อุณหภูมิสูงสุดบนโลกบันทึกไว้ที่ไหน? บันทึกทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
ระบบปฏิบัติการคืออะไร
ชื่อพารามิเตอร์ | ความหมาย |
หัวข้อบทความ: | ระบบปฏิบัติการคืออะไร |
รูบริก (หมวดหมู่เฉพาะเรื่อง) | สารสนเทศ |
ระบบปฏิบัติการเป็นชุดของโปรแกรมระบบที่เชื่อมต่อถึงกัน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อจัดระเบียบการโต้ตอบของผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์และการทำงานของโปรแกรมอื่น ๆ ทั้งหมด
ระบบปฏิบัติการทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ในด้านหนึ่งกับโปรแกรมที่กำลังดำเนินการรวมถึงผู้ใช้ด้วย
โดยปกติระบบปฏิบัติการจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำภายนอกของคอมพิวเตอร์ - บนดิสก์- เมื่อคุณเปิดคอมพิวเตอร์ เครื่องจะอ่านจากหน่วยความจำดิสก์และใส่เข้าไป แรม.
โดยปกติจะเรียกว่ากระบวนการนี้ กำลังโหลดระบบปฏิบัติการ
ฟังก์ชั่นของระบบปฏิบัติการประกอบด้วย:
- ดำเนินการสนทนากับผู้ใช้
- การจัดการอินพุต/เอาท์พุตและข้อมูล
- การวางแผนและการจัดกระบวนการประมวลผลโปรแกรม
- การกระจายทรัพยากร (RAM และแคช, โปรเซสเซอร์, อุปกรณ์ภายนอก)
- การเปิดตัวโปรแกรมเพื่อดำเนินการ
- การดำเนินการบำรุงรักษาเสริมที่เป็นไปได้ทั้งหมด
- การถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ภายในต่างๆ
- การสนับสนุนซอฟต์แวร์สำหรับการทำงานของอุปกรณ์ต่อพ่วง (จอแสดงผล แป้นพิมพ์ ดิสก์ไดรฟ์ เครื่องพิมพ์ ฯลฯ )
ระบบปฏิบัติการสามารถเรียกได้ว่าเป็นส่วนขยายซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ควบคุมของคอมพิวเตอร์ ระบบปฏิบัติการซ่อนรายละเอียดที่ไม่จำเป็นที่ซับซ้อนของการโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จากผู้ใช้ ทำให้เกิดชั้นระหว่างพวกเขา ด้วยเหตุนี้ ผู้คนจึงไม่ต้องทำงานหนักมากในการจัดการปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์
เมื่อพิจารณาถึงการขึ้นอยู่กับจำนวนงานที่ประมวลผลพร้อมกันและจำนวนผู้ใช้ที่ระบบปฏิบัติการสามารถให้บริการได้ ระบบปฏิบัติการพื้นฐานสี่คลาสจึงมีความโดดเด่น:
1. ผู้ใช้คนเดียวงานเดียวซึ่งรองรับแป้นพิมพ์เดียวและสามารถใช้งานได้กับแป้นพิมพ์เดียวเท่านั้น (นิ้ว ในขณะนี้) งาน;
2. ผู้ใช้คนเดียวทำงานเดี่ยวพร้อมการพิมพ์พื้นหลังซึ่งอนุญาตให้ดำเนินการนอกเหนือจากงานหลักได้ งานเพิ่มเติมมักจะเน้นไปที่การพิมพ์ข้อมูล ช่วยให้ทำงานได้เร็วขึ้นเมื่อพิมพ์ข้อมูลจำนวนมาก
3. มัลติทาสกิ้งของผู้ใช้คนเดียวซึ่งให้ผู้ใช้หนึ่งคนสามารถประมวลผลงานหลาย ๆ อย่างพร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเชื่อมต่อเครื่องพิมพ์หลายเครื่องเข้ากับคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวได้ ซึ่งแต่ละเครื่องจะทำงานสำหรับงาน "ของตัวเอง" ของตัวเอง
4. มัลติทาสกิ้งแบบหลายผู้ใช้ทำให้ผู้ใช้หลายคนสามารถทำงานหลายอย่างบนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวได้ ระบบปฏิบัติการเหล่านี้มีความซับซ้อนมากและต้องการทรัพยากรเครื่องจำนวนมาก
คอมพิวเตอร์รุ่นต่างๆ ใช้ระบบปฏิบัติการที่มีสถาปัตยกรรมและความสามารถต่างกัน พวกเขาต้องการทรัพยากรที่แตกต่างกันในการดำเนินงาน พวกเขาให้บริการในระดับที่แตกต่างกันสำหรับการเขียนโปรแกรมและการทำงานกับโปรแกรมสำเร็จรูป
ระบบปฏิบัติการสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพจะต้องมีส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:
- โปรแกรมควบคุม I/O;
- โปรแกรมที่จัดการระบบไฟล์และกำหนดเวลางานสำหรับคอมพิวเตอร์
- ตัวประมวลผลภาษาคำสั่งที่รับ แยกวิเคราะห์ และดำเนินการคำสั่งที่ส่งถึง ระบบปฏิบัติการ.
แต่ละระบบปฏิบัติการมีของตัวเอง ภาษาคำสั่ง ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้ดำเนินการบางอย่าง:
- เข้าถึงแค็ตตาล็อก;
- ทำเครื่องหมายสื่อภายนอก
- รันโปรแกรม
- ... การกระทำอื่น ๆ
การวิเคราะห์และการดำเนินการคำสั่งของผู้ใช้รวมถึงการโหลดโปรแกรมสำเร็จรูปจากไฟล์ลงใน RAM และเปิดใช้งานนั้นดำเนินการโดย โปรเซสเซอร์คำสั่ง ระบบปฏิบัติการ
ในการควบคุมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ภายนอกจะใช้โปรแกรมระบบพิเศษ - ไดรเวอร์ - ไดรเวอร์อุปกรณ์มาตรฐานรวมกันเป็นแบบฟอร์ม ระบบอินพุต/เอาท์พุตพื้นฐาน (BIOS) ซึ่งโดยปกติจะจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำถาวรของคอมพิวเตอร์
ระบบปฏิบัติการคืออะไร - แนวคิดและประเภท การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของหมวดหมู่ "ระบบปฏิบัติการคืออะไร" 2017, 2018
เป็นชุดของโปรแกรมที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซระหว่างแอปพลิเคชันและผู้ใช้ในด้านหนึ่งและฮาร์ดแวร์ในอีกด้านหนึ่ง ตามคำจำกัดความนี้ OS ทำหน้าที่สองกลุ่ม
- การจัดหาฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมให้กับผู้ใช้หรือโปรแกรมเมอร์แทนฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์จริง เครื่องเสมือนซึ่งสะดวกกว่าในการทำงานและตั้งโปรแกรมง่ายกว่า
- เพิ่มประสิทธิภาพการใช้คอมพิวเตอร์โดยการจัดการทรัพยากรอย่างมีเหตุผลตามเกณฑ์ที่กำหนด
ระบบปฏิบัติการ (OS) คือโปรแกรมที่ออกแบบมาเพื่อจัดการทรัพยากรทางกายภาพและลอจิคัลทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ และสามารถสร้างส่วนต่อประสานระหว่างผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์ได้
ระบบปฏิบัติการได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานของโปรแกรมผู้ใช้ กำหนดเวลา และจัดการทรัพยากรการประมวลผล
ระบบปฏิบัติการสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบ่งออกเป็น:
1. การทำงานแบบเดี่ยวและแบบมัลติทาสก์ (ขึ้นอยู่กับจำนวนกระบวนการแอปพลิเคชันที่ทำงานแบบขนาน)
2. ผู้ใช้เดี่ยวและหลายราย (ขึ้นอยู่กับจำนวนผู้ใช้ที่ทำงานกับระบบปฏิบัติการพร้อมกัน)
3. ไม่สามารถพกพาและพกพาไปยังคอมพิวเตอร์ประเภทอื่นได้
4. ไม่ใช่เครือข่ายและเครือข่าย ให้บริการงานในเครือข่ายท้องถิ่น
ตัวอย่างระบบปฏิบัติการ: MS DOS, Windows 98/2000, Windows XP, Lunix ฯลฯ
