1

โครงสรางของระบบปฏบตการ Operating System Structure

2

OS มหนาทมากมายในการควบคมดแลการทางานของระบบ

คอมพวเตอร จงทาใหโครงสรางของ OS มความสลบซบซอน

มาก

เพอความสะดวกในการออกแบบผออกแบบจงจดแบง OS ออกเปนสวนยอย ๆ หลาย ๆ สวน และใหแตละสวนมหนาท

รบผดชอบการทางานในแตละดานโดยไมคาบเกยวกนแต

สมพนธกน

ระดบชนการทางานของ OS

3

ระดบชนการทางานของโปรแกรมตางๆ ในแงผใช

เราอาจแบงไดออกเปน 3 ระดบ

โปรแกรมทวไปหรอผใชเอง

ระบบปฏบตการ (OS) ฮารดแวรของเครองคอมพวเตอร

ระดบชนการทางานของ OS

4

ความสมพนธของระบบปฏบตการ

คอระบบปฏบตการจะเปนตวเชอมโยงระหวางผใชและ

ฮารดแวรของเครองโดยทาหนาทตดตอและควบคม

การทางานของฮารดแวร เพอใหโปรแกรมหรอคาสง

ของผใชทางานสาเรจ ลลวงไปได

ระดบชนการทางานของโปรแกรม

5

OS

โปรแกรมผใชทวไป

ฮารดแวร

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

6

ระดบชนแรกสด เปนระดบชนทตาทสดมชอเรยกวา เคอรเนล (Kernel) เปนชนทมหนาทรบผดชอบงานตาง ๆ ของโปรเซสของระบบปฏบตการเทานน

เคอรเนลประกอบดวยสวนยอย ๆ พนฐาน 3 สวน คอ

1. ตวสง (dispatcher) มหนาทจดการสงโปรเซสเขาไปใหซพย

2. ตวจดการอนเตอรรพตขนแรก (first-level interrupt handler) มหนาทวเคราะหการอนเตอรรพตท เกดขน และเลอกใชร

ทนทเหมาะสมกบอนเตอรรพตนนๆ

3. ตวควบคมมอนเตอร (monitor control) มหนาท

ควบคมดแลการเขาถงมอนเตอรตาง ๆ ของระบบ

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

7

การทางานของของเคอรเนล

ตองการความเรวในการทางานสงมากเพราะเปนงานขน

พนฐานและมการทางานบอยมาก

ดงนน เคอรเนลมกจะถกเขยนขนดวยภาษาแอสเซมบล

และเปนสวนทขนอยกบฮารดแวรของเครอง

ความสมพนธของเคอรเนลและฮารดแวร

8

เคอรเนลยงมหนาทอนๆ อก เชน จดการเรองการเขาจงเหวะของ

โปรเซส (process synchronization) และการตดตอระหวางโปรเซส

(process communication)

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

9

ชนท 2 ผจดการหนวยความจา (memory manager) มหนาทจดการเกยวกบหนวยความจาของระบบ เชน การทาหนวยความจาเหมอน

ระบบหนา เปนตน

เนองจากการจดการหนวยความจาบางสวนตองยงเกยวกบโครงสรางทางฮารดแวรของ

เครอง ดงนน ในสวนของผจดการหนวยความจาจงมลกษณะขนอยกบฮารดแวร

บางครงการทางานในชนนกอาศย รทนบางอยางของเคอรเนลดวย ตวอยางเชน เคอร

เนลตรวจสอบพบอนเตอรรพตทเกดจากความผดพลาดในการใชงานหนวยความจา

เคอรเนลจะเลอกและสงงานทเหมาะสมกบการจดการสญญาณอนเตอรรพตทเกดขนมา

ใหผจดการหนวยความจาจดการแกไข

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

10

ชนท 2 ผจดการหนวยความจา (memory manager) มหนาทจดการเกยวกบหนวยความจาของระบบ เชน การทาหนวยความจาเหมอน

ระบบหนา เปนตน

เนองจากการจดการหนวยความจาบางสวนตองยงเกยวกบโครงสรางทางฮารดแวรของ

เครอง ดงนน ในสวนของผจดการหนวยความจาจงมลกษณะขนอยกบฮารดแวร

บางครงการทางานในชนนกอาศย รทนบางอยางของเคอรเนลดวย ตวอยางเชน เคอร

เนลตรวจสอบพบอนเตอรรพตทเกดจากความผดพลาดในการใชงานหนวยความจา

เคอรเนลจะเลอกและสงงานทเหมาะสมกบการจดการสญญาณอนเตอรรพตทเกดขนมา

ใหผจดการหนวยความจาจดการแกไข

ชนท 2 ผจดการหนวยความจา (memory manager)

11

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

12

ชนท 2 ผจดการหนวยความจา (memory manager) มหนาทจดการเกยวกบหนวยความจาของระบบ เชน

การทาหนวยความจาเหมอนระบบหนา เปนตน

เนองจากการจดการหนวยความจาบางสวนตองยง

เกยวกบโครงสรางทางฮารดแวรของเครอง ดงนน ในสวน

ของผจดการหนวยความจาจงมลกษณะขนอยกบฮารดแวร

ดวยเชนเดยวกน

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

13

ชนท 2 ผจดการหนวยความจา (memory manager)บางครงการทางานในชนนกอาศย รทนบางอยางของเคอรเนล

ดวย

ตวอยางเชน เคอรเนลตรวจสอบพบอนเตอรรพตทเกดจากความ

ผดพลาดในการใชงานหนวยความจา เคอรเนลจะเลอกและสงงาน

ทเหมาะสมกบการจดการสญญาณอนเตอรรพตทเกดขนมาให

ผจดการหนวยความจาจดการแกไข

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

14

ชนท 3 ระบบ ควบคมอนพต-เอาตพต (input-output control system) หรอ IOCS- จะมหนาทจดการงานทางดานอนพตเอาพตของระบบ

