บทที่ 2 โครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์

โครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์

ความหมายของคอมพิวเตอร์
       คอมพิวเตอร์ (Computer) เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าชนิดหนึ่ง
คอมพิวเตอร์ หมายถึง เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เสมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ
ทั้งที่ง่ายและซับซ้อน โดยวิธีทางคณิตศาสตร์
เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในปัจจุบันประกอบด้วยวงจรไฟฟ้า
อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า ฮาร์ดแวร์ (Hardware) มีส่วนประกอบหลัก 5 ส่วนคือ
1.หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit)
หรือซีพียู (CPU)
2.หน่วยรับเข้า (Input Unit)
3.หน่วยส่งออก (Output Unit)
4.หน่วยความจำหลัก (Main Memory)
5.หน่วยความจำรอง (Secondary Memory)

หน่วยรับเข้า
   หน่วยรับเข้า หรืออินพุต เป็นส่วนที่ใช่รับข้อมูลและคำสั่งจากภายนอกเข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อนำไปประมวลผล
อุปกรณ์ประเภทนี้ได้แก่ แป้นพิมพ์ (Keyboard)
เมาส์ (Mouse) สแกนเนอร์ (Scanner) เป็นต้น

หน่วยส่งออก
    หน่อยส่งออก หรือเอาต์พุต เป็นส่วนที่ใช้แสดงผลลัพธ์จากการประมวลผลออกมาในรูปแบบต่างๆ อุปกรณ์เอาต์พุตได้แก่ จอภาพ (Monitor) ลำโพง (Speaker) เป็นต้น

หน่วยประมวลผลกลาง
    หน่วยประมวลผลจะทำหน้าที่ประมวลผลตามคำสั่ง
หรือโปรแกรมที่กำหนดไว้ เมื่อหน่วยประมวลผลทำงาน
สำเร็จแล้วจะเก็บข้อมูลหรือส่งผลลัพธ์ที่ได้ออกทาง
เอาต์พุตต่อไป

หน่วยความจำ
    หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยความจำ
หลักและหน่วยความจำรอง โดยหน่วยความจำหลักจะเป็นหน่วยความจำที่ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูลที่ คอมพิวเตอร์ประมวลผลอยู่ ส่วนหน่วยความจำรองเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูล ที่จะต้องใช้ในอนาคต เช่น การ์ดหน่วยความจำ (Memory Cards) แผ่นซีดี หรือดีวีดี (CD,DVD) เป็นต้น

วิวัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์


ประเภทของคอมพิวเตอร์

เครื่่องคอมพิวเตอร์นั้นสามารถจำแนกได้หลายประเภท ขึ้นกับขนาด ประสิทธิภาพ และลักษณะการใช้งาน โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้

1.คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer)
คอมพิวเตอร์ประเภทนี้เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีใช้งานกันทั่วไป เป็นคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะที่เหมาะสำหรับใช้งานในบ้าน ในสำนักงาน ราคาไม่แพง

2.Handheld Computer
        เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่เหมาะสำหรับพกพาไปที่ต่างๆ เนื่องจากเครื่องมีขนาดเล็กจึงไม่เหมาะที่จะออกแบบคีย์บอร์ตไว้บนตัวเครื่อง การใช้คอมพิวเตอร์ประเภทนี้จะใช้ปากกาที่เรียกว่า สไตลัส (Stylus) เป็นอุปกรณ์สำหรับป้อนข้อมูล สามารถใช้งานพื้นฐานทั่วไปได้ รับส่ง Mail และใช้ในการสื่อสารได้

3.เครื่องคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์
       เครื่องคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใกล้เคียง กับคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่จะมีความสามารถสูงกว่ามาก คอมพิวเตอร์ประเภทนี้จะใช้เป็นเครื่องให้บริการกับคอมพิวเตอร์ PC ต่างๆ ที่ต่ออยู่ในเครือข่าย และยังใช้เป็นเครื่องให้บริการบนเว็ปอีกด้วย ขนาดและประสิทธิภาของคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์นี้มีหลายรุ่น ขึ้นอยู่กับการใช้งานว่าจะให้บริการกับเครื่องคอมพิวเตอร์อื่นๆ หลายเครื่องหรือไม่

4.คอมพิวเตอร์เมนเฟรม (Mainframe Computer)
       เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ที่ต้องการประมวลผลข้อมูลจำนวนมากด้วยความเร็วสูง มีหน่วยความจำขนาดใหญ่ คอมพิวเตอร์ประเภทนี้จะนิยมใช้ในองค์กรที่มีผู้ใช้จำนวนมาก เช่น ระบบธนาคารขนาดใหญ่ ระบบธุรกิจขนาดใหญ่ เป็นต้น ในการใช้งานคอมพิวเตอร์แบบเมนเฟรมมักจะไม่ใช้เครื่องเมนเฟรมนี้เพียงเครื่อง เดียว แต่จะมีการต่อทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์อื่นๆด้วย

5.ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Supercomputer)
     เครื่องคอมพิวเตอร์ประเภทนี้จัดว่าเป็นคอมพิวเตอร์ทีี่มีประสิทธิภาพการ ทำงานสูงที่สุด สามารถทำงานได้มากกว่าพันล้านคำสั่งในหนึ่งวินาที มีน้ำหนักหลายตัน สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ PC ทั่วไปได้จำนวนมาก คอมพิวเตอร์ประเภทนี้จะใช้ในงานที่ต้องการประมวลผลกับข้อมูลจำนวนมากด้วย ความเร็วสูงๆ เช่น ทางด้านการพยากรณ์อากาศ และงานคอมพิวเตอร์สำหรับการออกแบบในอุตสาหกรรมเป็น
ต้น