วัตถุประสงค์ของระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการคือชุดของโปรแกรมระบบที่เชื่อมต่อถึงกัน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อจัดระเบียบการโต้ตอบของผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์และจัดการทรัพยากร ระบบคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ระบบปฏิบัติการทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ในด้านหนึ่งกับโปรแกรมที่กำลังดำเนินการรวมถึงผู้ใช้ด้วย ระบบปฏิบัติการสามารถเรียกได้ว่าเป็นส่วนขยายซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ควบคุมของคอมพิวเตอร์ ระบบปฏิบัติการซ่อนรายละเอียดที่ไม่จำเป็นที่ซับซ้อนของการควบคุมฮาร์ดแวร์จากผู้ใช้ ทำให้เกิดชั้นระหว่างพวกเขา ซึ่งส่งผลให้ผู้คนหลุดพ้นจากงานที่ต้องใช้แรงงานเข้มข้นในการจัดระเบียบปฏิสัมพันธ์กับฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์
ข้อกำหนดหลักสำหรับระบบปฏิบัติการคือ งานที่ยากลำบากการจัดที่มีประสิทธิภาพ การแบ่งปันทรัพยากรโดยกระบวนการต่างๆ และความซับซ้อนนี้ถูกสร้างขึ้นโดยลักษณะการสุ่มของการร้องขอการใช้ทรัพยากรเป็นหลัก ในระบบหลายโปรแกรม คิวคำขอจะถูกสร้างขึ้นจากโปรแกรมที่รันพร้อมกันไปยังทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่ใช้ร่วมกัน: ตัวประมวลผล หน้าหน่วยความจำ เครื่องพิมพ์ ดิสก์ ระบบปฏิบัติการจัดระเบียบการบริการของคิวเหล่านี้โดยใช้อัลกอริธึมที่แตกต่างกัน: มาก่อนได้ก่อน ตามลำดับลำดับความสำคัญ การวนรอบ ฯลฯ
โดยทั่วไประบบปฏิบัติการสมัยใหม่จะต้องรองรับการประมวลผลหลายโปรแกรม หน่วยความจำเสมือน ส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้แบบหลายหน้าต่าง และฟังก์ชันและบริการที่จำเป็นอื่นๆ อีกมากมาย นอกเหนือจากข้อกำหนดเหล่านี้เพื่อความสมบูรณ์ของฟังก์ชันแล้ว ระบบปฏิบัติการยังอยู่ภายใต้ข้อกำหนดในการปฏิบัติงานที่สำคัญเท่าเทียมกัน:
· ความสามารถในการขยาย แม้ว่าฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์จะล้าสมัยภายในเวลาไม่กี่ปี ชีวิตที่มีประโยชน์ระบบปฏิบัติการสามารถวัดได้ภายในหลายทศวรรษ ดังนั้นระบบปฏิบัติการจึงเปลี่ยนแปลงตามวิวัฒนาการตลอดเวลา และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสำคัญมากกว่าการเปลี่ยนแปลงฮาร์ดแวร์ การเปลี่ยนแปลงระบบปฏิบัติการมักจะเกี่ยวข้องกับการได้มาซึ่งคุณสมบัติใหม่ เช่น การรองรับอุปกรณ์ภายนอกประเภทใหม่หรือเทคโนโลยีเครือข่ายใหม่ หากรหัส OS ถูกเขียนในลักษณะที่สามารถเพิ่มเติมและเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ละเมิดความสมบูรณ์ของระบบ ระบบปฏิบัติการดังกล่าวจะเรียกว่าขยายได้ ความสามารถในการขยายทำได้ผ่านโครงสร้างโมดูลาร์ของระบบปฏิบัติการ ซึ่งโปรแกรมถูกสร้างขึ้นจากชุดของแต่ละโมดูลที่โต้ตอบผ่านอินเทอร์เฟซการทำงานเท่านั้น
· การพกพา ตามหลักการแล้ว รหัส OS ควรพกพาได้ง่ายจากโปรเซสเซอร์ประเภทหนึ่งไปยังโปรเซสเซอร์ประเภทอื่น และจากแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ประเภทหนึ่ง (ซึ่งแตกต่างไม่เพียงแต่ในประเภทของโปรเซสเซอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการจัดระเบียบฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ทั้งหมดด้วย) แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ประเภทอื่น ระบบปฏิบัติการแบบพกพามีตัวเลือกการใช้งานมากมายสำหรับแพลตฟอร์มที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของระบบปฏิบัติการนี้เรียกอีกอย่างว่าหลายแพลตฟอร์ม
·ความเข้ากันได้ มีระบบปฏิบัติการยอดนิยมที่มี "อายุการใช้งานยาวนาน" หลายระบบซึ่งมีการพัฒนาแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย บางส่วนได้รับความนิยมอย่างกว้างขวาง ดังนั้นสำหรับผู้ใช้ที่เปลี่ยนจากระบบปฏิบัติการหนึ่งไปยังอีกระบบปฏิบัติการหนึ่งด้วยเหตุผลใดก็ตาม โอกาสในการเรียกใช้แอปพลิเคชันที่คุ้นเคยบนระบบปฏิบัติการใหม่จึงน่าสนใจมาก หากระบบปฏิบัติการมีความสามารถในการรันโปรแกรมแอปพลิเคชันที่เขียนขึ้นสำหรับระบบปฏิบัติการอื่น ก็ถือว่าเข้ากันได้กับระบบปฏิบัติการเหล่านี้ จะต้องสร้างความแตกต่างระหว่างความเข้ากันได้แบบไบนารีและความเข้ากันได้ของแหล่งที่มา แนวคิดเรื่องความเข้ากันได้ยังรวมถึงการสนับสนุนอินเทอร์เฟซผู้ใช้ของระบบปฏิบัติการอื่นด้วย
·ความน่าเชื่อถือและความทนทานต่อข้อผิดพลาด ระบบจะต้องได้รับการปกป้องจากข้อผิดพลาด ความล้มเหลว และความล้มเหลวทั้งภายในและภายนอก การดำเนินการควรคาดเดาได้เสมอ และแอปพลิเคชันไม่ควรสร้างความเสียหายให้กับระบบปฏิบัติการ ความน่าเชื่อถือและความทนทานต่อข้อผิดพลาดของระบบปฏิบัติการนั้นถูกกำหนดโดยโซลูชันทางสถาปัตยกรรมที่เป็นรากฐานของระบบปฏิบัติการเป็นหลัก เช่นเดียวกับคุณภาพของการใช้งาน (การดีบั๊กของโค้ด) นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือระบบปฏิบัติการจะรวมการสนับสนุนซอฟต์แวร์สำหรับความทนทานต่อข้อบกพร่องของฮาร์ดแวร์ เช่น ดิสก์อาร์เรย์หรือเครื่องสำรองไฟหรือไม่
· ความปลอดภัย. ระบบปฏิบัติการสมัยใหม่จะต้องปกป้องข้อมูลและทรัพยากรระบบคอมพิวเตอร์อื่นๆ จากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต เพื่อให้ระบบปฏิบัติการมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัย อย่างน้อยจะต้องมีวิธีการในการพิจารณาความถูกต้องตามกฎหมายของผู้ใช้ โดยให้สิทธิ์ในการเข้าถึงทรัพยากรที่แตกต่างกันแก่ผู้ใช้ตามกฎหมาย และยังสามารถบันทึกเหตุการณ์ "ที่น่าสงสัย" ทั้งหมดเพื่อความปลอดภัยของระบบได้ คุณสมบัติด้านความปลอดภัยมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบปฏิบัติการเครือข่าย ในระบบปฏิบัติการดังกล่าว งานในการปกป้องข้อมูลที่ส่งผ่านเครือข่ายจะถูกเพิ่มเข้าไปในงานควบคุมการเข้าถึง
· ผลผลิต ระบบปฏิบัติการจะต้องรวดเร็วและตอบสนองเท่าที่แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์อนุญาต ประสิทธิภาพของระบบปฏิบัติการได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย โดยปัจจัยหลักคือสถาปัตยกรรมระบบปฏิบัติการ ฟังก์ชันที่หลากหลาย คุณภาพของการเขียนโปรแกรมโค้ด ความสามารถในการรันระบบปฏิบัติการบนแพลตฟอร์มประสิทธิภาพสูง (มัลติโปรเซสเซอร์)
การจัดการกระบวนการ
ส่วนที่สำคัญที่สุดของระบบปฏิบัติการซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการทำงาน คอมพิวเตอร์เป็นระบบการจัดการกระบวนการ สำหรับแต่ละกระบวนการที่สร้างขึ้นใหม่ ระบบปฏิบัติการจะสร้างโครงสร้างข้อมูลระบบ กำหนดพื้นที่ RAM ที่จะระบุรหัสกระบวนการและข้อมูล และยังจัดเตรียมด้วย ปริมาณที่ต้องการเวลาซีพียู เนื่องจากกระบวนการมักจะใช้กับทรัพยากรเดียวกันพร้อมกัน ความรับผิดชอบของระบบปฏิบัติการจึงรวมถึงการรักษาคิวของคำขอของกระบวนการสำหรับทรัพยากรและการซิงโครไนซ์ทรัพยากรเหล่านั้น เช่น คิวสำหรับโปรเซสเซอร์ เครื่องพิมพ์ พอร์ตอนุกรม และการระงับการดำเนินการจนกว่าเหตุการณ์จะเกิดขึ้นใน ระบบ.
