บทที่ 5 ระบบปฏิบัติการและหลักการทำงาน
ระบบปฏิบัติการ (Operating System)
ระบบปฏิบัติการคือ ซอฟต์แวร์ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าจัดการและควบคุมโปรแกรมประยุกต์และโปรแกรมที่เกี่ยวข้องอื่นๆ รวมไปถึงการติดต่อประสานงานกับอุปกรณ์อื่นๆที่เกี่ยวข้องเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถปฏิบัติงานได้ตามที่ผู้ใช้ต้องการ
ไบออส (BIOS – Basic Input Output System) รากฐานรองรับระบบปฏิบัติการ
ไบออสเป็นส่วนหนึ่งในกลุ่มคำสั่งที่บรรจุอยู่ในหน่วยความจำ ROM ซึ่งเก็บข้อมูลอย่างถาวรถึงแม้จะไม่มีไฟฟ้าหล่อเลี้ยงก็ตาม มีหน้าที่หลักคือ ควบคุมอุปกรณ์มาตรฐานในเครื่อง เช่น ซีพียู หน่วยความจำ ROM และRAM เมนบอร์ด ฮาร์ดดิสก์ ฟล็อปปี้ดิสก์ พอร์ตแบบต่างๆเป็นต้น เช่น พอร์ตอนุกรม พอร์ต USB ฯลฯ
ก่อนที่เครื่องคอมพิวเตอร์จพทำงานได้นั้นจะต้องนำเอาระบบปฎิบัติการเข้าไปเก็บไว้ยังหน่วยความจำของเครื่องเสียก่อน กระบวนการนี้เรียกว่า การบู๊ตเครื่อง นั่นเอง ซึ่งจะริ่มทำงานทันทีตั้งแต่เปิดสวิทช์เครื่องมีขั้นตอนที่พอสรุปได้ดังนี้ คือ
1.พาวเวอร์ซับพลายส่งสัญญาณไปให้ซีพรยูเริ่มทำงาน พาวเวอร์ซับพลาย (power supply) ทำหน้าที่จ่ายพล่งงานไปให้อุปกรณ์ต่างๆภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยจะเริ่มต้นทำงานทันทีเมื่อปุ่มกดเปิด (power on) และเมื่อเริ่มทำงานก็จะมีสัญญาณส่งไปบอกซีพียูด้วย เรียกว่า สัญญาณ Power Good
2.ซีพียูจะสั่งให้ไบออสทำงาน ทันทีที่มีกระแสไฟฟ้าจ่ายมายังคอมพิวเตอร์และมีสัญญาณให้เริ่มทำงาน หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียูจะพยายามเข้าถึงข้อมูลในไบออสเพื่อทำงานตามชุดคำสั่งที่เก็บไว้โดยทันที
3.เริ่มทำงานตามกระบวนการที่เรียกว่า POST เพื่อตรวจเช็คอุปกรณ์ต่างๆ กระบวนการ POST (power on self test) เป็นโปรแกรมส่วนหนึ่งในไบออสซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบความพร้อมของอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ในเครื่อง ไม่ว่าจะเป็นเมนบอร์ด RAM ซีพียู รวมถึงอุปกรณ์ต่อพวงอื่นๆเช่น คีย์บอร์ดหรือเมาส์
4.ผลลัพธ์จากกระบวนการ POST จะถูกนำไปเทียบกับข้อมูลที่อยู่ซีมอส ข้อมูลของอุปกรณ์ต่างๆที่ถูกติดตั้งแล้วในเครื่องหรือค่า configuration จะเก็บอยู่ในหน่วยความจำที่เรียกว่า ซีมอส (CMOS – complementary metal oxide semiconductor)
5.ไบออสจะอ่านโปรแกรมสำหรับบู๊ตจากฟล็อปปี้ดิสก์ ซีดีหรือฮาร์ดดิสก์ ขั้นถัดไปไบออสจะเข้าไปอ่านโปรแกรมสำหรับบู๊ตระบบปฏิบัติการจากเซกเตอร์แรกของฮาร์ดดิสก์ ฟล็อปปี้ดิสก์หรือซีดีรอม
6.โปรแกรมส่วนสำคัญจะถูกถ่ายลงหน่วยความจำ RAM เมื่อไบออสรู้จักระบบไฟล์ของไดรว์ที่บู๊ตได้แล้วก็จะไปอ่านโปรแกรมส่วนสำคัญของระบบปฏิบัติการที่เรียกว่า เคอร์เนล (kernel) เข้ามาเก็บในหน่วยความจำหลักหรือ RAM ของคอมพิวเตอร์เสียก่อน