6.คอมพิวเตอร์ฝังตัว (Embedded Computer)
      เป็นคอมพิวเตอร์ที่ได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน โดยจะเป็นระบบประมวลผลที่ฝังตัวอยู่ในอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อควบคุมการทำงานนั้นๆ ระบบประเภทนี้จะพบในเครื่องมืออิเล็คทรอนิกส์สมัยใหม่ ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ การจุดระเบิด ระบบเบรค ด้วยคอมพิวเตอร์

ซีพียู (CPU) และการประมวลผลข้อมูล
        หน่วยประมวลผลกลางของคอมพิวเตอร์ หรือ ซีพียู (CPU) ซีพียูเป็นชิปสารกึ่งตัวนำตัวหนึ่งที่เป็นหัวใจการทำงานของคอมพิวเตอร์
คำว่า ชิป (chip) เป็นสารกึ่งตัวนำขนาดเล็ก ซึ่งภายในบรรจุวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ไว้มากมาย โดยวงจรประกอบด้วยทรานซีสเตอร์เป็นจำนวนมาก
หน่วยควบคุม (Control Unit)
หน่วยควบคุม เป็นตัวควบคุมอุปกรณ์ทั้งหมดภายในคอมพิวเตอร์ ควบคุมทิศทางการรับส่งข้อมูลต่างๆให้ทำงานได้ถูกต้อง ควบคุมขั้นตอนการทำคำสั่งของคอมพิวเตอร์ ควบคุมการประมวลผล และการใช้บัสต่างๆในการรับส่งข้อมูล

หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU)
วงจรในส่วนนี่จะทำหน้าที่ในการคำนวณต่างๆ ทางคณิตศาสตร์และทางลอจิก
ไซเคิลคำสั่ง (Machine Cycle)
จากที่กล่าวไว้แล้วว่าโปรแกรมเกิดจากการนำคำสั่งมาต่อเรียงกัน เมื่อคอมพิวเตอร์ทำงาน หน่วยควบคุมจะทำการอ่านคำสั่งต่างๆ โดยขั้นตอนการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐานสี่ขั้นตอน เรียกว่าไซเคิลคำสั่ง (machine cycle) ประกอบด้วย          
1) fetching 2) decoding  3) executing4) storing

รีจีสเตอร์ (Register)
หน่วยเก็บข้อมูลขนาดเล็กที่อยู่ภายในซีพียู มีความเร็วในการอ่านเขียนข้อมูลสูงเรียกว่า รีจีสเตอร์ ภายในซีพียูจะใช้รีจีสเตอร์นี้ในการเก็บข้อมูลและคำสั่งชั่วคราวเพื่อรอการ ประมวลผลต่อไป
สัญญาณนาฟิกาของระบบ (System Clock)
ระบบคอมพิวเตอร์จะใช้ crystal ขนาดเล็กเป็นตัวควบคุมสัญญาณนาฬิกาของระบบ โดยมีการออกแบบไว้ว่าขั้นตอนการทำงานหนึ่งๆ จะใช้สัญญาณนาฬิกากี่ลูก ถ้าหากสัญญาณนาฬิกาที่ป้อนเข้ามามีความถี่สูง ก็จะทำให้การทำงานนั้นๆ เร็วขึ้นด้วย

หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์
      หน่วยความจำ (memory) เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่เป็นตัวพักข้อมูลที่ได้รับจากผู้ใช้ เพื่อส่งต่อไปยังหน่วยผลกลางอีกทีหนึ่ง ในระบบคอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำอยู่หลายส่วน
1.หน่วยความจำหลัก ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและโปรแกรมที่ซี พีกำลังประมวลผลอยู่ในขณะนั้น หน่วยความจำหลักแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ รอม (ROM) และแรม (RAM)                                                                                        – รอม (ROM) มาจากคำว่า Read Only Memory เป็นหน่วยความจำทีเก็บข้อมูลแบบถาวร (เปลี่ยนแปลงไม่ได้) ข้อมูลจะคงอยู่ตลอดไปแม้ในช่วงที่ปิดเครื่องไม่มีกระแสไฟฟ้ามาเลี้ยง ในเครื่องคอมพิวเตอร์จะใช้หน่วยความจำนี้เป็นโปรแกรมที่ควบคุมการทำงานของ เครื่อง ที่เรียกว่ารอมไบออส (BIOS)                                                                  – แรม (RAM) มาจากคำว่า Random Access Memory ถ้าหากกล่าวถึงหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์มักจะนึกถึงหน่วยความจำประเภท แรมนี้ หน่วยความจำชนิดนี้เป็นหน่วยความจำที่ทำงานร่วมกับซีพียู ใช้พักข้อมูลชั่วคราว แต่ข้อมูลจะหายเมื่อมีการปิดเครื่อง

2.หน่วยความจำรอง หน่วยความจำรองใช้สำหรับเก็บคำสั่ง และข้อมูลที่คอมพิวเตอร์ยังไม่ใช้ในทันทีทันใด แต่ต้องการใช้ในอนาคต หน่วยความจำสำรอง มีหลายชนิดขึ้นกับเทคโนโลยีที่ใช้ในการบันทึกข้อมูล ตัวอย่างของหน่วยความจำรองได้แก่ ฮาร์ดดิสก์ (harddisk) CD DVD USB flash drive

อุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตของคอมพิวเตอร์
       หน่วยรับเข้าและหน่วยส่งออกหรืออินพุตเอาต์พุตเป็นช่องทางหลักที่ คอมพิวเตอร์ใช้ติดต่อกับผู้ใช้งาน โดยจะมีอุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตประกอบอยู่ อุปกรณ์อินพุตจะเปลี่ยนปริมาณต่างๆ ที่ผู้ใช้คอมพิวเตอร์เข้าใจไปที่รหัสที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ ส่วนอุปกรณ์เอาต์พุตจะเปลี่ยนสัญญาณที่คอมพิวเตอร์เข้าใจให้อยู่ในรูปแบบที่ มนุษย์เข้าใจได้
1.อุปกรณ์อินพุต
      อุปกรณ์อินพุต (input device) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลและคำสั่งเข้าสู่คอมพิวเตอร์ โดยจะนำลักษณะของข้อมูลที่ถูกอินพุตเปลี่ยนไปเป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์เข้า ใจ ตัวอย่างของอุปกรณ์อินพุตได้แก่ คีย์บอร์ดหรือแป้นพิมพ์ เมาส์ ปากกาอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องสแกน เครื่องอ่านบาร์โค้ด เป็นต้น
2.อุปกรณ์เอาต์พุต
      หลังจากที่คอมพิวเตอร์ประมวลผลแล้วต้องการแสดงสารสนเทศออกมา จะต้องแสดงออกทางเอาต์พุตซึ่งจะนำรหัสที่คอมพิวเตอร์ประมวลผลได้มาแสดงในรูป แบบที่มนุษย์เข้าใจ การแสดงผลของคอมพิวเตอร์ทำได้หลายรูปแบบ ได้แก่
– แสดงผลเป็นข้อความ (Text) ให้เอาต์พุตเป็นตัวอักษร ในรูปแบบของรายงาน ข่าวสารต่างๆ
– แสดงผลเป็นภาพ (Graphics) โดยให้ข้อมูลเป็นภาพ กราฟ ผังงานต่างๆ เป็นต้น
– แสดงผลเป็นเสียง (Audio) อาจเป็นเสียงเพลง เสียงประกอบเกม เป็นต้น
– แสดงผลเป็นวิดีโอ (Video) โดยแสดงเป็นไฟล์วิดีโอออกมาทางหน้าจอ
อุปกรณ์เอาต์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดได้แก่ จอภาพ และเครื่องพิมพ์ นอกจากนี้ยังมีเอาต์พุตแบบอื่นๆ อีกเช่น ลำโพง แฟกซ์ โมเด็ม

บทที่ 5 การติดตั้งระบบปฏิบัติการ

การติดตั้งระบบปฏิบัติการ

   

สิทธิ์ความเป็นเจ้าของซอฟต์แวร์ ในมุมมองทางตลาด ถูกจัดแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังนี้
          1. ซอฟต์แวร์เพื่อการพาณิชย์
          2. แชร์แวร์ (Shareware)
          3. ฟรีแวร์ (Freeware)
          4. ซอฟต์แวร์สาธารณะ

         ซอฟต์แวร์ตามมาตรฐานปิด คือซอฟต์แวร์ที่มีกรรมสิทธิ์ความเป็นเจ้าของ ไม่มีการเปิดเผยชุดคำสั่ง โดยเป็นเจ้าของสิขสิทธิ์แต่เพียงผู้เดียว และได้รับอนุญาตภายใต้สิทธิตามกฎหมาย

         ซอฟต์แวร์ตามมาตรฐานเปิด คือซอฟต์แวร์แบบ Open Source ที่ถูกสร้างขึ้นด้วยแนวคิดการอาศัยความร่วมมือจากโปรแกรมเมอร์หรือนักพัฒนาซอฟต์แวร์ทั่วโลก โดยมีความตั้งใจที่จะเปิดเผยชุดคำสั่งสู่สาธารณะ เพื่อให้เหล่านักพัฒนาช่วยกันสร้างซอฟต์แวร์เหล่านี้ขี้นมา

         การปิดระบบใน Windows 7 สามารถเลือกดำเนินการในรูปแบบต่างๆ ดังนี้
     
          - Shuttdown เป็นการปิดเครื่อง

          - Switch user เป็นการล็อกออนเข้าบัญชีผู้อื่น โดยงานของบัญชีผู้ใช้คนเดิมยังคงอยู่

          - Log off เป็นการปิดการทำงานของบัญชีผู้ใช้ที่อยู่ในปัจจุบัน เพื่อล็อกออนเข้าบัญชีผู้ใช้รายอื่น
          - Lock เป็นการหยุดพักการทำงานแบบชั่วคราว

          - Restart เป็นการปิดระบบ แล้วบูตเครื่องรอบใหม่

          - Sleep เป็นการหยุดพักระบบหรือให้ระบบหลับชั่วคราว สามารถกลับมาใช้งานเมื่อมีการขยับเมาส์หรือกดปุ่มคีย์ใดๆ บนคีย์บอร์ด

          - Hibernate เป็นการหยุดพักการทำงานชั่วคราว ด้วยการจัดเก้บงานที่ค้างคาอยู่ ณ ขณะนั้นไว้ในฮาร์ดดิสก์ และเครื่องก็จะถูกปิดไป ครั้นเมื่อมีการเปิดเครื่อง ระบบก็จะโหลดโปรแกรมที่ค้างคาอยู่ขึ้นมา เพื่อให้เราได้ใช้งานต่อ