การจัดการหน่วยความจำ
ฟังก์ชั่นการจัดการหน่วยความจำ OS รวมถึงการติดตามหน่วยความจำว่างและหน่วยความจำที่ใช้แล้ว จัดสรรหน่วยความจำให้กับกระบวนการและปล่อยหน่วยความจำเมื่อกระบวนการยุติ การป้องกันหน่วยความจำ แทนที่กระบวนการจาก RAM ไปยังดิสก์และส่งคืนไปยัง RAM รวมถึงการตั้งค่าที่อยู่โปรแกรมไปยังพื้นที่เฉพาะของหน่วยความจำกายภาพ หน่วยความจำมีความสำคัญต่อทรัพยากรสำหรับกระบวนการหนึ่งๆ เช่นเดียวกับโปรเซสเซอร์ เนื่องจากโปรเซสเซอร์สามารถดำเนินการกระบวนการได้ก็ต่อเมื่อรหัสและข้อมูลอยู่ใน RAM เท่านั้น
จัดการไฟล์และอุปกรณ์ภายนอก
ความสามารถของระบบปฏิบัติการในการ "ป้องกัน" ความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์จริงนั้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนมากในระบบย่อยหลักของระบบปฏิบัติการระบบหนึ่งนั่นคือระบบไฟล์ ระบบปฏิบัติการสร้างชุดข้อมูลเสมือนที่จัดเก็บไว้ในไดรฟ์ภายนอกในรูปแบบของไฟล์ - ลำดับไบต์ที่ไม่มีโครงสร้างอย่างง่ายพร้อมชื่อสัญลักษณ์ เพื่อความสะดวกในการทำงานกับข้อมูล ไฟล์จะถูกจัดกลุ่มเป็นไดเร็กทอรี ซึ่งในทางกลับกันจะจัดกลุ่มเป็นไดเร็กทอรีอื่น ๆ อีกมากมาย ระดับสูง- ผู้ใช้สามารถใช้ระบบปฏิบัติการเพื่อดำเนินการกับไฟล์และไดเร็กทอรี เช่น การค้นหาตามชื่อ การลบ การแสดงเนื้อหาบนอุปกรณ์ภายนอก (เช่น บนจอแสดงผล) การเปลี่ยนแปลงและการบันทึกเนื้อหา
การปกป้องและการจัดการข้อมูล
วิธีการปกป้องข้อมูลที่สำคัญคือฟังก์ชันการตรวจสอบระบบปฏิบัติการซึ่งประกอบด้วยการบันทึกเหตุการณ์ทั้งหมดที่ขึ้นอยู่กับความปลอดภัยของระบบ
การจำแนกพื้นฐานของระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการอาจแตกต่างกันในคุณสมบัติการใช้งานของอัลกอริธึมภายในสำหรับการจัดการทรัพยากรคอมพิวเตอร์หลัก (โปรเซสเซอร์ อุปกรณ์ หน่วยความจำ) คุณสมบัติของวิธีการออกแบบที่ใช้ ประเภทของแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ พื้นที่ใช้งาน และคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมาย
ระบบปฏิบัติการมีหลายประเภท ได้แก่: เกณฑ์บางอย่างสะท้อนให้เห็นความแตกต่าง ลักษณะสำคัญมาดูระบบที่พบบ่อยที่สุด:
ตามวัตถุประสงค์
1. ระบบวัตถุประสงค์ทั่วไป
หมายถึงระบบปฏิบัติการที่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหางานต่างๆ มากมาย รวมถึงการเปิดตัวแอปพลิเคชันต่างๆ การพัฒนาและการดีบักโปรแกรม การทำงานกับเครือข่ายและมัลติมีเดีย
2. ระบบเรียลไทม์
ออกแบบมาเพื่อทำงานในลูปควบคุมวัตถุ
ระบบพิเศษอื่นๆ
เหล่านี้เป็นระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกัน โดยมุ่งเน้นที่โซลูชันที่มีประสิทธิภาพเป็นหลักสำหรับคลาสหนึ่ง โดยสร้างความเสียหายให้กับงานอื่นๆ ไม่มากก็น้อย
โดยธรรมชาติของการโต้ตอบของผู้ใช้
1.Batch OSes ที่ประมวลผลงานที่เตรียมไว้ล่วงหน้า
2.ระบบปฏิบัติการสนทนาที่ทำงานของผู้ใช้แบบโต้ตอบ
ระบบปฏิบัติการ GUI
ระบบปฏิบัติการแบบฝังโดยไม่มีการโต้ตอบกับผู้ใช้
ตามจำนวนงานพร้อมกัน
1.ระบบปฏิบัติการแบบทำงานเดี่ยว
ในระบบดังกล่าว ไม่สามารถมีกระบวนการของผู้ใช้ได้มากกว่าหนึ่งกระบวนการในเวลาที่กำหนด อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน กระบวนการของระบบอาจกำลังทำงานอยู่
ระบบปฏิบัติการมัลติทาสกิ้ง
พวกเขาให้การดำเนินการแบบขนานของกระบวนการผู้ใช้บางอย่าง การใช้งานมัลติทาสก์นั้นจำเป็นต้องมีความซับซ้อนอย่างมากของอัลกอริธึมและโครงสร้างข้อมูลที่ใช้ในระบบ
ตามจำนวนผู้ใช้พร้อมกัน
1.ระบบปฏิบัติการผู้ใช้คนเดียว
โดดเด่นด้วยการเข้าถึงทรัพยากรของผู้ใช้โดยสมบูรณ์ ระบบดังกล่าวเป็นที่ยอมรับในคอมพิวเตอร์แบบแยกส่วนเป็นหลัก
2.ระบบปฏิบัติการที่มีผู้ใช้หลายคน
องค์ประกอบที่สำคัญของพวกเขาคือวิธีการในการปกป้องข้อมูลและกระบวนการของผู้ใช้แต่ละราย ตามแนวคิดของเจ้าของทรัพยากรและการบ่งชี้ที่แม่นยำของสิทธิ์การเข้าถึงที่มอบให้กับผู้ใช้แต่ละรายของระบบ
ตามพื้นฐานฮาร์ดแวร์
1.ระบบปฏิบัติการโปรเซสเซอร์ตัวเดียว
2.ระบบปฏิบัติการมัลติโปรเซสเซอร์
งานของระบบดังกล่าวรวมถึงการกระจายงานที่ดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างโปรเซสเซอร์และองค์กรของการประสานงานของโปรเซสเซอร์ทั้งหมด
3.ระบบปฏิบัติการเครือข่าย
รวมถึงความสามารถในการเข้าถึงคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น เครือข่ายท้องถิ่นทำงานกับไฟล์และเซิร์ฟเวอร์อื่นๆ
4.ระบบปฏิบัติการแบบกระจาย
ระบบแบบกระจายโดยใช้ทรัพยากรเครือข่ายท้องถิ่นนำเสนอแก่ผู้ใช้เป็น ระบบแบบครบวงจร,ไม่แบ่งแยกเครื่อง.
