ใบงานที่ 9
โครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์ และโครงสร้างของระบบปฏิบัติการ
โครงสร้างระบบคอมพิวเตอร์ และโครงสร้างของระบบปฏิบัติการ
1.
การขัดจังหวะ หรือการอินเตอร์รัพท์ หมายถึงอะไร
จงอธิบาย
ตอบ คือ การติดต่อเพื่อรับส่งข้อมูลกันระหว่างอุปกรณ์ภายนอกต่างๆของคอมพิวเตอร์
เช่น จอภาพแป้นพิมพ์ เครื่องพิมพ์, เมาส์ และอื่นๆ กับ ไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งจะมีการติดต่อกันอยู่เสมอๆ
การที่จะทำให้ระบบมีประสิทธิภาพมากที่สุดนั้นก็คือ การมีการติด
ต่อหรือการอินเทอร์รัพท์ที่ดีนั่นเอง
2.
จงเปรียบเทียบการอินเตอร์รัปต์
กับการดำเนินชีวิตของมนุษย์โดยทั่วไป ว่ามีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร
ตอบ จากการที่คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สามารถทํางานได้รวดเร็วมากกว่ามนุษย์นัก
จึงสามารถทํางานพร้อมกันได้หลายๆอย่างทั้งที่สามารถมองเห็นได้ชัดเจน
และที่มองไม่เห็นดังนั้นหากไม่มีการจัดการการอินเตอร์รัพท์ให้ดีแล้ว
ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ก็ย่อมที่จะลดลงกว่าที่ควร
จะเป็นหรืออาจก่อให้เกิดผลเสียต่างได้
ซึ่งถึงแม้บางอย่างอาจจะไม่มากจนเราสังเกตเห็นได้
แต่เพียงเล็กน้อยหากสะสมไปเรื่อยๆ ก็ย่อมจะกลายเป็นมากได้เช่นกัน
3.
สาเหตุที่การป้องฮาร์ดแวร์
มีบทบาทสำคัญต่อระบบปฏิบัติการที่รองรับหลายๆ งานอยากทราบว่าเป็นเพราะอะไร
จงอธิบาย
ตอบ เพราะ ข้อผิดพลาดหลายอย่างมักจะตรวจสอบได้โดยฮาร์ดแวร์
ซึ่งสามารถควบคุมได้โดยระบบปฏิบัติการ ซึ่งจะทำการจัดการข้อผิดพลาดนั้นไปเลย
4.
จงเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างโหมดการทำงานของผู้ใช้
กับโหมดการทำงานของระบบมาให้พอเข้าใจ
ตอบ ผู้ใช้ คือ บุคคลที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบกับระบบ เพื่อทำให้เกิดการดำเนินการ หรือเพื่อใช้การทำงานให้เป็นประโยชน์ ส่วนการทำงานของระบบระบบ หมายถึง
การทำงานร่วมกันของส่วนประกอบแต่ละส่วนอย่างมีความสัมพันธ์กันอย่างต่อเนื่องเพื่อนำไปสู่ความสำเร็จตามเป้าหมายที่ได้วางไว้
5.
ระบบปฏิบัติการจะมีการป้องกันอินพุต
และเอาท์พุตอย่างไร จงอธิบาย
ตอบ IOCS ต้องอาศัยรูทีนบางอย่างทั้งจากเคอร์เนล
และผู้จัดการหน่วยความจำในการทำงานของมันอีกด้วย
เคอร์เนลจัดหา รูทีนที่เหมาะสมกับการเกิดอินเตอร์รัพต์จากอุปกรณ์อินพุต-เอาต์พุต ให้IOCS ทำงานหรือ IOCS เรียกใช้รูทีนผู้จัดการหน่วยความจำให้ช่วยหาเนื้อที่ในหน่วยความจำเพื่อใช้ทำบัฟเฟอร์ของอุปกรณ์ต่างๆ
6.
ระบบปฏิบัติการจะมีการป้องกันหน่วยความจำอย่างไร
จงอธิบาย
ตอบ การจัดการหน่วยความจำเป็นหน้าที่อีกประการหนึ่งของ OS หน่วยความจำเป็นองค์ประกอบหนึ่งในการพิจารณาขีดความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์
ถ้าเครื่องคอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำมาก ขีดความสามารถในการทำงานก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
โปรแกรมที่มีความสลับซับซ้อน และ มีความสามารถมากมัก
ต้องการหน่วยความจำปริมาณมากด้วย แต่หน่วยความจำเป็นทรัพยากรที่มีราคาแพง และ
ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ขนาดเล็กหน่วยความจำมีขนาดจำกัด
ทำให้เราไม่สามารถขยายขนาดหน่วยความจำได้มากตามที่ต้องการ
จึงจำเป็นต้องใช้หน่วยความจำ ที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด
เพื่อความสะดวกของผู้ใช้เราจึงยกการจัดการหน่วยความจำนี้ให้เป็นหน้าที่ของ OS เช่น ตรวจดูว่าโปรแกรมใหม่จะถูกนำไปวางไว้ในหน่วยความจำที่ไหน เมื่อใด
หน่วยความจำไหนควรถูกใช้ก่อน หรือหลัง โปรแกรมไหนจะได้ใช้หน่วยความจำก่อน
7.