         ระบบปฏิบัติการ Windows 8 สามารถเลือกใช้งานใน 2 มุมมองด้วยกัน คือแบบเดสก์ท็อปกับแบบเมโทรอินเตอร์เฟซที่สนับสนุนจอภาพแบบสัมผัส

บทที่ 4 ประเภทของโปรแกรมระบบปฏิบัติการ

ประเภทของโปรแกรมระบบปฏิบัติการ

ประเภทของโปรแกรมระบบปฏิบัติการ

ซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ มีหลากหลายชนิดด้วยกัน เนื่องจากถูกออกแบบและสร้างขึ้นบน

พื้นฐานของความต้องการที่แตกต่างกันคือ 

 1.อินเตอร์เฟซของระบบปฏิบัติการ

 2.ประเภทของระบบปฏิบัติการ

 3.ชนิดของซีพียูที่สนับสนุน

อินเตอร์เฟซแบบคำสั่ง หรือ Command Line เป็นอินเตอร์เฟซที่ผู้ใช้ต้องมีความรู้ในการโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์ผ่านคำสั่งต่างๆ ดังนั้น ผู้ใช้จึงต้องรู้ว่า ต้องป้อนคำสั่งอะไรลงไปเพื่อโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์

อินเตอร์เฟซแบบกราฟฟิก หรือ GUl เป็นอินเตอร์เฟซของระบบปฏิบัติการยุคใหม่ที่เป็นแบบกราฟิกซึ้งนอกจากจะมีความสวยงามแล้ว ยังช่วยให้ผู้ที่ใช้ที่ไม่มีความรู้สามารถโต้ตอบกับระบบได้สะดวกและง่ายยิ่งขึ้นผ่านการคลิกปุ่มไอคอนต่างๆ

ระบบปฏิบัติการส่วนบุคคล เป็นระบบปฏิบัติการที่มุ่งเน้นการใช้งานส่วนบุคคลเป็นหลักใน

ลักษณะของผู้ใช้ควเดียว เช่น ระบบปฏิบัติการ Windows แต่อย่างไรก็ตาม ก็สามารถตั้งค่าเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายได้

ระบบปฏิบัติการเครือข่าย เป็นระบบปฏิบัติการที่สร้างขึ้นเพื่อใช้งานบนระบบเครือข่ายเป็นหลักที่สามารถรองรับการเชื่อมต่อจากเครื่องลูกข่ายนับร้อยๆ เครื่องได้ เช่น Windows,Server,Novell NetWare และ Unix เป็นต้น

ซีพียู CISC ภายในซีพียู จะประกอบไปด้วยชุดคำสั่งจำนวนมาก ส่งผลให้ซีพียูมีขนาาดใหญ่ใช้พลังงานมากขึ้น จึงทำให้เกินความร้อนสะสมสูง ตัวอย่างซซีพียูที่ใช้สถาปัตยกรรม CISC เช่น ชิปตระกูล Intel และ AMD 

ซ๊พียู RISC ภายในซีพียูจะมีชุดคำสั่งที่น้อยกว่า โยจะบรรจุชุดคำสั่งพื้นฐานง่ายๆ ที่ใช้งานอยู่เป็นประจำ ส่วนคำสั่งที่ซับซ่อนก็จะปล่อยให้เป็นหน้าที่ของระบบปฏิบัติการในการนำคำสั่งพื่นฐานที่มีอยู่มาประกอบเข้าด้วยกัน จึงทำให้ซีพียูมีขนาดเล็ก และใช้พลังงานน้อยกว่าตัวอย่างซีพียูที่ใช้สถาปัตยกรรม RISC เช่น ชิปตระกูล Power PC, Silicon Graphics และ DEC Alpha

ระบบปฏิบัติการ DOS เป็นระบบปฏิบัติการที่ได้รับความนิยมในอดีต ถูกออกแบบใช้งานบนเครื่องพีซีในยุคเริ่มต้น เป็นระบบปฏิบัติการที่ประมวลผลแบบงานเดียว โดยมีอินเตอร์เฟซแบบคำสั่ง 

ระบบปฏิบัติการ Windows เป็นระบบปฏิบัติการจากค่ายไมโครซอฟต์ที่มีส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 90 % มีหลากหลายเวอร์ชั่น หลากหลายระดับให้เลือกใช้ตั้งแต่ระบบปฏิบัติการส่วนบุคคล ระบบปฏิบัติการเครือข่าย และระบบปฏิบัติการในระบบเคลื่อนที่ 

ระบบปฏิบัติการ Mac เป็นผลิตภัณฑ์จากค่ายแอปเปิลที่ออกกแบบมาใช้งานบนเครื่องแมคโดยเฉพาะ เป็นระบบปฏิบัติการที่พัฒนาขึ้นจากพื้นฐานระบบปฏิบัติการยูนิกส์ 

ระบบปฏิบัติการ Unix มักถูกนำไปใช้ในวงกำจัด ข้อเด่นคือระบบเปิด ไม่ขึ้นต่อแพลตฟอร์ม ส่วนใหญ่จะนำไปใช้เป็นเครื่องเซิร์ฟเวอร์ระดับกลาง เป็นระบบปฏิบัติการที่มีรูปแบบการประมวลผลแบบมัลติยูสเวอร์และมัลติทาสกิ้ง 