โดยวิธีการก่อสร้าง
1.ไมโครนิวเคลียร์
2. เสาหิน
การจำแนกระบบปฏิบัติการตามตระกูล
ระบบปฏิบัติการ: วัตถุประสงค์และหน้าที่หลัก
แนวคิดระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการ (OS) คือชุดของโปรแกรมที่รับรองการทำงานร่วมกันของส่วนฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ระหว่างกัน และการทำงานร่วมกันระหว่างผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์
ระบบปฏิบัติการรับประกันการทำงานแบบองค์รวมของส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ทั้งหมด และยังให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงความสามารถด้านฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ได้ ระบบปฏิบัติการเป็นองค์ประกอบพื้นฐานและจำเป็นของซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ หากไม่มีระบบดังกล่าว คอมพิวเตอร์ก็ไม่สามารถทำงานได้ตามหลักการ
องค์ประกอบของระบบปฏิบัติการ
โครงสร้าง OS ประกอบด้วยโมดูลต่อไปนี้:
โมดูลฐาน (เคอร์เนล OS)- จัดการการทำงานของโปรแกรมและระบบไฟล์ให้การเข้าถึงและการแลกเปลี่ยนไฟล์ระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วง
ต.e. แปลคำสั่งจากภาษาโปรแกรมเป็นภาษา “รหัสเครื่อง” ที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้
โปรเซสเซอร์คำสั่ง- ถอดรหัสและดำเนินการคำสั่งผู้ใช้ที่ได้รับผ่านแป้นพิมพ์เป็นหลัก
ต.e. ถามผู้ใช้เกี่ยวกับคำสั่งและดำเนินการ ผู้ใช้สามารถให้คำสั่งเพื่อดำเนินการบางอย่างกับไฟล์ได้ (การคัดลอก การลบ การเปลี่ยนชื่อ) คำสั่งในการพิมพ์เอกสาร เป็นต้น
ไดรเวอร์อุปกรณ์ต่อพ่วง- ซอฟต์แวร์ช่วยให้มั่นใจถึงความสอดคล้องระหว่างการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้และโปรเซสเซอร์ (อุปกรณ์ต่อพ่วงแต่ละชิ้นประมวลผลข้อมูลที่แตกต่างกันและในจังหวะที่แตกต่างกัน)
ต.e. โปรแกรมพิเศษที่ให้การควบคุมการทำงานของอุปกรณ์และการประสานงานการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับอุปกรณ์อื่น อุปกรณ์แต่ละชิ้นมีไดรเวอร์ของตัวเอง
โปรแกรมบริการเพิ่มเติม(ยูทิลิตี้) - ทำให้กระบวนการสื่อสารระหว่างผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์สะดวกและหลากหลาย
เหล่านั้น.โปรแกรมดังกล่าวช่วยให้คุณสามารถดูแลรักษาดิสก์ ดำเนินการกับไฟล์ ทำงานในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ฯลฯ
วัตถุประสงค์ของระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหางานต่อไปนี้:
การบำรุงรักษาฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์
การสร้างสภาพแวดล้อมการทำงานและส่วนต่อประสานกับผู้ใช้
การดำเนินการคำสั่งผู้ใช้และคำสั่งโปรแกรม
การจัดระบบการรับเข้า/ส่งออก การจัดเก็บข้อมูลและ
การจัดการไฟล์และข้อมูล
ตามคำจำกัดความ งานทั้งหมดที่แก้ไขโดยระบบปฏิบัติการสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
มอบเครื่องเสมือนแบบขยาย (เช่น ไม่มีอยู่จริง) แก่ผู้ใช้หรือโปรแกรมเมอร์ แทนที่จะให้ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์จริง ซึ่งสะดวกกว่าในการทำงานและเขียนโปรแกรมได้ง่ายกว่า
เพิ่มประสิทธิภาพการใช้คอมพิวเตอร์โดยการจัดการทรัพยากรอย่างมีเหตุผลตามเกณฑ์บางประการ
คุณสมบัติระบบปฏิบัติการ
ฟังก์ชั่นหลัก:
การดำเนินการตามคำขอของโปรแกรม การกระทำที่ค่อนข้างพื้นฐาน (ระดับต่ำ) ที่พบได้ทั่วไปในโปรแกรมส่วนใหญ่และมักพบในเกือบทุกโปรแกรม (อินพุตและ เอาท์พุทข้อมูล, การเริ่มและหยุดโปรแกรมอื่น, การจัดสรรและการเพิ่มหน่วยความจำเพิ่มเติม ฯลฯ )
การเข้าถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงตามมาตรฐาน (อุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุต)
การจัดการ RAM (การกระจายระหว่างกระบวนการ, การจัดระเบียบหน่วยความจำเสมือน)
การควบคุมการเข้าถึงข้อมูลบนสื่อที่ไม่ลบเลือน (เช่น ฮาร์ดไดรฟ์ ออปติคัลดิสก์ ฯลฯ) ซึ่งจัดอยู่ในระบบไฟล์เฉพาะ
จัดให้มีส่วนติดต่อผู้ใช้
การทำงานของเครือข่าย รองรับสแต็กโปรโตคอลเครือข่าย
คุณสมบัติเพิ่มเติม:
การดำเนินงานแบบขนานหรือหลอกแบบขนาน (มัลติทาสกิ้ง)
การกระจายทรัพยากรระบบคอมพิวเตอร์ระหว่างกระบวนการอย่างมีประสิทธิภาพ
การควบคุมการเข้าถึง กระบวนการต่างๆสู่ทรัพยากร
การจัดระบบคอมพิวเตอร์ที่เชื่อถือได้ (การที่กระบวนการประมวลผลหนึ่งไม่สามารถมีอิทธิพลต่อการคำนวณในอีกกระบวนการหนึ่งโดยเจตนาหรือผิดพลาด) ขึ้นอยู่กับการกำหนดขอบเขตการเข้าถึงทรัพยากร
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการ: การแลกเปลี่ยนข้อมูล การซิงโครไนซ์ซึ่งกันและกัน
การปกป้องระบบเองตลอดจนข้อมูลและโปรแกรมของผู้ใช้จากการกระทำของผู้ใช้ (ที่เป็นอันตรายหรือไม่ทราบ) หรือแอปพลิเคชัน
โหมดการทำงานแบบผู้ใช้หลายคนและการแยกสิทธิ์การเข้าถึง
วิวัฒนาการของระบบปฏิบัติการและแนวคิดพื้นฐาน
ระบบปฏิบัติการรุ่นก่อนควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นโปรแกรมอรรถประโยชน์ (บูตโหลดเดอร์และมอนิเตอร์) รวมถึงไลบรารีของรูทีนที่ใช้บ่อยซึ่งเริ่มได้รับการพัฒนาพร้อมกับการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์สากล รุ่นที่ 1(ปลายทศวรรษที่ 1940) โปรแกรมอรรถประโยชน์ลดการดำเนินการทางกายภาพของอุปกรณ์ของผู้ปฏิบัติงานให้เหลือน้อยที่สุด และไลบรารีทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการตั้งโปรแกรมการกระทำเดียวกันซ้ำ ๆ ได้ (การใช้การดำเนินการอินพุต/เอาท์พุต การคำนวณฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ)
ในช่วงทศวรรษที่ 1950 และ 60 แนวคิดหลักที่กำหนดการทำงานของระบบปฏิบัติการได้ถูกสร้างและนำไปใช้: โหมดแบตช์, การแบ่งปันเวลาและมัลติทาสกิ้ง, การแยกอำนาจ, เรียลไทม์, โครงสร้างไฟล์และระบบไฟล์
ระบบปฏิบัติการดอส
DOS เป็นระบบปฏิบัติการแรกสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลซึ่งแพร่หลายและเป็นระบบปฏิบัติการหลักสำหรับคอมพิวเตอร์ IBM PC ตั้งแต่ปี 1981 ถึง 1995 เมื่อเวลาผ่านไประบบปฏิบัติการใหม่ที่ทันสมัยก็ถูกแทนที่ด้วย Windows และ Linux แต่ในบางกรณี DOS ยังคงอยู่ สะดวกและเป็นไปได้เฉพาะการทำงานบนคอมพิวเตอร์เท่านั้น (เช่น ในกรณีที่ผู้ใช้ทำงานกับอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ที่ล้าสมัยซึ่งเขียนไว้เมื่อนานมาแล้ว เป็นต้น)
ผู้ใช้ทำงานกับระบบปฏิบัติการ DOS โดยใช้บรรทัดคำสั่ง แต่ไม่มีอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกของตัวเอง DOS OS ทำให้สามารถทำงานร่วมกับพีซีได้สำเร็จเป็นเวลา 15 ปีอย่างไรก็ตามงานนี้ไม่สามารถเรียกได้ว่าสะดวก DOS ทำหน้าที่เป็น "ตัวกลาง" ระหว่างผู้ใช้และคอมพิวเตอร์ และช่วยเปลี่ยนคำสั่งที่ซับซ้อนในการเข้าถึงดิสก์ให้กลายเป็นคำสั่งที่ง่ายและเข้าใจได้มากขึ้น แต่เมื่อพัฒนาขึ้น มันก็กลายเป็น "รก" ด้วยคำสั่งมากมายและเริ่มขัดขวางการทำงานด้วย คอมพิวเตอร์ นี่คือความต้องการตัวกลางใหม่ที่เกิดขึ้น - นี่คือลักษณะที่โปรแกรมเชลล์ปรากฏขึ้น
