Unit 22

2ระบบปฏิบัติการเบื้องต้น

โดย นางวิภา นิลศิริ
วิทยาลยั เทคนิคกาญจนาภิเษกอดุ รธ
านี

ระบบปฏิบตั ิการเบอื้ งต้น

1. ระบบปฏิบตั ิการ คืออะไร

ร ะ บ บ ป ฏิ บั ติ ก า ร (operating system) ห รื อ โ อ เ อ ส (OS)

เป็ น ซ อฟ ต์ แวร์ท่ีท าห น้ าท่ีเป็ น ตัวก ลางระห ว่าง ฮาร์ด แวร์และซ อ ฟ ต์แวร์ป ระยุกต์ ทัว่ ไป

บางครงั้ เราอาจะเหน็ ระบบปฏบิ ตั กิ ารเป็นเฟิรม์ แวรก์ ไ็ ด้

ร ะ บ บ ป ฏิ บั ติ ก า ร มี ห น้ า ท่ี ห ลั ก ๆ คื อ

ก า ร จัด ส ร ร ท รัพ ย า ก ร ใน เค ร่ือ ง ค อ ม พิ ว เต อ ร์ เพ่ื อ ให้ บ ริก า ร ซ อ ฟ ต์ แ ว ร์ป ร ะ ยุ ก ต์

ใ น เ ร่ื อ ง ก า ร รั บ ส่ ง แ ล ะ จั ด เ ก็ บ ข้ อ มู ล กั บ ฮ า ร์ ด แ ว ร์ เ ช่ น

การส่งขอ้ มลู ภาพไปแสดงผลท่จี อภาพ การส่งขอ้ มลู ไปเกบ็ หรอื อ่านจากฮารด์ ดสิ ก์ การรบั ส่งขอ้ มลู ในระ

บบเครอื ขา่ ย การสง่ สญั ญาณเสยี งไปออกลาโพง หรอื จดั สรรพน้ื ทใ่ี นหน่วยความจา ตามทซ่ี อฟตแ์ วรป์ ระ

ยุ ก ต์ ร้ อ งข อ

รวมทงั้ ทาหน้าทจ่ี ดั สรรเวลาการใช้หน่วยประมวลผลกลาง ในกรณีทอ่ี นุญาตใหซ้ อฟตแ์ วรป์ ระยุกตห์ ลาย

ๆ ตวั ทางานพรอ้ มๆ กนั

ระบบปฏิบัติการ ช่วยให้ตัวซอฟต์แวร์ประยุกต์ ไม่ต้องจัดการเร่ืองเหล่านั้นด้วยตนเอง
เพยี งแคเ่ รยี กใชบ้ รกิ ารจากระบบปฏบิ ตั กิ ารกพ็ อ ทาใหพ้ ฒั นาซอฟตแ์ วรป์ ระยกุ ตไ์ ดง้ า่ ยขน้ึ

2. หน้าที่ของระบบปฏิบตั ิการ
จากท่ีได้กล่าวมาแล้วว่า ระบบปฏิบัติการถูกสร้างข้ึนมาด้วยวัตถุประสงค์หลักคือ

อ า น ว ย ค ว า ม ส ะ ด ว ก แ ก่ ผู้ ใ ช้ เ ค ร่ื อ ง ค อ ม พิ ว เ ต อ ร์
ในลักษณะท่ีผู้ใช้ไม่จาเป็ นต้องทราบกลไกการทางานหรือฮาร์ดแวร์ของระบบ จึงสามารถแบ่ง
หน้าทห่ี ลกั ของระบบปฏบิ ตั กิ ารไดด้ งั น้ี

(1) ติ ด ต่ อ กั บ ผู้ ใ ช้ ( user interface)
ผู้ใช้สามารถติดต่อหรือควบคุมการทางานของเคร่ืองคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบปฏิบัติการได้
โดยระบบปฏบิ ตั กิ ารจะเคร่อื งหมายพรอ้ มต์ (prompt) ออกทางจอภาพเพ่อื รอรบั คาสงั่ จากผู้ใชโ้ ดยตรง