- ในชนนยงคงมลกษณะขนอยกบฮารดแวรอยบาง เพราะ

การตดตอกบอปกรณอนพต-เอาตพตตองทราบโครงสราง

และการทางานของอปกรณนนๆดวย ซงสวนนเปนหนาท

ของตวขบอปกรณ (device driver)

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

15

ชนท 3 ระบบ ควบคมอนพต-เอาตพต (input-output control system) หรอ IOCSนอกจากน IOCS ยงตองอาศยรทนบางอยางทงจากเคอรเนล

และผจดการหนวยความจาในการทางานของมนอกดวย

ตวอยางเชน เคอรเนลจดหา รทนทเหมาะสมกบการเกด

อนเตอรรพตจากอปกรณอนพต-เอาตพต ให IOCS ทางาน

หรอ IOCS เรยกใชรทนผจดการหนวยความจาใหชวยหาเนอท

ในหนวยความจาเพอใชทาบฟเฟอรของอปกรณตางๆ

ชนท 3 ระบบ ควบคมอนพต-เอาตพต(input-output control system) หรอ IOCS

16

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

17

ระดบชนท 1,2 และ 3 เปนสวนทมความสาคญและมการถก

เรยกใชงานบอยมาก ดงนนผสรางระบบปฏบตการสวนใหญจะ

เขยนโปรแกรมในสวนนดวยภาษาแอสเซมบลหรอภาษาท

สามารถเขาถงระบบการทางานของเครองได เชน ภาษา Cทงนเพอใหโปรแกรมทางานไดรวดเรวและมประสทธภาพสง

สงผลใหประสทธภาพการทางานของระบบดขน

สวนการทางานของชนตางๆ ตงแตระดบชนท 4 ขนไปจะ

เรยกใชรทนตางๆ ของ 3 ระดบแรก

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

18

ชนท 4 ผจดการไฟล (file manager)มหนาทจดการงานตางๆ ทเกยวกบไฟล เชน การเกบไฟลลง

ดสก การหาไฟล การอานของมลของไฟล เปนตน

ผจดการไฟลนสามารถถกออกแบบใหไมขนกบฮารดแวร

(hardware independent) ผจดการไฟลจะจะตดตอ

กบฮารดแวรโดยเรยกผานรทนตางๆของ เคอรเนล ผจดการ

หนวยความจาและ IOCS

ชนท 4 ผจดการไฟล (file manager)

19

ชนท 5 ตวควระยะสน (short-term scheduler)

20

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

21

ชนท 5 ตวควระยะสน (short-term scheduler)เปนระดบชนแรกทมลกษณะไมขนอยกบฮารดแวรโดย

สมบรณ

มหนาทจดควของโปรเซสในสถานะพรอม (ready state) เมอใดทสวนนทางานมนจะคดเลอกเอาโปรซสทเหมาะทสดในควของสถานะพรอม เพอใหโปรเซสนนเขาไปครอบครองซพยทวางอย โดยเรยกใชตวสงในสวนของเคอรเนล

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

22

ชนท 6 ผจดการทรพยากร (resource manager)เปนระดบชนของสวนททาหนาทจดสรรหาทรพยากรอนๆใน

ระบบ

บางครงตวจดควระยะสนและผจดการทรพยากรอยสลบทกน

ทงนเพราะหลงจากทตวจดควระยะสนสงโปรเซสเขาไปใน

สถานะรนแลว โปรเซสนนอาจตองการทรพยากรอนๆ ใน

ระบบ ดงนนจงตองเรยกใชรทนในชนผจดการทรพยากร

ชนท 6 ผจดการทรพยากร (resource manager)

23

การสลบชนของตวจดคดระยะสนและผจดการทรพยากร24

ชนท 6 ผจดการทรพยากร (resource manager)

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

25

ชนท 7 ตวจดควระยะยาว (long-term scheduler) เปนชนของระบบปฏบตทเรมมความใกลชดกบผใชและหางไกล

กบฮารดแวรของเครองมากขน

มหนาทจดการและควบคมโปรเซสตางๆ ทงหมดในระบบเชนสรางโปรเซสตาง ๆ ใหมเขามาในระบบและยตโปรเซสเมอโปรเซสทางานเสรจสนลง

การทางานของตวจดควระยะยาวตองใชรทนตางๆ ในชนท 1 ถง 6 ชวยในการทางาน

ชนท 7 ตวจดควระยะยาว (long-term scheduler)

26

ระดบชนภายในตวระบบปฏบตการ

27

ชนท 8 เชลล (shell) หรอผแปลคาสง (command interpreter)

เปนชนสดทายซงเปนชนทใกลชดกบผใชมากทสด

มหนาทตดตอกบผใชโดยตรง เชน สงเครองหมายพรอมต

(prompt) แสดงออกทางจอภาพ รบคาสงตางๆ ของผใชมา

ตความคาสงและเรยกรทนตางๆของชนลางๆ เพอใหไดงานตาม

คาสงทไดรบ

ชนท 8 เชลล (shell) หรอผแปลคาสง (command interpreter

28

แสดงตาแหนงของผแปลคาสง

ระดบชนตางๆ ของโปรแกรม

29

แสดงระดบทงหมดของโปรแกรม

ระดบชนตางๆ ของโปรแกรม

30

Kernel

Memory manager

IOCS

File manager

Short-term scheduler

Resource scheduler

Long-term scheduler

Command interpreter

Application program or user

OS

Hardware

Independent

Hardware

dependent

Hardware