7.ระบบปฏิบัติการในหน่วยความจำเข้าควบคุมเครื่องและแสดงผล
ประเภทของการบู๊ตเครื่อง
1.โคลด์บู๊ต (Cold boot) เป็นบู๊ตเครื่องที่อาศัยการทำงานของฮาร์ดแวร์โดยการกดปุ่มเปิดเครื่อง (power on) แล้วเข้าสู่กระบวนการทำงานโดยทันที
2.วอร์มบู๊ต (Warm boot) เป็นบู๊ตเครื่องโดยการทำให้เกิดกระบวนการบู๊ตใหม่ที่เรียกว่า การรีสตาร์ทเครื่อง (restart) โดยมากจะใช้ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานต่อไปได้ (เครื่องแฮงค์) ซึ่งจำเป็นต้องการบู๊ตเครื่องกันใหม่
การจัดการกับไฟล์ (File Management)
ความหมายของไฟล์ (File)
ไฟล์ เป็นหน่วยในการเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์ ซึ่งอาจเก็บอยู่ในสื่อเก็บบันทึกข้อมูลต่างๆเช่น ฟล็อปปี้ดิสก์ ฮาร์ดดิสก์ หรือซีดีรอม เป็นต้น
ลำดับโครงสร้างไฟล์ (Hierarchical File System)
เมื่อต้องการเก็บข้อมูลก็จะมีการจัดเก็บไฟล์ที่แยกโครงสร้างออกเป็นส่วนๆเหมือนกิ่งกานสาขาต้นไม้แต่ละกิ่งเรียกว่า โฟลเดอร์ (Folder) ซึ่งเป็นที่รวมไฟล์ข้อมูลเรื่องเดียวกันเข้าไว้เป็นหมวดหมู่เพื่อให้สามารถเรียกใช้ได้โดยง่ายแบ่งเป็น 2 ส่วนย่อยดังนี้คือ
1.ไดเร็คทอรี (Directory) เป็นโฟล์เดอร์สำหรับจัดหมวดหมู่ไฟล์ขั้นสูงสุดในระบบ บางครั้งอาจเรียกว่า root directory ซึ่งบางระบบปฏิบัติการจะรวมทุกทุกไดรว์ไว้ในไดเร็คทอรีเดียวกัน
การจักการหน่วยความจำ (Memory Management)
การจัดการอุปกรณ์นำเข้าและแสดงผลข้อมูล (I/O Device Management)
ในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์นั้น อุปกรณ์นำเข้ามากกว่าหนึ่งตัวสามารถส่งข้อมูลเข่ไปยังระบบปฏิบัติการได้พร้อมๆกัน และในขณะนั้นระบบปฏิบัติการก็อาจต้องการส่งข้อมูลจากหลายๆโปรแกรมไปยังอูปกรณ์แสดงผลด้วยเช่นกัน แต่เนื่องจากอัตราการรับส่งข้อมูลของแต่ละอุปกรณ์มีความเร็วต่ำกว่าซีพียูมาก ระบบปฏิบัติการจึงได้เตรียมพื้นที่ส่วนหนึ่ง จะเป็นในหน่วยความจำหรือ ฮาร์ดดิสก์ก็ตาม เรียกว่า บัฟเฟอร์ (buffer) เพื่อเป็นที่พักรอของข้อมูลที่อ่านเข้ามาเตรียมส่งออกไปยังอุปกรณ์แสดงผลต่างๆ
การจัดการกับหน่วยประมวลผลกลาง (CPU Management)
ในระบบคอมพิวเตอร์ที่ต้องทำงานหลายๆงานพร้อมกันหรือที่เรียกว่า multi-tasking นั้น ระบบปฏิบัติการจำเป็นต้อมีการแบ่งเวลาของซีพียู เพื่อประมวลผลต่างๆเหล่านั้นด้วย เนื่องจากซีพียูสามารถทำงานได้เพียงทีละ หนึ่งคำสั่งเท่านั้น โดยจะสลับการทำงานไปมาระหว่างโปรแกรมของแต่ละงาน ผู้จึงมองเห็นเสมือนว่าหลายๆโปรแกรมทำงานได้ในเวลาเดียวกัน
นอกจากนั้นในการทำงานกับคอมพิวเตอร์เพื่อให้การประมวลผลที่เร็วมากยิ่งขึ้น จะมีการใช้ซีพียูมากกว่าหนึ่งตัวเข้ามาทำงานร่วมกันหรือเรียกว่า multi-processing ซึ่งทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้หลายๆคำสั่งงานในเวลาเดียวกัน