ระบบปฏิบัติการ Linux เป็นสายพันธ์หนึ่ง Unix และยังเป็นระบบเปิด ที่เปิดโอกาศให้นักพัฒนานำไปปรับปรุงเพื่อแบ่งปันใช้งานบนอินเตอร์เน็ต สามรถดาวน์ดหลดมาใช้งานได้ฟรีบนอินเทอร์เน็ต สำหรับลินุกซ์ประเทศไทย ได้รับการพัฒนาขึ้นภายใต้หน่วยงาน NECTEC ดดยใช้ชื่อว่า ลินุกซ์ทะเล (Linux Tle)

ระบบปฏิบัติการบนโทรศัพท์เคลื่อนที่ เป็นระบบปฏิบัติการที่ถูกออกแบบมาเป็นกรณีพิเศษ เพื่อใช้งานบนอุปกรณ์โดยเแพาะ เช่น Windows phone,Android,Apple iOS , BlackBerry,HP webOS และ Symbian เป็นต้น

บทที่ 3 ระบบปฏิบัติการกับ การจัดการทรัพยากรระบบ โปรเซส

ระบบปฏิบัติการกับ การจัดการทรัพยากรระบบ

โปรเซส

โปรเซส คือโปรแกรมที่ถูกประมวลผลโดยซีพียู สถานะของโปรเซส จะประกอบด้วยสถานะ New, Ready, Running, waiting และ Terminated

การจัดตารางการทำงานแบบมาก่อนได้ก่อน (FCFS) เป็นวิธีที่โปรเซสใดร้องขอหน่วยซีพียูก่อน จะได้รับการบริการจากซีพียูก่อน ซึ่งเป็นไปตามลำดับคิวนั้นเอง 

การจัดตารางแบบ SJF เป็นวิธีที่ไม่ได้คำนึงถึงลำดับในคิวงานว่างานใดมาก่อนแต่จะพิจารณาถึงงานหรือโปรเซสที่ใช้เวลาการประมวลผลน้อยที่สุด ก็จะได้บริการหน่วยซีพียูก่อน 

การจัดตารางการทำงานตามลำดับความสำคัญ (Priority Scheduling) เป็นวิธีที่มีการกำหนดความสำคัญของโปรเซสแต่ละโปรเซสไม่เท่ากัน โดยโปรเซสที่จะเข้าครอบครองซีพียูได้ต้องมีลำดับความสำคัญสูงสุดในกลุ่ม

การจัดตารางการทำงานแบบหมุนเวียนกันทำงาน (Round-Robin Scheduling) ถูกออกแบบมาให้ใช้กับระบบคอมพิวเตอร์แบบแบ่งเวลา โดยจะใช้พื้นฐานวิธีแบบมาก่อนได้ก่อนเป็นหลัก แต่ละโปรเซสจะใช้บริการซีพียูด้วยเวลาเท่าๆกัน หมุนเวียนกันไป ที่เรียกว่า เวลาควันตัม (Quantum Time)

หากทั้งโปรเซส A และ B ต่างไม่ยอมปลดทรัพยากรของตนเองเพื่อให้อีกโปรเซสหนึ่งใช้งานก็จะเกิดวงจรลูปขึ้นมา เนื่องจากทั้งโปรเซส A และโปรเซส B ต่างก็รอคอยทรัพยากร ของอีกโปรเซสหนึ่งที่ครอบครองอยู่ และต่างก็ไม่ยอมปลดทรัพยากรของตนจนกว่าจะได้ใช้งานทรัพยากรของอีกฝ่ายหนึ่ง จึงเป็นที่มาของ 

วงจรอับ (Deadlock) หากระบบเกิดวงจรอับขึ้นมา นั่นหมายถึงการทำงานของโปรเซสที่เกี่ยวข้องจะติดค้างอยู่ ตลอด ไม่มีวันจบสิ้น ซึ่งสามารถเเก้ไขได้ด้วยการให้โปรเซสหนึ่งในวงจรลูปปลดปล่อยทรัพยากรที่ครอบครองอยู่ เพื่อให้ฌปรเซสที่เหลือทำงานต่อไปได้ การจัดสรรหน่วยความจำ เเบ่งออกเป็น 2 ประเภทด้วยกันคือ การจัดสรรหน่วยความจำแบบต่อเนื่อง เเละการจัดสรรหน่วยความจำแบบไม่ต่อเนื่อง 

ระบบโปรเกรมเดี่ยว คือ ระบบปฎิบัติการที่สามารถรันโปรเเกรมของผู้ใช้ได้เพียงครั้งละหนึ่งโปรเเกรมเท่านั้น 

ระบบหลายโปรเเกรม คือ ระบบปฎิบัติการที่สามารถรันหลายๆโปรเเกรมได้ในขณะเดียวกัน เเนวคิดของ หน่วยความจำเสมือน เกิดขึ้นจากหลักการที่ว่า ถึงเเม้ว่าโปรเเกรมที่นำมาโปรเซส จะมีขนาดใหญ่กว่าหน่วยกว่าความจำหลักที่มีอยู่จริงก็ตาม ก็ต้องสามารถรันโปรเเกรมเหล่านั้นได้ 

การจัดเก็บไฟล์ข้อมูล มีหลักการอยู่ 2 วิธีด้วยกันคือ การบันทึกข้อมูลในไฟล์แบบเรียงติดกัน เเละการเเบ่งไฟล์เป็นบล็อก 