ระบบปฏิบัติการจะมีการป้องกันซีพียูอย่างไร
จงอธิบาย
ตอบ ซีพียู (cpu Scheduling) เป็นหลักการทำงานหนึ่งของระบบปฏิบัติการที่ทำให้คอมพิวเตอร์มีความสามารถในการรันโปรแกรมหลายๆ
โปรแกรมในเวลาเดียวกัน ซึ่งการแบ่งเวลาการเข้าใช้ซีพียูให้กับโปรเซสที่อาจถูกส่งมาหลายๆ
โปรเซสพร้อมๆกัน ในขณะที่ซีพียูอาจมีจำนวนน้อยกว่าโปรเซส
หรืออาจมีซีพียูเพียงตัวเดียว
จะทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ปริมาณงานที่มากขึ้นกว่าการที่ให้ซีพียูทำงานให้เสร็จทีละโปรเซส
ในบทนี้ เราจะมาพูดถึงอัลกอริทึมพื้นฐานของการจัดเวลาซีพียูนี้
โดยจะพูดถึงวิธีการหลักๆ ที่แต่ละอัลกอริทึมมีแตกต่างกัน ข้อดีข้อเสีย
และความเหมาะสมต่อระบบงานแบบต่างๆ เพื่อการเลือกใช้อย่างถูกต้อง
8.
โครงสร้างของระบบปฏิบัติการประกอบด้วยกี่ส่วน
อะไรบ้าง
ตอบ ตัวส่ง (dispatcher) มีหน้าที่จัดการส่งโปรเซสเข้าไปให้ซีพียู
ตัวจัดการอินเตอร์รัพต์ขั้นแรก
(first-level interrupt handler) มีหน้าที่วิเคราะห์การอินเตอร์รัพต์ที่
เกิดขึ้น และเลือกใช้รูทีนที่เหมาะสมกับอินเตอร์รัพต์นั้นๆ
ตัวควบคุมมอนิเตอร์
(monitor control) มีหน้าที่ควบคุมดูแลการเข้าถึงมอนิเตอร์ต่าง
ๆ ของระบบ
9.
ในการจัดการกับโปรเซส
ระบบปฏิบัติการจะมีกิจกรรมใดบ้างที่ต้องรับผิดชอบ
ตอบ ระบบปฏิบัติการบางระบบ เช่น ระบบปฏิบัติการดอสหรือเอ็มเอสดอล (MS-DOS)มีการจัดการโปรเซสที่ค่อนข้างง่าย
เนื่องจากจัดการโปรเซสแบบผู้ใช้คนเดียว (Sing User)ทำให้การใช้งานซีพียูอาจไม่ได้รับความคุ้มค่านัก
แต่ก็เป็นระบบปฏิบัติการที่ออกแบบง่ายเพราะไม่ค่อยมีความสลับซับซ้อน
อีกทั้งยังใช้ทรัพยากรค่อนข้างน้อย
แต่ในระบบปฏิบัติการที่ออกแบบมาใช้งานกับระบบใหญ่
ๆ นั้นจะถูกออกแบบมาเพื่อรองรับการใช้งานหลายๆ คน ( Multiuser) ซึ่งอาจมีซีพียูหนึ่งตัวหรือมากกว่า (Multiprocessor) ก็เป็นได้ ดังนั้นระบบปฏิบัติการที่ใช้กับระบบคอมพิงเตอร์ดังกล่าว
จำเป็นต้องได้รับการออกแบบที่ดี และที่สำคัญย่อมมีความสลับซับซ้อนยิ่งขึ้นด้วย
สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ที่ส่วนใหญ่มักมีเพียงซีพียูเดียว และใช้ระบบปฏิบัติการที่รองรับการใช้งานหลายๆโปรแกรมนั้น
ในความเป็นจริง ซีพียูจะทำงานได้ทีละงานเท่านั้นซึ่งเป็นลักษณะแบบ Sequential
Execution ดังที่นอยมานน์ได้กล่าวไว้
แต่เนื่องด้วยการทำงานของซีพียูมีความรวดเร็วมาก เกิดสายตามนุษย์ที่จะจับผิดว่าซีพียูทำงานที่ละงานอยู่
ดังนั้นจึงดูเหมือนว่าซีพียูสามารถทำงานได้หลายๆ งานในขณะเดียวกัน
งานที่ส่งไปประมวลผลในซีพียู จะเรียกว่าโปรเซส
โดยโปรเซสคือโปรแกรมที่กำลังถูกประมวลหรือถูกเอ็กซคิวต์ หรือ
อาจกล่าวอีกนัยหนึ่งว่า โปรแกรมนั้นทำการครอบครองซีพียูในขณะนั้นอยู่
ซึ่งกระบวนการดังกล่าว ซีพียูก็ต้องมีการบวนการจัดการโปรเซสที่ครอบครองรวมถึงการจัดการกับโปรเซสอื่น
ๆ ที่ต้องการขอใช้บริการซีพียู
10.