การรักษาความปลอดภัยของระบบ
โดยปกติในการทำงานของระบบปฏิบัติการ จะต้องมีความสามารถในการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลและตัวเครื่องนั้นๆเองได้ในระดับหนึ่ง เช่น ในขั้นตอนการ logon จะเป็นการตรวจสอบสิทธิ์การเข้าใช้เครื่องของผู้ที่ขออนุญาตเข้ามา โดยจะนำเอาชื่อและรหัสผ่านของผู้ขออนุญาตไปสืบค้น เปรียบเทียบกันข้อมูลที่มีอยู่แล้วเพื่อตรวจสอบว่าจะอนุญาตให้บุคคลนั้นใช้งานโปรแกรมหรือข้อมูลในเครื่องได้หรือไม่ หรือถ้ามีสิทธิ์การใช้งานแล้ว สิทธิ์นั้นๆจัดอยู่ในระดับใด เช่น ผู้ใช้คนดังกล่าวสามารถลบหรือสร้างข้อมูลในระบบได้อีกหรือไม่ เป็นต้น
การตรวจสอบสถานะการทำงานของระบบ
นอกจากนี้ ระบบปฏิบัติการยังควรมีความสามารถที่จะวัดค่าประสิทธิภาพบางอย่างในการทำงานของเครื่อง เช่น การใช้เวลาของ ซีพียู ที่ถูกปล่อยว่างในการทำงาน ตัวอย่าง เช่น ในระบบปฏิบัติการ windows รุ่นใหม่ๆจะมีโปรแกรมที่เรียกว่า system performance สำหรับตรวจสอบระบบ ดังรูป ทั้งนี้เพื่อให้ผู้ดูแลสามารถทราบสถานะการทำงานและเป็นข้อมูลประกอบการแก้ปัญหาต่างๆ ที่อาจมีข้นได้
แบบฝึกหัดท้ายบท บทที่ 5 ระบบปฏิบัติการ และหลักการทำงาน
1. cross-platform application คืออะไร จงอธิบาย
ตอบ โปรแกรมประยุกต์ที่สนับสนุนการทำงานบนระบบปฏิบัติการได้หลายๆตัว ซึ่งทำให้การใช้งานมีความหลากหลายมากขึ้น เนื่องจากเครื่องคอมพิวเตอร์อาจจะมีการติดตั้งระบบปฏิบัติการที่ไม่เหมือนกันการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์เพื่อให้ทำงานข้ามแพลตฟอร์มหรือข้ามระบบปฏิบัติการได้ จึงเป็นทางเลือกให้กับผู้ใช้ได้ได้ดีพอสมควร
2. device driver มีประโยชน์อย่างไรต่อการทำงานกับคอมพิวเตอร์
ตอบ มีประโยชน์ในการช่วยให้คอมพิวเตอร์รู้จักกับอุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งหลายที่เชื่อมต่อเข้าไว้ด้วยกัน ซึ่งจะทำให้การติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ชนิดนั้นราบรื่นและสามารถทำงานได้อย่างไม่ติดขัด เมื่อถอด ย้ายหรือติดตั้งอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้นเข้ากับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นใหม่อีก ก็สามารถใช้device driver นี้ติดตั้งเพื่อให้เครื่องอื่นๆรู้จักและติดต่อสื่อสารได้อีกเช่นกัน ปกติผู้ผลิตจะแนบตัวโปรแกรมเหล่านี้มาพร้อมกับการซื้ออุปกรณ์แล้วในครั้งแรก
3. เสียงสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ตอบสนองออกมาสั้นบ้าง ยาวบ้างนั้นเกิดจากกระบวนการในขั้นตอนใด และเหตุ
ใดจึงต้องทำเช่นนั้น