บทที่ 1ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์และระบบปฏิบัติการ

ความหมายของคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์มาจากภาษาละตินว่า Computer ซึ่งหมายถึง การนับ หรือ การคำนวณ พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ให้ความหมายของคอมพิวเตอร์ไว้ว่า "เครื่องอิเล็กทรอนิกส์แบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่เหมือนสมองกล ใช้สำหรับแก้ปัญหาต่างๆ ที่ง่ายและซับซ้อนโดยวิธีทางคณิตศาสตร์"
คอมพิวเตอร์จึงเป็นเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ทำงานแทนมนุษย์ ในด้านการคิดคำนวณและสามารถจำข้อมูล ทั้งตัวเลขและตัวอักษรได้เพื่อการเรียกใช้งานในครั้งต่อไป นอกจากนี้ ยังสามารถจัดการกับสัญลักษณ์ได้ด้วยความเร็วสูง โดยปฏิบัติตามขั้นตอนของโปรแกรม คอมพิวเตอร์ยังมีความสามารถในด้านต่างๆ อีกมาก อาทิเช่น การเปรียบเทียบทางตรรกศาสตร์ การรับส่งข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลในตัวเครื่องและสามารถประมวลผลจากข้อมูลต่างๆ ได้

ประเภทของคอมพิวเตอร์
จากประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีทางด้านคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วมาก ทำให้ปัจจุบันมีเครื่องคอมพิวเตอร์ให้เลือกใช้มากมายหลายรูปแบบตามความต้องการของผู้ใช้

การแบ่งประเภทของคอมพิวเตอร์นั้น สามารถจำแนกออกได้เป็น 3 กลุ่มหลัก ดังนี้
1. ประเภทของคอมพิวเตอร์ตามหลักการประมวลผล
2.ประเภทของคอมพิวเตอร์ตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน
3.ประเภทของคอมพิวเตอร์ตามความสามารถของระบบ

แบ่งตามหลักการประมวลผล จำแนกได้เป็น 3 ประเภท คือ

คอมพิวเตอร์แบบแอนะล็อก (Analog Computer) หมายถึง เครื่องมือประมวลผลข้อมูลที่อาศัยหลักการวัด (Measuring Principle) ทำงานโดยใช้ข้อมูลที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบต่อเนื่อง (Continuous Data) แสดงออกมาในลักษณะสัญญาณที่เรียกว่า Analog Signal เครื่องคอมพิวเตอร์ประเภทนี้มักแสดงผลด้วยสเกลหน้าปัทม์ และเข็มชี้ เช่น การวัดค่าความยาว โดยเปรียบเทียบกับสเกลบนไม้บรรทัด การวัดค่าความร้อนจากการขยายตัวของปรอทเปรียบเทียบกับสเกลข้างหลอดแก้ว นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างของ Analog Computer ที่ใช้การประมวลผลแบบเป็นขั้นตอน เช่น เครื่องวัดปริมาณการใช้น้ำด้วยมาตรวัดน้ำ ที่เปลี่ยนการไหลของน้ำให้เป็นตัวเลขแสดงปริมาณ อุปกรณ์วัดความเร็วของรถยนต์ในลักษณะเข็มชี้ หรือเครื่องตรวจคลื่นสมองที่แสดงผลเป็นรูปกราฟ เป็นต้น

คอมพิวเตอร์แบบดิจิทัล (Digital Computer) ซึ่งก็คือคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการทำงานทั่วๆ ไปนั่นเอง เป็นเครื่องมือประมวลผลข้อมูลที่อาศัยหลักการนับ ทำงานกับข้อมูลที่มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) ในลักษณะของสัญญาณไฟฟ้า หรือ Digital Signal อาศัยการนับสัญญาณข้อมูลที่เป็นจังหวะด้วยตัวนับ (Counter) ภายใต้ระบบฐานเวลา (Clock Time) มาตรฐาน ทำให้ผลลัพธ์เป็นที่น่าเชื่อถือ ทั้งสามารถนับข้อมูลให้ค่าความละเอียดสูง เช่นแสดงผลลัพธ์เป็นทศนิยมได้หลายตำแหน่ง เป็นต้นเนื่องจากDigital Computer ต้องอาศัยข้อมูลที่เป็นสัญญาณไฟฟ้า (มนุษย์สัมผัสไม่ได้) ทำให้ไม่สามารถรับข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต้นทางได้โดยตรง จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนข้อมูลต้นทางที่รับเข้า (Analog Signal) เป็นสัญญาณไฟฟ้า (Digital Signal) เสียก่อน เมื่อประมวลผลเรียบร้อยแล้วจึงเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้ากลับไปเป็น Analog Signal เพื่อสื่อความหมายกับมนุษย์ต่อไปโดยส่วนประกอบสำคัญที่เรียกว่า ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล (Converter) คอยทำหน้าที่ในการเปลี่ยนรูปแบบของสัญญาณข้อมูล ระหว่าง Digital Signal กับ Analog Signal

คอมพิวเตอร์แบบลูกผสม (Hybrid Computer) เครื่องประมวลผลข้อมูลที่อาศัยเทคนิคการทำงานแบบผสมผสาน ระหว่าง Analog Computer และ Digital Computer โดยทั่วไปมักใช้ในงานเฉพาะกิจ โดยเฉพาะงานด้านวิทยาศาสตร์ เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ในยานอวกาศ ที่ใช้ Analog Computer ควบคุมการหมุนของตัวยาน และใช้ Digital Computerในการคำนวณระยะทาง เป็นต้นการทำงานแบบผสมผสานของคอมพิวเตอร์ชนิดนี้ ยังคงจำเป็นต้องอาศัยตัวเปลี่ยนสัญญาณ (Converter) เช่นเดิม
แบ่งตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน จำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ
เครื่องคอมพิวเตอร์เพื่องานเฉพาะกิจ (Special Purpose Computer) หมายถึง เครื่องประมวลผลข้อมูลที่ถูกออกแบบตัวเครื่องและโปรแกรมควบคุม ให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นการเฉพาะ (Inflexible) โดยทั่วไปมักใช้ในงานควบคุม หรืองานอุตสาหกรรมที่เน้นการประมวลผลแบบรวดเร็ว เช่นเครื่องคอมพิวเตอร์ควบคุมสัญญาณไฟจราจร คอมพิวเตอร์ควบคุมลิฟท์ หรือคอมพิวเตอร์ควบคุมระบบอัตโนมัติในรถยนต์ เป็นต้น