ตัวระบบปฏิบัติการจึงเป็ นตัวกลางท่ีทาหน้าท่ีเช่ือมโยงระหว่างผู้ใช้กับฮาร์ดแวร์ของเคร่ือง
นอกจากน้ีผใู้ ชอ้ าจเขยี นโปรแกรมเพ่อื ใชง้ านกรณีน้ีผใู้ ชก้ ส็ ามารถตดิ ต่อกบั ระบบปฏบิ ตั กิ ารไดโ้ ดยผ่านท
าง System Call

(2) ควบคุมการทางานของโปรแกรม และอุปกรณ์รบั /แสดงผลข้อมูล (input/output

device) ต ล อ ด จ น ก ารให้ ค ว าม ส ะด ว ก แ ก่ ผู้ใช้ใน ก ารใช้ งาน อุ ป ก รณ์ ต่ างๆ ได้ ง่าย เช่ น
ก า ร เ ข้ า ถึ ง ข้ อ มู ล ใ น แ ฟ้ ม ห รื อ ติ ด ต่ อ กั บ อุ ป ก ร ณ์ รั บ / แ ส ด ง ผ ล ข้ อ มู ล
จงึ ทาใหผ้ พู้ ฒั นาโปรแกรมไม่จาเป็นต้องเขยี นโปรแกรมเพ่อื ควบคุมตวั ขบั ดสิ ก์เพราะระบบปฏบิ ตั ิการจดั
บรกิ ารใหม้ คี าสงั่ สาหรบั ตดิ ต่อกบั อุปกรณ์เหลา่ น้ีไดอ้ ยา่ งงา่ ยๆเน่ืองจากผใู้ ชเ้ ครอ่ื งคอมพวิ เตอรผ์ ่านทางร
ะบบปฏบิ ตั กิ าร อาจไม่มคี วามจาเป็นตอ้ งมคี วามรคู้ วามเขา้ ใจถงึ หลกั การทางานภายในของเคร่อื ง ดงั นนั้
ระบบปฏิบัติการจึงมีหน้าท่ีควบคุมการทางานของโปรแกรม การทา งานของอุปกรณ์ ต่างๆ
เ พ่ื อ ใ ห้ ก า ร ท า ง า น ข อ ง ร ะ บ บ เ ป็ น ไ ป อ ย่ า ง ถู ก ต้ อ ง แ ล ะ ส อ ด ค ล้ อ ง กั น
ระบบปฏบิ ตั กิ ารจงึ มสี ่วนประกอบของหน้าทต่ี ่างๆ ทค่ี วบคุมอุปกรณ์แต่ละชนิดทม่ี หี น้าทแ่ี ตกต่างกนั ไป
โดยผใู้ ชอ้ าจเรยี กใชผ้ า่ นทาง System Call หรอื เขยี นโปรแกรมขน้ึ มาควบคุมอุปกรณ์เหล่านนั้ ไดเ้ อง

( 3 ) จั ด ส ร ร ใ ห้ ใ ช้ ท รั พ ย า ก ร ร ะ บ บ ร่ ว ม กั น ( shared resources)

ซ่ึงทรัพ ยากรหลักท่ีต้องมีการจัดสรร ได้แก่ หน่ วยประมวลผลกลาง หน่ วยความจาหลัก
อุ ป ก ร ณ์ รั บ / แ ส ด ง ผ ล ข้ อ มู ล แ ล ะ แ ฟ้ ม ข้ อ มู ล เ ช่ น
การจดั ลาดบั ใหบ้ รกิ ารใชเ้ ครอ่ื งพมิ พก์ ารสบั หลกี งานหลายงานในหน่วยความจาหลกั และการจดั สรรหน่ว
ยความจาหลกั ให้กับโปรแกรมทัง้ หลาย ทรพั ยากร คือสิ่งท่ีซ่ึงถูกใช้ไปเพ่ือให้โปรแกรมดาเนินไป
ซง่ึ เหตุทต่ี อ้ งมกี ารจดั สรรทรพั ยากรกเ็ พราะ