เชลล์คือโปรแกรมที่ทำงานภายใต้ระบบปฏิบัติการและช่วยให้ผู้ใช้ทำงานกับระบบปฏิบัติการได้ โปรแกรมเชลล์แสดงโครงสร้างไฟล์ทั้งหมดของคอมพิวเตอร์อย่างชัดเจน: ดิสก์, ไดเร็กทอรี, ไฟล์ ไฟล์สามารถค้นหา คัดลอก ย้าย ลบ จัดเรียง แก้ไข และเปิดใช้งานได้โดยใช้เพียงไม่กี่ปุ่ม หนึ่งในโปรแกรมที่พบบ่อยที่สุดคือ Norton Commander(NC) เชลล์กราฟิกของ Windows 3.1 และ Windows 3.11 ใช้แนวคิดที่เรียกว่า "หน้าต่าง" ซึ่งสามารถเปิด ย้ายไปรอบๆ หน้าจอ และปิดได้ หน้าต่างเหล่านี้ "เป็น" ของโปรแกรมต่าง ๆ และสะท้อนถึงงานของพวกเขา
DOS ใช้ระบบไฟล์ FAT ข้อเสียประการหนึ่งคือข้อจำกัดเกี่ยวกับชื่อไฟล์และไดเร็กทอรี ชื่อต้องมีความยาวไม่เกิน 8 ตัวอักษร นอกจากนี้ DOS จะไม่แยกความแตกต่างระหว่างอักษรตัวพิมพ์เล็กและตัวพิมพ์ใหญ่ที่มีชื่อเดียวกัน
เนื่องจาก DOS ถูกสร้างขึ้นเมื่อนานมาแล้ว จึงไม่ตรงตามข้อกำหนดของระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ในปัจจุบัน ไม่สามารถใช้หน่วยความจำจำนวนมากที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ได้โดยตรง
ระบบปฏิบัติการ ไมโครซอฟต์ วินโดวส์
กราฟิกเชลล์ Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 และ Widows 3.11 ทำงานภายใต้ MS DOS นั่นคือพวกมันไม่ใช่ระบบปฏิบัติการอิสระ แต่เนื่องจากการถือกำเนิดของ Windows ได้เปิดโอกาสใหม่ ๆ Windows จึงไม่ได้เรียกว่าเชลล์ แต่เป็นสภาพแวดล้อม
สภาพแวดล้อม Windows มีลักษณะเฉพาะด้วยคุณลักษณะต่อไปนี้ที่แยกความแตกต่างจากโปรแกรมเชลล์อื่น:
มัลติทาสกิ้ง;
อินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์แบบรวม
ส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบรวม
ส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิก
อินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์ฮาร์ดแวร์แบบครบวงจร
ระบบปฏิบัติการ DOS พร้อมเชลล์กราฟิก Windows 3.1 และ Windows 3.11 ถูกแทนที่ด้วยระบบปฏิบัติการเต็มรูปแบบของตระกูล MS Windows (Windows 95 แรกจากนั้น Windows 98, Windows 2000, Windows XP) ไม่เหมือนกับ Windows 3.1 และ Windows 3.11 ตรงที่จะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติหลังจากที่คุณเปิดคอมพิวเตอร์
ใน MS Windows การแก้ไขไฟล์ FAT–VFAT ใช้เพื่อจัดเก็บไฟล์ ในนั้นความยาวของชื่อไฟล์และไดเร็กทอรีสามารถยาวได้ถึง 256 อักขระ
ใน Windows OS มีการใช้เมาส์กันอย่างแพร่หลายเมื่อทำงานกับ windows และแอพพลิเคชั่น ใน MS DOS จะใช้เฉพาะคีย์บอร์ดเท่านั้น
MSWindows ยังมีแถบงาน ทำให้กลไกมัลติทาสก์ชัดเจนขึ้นและเร่งกระบวนการสลับระหว่างแอปพลิเคชันได้อย่างมาก
เดสก์ท็อป Windows ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับผู้ใช้มือใหม่ ในขณะเดียวกันก็ให้การปรับแต่งสูงสุดเพื่อให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของผู้ใช้ขั้นสูง
ระบบปฏิบัติการลินุกซ์
Linux เป็นระบบปฏิบัติการสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและเวิร์กสเตชันที่เข้ากันได้กับ IBM เป็นระบบปฏิบัติการที่มีผู้ใช้หลายรายพร้อมหน้าต่างกราฟิกแบบเครือข่าย X Window System ระบบปฏิบัติการ Linux รองรับมาตรฐานระบบเปิดและโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต และเข้ากันได้กับระบบ Unix, DOS และ MS Windows
ในฐานะที่เป็นระบบปฏิบัติการแบบดั้งเดิม Linux มีคุณสมบัติหลายอย่างเช่นเดียวกับ DOS และ Windows แต่ระบบปฏิบัติการมีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นเป็นพิเศษ Linux นำความเร็ว ประสิทธิภาพ และความยืดหยุ่นของ UNIX มาสู่ผู้ใช้พีซี ในขณะที่ใช้ประโยชน์จากคุณประโยชน์ทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เมื่อใช้งานเมาส์ปุ่มทั้งสามจะถูกนำมาใช้โดยเฉพาะปุ่มกลางจะใช้ในการแทรกส่วนของข้อความ
เมื่อใช้ระบบ Linux คุณสามารถเปลี่ยนเครื่องส่วนบุคคลใดๆ ให้เป็นเวิร์กสเตชันได้ ปัจจุบัน Linux เป็นระบบปฏิบัติการสำหรับธุรกิจ การศึกษา และการเขียนโปรแกรมส่วนบุคคล
ระบบปฏิบัติการยูนิเอ็กซ์
UNIX คือกลุ่มของระบบปฏิบัติการแบบพกพา มัลติทาสก์ และผู้ใช้หลายราย
ระบบ UNIX ระบบแรกได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2512 โดยแผนก Bell Labs ของ AT&T ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ระบบ UNIX จำนวนมากได้ถูกสร้างขึ้น
คุณสมบัติที่โดดเด่นบางประการของระบบ UNIX ได้แก่ :
การใช้ไฟล์ข้อความธรรมดาเพื่อกำหนดค่าและจัดการระบบ
การใช้ยูทิลิตี้อย่างแพร่หลายที่เปิดตัวบนบรรทัดคำสั่ง
การโต้ตอบกับผู้ใช้ผ่านอุปกรณ์เสมือน - เทอร์มินัล
เป็นตัวแทนของอุปกรณ์ทางกายภาพและเสมือนและการสื่อสารระหว่างกระบวนการบางอย่างเป็นไฟล์
การใช้ไพพ์ไลน์ของหลายโปรแกรม แต่ละโปรแกรมทำหน้าที่เดียว
ระบบ UNIX มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์อย่างมาก เนื่องจากได้เผยแพร่แนวคิดและแนวทางระบบปฏิบัติการยอดนิยมในปัจจุบัน และเผยแพร่แนวคิดและแนวทางระบบปฏิบัติการและซอฟต์แวร์ยอดนิยมในปัจจุบันบางส่วน นอกจากนี้ ในระหว่างการพัฒนาระบบ UNIX ภาษา C ก็ถูกสร้างขึ้น
ระบบปฏิบัติการคือชุดของโปรแกรมที่สัมพันธ์กันซึ่งออกแบบมาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์โดยการจัดการทรัพยากรอย่างมีเหตุผล เช่นเดียวกับการมอบความสะดวกสบายให้กับผู้ใช้โดยมอบเครื่องเสมือนแบบขยายให้กับเขา
ทรัพยากรหลักที่ระบบปฏิบัติการจัดการ ได้แก่ กระบวนการ หน่วยความจำหลัก ตัวจับเวลา ชุดข้อมูล ดิสก์ เทปไดรฟ์ เครื่องพิมพ์ อุปกรณ์เครือข่าย และอื่นๆ เพื่อแก้ไขปัญหาการจัดการทรัพยากร ระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกันใช้อัลกอริธึมที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จะกำหนดลักษณะที่ปรากฏของระบบปฏิบัติการในท้ายที่สุด
ดังนั้น ข้อกำหนดสำหรับระบบปฏิบัติการเครือข่ายในปัจจุบันจึงประกอบด้วย: ความสมบูรณ์ของฟังก์ชันและการจัดการทรัพยากรที่มีประสิทธิภาพ ความเป็นโมดูลและความสามารถในการขยาย ความสามารถในการพกพาและหลายแพลตฟอร์ม ความเข้ากันได้ในระดับแอปพลิเคชันและอินเทอร์เฟซผู้ใช้ ความน่าเชื่อถือ ความทนทานต่อข้อผิดพลาด ความปลอดภัย และประสิทธิภาพ
คำอธิบายประกอบ: ฟังก์ชั่นระบบปฏิบัติการ โครงสร้างระบบปฏิบัติการ การจำแนกประเภทของระบบปฏิบัติการ ข้อกำหนดของระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการ(ระบบปฏิบัติการ) - ชุดโปรแกรมที่ให้สภาพแวดล้อมที่สะดวกสบายแก่ผู้ใช้ในการทำงานกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์
ระบบปฏิบัติการอนุญาตให้คุณเรียกใช้โปรแกรมผู้ใช้ จัดการทรัพยากรทั้งหมด ระบบคอมพิวเตอร์– โปรเซสเซอร์ (โปรเซสเซอร์), RAM, อุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุต ให้การจัดเก็บข้อมูลระยะยาวในรูปแบบของไฟล์บนอุปกรณ์หน่วยความจำภายนอก ให้การเข้าถึงเครือข่ายคอมพิวเตอร์
เพื่อความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับบทบาทของระบบปฏิบัติการ โปรดพิจารณา ส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบระบบคอมพิวเตอร์ใด ๆ (รูปที่ 1.1)
ข้าว. 1.1.
