสนอง

–   เพื่อเป็นข่าวสารที่จะใช้เป็นประโยชน์ในการยกระดับการทำงานให้สูงขึ้นในอนาคต (used to anticipate future enhancements)

–   ใช้สำหรับออกรายชื่อผู้ใช้ (used for billing users)