• ทรพั ยากรของระบบมขี ดี จากดั เช่นซพี ยี ใู นระบบมอี ยเู่ พยี งตวั เดยี ว
แต่ทางานในระบบมลั ตโิ ปรแกรมมงิ่ มกี ารทางานหลายโปรแกรม
จงึ จะตอ้ งมกี ารจดั สรรซพี ยี ใู หท้ กุ โปรแกรมอยา่ งเหมาะสม

• ทรพั ยากรมอี ยหู่ ลายประเภท แต่ละโปรเซสหรอื โปรแกรมมคี วามตอ้ งการใชท้ รพั ยากรเพยี ง
อยา่ งเดยี ว หรอื หลายอยา่ งพรอ้ มกนั ระบบปฏบิ ตั กิ ารจงึ ตอ้ งจดั เตรยี มทรพั ยากรต่างๆ
ตามความตอ้ งการของโปรแกรม

ดั ง นั้ น ห น้ า ท่ี อั น ส า คั ญ ป ร ะ ก า ร ห น่ึ ง ข อ ง ร ะ บ บ ป ฏิ บั ติ ก า ร ก็ คื อ
การจดั สรรทรพั ยากรของระบบให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยคานึงถึงความยุติธรรมต่อผู้ใช้แต่ละคน
และให้เกิดประสทิ ธภิ าพเป็นหลกั สาคญั ถ้าระบบปฏบิ ตั ิการจดั สรรทรพั ยากรได้อย่างมปี ระสทิ ธภิ าพ
ร ะ บ บ ก็ ส า ม า ร ถ รั น โ ป ร แ ก ร ม ไ ด้ อ ย่ า ง ร ว ด เ ร็ ว แ ล ะ ไ ด้ ง า น เ พิ่ ม ข้ึ น

ท รั พ ย า ก ร ห ลั ก ท่ี ร ะ บ บ ป ฏิ บั ติ ก า ร จั ด ส ร ร ไ ด้ แ ก่ โ ป ร เ ซ ส เ ซ อ ร์

(ซพี ยี )ู ,หน่วยความจา,อุปกรณ์นาขอ้ มลู เขา้ /ออก และขอ้ มลู เป็นตน้

ระบบปฏบิ ตั กิ ารอาจเป็นไดท้ งั้ Hardware Software หรอื Firmware หรอื ผสมผสานกนั กไ็ ด้

โดยมี

เป้าหมายเดยี วกนั คอื สามารถช่วยใหผ้ ใู้ ชค้ อมพวิ เตอรส์ ามารถใชค้ อมพวิ เตอรไ์ ดด้ งั ทไ่ี ดก้ ล่าวมาแลว้

(1) Hardware OS เ ป็ น OS ท่ี อ ยู่ ใ น รู ป ข อ ง อุ ป ก ร ณ์

ถูกสรา้ งขน้ึ เพ่อื ควบคุมการทางานของเครอ่ื งคอมพวิ เตอรแ์ ละเป็นส่วนหน่ึงของฮารด์ แวรม์ คี วามเรว็ ในก

า ร ท า ง า น สู ง แ ต่ ร า ค า แ พ ง แ ล ะ แ ก้ ไ ข ย า ก

ไมน่ ยิ มในการแกไ้ ขสว่ นมากจะเป็นการเปลย่ี นอุปกรณ์มากกว่าการแกไ้ ข

(2) Software OS เ ป็ น OS

ทเ่ี ป็นโปรแกรมทเ่ี ขยี นขน้ึ เพอ่ื ควบคมุ การทางานของเคร่อื งคอมพวิ เตอร์ เช่นเดยี วกนั มคี วามเรว็ ชา้ กว่า

