เรื่องระบบปฏิบัติการ

1. รายงาน
เรื่อง ระบบปฏิบัติการ
จัดทาโดย
นางสาวณัฐธิดา หลิ่ววรกุล
ชันมัธยมศึกษาปีที่ 5/3 เลขที่ 21
เสนอ
คุณครู ทรงศักดิ์ โพธิ์เอี่ยม
โรงเรียนเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระศรีนครินทร์ กาญจนบุรี
ในพระราชูปถัมภ์สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี

2. ข
คานา
รายงานวิชา ระบบปฏิบัติการ ซึ่งเรียบเรียงเนื้อหาตรงตามจุดประสงค์รายวิชา รายงานเล่มนี้
ประกอบด้วยเนื้อหา ดังนี้ ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบปฏิบัติการ ระบบปฏิบัติการ
หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์ แชลแนลและ
หน่วยควบคุมอุปกรณ์ การติดต่อระหว่างอุปกรณ์รอบข้างกับซีพียู วิวัฒนาการและชนิดของ
ระบบปฏิบัติการ องค์ประกอบของระบบปฏิบัติการ อ้างอิง
ผู้เรียบเรียงหวังเป็นอย่างยิ่งว่ารายงานเล่มนี้ จะเป็นเอกสารประกอบการเรียนที่เป็น
ประโยชน์ต่อการสอนของคณะอาจารย์และการเรียนรู้ของนักศึกษาเพื่อให้การศึกษาทัดเทียมกับ
ระดับสากล
นางสาวณัฐธิดา หลิ่ววรกุล

3. ค
สารบัญ
คำนำ ................................................................................................................................................ ข
ควำมรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบปฏิบัติกำร................................................................................................ 1
ระบบปฏิบัติกำร ................................................................................................................................. 1
คุณสมบัติกำรทำงำน....................................................................................................................... 1
กำรทำงำนแบบ Multi – Tasking ................................................................................................. 1
กำรทำงำนแบบ Multi – User...................................................................................................... 1
ระบบปฏิบัติกำร (Operating System : OS) คืออะไร ............................................................................. 2
1. ฮำร์ดแวร์ ................................................................................................................................ 2
2. ระบบปฏิบัติกำร ...................................................................................................................... 2
3. โปรแกรมประยุกต์.................................................................................................................... 2
4. ผู้ใช้........................................................................................................................................ 3
หน้ำที่ของระบบปฏิบัติกำร................................................................................................................... 3
1. ติดต่อกับผู้ใช้........................................................................................................................... 3