ในการจัดการกับหน่วยความจำ
ระบบปฏิบัติการจะมีกิจกรรมใดบ้างที่ต้องรับผิดชอบการจัดสรร
ตอบ 1.หน่วยความจำ
2.การจัดการอุปกรณ์
3.การจัดการข้อมูล
11. ในการจัดการกับแฟ้มข้อมูล
ระบบปฏิบัติการจะมีกิจกรรมใดบ้างที่ต้องรับผิดชอบ
ตอบ การสร้างแฟ้มข้อมูล (file creating) คือ การสร้างแฟ้มข้อมูลเพื่อนำมาใช้ในการประมวลผล
ส่วนใหญ่จะสร้างจากเอกสารเบื้องต้น (source document) การสร้างแฟ้มข้อมูลจะต้องเริ่มจากการพิจารณากำหนดสื่อข้อมูลการออกแบบฟอร์มของระเบียน
การกำหนดโครงสร้างการจัดเก็บแฟ้มข้อมูล (file organization) บนสื่ออุปกรณ์
การปรับปรุงรักษาแฟ้มข้อมูลแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ
1) การค้นคืนระเบียนในแฟ้มข้อมูล (retrieving) คือ
การค้นหาข้อมูลที่ต้องการหรือเลือกข้อมูลบางระเบียนมาใช้เพื่องานใดงานหนึ่ง
การค้นหาระเบียนจะทำได้ ด้วยการเลือกคีย์ฟิลด์
เป็นตัวกำหนดเพื่อที่จะนำไปค้นหาระเบียนที่ต้องการในแฟ้มข้อมูล
ซึ่งอาจจะมีการกำหนเงื่อนไขของการค้นหา เช่น ต้องการหาว่า
พนักงานที่ชื่อสมชายมีอยู่กี่คน
2) การปรับเปลี่ยนข้อมูล (updating) เมื่อมีแฟ้มข้อมูลที่จะนำมาใช้ในการประมวลผลก็จำเป็นที่จะต้องทำหรือรักษาแฟ้มข้อมูลนั้นให้ทันสมัยอยู่เสมอ
อาจจะต้องมีการเพิ่มบางระเบียนเข้าไป (adding) แก้ไขเปลี่ยนแปลงค่าฟิลด์ใดฟิลด์หนึ่ง
(changing) หรือลบบางระเบียนออกไป (deleting)
12. ในการจัดการกับอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต
ระบบปฏิบัติการจะมีกิจกรรมใดบ้างที่ต้องรับผิดชอบ
ตอบ 1.ติดตามสถานะของอุปกรณ์ทุกชิ้น
2.กำหนดอุปกรณ์ให้ใช้งาน
3.การยกให้ (Dedicated Device)
4.การแบ่งปัน (Shared Device)
5.การจำลอง (Virtual Device)
6.การจัดสรรอุปกรณ์ (Allocate)
7.การเรียกคืน (Deallocate)
13. ในการจัดการกับหน่วยความจำสำรอง เช่น ดิสก์
ระบบปฏิบัติการจะมีกิจกรรมใดบ้างที่ต้องรับผิดชอบ
ตอบ การจัดการหน่วยความจำจัดเป็นหน้าที่หนึ่งของระบบปฏิบัติการ
หน่วยความจำนี้เป็นองค์ประกอบหนึ่งในการพิจารณาขีดความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ด้วย
กล่าวคือถ้าหากคอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำมาก นั่นหมายถึง ขีดความสามารถในการทำงานก็จะเพิ่มขึ้นโปรแกรมที่มีความสลับซับซ้อนและมีสมรรถนะสูง
มักเป็นโปรแกรมที่ ต้องการหน่วยความจำสูง
แต่ก็เป็นที่ทราบแล้วว่าหน่วยความจำมีราคาที่แพง (เปรียบเทียบราคาฮาร์ดดิสก์ประมาณ 5,000 บาท
สามารถได้ความจุถึง 10 CB ขึ้งไป
แต่ถ้าเป็นแรมได้ความจุเพียงหน่วย MB เท่า) ดังนั้นระบบปฏิบัติการที่ ดีจะต้องมีการจัดการหน่วยความจำที่มีจำกัด
ให้สามารถรองรับงานต่างๆ ที่จำเป็นต้องใช้หน่วยความจำจำนวนมากได้