Hardware OS แต่เป็นทน่ี ิยมมากทส่ี ุดเพราะงา่ ยแก่การแกไ้ ข และราคาถูก

(3) Firmware OS เป็น OS ท่เี ป็นส่วนของโปรแกรมท่เี กบ็ ไวเ้ ป็นส่วนหน่ึงของเคร่อื งคอมพวิ เตอร์

เขียนข้ึนโดยใช้คาสัง่ ไมโคร หลายๆ คาสัง่ ของคาสัง่ ไมโครรวมกันเรียกว่าไมโครโปรแกรม

มคี วามเรว็ สงู กว่า Software OS แต่ชา้ กวา่ Hardware OS

3. โครงสรา้ งพื้นฐานของเคร่ืองคอมพิวเตอร์

โครงสรา้ งหลกั ๆ ของระบบคอมพวิ เตอรใ์ นส่วนของฮารด์ แวร์ ไดแ้ ก่ อุปกรณ์นาขอ้ มลู เขา้ /ออก
ห น่ ว ย ป ร ะ ม ว ล ผ ล ก ล า ง แ ล ะ ห น่ ว ย ค ว า ม จ า
โด ย ท่ี ห น่ ว ย ป ร ะ ม ว ล ผ ล ก ล า ง แ ล ะ ตั ว ค ว บ คุ ม อุ ป ก ร ณ์ เช่ื อ ม ต่ อ กั น ด้ ว ย บั ส ( BUS)
เ พ่ื อ ใ ห้ เ ข้ า ถึ ง ห น่ ว ย ค ว า ม จ า ห ลั ก ท่ี จ ะ ใ ช้ ร่ ว ม กั น ไ ด้
ห น้ า ท่ี ห ลัก อัน ห น่ึ ง ข อ ง ร ะ บ บ ป ฏิ บั ติ ก า ร คื อ ก า ร ค ว บ คุ ม อุ ป ก รณ์ น า ข้ อ มู ล เข้ า /อ อ ก
เพ่อื ทางานให้กบั โปรเซสท่รี อ้ งขอจากอุปกรณ์ท่มี ีอยู่ในระบบ โดยการส่งคาสงั่ ไปยงั อุปกรณ์เหล่านัน้
ดั ก จั บ สั ญ ญ า ณ ก า ร ขั ด จั ง ห ว ะ ( สั ญ ญ า ณ อิ น เ ท อ ร์ รั พ ต์ )
จัดการกับข้อผิดพ ลาดท่ีเกิดข้ึนและมีส่วนเช่ือมโยงระหว่างอุปกรณ์ ต่างๆ และส่วนอ่ืนๆ
ข อ ง ร ะ บ บ ค อ ม พิ ว เ ต อ ร์ ใ ห้ ใ ช้ ง า น ไ ด้ แ ล ะ ไ ม่ ผู ก ติ ด กั บ ป ร ะ เ ภ ท ข อ ง อุ ป ก ร ณ์
ซง่ึ จาแนกโครงสรา้ งหลกั ของระบบคอมพวิ เตอรไ์ ดด้ งั น้ี

(1) อปุ กรณ์นาข้อมลู เข้า/ออก (Input/output) เป็นส่วนทใ่ี ชใ้ นการรบั -
สง่ ขอ้ มลู ระหว่างเครอ่ื งคอมพวิ เตอรก์ บั ผใู้ ช้ ทาใหท้ ราบถงึ การปฏบิ ตั งิ านของเครอ่ื งคอมพวิ เตอร์

( 2 ) ห น่ ว ย ค ว า ม จ า ( Memory)
เป็ นส่วนท่ีสร้างข้ึนเพ่ือนามาเก็บข้อมูลหรือคาสัง่ ท่ีคอมพิวเตอร์หรือผู้ใช้ต้องการเอาไว้ใช้
โดยแยกเป็นหน่วยความจาหลกั ซง่ึ มหี น้าทต่ี ดิ ต่อกบั ซพี ยี โู ดยตรง ซง่ึ ประกอบดว้ ยหน่วยความจา ROM
และ RAM และหน่วยความจาสารองซง่ึ เป็นส่วนหน่ึงของอุปกรณ์นาขอ้ มลู เขา้ /ออก ทม่ี หี น้าทน่ี ามาเก็บ
ขอ้ มลู ตามทต่ี อ้ งการ