2. ควบคุมกำรทำงำนของโปรแกรม และอุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูล ................................................... 3
3. จัดสรรให้ใช้ทรัพยำกรระบบร่วมกัน............................................................................................ 4
โครงสร้ำงพื้นฐำนของเครื่องคอมพิวเตอร์ ............................................................................................... 5
แชลแนลและหน่วยควบคุมอุปกรณ์....................................................................................................... 6
กำรติดต่อระหว่ำงอุปกรณ์รอบข้ำงกับซีพียู............................................................................................. 7

4. ง
วิวัฒนำกำรและชนิดของระบบปฏิบัติกำร............................................................................................ 10
 กำรทำงำนแบบ Buffering.................................................................................................. 12
 กำรทำงำนแบบ Off-line .................................................................................................... 13
 กำรทำงำนแบบ Spooling................................................................................................... 14
องค์ประกอบของระบบปฏิบัติกำร....................................................................................................... 19

5. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบปฏิบัติการ
คอมพิวเตอร์ได้ถูกพัฒนามาอย่างมากมายหลายรุ่น ตั้งแต่ยุคแรกๆ จนกระทั่งถึงปัจจุบัน ยุคแรกๆ
คอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาจากหลอดสูญญากาศ มีขานาดใหญ่มาก แต่ในปัจจุบันนี้ คอมพิวเตอร์ผลิตจาก
แผงวงจรรวมที่มีประสิทธิภาพและมีความสามารถสูง ขนาดเล็ก พกพาได้สะดวกขึ้นมาก แต่ถึงแม้ว่าตัวเครื่อง
คอมพิวเตอร์ได้ถูกพัฒนาไปอย่างมากจนชนิดเทียบกับอดีตเป็นคนละเรื่องกันก็ตาม โครงสร้างพื้นฐานของ
ระบบคอมพิวเตอร์ก็ยังคงมีลักษณะเหมือนเดิม
ระบบปฏิบัติการ
เป็นซอฟต์แวร์ที่เอาไว้ใช้สาหรับควบคุมและประสานงานระหว่างอุปกรณ์ภายในคอมพิวเตอร์ทั้งหมด
ตั้งแต่ซีพียู หน่วยความจา ไปจนถึงส่วนนาเข้าและส่งออกผลลัพธ์ ( input/output device ) บางครั้งก็นิยมเรียก
รวม ๆ ว่า แพลตฟอร์ม (platform ) คอมพิวเตอร์จะทางานได้จาเป็นต้องมีระบบปฏิบัติการติดตั้งอยู่ในเครื่อง
เสียก่อน ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิตเครื่องนั้น ๆ ว่าจะเลือกใช้แพลตฟอร์ม หรือระบบปฏิบัติการอะไรในการ
ทางาน เราจะพบเห็นระบบปฏิบัติการอยู่ในคอมพิวเตอร์แทบจะทุกประเภทตั้งแต่เครื่องขนาดใหญ่อย่างเครื่อง
เมนเฟรมจนถึงระดับเล็กสุด เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์พกพาประเภทพีดีเอ
คุณสมบัติการทางาน ระบบปฏิบัติการโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติในการทางานแบบต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
การทางานแบบ Multi – Tasking คือ ความสามารถในการทางานได้หลาย ๆ งาน หรือหลาย ๆ