14. จงสรุปงานบริการของระบบปฏิบัติการมาพอเข้าใจ
ตอบ - การให้โปรแกรมทำงาน (Program Execution)
- การรับส่งข้อมูล ( I / O Operation)
- การใช้งานระบบแฟ้มข้อมูล ( File – System Manipulation)
- การติดต่อสื่อสาร ( Communications)
- การตรวจสอบข้อผิดพลาด (Error Detection)
นอกจากระบบปฏิบัติการจะมีหน้าที่อำนวยความสะดวกให้แก่ผู้ใช้งานแล้ว
ยังต้องประกันประสิทธิภาพในการปฏิบัติการของระบบเองอีกด้วย ในระบบผู้ใช้หลายคนนั้น
เราสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยใช้ทรัพยากรร่วมกัน
1.
การจัดสรรทรัพยากร ( Resource Allocation )
2. การทำบัญชี
( Accounting )
3. การป้องกัน
( Protection )
การเรียกระบบ (System Call)
แยกต่างประเภทของคำสั่งเรียกระบบ
(Type of System Calls)
1.
การควบคุมกระบวนการ ( Process Control )
2. การใช้งานแฟ้มข้อมูล ( File Manipulation )
3. การใช้งานอุปกรณ์ ( Device Manipulation)
4. การใช้งานข้อมูลของระบบ ( Information Maintenance )
5. การสื่อสาร ( Communication )
โปรแกรมระบบ (System
Programs)
โปรแกรมระบบช่วยให้การพัฒนาและการทำงานของโปรแกรมอื่นๆ
ง่ายและสะดวก เราสามารถแบ่งได้หลายประเภท ดังนี้
- การใช้งานแฟ้มข้อมูล ( File Manipulation )
- ข้อมูลสถานะของระบบ ( Status
information )
- การแก้ไขแฟ้มข้อมูล ( File Modification )
- ตัวแปลภาษา ( Programming –
Language Support )
- ตัวนำโปรแกรมลงหน่วยความจำและการทำงาน ( Program loading and Execution )
- การสื่อสาร ( Communication )
15. ในการติดต่อระหว่างโปรเซสกับระบบปฏิบัติการ จะเกี่ยวข้องกับกลุ่มงานใดบ้าง
จงอธิบาย
ตอบ การเชื่อมต่อระหว่างระบบปฏิบัติการกับโปรแกรมของผู้ใช้ ( User
Program ) นั้น ระบบปฏิบัติการได้เตรียมส่วนของคา
สั่งต่างๆในการให้บริการไว้เรียบร้อยแล้วซึ่งเราเรียกว่าคา สั่งเรียกระบบ(
System Call )โดยในการทา งานของการเรียกระบบซึ่งอาจจะประกอบด้วย
การสร้าง การลบและการเรียกใช้งานโปรแกรมต่างๆ
โดยจะอยู่ภายใต้การควบคุมของระบบปฏิบัติการ ซึ่งบริการต่างๆ ที่ระบบปฏิบัติการ
เตรียมไว้เพื่อบริการให้กับโปรแกรมผู้ใช้นั้นมีหลายลักษณะ ระบบปฏิบัติการ
แต่ละแบบอาจจะมี การเตรียมการบริการที่แตกต่างกัน แต่สา
หรับการบริการด้านการจัดการโปรเซส และการจัดการ
แฟ้มข้อมูลนั้นถือว่าเป็นหัวใจสำคัญของระบบปฏิบัติการทุกตัวที่ต้องให้ความสำคัญ
และพัฒนาระบบปฏิบัติการ ซึ่งจะบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของระบบ
ปฏิบัติการนั้น
ทั้งด้านความเร็วในการทา งาน ปริมาณงานที่สามารถทา ได้
รวมถึงความเชื่อถือได้ของระบบ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น