ส่วนประกอบทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองคลาสใหญ่ - โปรแกรมหรือ ซอฟต์แวร์(ซอฟต์แวร์) และอุปกรณ์หรือ ฮาร์ดแวร์(ฮาร์ดแวร์). ซอฟต์แวร์แบ่งออกเป็นแบบประยุกต์ เครื่องมือ และแบบเป็นระบบ เรามาพิจารณาซอฟต์แวร์แต่ละประเภทโดยย่อ
วัตถุประสงค์ของการสร้างระบบคอมพิวเตอร์คือเพื่อแก้ไขปัญหาของผู้ใช้ เพื่อแก้ปัญหา วงกลมบางวงงานสร้างแอปพลิเคชันโปรแกรม (แอปพลิเคชัน แอปพลิเคชัน) ตัวอย่างโปรแกรมประยุกต์ได้แก่ โปรแกรมแก้ไขข้อความและโปรเซสเซอร์ (Notepad, Microsoft Word) บรรณาธิการกราฟิก(สี, Microsoft Visio), สเปรดชีต ( ไมโครซอฟต์ เอ็กเซล), ระบบการจัดการฐานข้อมูล (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), เบราว์เซอร์ (Internet Explorer) ฯลฯ แอปพลิเคชันทั้งชุดเรียกว่าซอฟต์แวร์แอปพลิเคชัน
สร้าง ซอฟต์แวร์โดยใช้เครื่องมือการเขียนโปรแกรมที่หลากหลาย (สภาพแวดล้อมการพัฒนา คอมไพเลอร์ ดีบักเกอร์ ฯลฯ) ซึ่งทั้งหมดนี้เรียกว่าซอฟต์แวร์เครื่องมือ ตัวแทนของซอฟต์แวร์เครื่องมือคือ สภาพแวดล้อมการพัฒนาไมโครซอฟต์ วิชวล สตูดิโอ
ซอฟต์แวร์ระบบประเภทหลักคือระบบปฏิบัติการ หน้าที่หลักของพวกเขาคือการจัดเตรียมอินเทอร์เฟซ (วิธีการโต้ตอบ) ระหว่างผู้ใช้และแอปพลิเคชันในด้านหนึ่ง และฮาร์ดแวร์ในอีกด้านหนึ่ง ซอฟต์แวร์ระบบยังรวมถึงยูทิลิตี้ระบบ - โปรแกรมที่ทำหน้าที่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในการดูแลรักษาระบบคอมพิวเตอร์เช่นการวินิจฉัย สถานะของระบบจัดเรียงไฟล์บนดิสก์ และบีบอัด (เก็บถาวร) ข้อมูล ยูทิลิตี้อาจรวมอยู่ในระบบปฏิบัติการ
การโต้ตอบของโปรแกรมทั้งหมดกับระบบปฏิบัติการดำเนินการโดยใช้การเรียกของระบบ - คำขอจากโปรแกรมสำหรับระบบปฏิบัติการเพื่อดำเนินการที่จำเป็น ชุดของการเรียกของระบบจะสร้าง API - Application Programming Interface
คุณสมบัติระบบปฏิบัติการ
ฟังก์ชั่นหลักที่ดำเนินการโดยระบบปฏิบัติการ ได้แก่ :
- สร้างความมั่นใจในการทำงานของโปรแกรม - การโหลดโปรแกรมลงในหน่วยความจำ, จัดเตรียมโปรแกรมด้วยเวลาโปรเซสเซอร์, ประมวลผลการเรียกของระบบ
- การจัดการ RAM – การจัดสรรหน่วยความจำให้กับโปรแกรมอย่างมีประสิทธิภาพ การบัญชีสำหรับหน่วยความจำว่างและหน่วยความจำที่ใช้แล้ว
- การจัดการหน่วยความจำภายนอก – รองรับระบบไฟล์ต่างๆ
- การจัดการ I/O – รับประกันการทำงานกับอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ
- จัดให้มีส่วนต่อประสานกับผู้ใช้
- มั่นใจในความปลอดภัย - ปกป้องข้อมูลและทรัพยากรระบบอื่น ๆ จากการใช้งานโดยไม่ได้รับอนุญาต
- การจัดปฏิสัมพันธ์เครือข่าย
โครงสร้างระบบปฏิบัติการ
ก่อนที่จะศึกษาโครงสร้างของระบบปฏิบัติการ คุณควรพิจารณาโหมดการทำงานของโปรเซสเซอร์ก่อน
โปรเซสเซอร์สมัยใหม่มีโหมดการทำงานอย่างน้อยสองโหมด - สิทธิพิเศษ (โหมดหัวหน้างาน) และผู้ใช้ (โหมดผู้ใช้)
ข้อแตกต่างระหว่างทั้งสองคือในโหมดผู้ใช้ คำสั่งโปรเซสเซอร์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการฮาร์ดแวร์ การป้องกัน RAM และการสลับโหมดการทำงานของโปรเซสเซอร์จะไม่สามารถใช้งานได้ ในโหมดสิทธิพิเศษ โปรเซสเซอร์สามารถดำเนินการคำสั่งที่เป็นไปได้ทั้งหมด
แอปพลิเคชันที่ทำงานในโหมดผู้ใช้ไม่สามารถเข้าถึงพื้นที่ที่อยู่ของกันและกันได้โดยตรง - ผ่านการเรียกของระบบเท่านั้น
ส่วนประกอบทั้งหมดของระบบปฏิบัติการสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม - ส่วนประกอบที่ทำงานในโหมดสิทธิพิเศษและส่วนประกอบที่ทำงานในโหมดผู้ใช้ และองค์ประกอบของกลุ่มเหล่านี้จะแตกต่างกันไปในแต่ละระบบ
ส่วนประกอบหลักของระบบปฏิบัติการคือเคอร์เนล ฟังก์ชันเคอร์เนลอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับ ระบบที่แตกต่างกัน- แต่ในทุกระบบเคอร์เนลจะทำงานในโหมดสิทธิพิเศษ (มักเรียกว่าโหมดเคอร์เนล)
คำว่า "แก่น" ยังใช้ในความหมายที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นใน Windows คำว่า "เคอร์เนล" (เคอร์เนล NTOS) หมายถึงการรวมกันของสององค์ประกอบ - ระบบผู้บริหาร (เลเยอร์ผู้บริหาร) และเคอร์เนลเอง (เลเยอร์เคอร์เนล)
เมล็ดมีสองประเภทหลัก - เมล็ดเสาหินและไมโครเคอร์เนล เคอร์เนลเสาหินใช้ฟังก์ชันหลักทั้งหมดของระบบปฏิบัติการ และในความเป็นจริงแล้ว มันเป็นโปรแกรมเดียวซึ่งเป็นชุดของขั้นตอนต่างๆ ในไมโครเคอร์เนลเหลือเพียงฟังก์ชันขั้นต่ำที่ต้องนำไปใช้ในโหมดสิทธิพิเศษ: การตั้งเวลาเธรด การจัดการการขัดจังหวะ การสื่อสารระหว่างกระบวนการ ฟังก์ชันที่เหลือของระบบปฏิบัติการสำหรับจัดการแอปพลิเคชัน หน่วยความจำ ความปลอดภัย ฯลฯ ได้รับการปรับใช้ในรูปแบบของโมดูลแยกในโหมดผู้ใช้
เมล็ดที่มีตำแหน่งตรงกลางระหว่างเสาหินและไมโครเคอร์เนลเรียกว่าเมล็ดลูกผสม
ตัวอย่าง ประเภทต่างๆแกน:
- เคอร์เนลเสาหิน - MS-DOS, Linux, FreeBSD;
- ไมโครเคอร์เนล - Mach, Symbian, MINIX 3;
- เคอร์เนลไฮบริด - NetWare, BeOS, พยางค์
หากต้องการทราบว่าเคอร์เนล Windows NT คืออะไร โปรดดูที่ [; - มีการกล่าวกันว่า Windows NT มีเคอร์เนลเสาหินอย่างไรก็ตามเนื่องจาก Windows NT มีองค์ประกอบสำคัญหลายประการที่ทำงานในโหมดผู้ใช้ (เช่นระบบย่อยของสภาพแวดล้อมและกระบวนการของระบบ - ดูบทบรรยายที่ 4 "สถาปัตยกรรม Windows") จากนั้น Windows NT มันเป็นไปไม่ได้ เพื่ออ้างถึงเมล็ดพืชที่มีเสาหินอย่างแท้จริง แต่หมายถึงเมล็ดลูกผสม