โปรแกรมในเวลาเดียวกัน เช่น พิมพ์รายงานควบคู่ไปกับการท่องเว็บ ซึ่งในสมัยก่อนการทางานของ
ระบบปฏิบัติการจะอยู่ในรูปแบบที่เรียกว่า single-tasking ซึ่งจะทางานทีละโปรแกรมคาสั่ง ผู้ใช้ไม่สามารถที่จะ
สลับงานไประหว่างโปรแกรมหรือทางานควบคู่กันได้ แต่สาหรับในปัจจุบันจะพบเห็นลักษณะการทางานแบบ
นี้มากขึ้น เช่น ในระบบปฏิบัติการ Windows รุ่มใหม่ ๆ ซึ่งทาให้การใช้งานได้สะดวกและทางานได้หลาย ๆ
โปรแกรม
การทางานแบบ Multi – User ในระบบการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกันแบบเครือข่าย
ระบบปฏิบัติการที่ทาหน้าที่ควบคุมจะมีคุณสมบัติอย่างหนึ่งที่เรียกว่า multi-user หรือความสามารถในการ
ทางานกับผู้ใช้ได้หลาย ๆ คน ขณะที่มีการประมวลผลของงานพร้อม ๆ กัน ทาให้กระจายการใช้ได้ทั่วถึงมาก
ยิ่งขึ้น

6. 2
ระบบปฏิบัติการ (Operating System : OS) คืออะไร
ระบบคอมพิวเตอร์แทบทุกระบบถือว่าระบบปฏิบัติการเป็นส่วนสาคัญของระบบ โดยทั่วไประบบ
คอมพิวเตอร์แบ่งเป็น 4 ส่วน คือ ฮาร์ดแวร์ ระบบปฏิบัติการ โปรแกรมประยุกต์ และผู้ใช้
1. ฮาร์ดแวร์ ประกอบด้วยทรัพยากรต่างๆ ที่มีในระบบ ได้แก่ อุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก หน่วย
ประมวลผลกลาง และหน่วยความจา นอกจากนี้ยังหมายความรวมถึง โปรแกรมภาษาเครื่อง และไมโคร
โปรแกรม ซึ่งเป็นส่วนที่บริษัทผู้ผลิตสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นซอฟร์แวร์ในระดับพื้นฐาน (primitive level)
โดยสามารถทางานได้โดยตรงกับทรัพยากรระบบด้วยคาสั่งง่ายๆ เช่น ADD MOVE หรือ JUMP คาสั่ง
เหล่านี้จะถูกกาหนดเป็นขั้นตอน การทางานของวงจรภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ชุดคาสั่งที่ไมโคร
โปรแกรมต้องแปลหรือตีความหมายจะอยู่ใน รูปแบบภาษาเครื่องและมักเป็นคาสั่งในการคานวณ
เปรียบเทียบ และการควบคุมอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก
2. ระบบปฏิบัติการ เป็นโปรแกรมที่ทางานเป็นตัวกลางระหว่างผู้ใช้เครื่องและฮาร์ดแวร์ โดยมี
วัตถุประสงค์เพื่อจัดสภาพแวดล้อมให้ผู้ใช้ระบบสามารถปฏิบัติงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ได้โดยจะ
เอื้ออานวยการพัฒนาและการใช้โปรแกรมต่างๆ รวมถึงการจัดสรรทรัพยากรต่างๆ ให้ได้อย่างมี
ประสิทธิภาพ
3. โปรแกรมประยุกต์ คือซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อการทางานเฉพาะอย่างที่เราต้องการ
เช่น งานส่วนตัว งานทางด้านธุรกิจ งานทางด้านวิทยาศาสตร์ โปรแกรมทางธุรกิจ เกมส์ต่างๆ ระบบ
ฐานข้อมูล ตลอดจนตัวแปลภาษา เราอาจเรียกโปรแกรมประเภทนี้ว่า User's Program โปรแกรม
ประเภทนี้โดยส่วนใหญ่มักใช้ภาษาระดับสูงในการพัฒนา เช่นภาษา C, C++, COBOL, PASCAL,
BASIC ฯลฯ ตัวอย่างของโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นใช้ในทางธุรกิจ เช่น โปรแกรมระบบบัญชีจ่ายเงินเดือน
(Payroll Program) โปรแกรมระบบเช่าซื้อ (Hire Purchase) โปรแกรมระบบสินค้าคงหลัง (Stock
Program) ฯลฯ ซึ่งแต่ละโปรแกรมก็จะมีเงื่อนไขหรือแบบฟอร์มที่แตกต่างกัน ตามความต้องการหรือ
กฏเกณฑ์ของแต่ละหน่วยงานที่ใช้ ซึ่งโปรแกรมประเภทนี้เราสามารถดัดแปลงแก้ไขเพิ่มเติม
(Modifications) ในบางส่วนของโปรแกรมเองได้เพื่อให้ตรงกับความต้องการของผู้ใช้งานโปรแกรม