เครื่องคอมพิวเตอร์เพื่องานอเนกประสงค์ (General Purpose Computer)หมายถึง เครื่องประมวลผลข้อมูลที่มีความยืดหยุ่นในการทำงาน (Flexible) โดยได้รับการออกแบบให้สามารถประยุกต์ใช้ในงานประเภทต่างๆ ได้โดยสะดวก โดยระบบจะทำงานตามคำสั่งในโปรแกรมที่เขียนขึ้นมา และเมื่อผู้ใช้ต้องการให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานอะไร ก็เพียงแต่ออกคำสั่งเรียกโปรแกรมที่เหมาะสมเข้ามาใช้งาน โดยเราสามารถเก็บโปรแกรมไว้หลายโปรแกรมในเครื่องเดียวกันได้ เช่น ในขณะหนึ่งเราอาจใช้เครื่องนี้ในงานประมวลผลเกี่ยวกับระบบบัญชี และในขณะหนึ่งก็สามารถใช้ในการออกเช็คเงินเดือนได้ เป็นต้น
แบ่งตามความสามารถของระบบ

จำแนกออกได้เป็น 4 ชนิด โดยพิจารณาจาก ความสามารถในการเก็บข้อมูล และ ความเร็วในการประมวลผล เป็นหลัก ดังนี้

ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) หมายถึง เครื่องประมวลผลข้อมูลที่มีความสามารถในการประมวลผลสูงที่สุด โดยทั่วไปสร้างขึ้นเป็นการเฉพาะเพื่องานด้านวิทยาศาสตร์ที่ต้องการการประมวลผลซับซ้อน และต้องการความเร็วสูง เช่น งานวิจัยขีปนาวุธ งานโครงการอวกาศสหรัฐ (NASA) งานสื่อสารดาวเทียม หรืองานพยากรณ์อากาศ เป็นต้น

เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer) หมายถึง เครื่องประมวลผลข้อมูลที่มีส่วนความจำและความเร็วน้อยลง สามารถใช้ข้อมูลและคำสั่งของเครื่องรุ่นอื่นในตระกูล (Family) เดียวกันได้ โดยไม่ต้องดัดแปลงแก้ไขใดๆ นอกจากนั้นยังสามารถทำงานในระบบเครือข่าย (Network) ได้เป็นอย่างดี โดยสามารถเชื่อมต่อไปยังอุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องปลายทาง (Terminal) จำนวนมากได้ สามารถทำงานได้พร้อมกันหลายงาน (Multi Tasking) และใช้งานได้พร้อมกันหลายคน (Multi User) ปกติเครื่องชนิดนี้นิยมใช้ในธุรกิจขนาดใหญ่ มีราคาตั้งแต่สิบล้านบาทไปจนถึงหลายร้อยล้านบาท ตัวอย่างของเครื่องเมนเฟรมที่ใช้กันแพร่หลายก็คือ คอมพิวเตอร์ของธนาคารที่เชื่อมต่อไปยังตู้ ATM และสาขาของธนาคารทั่วประเทศนั่นเอง

มินิคอมพิวเตอร์ (Mini Computer) ธุรกิจและหน่วยงานที่มีขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ขนาดเมนเฟรมซึ่งมีราคาแพง ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์จึงพัฒนาคอมพิวเตอร์ให้มีขนาดเล็กและมีราคาถูกลง เรียกว่า เครื่องมินิคอมพิวเตอร์ โดยมีลักษณะพิเศษในการทำงานร่วมกับอุปกรณ์ประกอบรอบข้างที่มีความเร็วสูงได้ มีการใช้แผ่นจานแม่เหล็กความจุสูงชนิดแข็ง (Harddisk) ในการเก็บรักษาข้อมูล สามารถอ่านเขียนข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว หน่วยงานและบริษัทที่ใช้คอมพิวเตอร์ขนาดนี้ ได้แก่ กรม กอง มหาวิทยาลัย ห้างสรรพสินค้า โรงแรม โรงพยาบาล และโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ
ไมโครคอมพิวเตอร์ (Micro Computer) หมายถึง เครื่องประมวลผลข้อมูลขนาดเล็ก มีส่วนของหน่วยความจำและความเร็วในการประมวลผลน้อยที่สุด สามารถใช้งานได้ด้วยคนเดียว จึงมักถูกเรียกว่า คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer : PC)
ปัจจุบัน ไมโครคอมพิวเตอร์มีประสิทธิภาพสูงกว่าในสมัยก่อนมาก อาจเท่ากับหรือมากกว่าเครื่องเมนเฟรมในยุคก่อน นอกจากนั้นยังราคาถูกลงมาก ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมใช้มาก ทั้งตามหน่วยงานและบริษัทห้างร้าน ตลอดจนตามโรงเรียน สถานศึกษา และบ้านเรือน บริษัทที่ผลิตไมโครคอมพิวเตอร์ออกจำหน่ายจนประสบความสำเร็จเป็นบริษัทแรก คือ บริษัทแอปเปิลคอมพิวเตอร์

เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ จำแนกออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1. แบบติดตั้งใช้งานอยู่กับที่บนโต๊ะทำงาน (Desktop Computer)
2. แบบเคลื่อนย้ายได้ (Portable Computer) สามารถพกพาติดตัว อาศัยพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จากภายนอก ส่วนใหญ่มักเรียกตามลักษณะของการใช้งานว่า Laptop Computer หรือNotebook Computer

องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 5 ส่วนด้วยกัน คือ
1. ฮาร์ดแวร์ (Hardware) หมายถึง สิ่งที่มองเห็นและจับต้องสัมผัสได้ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ (Case) เมนบอร์ด (Mainboard) และอุปกรณ์ต่อพ่วงรอบข้าง (Peripheral) ที่เกี่ยวข้อง เช่น ฮาร์ดดิสก์ แป้นพิมพ์ เม้าส์ หน่วยประมวลผลกลาง จอภาพ เครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์อื่น ๆ ฮาร์ดแวร์จะไม่สามารถทำงานด้วยตัวเองเดี่ยว ๆ ได้ จะต้องนำมาต่อเชื่อมเพื่อทำงานร่วมกันเป็นระบบที่เรียกว่า "ระบบคอมพิวเตอร์ (Computer System)" ที่มีโครงสร้างของระบบจะทำงานตามโปรแกรมหรือซอฟต์แวร์ที่เขียนขึ้น

2. ซอฟต์แวร์ (Software) หมายถึง โปรแกรม (Program) หรือชุดคำสั่งที่ควบคุมให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ซึ่งคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่ประกอบออกมาจากโรงงานจะยังไม่สามารถทำงานได้ในทันที ต้องมีซอฟต์แวร์ซึ่งเป็นโปรแกรมหรือชุดคำสั่งที่สั่งให้ฮาร์ดแวร์ทำงานตามต้องการได้ โดยโปรแกรมหรือชุดคำสั่งนั้นจะเขียนจากภาษาต่าง ๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น เรียกว่า ภาษาคอมพิวเตอร์ (Programming Language) ภาษาใดภาษาหนึ่ง และมีโปรแกรมเมอร์ (Programmer) หรือนักเขียนโปรแกรมเป็นผู้ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเขียนซอฟต์แวร์แบบต่าง ๆ ขึ้นมา

ซอฟต์แวร์ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ
2.1) ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software) เป็นซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่จัดการและควบคุม ทรัพยากรต่าง ๆ ของคอมพิวเตอร์ และอำนวยความสะดวกด้านเครื่องมือสำหรับการทำงานพื้นฐานต่าง ๆ ตั้งแต่ผู้ใช้เริ่มเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงานจะเป็นไปตามชุดคำสั่งที่เขียนขึ้น ตลอดจนควบคุมการสื่อสารข้อมูลในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
2.2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software) หมายถึง ซอฟต์แวร์ที่สร้างหรือพัฒนาขึ้น เพื่อใช้งานด้านใดด้านหนึ่งโดยเฉพาะตามที่ผู้ใช้ต้องการ เช่น งานด้านการจัดทำเอกสาร การทำบัญชี การจัดเก็บข้อมูลข่าวสาร ตลอดจนงานด้านอื่น ๆ ตามแต่ผู้ใช้ต้องการ
3. ข้อมูล/สารสนเทศ (Data/Information) คือ ข้อมูลต่างๆ ที่เรานำมาให้คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลคำนวณ หรือกระทำการอย่างใดอย่างหนึ่งให้ได้มาเป็นผลลัพธ์ที่เราต้องการ ยกตัวอย่างเช่น ข้อมูลบุคลากรเกี่ยวกับรายละเอียดประวัติส่วนตัว ประวัติการศึกษาหรือ ประวัติการทำงาน ซึ่งอาจนำมาจำแนกเป็นรายงานต่างๆ เกี่ยวกับบุคลากรในหน่วยงานได้ หรือข้อมูลเกี่ยวกับตัวเลขมาตรๆ ไฟฟ้าของบ้านแต่ละหลัง ก็ใช้สำหรับคำนวณเป็นปริมาณไฟฟ้า ที่ใช้ในแต่ละเดือน แล้วคิดเป็นเงิน ที่จะต้องชำระให้กับการไฟฟ้าฯ
4. บุคคลากร (Peopleware) คือ เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานต่างๆ และผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ในหน่วยงานนั้นๆ บุคลากรด้านคอมพิวเตอร์นั้น มีความสำคัญมาก เพราะการใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานต่างๆ นั้นจะต้องมีการจัดเตรียมเปลี่ยนระบบ จัดเตรียมโปรแกรมดำเนินการต่างๆ หลายอย่าง ซึ่งไม่สามารถทำด้วยตัวเองได้ ถ้าหากไม่ใช่ผู้ที่รู้เรื่องคอมพิวเตอร์มากนัก เราจึงถือว่าบุคลากร เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของ ระบบคอมพิวเตอร์ด้วย ซึ่งสามารถสรุปเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ดังนี้
- เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ (Operator)
- บุคลากรที่เกี่ยวข้องกับระบบ (System)
- ผู้จัดการศูนย์ประมวลผลคอมพิวเตอร์ (Electronic Data Processing Manager)
- ผู้ใช้คอมพิวเตอร์ (Computer user)