ตอบ เกิดขึ้นในช่วงขั้นตอนที่เรียกว่า POST หรือ power on self test เพื่อตรวจสอบความพร้อมของอุปกรณ์ต่างๆที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องไม่ว่าจะเป็นเมนบอร์ด แรม ซีพียูรวมถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ เช่นคีย์บอร์ดหรือเมาส์ โดยจะส่งสัญญาณเป็นเสียงสั้นยาวต่างกัน เมื่อพบว่ามีความผิดปกติเกิดขึ้น
4. ประเภทของการบู๊ตเครื่องมีกี่ประเภท อะไรบ้าง จงอธิบาย
ตอบ สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ซึ่งอธิบายได้ดังนี้
1. โคลบู๊ต (cold boot)
เป็นการบู๊ตเครื่องที่อาศัยการทำงานของฮาร์ดแวร์ โดยการกดปุ่มเปิดเครื่อง (power on) แล้วเข้าสู่กระบวนการทำงานโดยทันที ปุ่มเปิดเครื่องจะทำหน้าที่เหมือนเป็นสวิตช์ปิดเปิดการทำงานโดยรวมของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดเหมือนกับสวิตช์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป
2. วอร์มบู๊ต (warm boot)
เป็นการบู๊ตเครื่องโดยทำให้เกิดกระบวนการบู๊ตใหม่หรือที่เรียกว่า การรีสตารท์เครื่อง (restart)โดยมากจะนิยมใช้ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานต่อไปได้ สามารถทำได้ 3 วิธีด้วยกันคือ
- กดปุ่ม Reset บนตัวเครื่อง
- กดปุ่ม C+a+d จากแป้นพิมพ์
- สั่งรีสตารท์เครื่องได้จากเมนูบนระบบปฏิบัติการได้เลย
- จงบอกถึงความแตกต่างระหว่างส่วนประสานกับผู้ใช้แบบ Command line และแบบ GUI มาพอสังเขป
ส่วนประสานงานแบบ command line จะสนับสนุนให้ผู้ใช้ป้อนข้อมูลคำสั่งด้วยตัวอักษรเพียงเท่านั้น จึงเหมาะกับผู้ที่มีความชำนาญในการใช้งานพอสมควร เนื่องจากต้องจดจำรูปแบบคำสั่งได้ดี สำหรับส่วนประสานงานกับผู้ใช้แบบกราฟฟิกหรือ GUI จะสนับสนุนการทำงานแบบรูปภาพคำสั่งมากยิ่งขึ้น เพื่อให้เกิดความสะดวกและไม่ยุ่งยากสำหรับผู้ใช้ โดยไม่จำเป็นต้องจำคำสั่งตัวอักษรเหล่านั้น ผู้ใช้เพียงแค่เลือกรายการคำสั่งภาพที่ปรากฎบนจอ ก็สามารถสั่งการให้ทำงานได้ตามต้องการ
6. โครงสร้างแบบต้นไม้ คืออะไร เกี่ยวข้องกับโครงสร้างไฟล์ในคอมพิวเตอร์อย่างไรบ้าง
ตอบ Treelike structure หรือโครงสร้างแบบต้นไม้ เป็นรูปแบบของการจัดเก็บข้อมูลแบบลำดับชั้นนิยมใช้สำหรับการจัดการโครงสร้างไฟล์ในระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะทำโดยแยกออกเป็นส่วนๆเรียกว่า โฟลเดอร์ เหมือนเป็นกิ่งก้านและแตกสาขาไปได้อีก
7. ส่วนประกอบย่อยของไฟล์ประกอบด้วยส่วนใดบ้าง จงยกตัวอย่างไฟล์มาอย่างน้อย 5 รูปแบบพร้อมทั้งอธิบาย
ด้วยว่าแต่ละรูปแบบมีความหมายเช่นไร
ตอบ ประกอบด้วยส่วนย่อย 2 ส่วน คือ ชื่อไฟล์ (naming files) และส่วนขยาย (extentions) ยกตัวอย่างไฟล์ 5 รูปแบบได้ดังนี้
1. myprofile.doc
ไฟล์ที่ใช้เรียกมีชื่อว่า myprofile นามสกุลหรือส่วนขยายคือ doc ซึ่งเป็นไฟล์ประเภทเอกสารงานนั่นเอง (document)
2. report.xls
ไฟล์ที่ใช้เรียกมีชื่อว่า report นามสกุลหรือส่วนขยายคือ xls ซึ่งเป็นไฟล์ประเภทตารางคำนวณพบเห็นได้กับการใช้งานในโปรแกรม Microsoft Excel