โปรแกรมเหล่านี้เป็นตัวกาหนดแนวทางในการใช้ทรัพยากรระบบ เพื่อทางานต่างๆ ให้แก่ผู้ใช้
หลากหลายประเภท ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งบุคคล โปรแกรม หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่นตัวแปรภาษาต้องใช้
ทรัพยากรระบบในการแปลโปรแกรมภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่องแก่โปรแกรมเมอร์ ดังนั้น
ระบบปฏิบัติการต้องควบคุมและประสานงานในการใช้ทรัพยากรระบบของผู้ใช้ให้เป็นไปอย่างถูกต้อง

7. 3
4. ผู้ใช้ ถึงแม้ระบบคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ แต่
ระบบคอมพิวเตอร์จะไม่สามารถทางานได้ถ้าขาดอีกองค์ประกอบหนึ่ง ซึ่งได้แก่ องค์ประกอบทางด้าน
บุคลากรที่จะเป็นผู้จัดการและควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ให้สามารถปฏิบัติงานได้อย่างราบรื่น คอย
แก้ไขปัญหาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับระบบคอมพิวเตอร์ พัฒนาโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ รวมไปถึงการใช้
งานโปรแกรมประยุกต์ที่ถูกพัฒนาขึ้น
หน้าที่ของระบบปฏิบัติการ
จากที่ได้กล่าวมาแล้วว่า ระบบปฏิบัติการถูกสร้างขึ้นมาด้วยวัตถุประสงค์หลักคือ อานวยความสะดวกแก่
ผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ ในลักษณะที่ผู้ใช้ไม่จาเป็นต้องทราบกลไกการทางานหรือฮาร์ดแวร์ของระบบ จึง
สามารถแบ่ง หน้าที่หลักของระบบปฏิบัติการได้ดังนี้
1. ติดต่อกับผู้ใช้ (user interface) ผู้ใช้สามารถติดต่อหรือควบคุมการทางานของเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่าน
ทางระบบปฏิบัติการได้โดยระบบปฏิบัติการจะเครื่องหมายพร้อมต์ (prompt) ออกทางจอภาพเพื่อรอรับ
คาสั่งจากผู้ใช้โดยตรง ตัวระบบปฏิบัติการจึงเป็นตัวกลางที่ทาหน้าที่เชื่อมโยงระหว่างผู้ใช้กับฮาร์ดแวร์
ของเครื่อง นอกจากนี้ผู้ใช้อาจเขียนโปรแกรมเพื่อใช้งานกรณีนี้ผู้ใช้ก็สามารถติดต่อกับระบบปฏิบัติการ
ได้โดยผ่านทาง System Call
2. ควบคุมการทางานของโปรแกรม และอุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูล (input/output device) ตลอดจน
การให้ความสะดวกแก่ผู้ใช้ในการใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ได้ง่าย เช่น การเข้าถึงข้อมูลในแฟ้มหรือติดต่อ
กับอุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูล จึงทาให้ผู้พัฒนาโปรแกรมไม่จาเป็นต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมตัว
ขับดิสก์เพราะระบบปฏิบัติการจัดบริการให้มีคาสั่งสาหรับติดต่อกับอุปกรณ์เหล่านี้ได้อย่างง่ายๆ
เนื่องจากผู้ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบปฏิบัติการ อาจไม่มีความจาเป็นต้องมีความรู้ความเข้าใจ
ถึงหลักการทางานภายในของเครื่อง ดังนั้น ระบบปฏิบัติการจึงมีหน้าที่ควบคุมการทางานของโปรแกรม
การทางานของอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้การทางานของระบบเป็นไปอย่างถูกต้องและสอดคล้องกัน
ระบบปฏิบัติการจึงมีส่วนประกอบของหน้าที่ต่างๆ ที่ควบคุมอุปกรณ์แต่ละชนิดที่มีหน้าที่แตกต่างกัน
ไป โดยผู้ใช้อาจเรียกใช้ผ่านทาง System Call หรือเขียนโปรแกรมขึ้นมาควบคุมอุปกรณ์เหล่านั้นได้เอง

8. 4