นอกจากเคอร์เนลแล้ว ไดรเวอร์—โมดูลซอฟต์แวร์ที่ควบคุมอุปกรณ์—ยังทำงานในโหมดสิทธิพิเศษ (ในระบบปฏิบัติการส่วนใหญ่)
ระบบปฏิบัติการยังรวมถึง:
- ไลบรารีระบบ (DLL ระบบ - ไลบรารีลิงก์แบบไดนามิก, ไลบรารีลิงก์แบบไดนามิก) ที่แปลงการเรียกระบบแอปพลิเคชันเป็นการเรียกระบบเคอร์เนล
- เชลล์ผู้ใช้ที่ให้อินเทอร์เฟซแก่ผู้ใช้ - วิธีที่สะดวกทำงานกับระบบปฏิบัติการ
User Shell ใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้หลักหนึ่งในสองประเภท:
- ส่วนต่อประสานข้อความ (ส่วนต่อประสานผู้ใช้ข้อความ, TUI) ชื่ออื่น ๆ - ส่วนต่อประสานคอนโซล (ส่วนต่อประสานผู้ใช้คอนโซล, CUI) ส่วนต่อประสานบรรทัดคำสั่ง (CLI);
- ส่วนต่อประสานกราฟิก (ส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้, GUI)
ตัวอย่างของการใช้อินเทอร์เฟซข้อความใน Windows คือล่ามบรรทัดคำสั่ง cmd.exe; ตัวอย่างของอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกคือ Windows Explorer (explorer.exe)
การจำแนกประเภทของระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการสามารถจำแนกได้หลายวิธี
- ตามวิธีการจัดระเบียบการคำนวณ:
- ระบบปฏิบัติการประมวลผลแบบแบตช์ - เป้าหมายคือเพื่อดำเนินงานการคำนวณจำนวนสูงสุดต่อหน่วยเวลา ในกรณีนี้ แพ็คเกจจะถูกสร้างขึ้นจากหลายงานซึ่งระบบประมวลผล
- ระบบปฏิบัติการแบบแบ่งเวลา – เป้าหมายคือเพื่อให้ผู้ใช้หลายคนสามารถใช้คอมพิวเตอร์เครื่องเดียวพร้อมกัน นำไปใช้โดยสลับกันจัดเตรียมช่วงเวลาประมวลผลให้กับผู้ใช้แต่ละราย
- ระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ - เป้าหมายคือการทำงานแต่ละงานให้เสร็จสิ้นภายในช่วงเวลาที่กำหนดอย่างเคร่งครัดสำหรับงานที่กำหนด
- ตามประเภทเคอร์เนล:
- ระบบที่มีแกนเสาหิน (ระบบปฏิบัติการเสาหิน)
- ระบบปฏิบัติการไมโครเคอร์เนล
- ระบบที่มีแกนไฮบริด (ระบบปฏิบัติการไฮบริด)
- ตามจำนวนงานที่แก้ไขพร้อมกัน:
- ระบบปฏิบัติการแบบทำงานเดี่ยว
- ระบบปฏิบัติการมัลติทาสกิ้ง
- ตามจำนวนผู้ใช้พร้อมกัน:
- ระบบปฏิบัติการแบบผู้ใช้คนเดียว
- ระบบปฏิบัติการที่มีผู้ใช้หลายราย
- ตามจำนวนโปรเซสเซอร์ที่รองรับ:
- ระบบปฏิบัติการโปรเซสเซอร์ตัวเดียว
- ระบบปฏิบัติการมัลติโปรเซสเซอร์
- สำหรับการสนับสนุนเครือข่าย:
- ระบบปฏิบัติการท้องถิ่น – ระบบอัตโนมัติที่ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อทำงานบนเครือข่ายคอมพิวเตอร์
- ระบบปฏิบัติการเครือข่าย – ระบบที่มีส่วนประกอบที่ทำให้คุณสามารถทำงานกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้
- ตามบทบาทในการโต้ตอบเครือข่าย:
- ระบบปฏิบัติการเซิร์ฟเวอร์ – ระบบปฏิบัติการที่ให้การเข้าถึงทรัพยากรเครือข่ายและจัดการโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย
- ระบบปฏิบัติการไคลเอนต์ – ระบบปฏิบัติการที่สามารถเข้าถึงทรัพยากรเครือข่าย
- ตามประเภทใบอนุญาต:
- ระบบปฏิบัติการโอเพ่นซอร์ส – ระบบปฏิบัติการที่มีโค้ดโอเพ่นซอร์สสำหรับการศึกษาและแก้ไข
- ระบบปฏิบัติการที่เป็นกรรมสิทธิ์ – ระบบปฏิบัติการที่มีผู้ถือลิขสิทธิ์เฉพาะ มักจะมาพร้อมกับซอร์สโค้ดปิด
- ตามพื้นที่การใช้งาน:
- ระบบปฏิบัติการของเมนเฟรม - คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ (ระบบปฏิบัติการเมนเฟรม)
- ระบบปฏิบัติการเซิร์ฟเวอร์
- ระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
- ระบบปฏิบัติการมือถือ
- ระบบปฏิบัติการฝังตัว
- ระบบปฏิบัติการของเราเตอร์
ข้อกำหนดของระบบปฏิบัติการ
ข้อกำหนดหลักสำหรับระบบปฏิบัติการสมัยใหม่คือการทำหน้าที่ต่างๆ ที่ระบุไว้ข้างต้นในย่อหน้า “หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ” นอกเหนือจากข้อกำหนดที่ชัดเจนนี้แล้ว ยังมีข้อกำหนดอื่นๆ ที่มักมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่า:
- ความสามารถในการขยาย - ความสามารถของระบบในการรับฟังก์ชั่นใหม่ในกระบวนการวิวัฒนาการ มักนำไปใช้โดยการเพิ่มโมดูลใหม่
- การพกพา - ความสามารถในการถ่ายโอนระบบปฏิบัติการไปยังแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์อื่นโดยมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย
- ความเข้ากันได้ - ความสามารถ การทำงานร่วมกัน- ความเข้ากันได้อาจเกิดขึ้น เวอร์ชันใหม่ระบบปฏิบัติการที่มีแอปพลิเคชันที่เขียนขึ้นสำหรับเวอร์ชันเก่า หรือความเข้ากันได้ระหว่างระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกันในแง่ที่ว่าแอปพลิเคชันสำหรับระบบใดระบบหนึ่งเหล่านี้สามารถทำงานบนระบบอื่นและในทางกลับกัน
- ความน่าเชื่อถือ - ความน่าจะเป็นของการทำงานที่ปราศจากความล้มเหลวของระบบ
- ประสิทธิภาพ - ความสามารถในการให้เวลาในการแก้ไขปัญหาและเวลาตอบสนองของระบบที่ยอมรับได้
ประวัติย่อ
การบรรยายนี้ให้คำจำกัดความของระบบปฏิบัติการ แนะนำประเภทของซอฟต์แวร์ และอภิปรายการฟังก์ชันและโครงสร้างของระบบปฏิบัติการ ความสนใจเป็นพิเศษทุ่มเทให้กับแนวคิด "หลัก" นอกจากนี้ยังมีวิธีต่างๆ ในการจำแนกระบบปฏิบัติการและข้อกำหนดสำหรับระบบปฏิบัติการสมัยใหม่
การบรรยายครั้งต่อไปจะกล่าวถึงภาพรวมของระบบปฏิบัติการ Microsoft Windows
คำถามเพื่อความปลอดภัย
- กำหนดคำว่า "ระบบปฏิบัติการ"
- ตัวอย่างชื่อของแอปพลิเคชัน เครื่องมือ และซอฟต์แวร์ระบบ
- กำหนดแนวคิด "การเรียกระบบ", "API", "ไดรเวอร์", "เคอร์เนล"
- คุณรู้จักเมล็ดพืชประเภทใดบ้าง? คุณรู้จักเคอร์เนลของระบบปฏิบัติการประเภทใด
- เคอร์เนลแตกต่างจากระบบปฏิบัติการอย่างไร?