( 3 ) ห น่ ว ย ป ร ะ ม ว ล ผ ล ก ล า ง ( Central Processing Unit : CPU)
เ ป็ น ส่ ว น ท่ี ท า ห น้ า ท่ี ป ฏิ บั ติ ต า ม ค า สั่ ง
ท่ี รับ ม าจ าก ส่ ว น ข อ งอุ ป ก รณ์ น าเข้ าม า ป ระม ว ล ผ ล เพ่ื อ ให้ ได้ ผ ล ลัพ ธ์ต า ม ท่ี ต้ อ งก า ร
การปฏบิ ตั ติ ามคาสงั่ หรอื การประมวลผลน้เี รยี กว่า การเอก็ ซคี ว้ิ (execute) หรอื การรนั โปรแกรม

การจดั แบง่ โครงสรา้ งของระบบคอมพิวเตอรเ์ ป็นดงั นี้

• ระบบภายใน หรอื ทเ่ี รยี กว่าเครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ ซง่ึ ประกอบไปดว้ ย ซพี ยี ู
และหน่วยความจาหลกั

• ระบบภายนอก หรอื ทเ่ี รยี กว่าอุปกรณ์รอบขา้ ง (peripheral) ซง่ึ ประกอบไปดว้ ย
อุปกรณ์นาขอ้ มลู เขา้ /ออกและหน่วยความจาสารอง

ก ล่ า ว ส รุ ป ไ ด้ ว่ า ก า ร ติ ด ต่ อ ข้ อ มู ล ภ า ย ใ น ร ะ บ บ ค อ ม พิ ว เ ต อ ร์
ห น่ ว ย ค ว า ม จ า ห ลัก ส า ม า ร ถ ติ ด ต่ อ กั บ ซี พี ยู ได้ โด ย ต ร ง โด ย ไม่ ต้ อ ง ผ่ า น อุ ป ก ร ณ์ อ่ื น
แ ต่ ใ น ส่ ว น ข อ ง อุ ป ก ร ณ์ น า ข้ อ มู ล เ ข้ า /อ อ ก อุ ป ก ร ณ์ ป้ อ น ข้ อ มู ล จ ะ รั บ ส่ ง
ข้อ มูล ไ ป ยัง ซีพียูเพ่ือ ท าก ารป ระม ว ล ผ ล แ ล้ว ส่ งก ลับ ไ ป ให้ ผู้ใ ช้โด ย ผ่ าน อุ ป ก รณ์ แ ส ด งผ ล ข้อ มู ล
ซ่ึ ง ใ น ก า ร ท า ง า น บ า ง ค รั้ ง ซี พี ยู จ ะ ส่ ง
ขอ้ มลู ไปเกบ็ ทห่ี น่วยความจาสารองหรอื ซพี ยี ตู อ้ งขอขอ้ มลู จากหน่วยความจาสารองก่อนส่งกลบั ไปใหผ้ ใู้
ชผ้ า่ นอุปกรณ์แสดงผลขอ้ มลู และทส่ี าคญั คอื การตดิ ต่อระหว่างซพี ยี กู บั อุปกรณ์รอบขา้ งจะตอ้ งผ่านแชนแ
นลและหน่วยควบคมุ อุปกรณ์

4. องคป์ ระกอบของระบบปฏิบตั ิการ
1. การจดั การโปรเซส (Process management)
2. การจดั การหน่วยความจา (Memory management)
3. การจดั การไฟล์ (File management)
4. การจดั การอนิ พตุ / เอาตพ์ ตุ (I/O system management)
5. การจดั การสอ่ื จดั เกบ็ ขอ้ มลู (Storage managment)

6. เน็ตเวริ ค์ (Networking)
7. ระบบป้องกนั (Protection system)
8. ระบบตวั แปลคาสงั่ (Command-interpreter system)