3. จัดสรรให้ใช้ทรัพยากรระบบร่วมกัน (shared resources) ซึ่งทรัพยากรหลักที่ต้องมีการจัดสรร ได้แก่
หน่วยประมวลผลกลาง หน่วยความจาหลัก อุปกรณ์รับ/แสดงผลข้อมูลและแฟ้มข้อมูล เช่น การ
จัดลาดับให้บริการใช้เครื่องพิมพ์การสับหลีกงานหลายงานในหน่วยความจาหลักและการจัดสรร
หน่วยความจาหลักให้กับโปรแกรมทั้งหลาย ทรัพยากร คือสิ่งที่ซึ่งถูกใช้ไปเพื่อให้โปรแกรมดาเนินไป
ซึ่งเหตุที่ต้องมีการจัดสรรทรัพยากรก็เพราะ
 ทรัพยากรของระบบมีขีดจากัด เช่นซีพียูในระบบมีอยู่เพียงตัวเดียว แต่ทางานใน
ระบบมัลติโปรแกรมมิ่งมีการทางานหลายโปรแกรม จึงจะต้องมีการจัดสรรซีพียูให้ทุก
โปรแกรมอย่างเหมาะสม
 ทรัพยากรมีอยู่หลายประเภท แต่ละโปรเซสหรือโปรแกรมมีความต้องการใช้
ทรัพยากรเพียง อย่างเดียว หรือหลายอย่างพร้อมกัน ระบบปฏิบัติการจึงต้องจัดเตรียม
ทรัพยากรต่างๆ ตามความต้องการของโปรแกรม
ดังนั้นหน้าที่อันสาคัญประการหนึ่งของระบบปฏิบัติการก็คือ การจัดสรรทรัพยากรของระบบให้เกิดประโยชน์
สูงสุด โดยคานึงถึงความยุติธรรมต่อผู้ใช้แต่ละคน และให้เกิดประสิทธิภาพเป็นหลักสาคัญ ถ้าระบบปฏิบัติการ
จัดสรรทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบก็สามารถรันโปรแกรมได้อย่างรวดเร็วและได้งานเพิ่มขึ้น
ทรัพยากรหลักที่ระบบปฏิบัติการจัดสรรได้แก่ โปรเซสเซอร์ (ซีพียู),หน่วยความจา,อุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก
และข้อมูล เป็นต้น
ระบบปฏิบัติการอาจเป็นได้ทั้ง Hardware Software หรือ Firmware หรือผสมผสานกันก็ได้โดยมี เป้ าหมาย
เดียวกันคือสามารถช่วยให้ผู้ใช้คอมพิวเตอร์สามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว
1. Hardware OS เป็น OS ที่อยู่ในรูปของอุปกรณ์ ถูกสร้างขึ้นเพื่อควบคุมการทางานของเครื่อง
คอมพิวเตอร์และเป็นส่วนหนึ่งของฮาร์ดแวร์มีความเร็วในการทางานสูง แต่ราคาแพงและแก้ไขยาก ไม่
นิยมในการแก้ไขส่วนมากจะเป็นการเปลี่ยนอุปกรณ์มากกว่าการแก้ไข
2. Software OS เป็น OS ที่เป็นโปรแกรมที่เขียนขึ้นเพื่อควบคุมการทางานของเครื่องคอมพิวเตอร์
เช่นเดียวกัน มีความเร็วช้ากว่า Hardware OS แต่เป็นที่นิยมมากที่สุดเพราะง่ายแก่การแก้ไข และราคาถูก

9. 5
3. Firmware OS เป็น OS ที่เป็นส่วนของโปรแกรมที่เก็บไว้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องคอมพิวเตอร์ เขียน
ขึ้นโดยใช้คาสั่งไมโคร หลายๆ คาสั่งของคาสั่งไมโครรวมกันเรียกว่าไมโครโปรแกรม มีความเร็วสูง
กว่า Software OS แต่ช้ากว่า Hardware OS
โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์
โครงสร้างหลักๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ในส่วนของฮาร์ดแวร์ ได้แก่ อุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก หน่วย
ประมวลผลกลาง และหน่วยความจา โดยที่หน่วยประมวลผลกลางและตัวควบคุมอุปกรณ์เชื่อมต่อกันด้วยบัส
(BUS) เพื่อให้เข้าถึงหน่วยความจาหลักที่จะใช้ร่วมกันได้ หน้าที่หลักอันหนึ่งของระบบปฏิบัติการคือการ
ควบคุมอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก เพื่อทางานให้กับโปรเซสที่ร้องขอจากอุปกรณ์ที่มีอยู่ในระบบ โดยการส่ง
คาสั่งไปยังอุปกรณ์เหล่านั้น ดักจับสัญญาณการขัดจังหวะ (สัญญาณอินเทอร์รัพต์) จัดการกับข้อผิดพลาดที่