- ให้หลายวิธีในการจำแนกระบบปฏิบัติการ
- ตั้งชื่อข้อกำหนดสำหรับระบบปฏิบัติการสมัยใหม่และอธิบายว่าข้อกำหนดเหล่านั้นหมายถึงอะไร
ซอฟต์แวร์ระบบพื้นฐาน
ซอฟต์แวร์พื้นฐานประกอบด้วย:
ระบบปฏิบัติการ (OS);
· เชลล์ปฏิบัติการ (ข้อความและกราฟิก)
· ระบบปฏิบัติการเครือข่าย
ระบบปฏิบัติการ ออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานของโปรแกรมผู้ใช้ การวางแผนและการจัดการทรัพยากรคอมพิวเตอร์คอมพิวเตอร์
ในภาคส่วนซอฟต์แวร์และระบบปฏิบัติการ ตำแหน่งผู้นำอยู่ในกลุ่มระบบตระกูล MS Windows มาดูประเภทของระบบปฏิบัติการที่พบบ่อยที่สุด
ระบบปฏิบัติการสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบ่งออกเป็น:
· งานเดี่ยวและงานหลายงาน (ขึ้นอยู่กับจำนวนกระบวนการแอปพลิเคชันที่ทำงานแบบขนาน)
· ผู้ใช้เดี่ยวและหลายราย (ขึ้นอยู่กับจำนวนผู้ใช้ที่ทำงานกับระบบปฏิบัติการพร้อมกัน)
· ไม่สามารถพกพาได้และสามารถถ่ายโอนไปยังคอมพิวเตอร์ประเภทอื่นได้
· ไม่ใช่เครือข่ายและเครือข่าย ให้บริการงานในเครือข่ายคอมพิวเตอร์เฉพาะที่
ระบบปฏิบัติการเครือข่าย - ชุดโปรแกรมที่ให้การประมวลผลการส่งและการจัดเก็บข้อมูลบนเครือข่าย Network OS ให้ผู้ใช้งานได้ ประเภทต่างๆบริการเครือข่าย (การจัดการไฟล์ อีเมล กระบวนการจัดการเครือข่าย ฯลฯ) รองรับการทำงานในระบบสมาชิก
เปลือกปฏิบัติการ - โปรแกรมพิเศษที่ออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการสื่อสารกับผู้ใช้ด้วยคำสั่งระบบปฏิบัติการ เชลล์ปฏิบัติการมีตัวเลือกข้อความและอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิก
เชลล์ข้อความระบบปฏิบัติการประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่ Total Commander, Windows Commander เป็นต้น
มาดูระบบปฏิบัติการกันดีกว่า
ระบบปฏิบัติการ- ชุดซอฟต์แวร์ที่ให้การควบคุมฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์และโปรแกรมแอปพลิเคชันตลอดจนการโต้ตอบระหว่างกันและผู้ใช้
ระบบปฏิบัติการทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:
·การจัดการการทำงานของแต่ละบล็อกของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและการโต้ตอบ
· การจัดการการดำเนินโปรแกรม
· การจัดระเบียบการจัดเก็บข้อมูลในหน่วยความจำภายนอก
· การโต้ตอบของผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์ เช่น การสนับสนุนส่วนต่อประสานผู้ใช้
โดยทั่วไป ระบบปฏิบัติการจะถูกจัดเก็บไว้ในฮาร์ดไดรฟ์ และหากไม่มีฮาร์ดไดรฟ์ ก็จะมีการจัดสรรไดรฟ์พิเศษ ซึ่งเรียกว่าไดรฟ์ระบบ เมื่อคุณเปิดคอมพิวเตอร์ระบบปฏิบัติการจะโหลดจากดิสก์ไปยัง RAM โดยอัตโนมัติและครอบครอง สถานที่เฉพาะ- ระบบปฏิบัติการไม่ได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นเดียว แต่สำหรับคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในโครงสร้างซึ่งมีแนวคิดบางอย่างฝังอยู่และพัฒนาในรุ่นต่อ ๆ ไปทั้งหมด
พื้นฐานของระบบปฏิบัติการใด ๆ คือหลักการขององค์กรการทำงาน อุปกรณ์ภายนอกการจัดเก็บข้อมูล แม้ว่าหน่วยความจำภายนอกสามารถนำไปใช้ในทางเทคนิคกับสื่อวัสดุต่างๆ ได้ แต่ก็รวมเป็นหนึ่งเดียวโดยหลักการที่ใช้ในระบบปฏิบัติการในการจัดระเบียบการจัดเก็บข้อมูลชุดข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตรรกะในรูปแบบของไฟล์ที่เรียกว่า
ไฟล์- การรวบรวมข้อมูลหรือโปรแกรมที่เชื่อมต่อทางลอจิคัลสำหรับการจัดวางพื้นที่ที่ระบุชื่อไว้ในหน่วยความจำภายนอก
ไฟล์นี้ทำหน้าที่เป็นหน่วยการบัญชีของข้อมูลในระบบปฏิบัติการ การดำเนินการใดๆ กับข้อมูลจะดำเนินการกับไฟล์
ไฟล์สามารถจัดเก็บการนำเสนอข้อมูลประเภทและรูปแบบต่างๆ เช่น ข้อความ รูปภาพ ภาพวาด ตัวเลข โปรแกรม ตาราง ฯลฯ ลักษณะของไฟล์เฉพาะจะพิจารณาจากรูปแบบของไฟล์ รูปแบบคือองค์ประกอบภาษาที่อธิบายการนำเสนอข้อมูลในไฟล์เชิงสัญลักษณ์
พารามิเตอร์ต่อไปนี้ใช้เพื่อกำหนดลักษณะของไฟล์:
· ชื่อเต็มไฟล์;
· ขนาดไฟล์เป็นไบต์;
· วันที่และเวลาของการสร้างไฟล์
· คุณสมบัติไฟล์พิเศษ: อ่านอย่างเดียว ซ่อน ระบบ เก็บถาวร