3. present.ppt
ไฟล์ที่ใช้เรียกมีชื่อว่า present นามสกุลหรือส่วนขยายคือ ppt เป็นไฟล์ที่ใช้สำหรับงานนำเสนอข้อมูล สร้างจากโปรแกรม Microsoft Powerpoint
4. about.htm
ไฟล์ที่ใช้เรียกมีชื่อว่า about นามสกุลหรือส่วนขยายคือ htm ซึ่งเป็นไฟล์ที่เขียนด้วยภาษา HTMLที่ใช้สำหรับการแสดงผลบนเว็บเพจ
5. message.txt
ไฟล์ที่ใช้เรียกมีชื่อว่า message นามสกุลหรือส่วนขยายคือ txt ซึ่งเป็นไฟล์ประเภทข้อความ มักสร้างจากโปรแกรมประเภท editor ทั่วไป
8. หน่วยความจำเสมือนเกี่ยวข้องกับการจัดการหน่วยความจำอย่างไรบ้าง จงอธิบาย
ตอบ หน่วยความจำเสมือนหรือ virtual memory จะเป็นหน่วยความจำที่ทำงานเหมือนกับ RAM โดยใช้เนื้อที่ส่วนของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เช่น ฮาร์ดดิสก์ที่มีความจุมากกว่า มาเก็บของส่วนงานทั้งหมดไว้เพื่อเอามาช่วยการทำงานของ RAM เมื่อต้องประมวลผลงานที่มากขึ้น โดยจะแบ่งงานที่มีอยู่ออกเป็นส่วนๆเรียกว่า page ซึ่งจะมีขนาดที่แน่นอน เมื่อใดที่ต้องการประมวลผล ก็จะเลือกเอาเฉพาะเพจที่ต้องการเข้าสู่หน่วยความจำ RAM จนกว่าข้อมูลใน RAM เต็ม จึงจะจัดการถ่ายเทข้อมูลดังกล่าวกลับไปไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เพื่อให้ RAM มีเนื้อที่เหลือว่างและทำงานต่อไปได้ ทำให้หน่วยความจำสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
9. spolling ที่เกิดขึ้นในการพิมพ์งาน มีหลักการอย่างไรบ้าง
ตอบ หลักการจะอาศัยพื้นที่ส่วนหนึ่งของฮาร์ดดิสก์ ใช้เก็บข้อมูลที่อ่านเข้ามาไว้ก่อนที่จะส่งไปที่เครื่องพิมพ์ เพราะการเก็บข้อมูลไว้ที่ฮาร์ดดิสก์ก่อนจะทำได้เร็วกว่าการเขียนข้อมูลไปที่เครื่องพิมพ์โดยตรง ซึ่งทำให้การทำงานสะดวกมากขึ้น โดยเฉพาะกับการพิมพ์งานพร้อมกันทีเดียวในสำนักงานทั่วไป เพราะสามารถจัดคิวเพื่อส่งพิมพ์ผลลัพธ์ได้ตามลำดับก่อนหลัง
10. ระบบ plug and play คืออะไร มีประโยชน์อย่างไรต่อการทำงาน
ตอบ เป็นคุณสมบัติใหม่ที่เพิ่มเข้ามาในระบบปฏิบัติการบางตัว เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นได้ง่ายยิ่งขึ้น ผู้ใช้เพียงแค่เชื่อมต่ออุปกรณ์เหล่านั้นเข้ากับคอมพิวเตอร์ (plug) ก็สามารถใช้งานได้เลยทันที (play)
11. multi-processing คือการประมวลผลงานลักษณะใด มีหลักการทำงานอย่างไรบ้าง จงอธิบายพอสังเขป
ตอบ เป็นการทำงานเพื่อให้ประมวลผลเร็วขึ้น โดยใช้ซีพียูที่มากกว่าหนึ่งตัวเข้ามาทำงานร่วมกัน ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้หลายๆคำสั่งงานในเวลาเดียวกัน โดยที่ระบบปฏิบัติการจะทำหน้าที่เป็นตัวประสานการทำงานของซีพียูที่มากกว่าหนึ่งตัวนี้ให้ทำงานด้วยกันได้เป็นอย่างดี และถึงแม้ซีพียูตัวใดตัวหนึ่งเสีย ก็ยังสามารถทำงานแทนกันได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น