เกิดขึ้นและมีส่วนเชื่อมโยงระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ และส่วนอื่นๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ให้ใช้งานได้และไม่ผูก
ติดกับประเภทของอุปกรณ์ ซึ่งจาแนกโครงสร้างหลักของระบบคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้
1. อุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก (Input/output) เป็นส่วนที่ใช้ในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างเครื่อง
คอมพิวเตอร์กับผู้ใช้ ทาให้ทราบถึงการปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์
2. หน่วยความจา (Memory) เป็นส่วนที่สร้างขึ้นเพื่อนามาเก็บข้อมูลหรือคาสั่งที่คอมพิวเตอร์หรือผู้ใช้
ต้องการเอาไว้ใช้ โดยแยกเป็นหน่วยความจาหลักซึ่งมีหน้าที่ติดต่อกับซีพียูโดยตรง ซึ่งประกอบด้วย
หน่วยความจา ROM และ RAM และหน่วยความจาสารองซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/
ออก ที่มีหน้าที่นามาเก็บ ข้อมูลตามที่ต้องการ
4. หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) เป็นส่วนที่ทาหน้าที่ปฏิบัติตามคาสั่ง ที่
รับมาจากส่วนของอุปกรณ์นาเข้ามาประมวลผลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ การปฏิบัติตามคาสั่ง
หรือการประมวลผลนี้เรียกว่า การเอ็กซีคิ้ว (execute) หรือการรันโปรแกรม
การจัดแบ่งโครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์เป็นดังนี้

10. 6
o ระบบภายใน หรือที่เรียกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบไปด้วย ซีพียู และหน่วยความจา
หลัก
o ระบบภายนอก หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์รอบข้าง (peripheral) ซึ่งประกอบไปด้วย อุปกรณ์นา
ข้อมูล เข้า/ออกและหน่วยความจาสารอง
กล่าวสรุปได้ว่า การติดต่อข้อมูลภายในระบบคอมพิวเตอร์ หน่วยความจาหลักสามารถติดต่อกับซีพียูได้โดยตรง
โดยไม่ต้องผ่านอุปกรณ์อื่น แต่ในส่วนของอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก อุปกรณ์ป้ อนข้อมูลจะรับส่ง ข้อมูลไปยัง
ซีพียูเพื่อทาการประมวลผลแล้วส่งกลับไปให้ผู้ใช้โดยผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูล ซึ่งในการทางานบางครั้งซีพียู
จะส่ง ข้อมูลไปเก็บที่หน่วยความจาสารองหรือซีพียูต้องขอข้อมูลจากหน่วยความจาสารองก่อนส่งกลับไปให้
ผู้ใช้ผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูลและที่สาคัญคือการติดต่อระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์รอบข้างจะต้องผ่านแชนแนล
และหน่วยควบคุมอุปกรณ์
แชลแนลและหน่วยควบคุมอุปกรณ์ (Channel and Device Control Unit)
หน่วยประมวลผลที่เป็นหัวใจและเป็นหลักของระบบคอมพิวเตอร์ก็คือ ซีพียู ในระบบคอมพิวเตอร์ที่
ใหญ่ๆ จะมีหน่วยประมวลผลหรือโปรเซสเซอร์อื่นๆ เพื่อช่วยซีพียูทางาน โปรเซสเซอร์เหล่านี้จะไปควบคุมการ
ทางานของอุปกรณ์รอบข้างต่างๆ ทั้งนี้เพราะอุปกรณ์เหล่านี้ทางานได้ช้ามากเมื่อเปรียบเทียบกับซีพียู ดังนั้นถ้า
หากให้ซีพียูซึ่งมีประสิทธิภาพสูง และทางานได้รวดเร็วต้องมารอการทางานของอุปกรณ์เหล่านี้ ก็จะทาให้การ
ทางานของซีพียูทางานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ เราจึงใช้โปรเซสเซอร์อื่นๆ ที่มีราคาถูกและความสามารถต่ากว่า
ตัวซีพียูมาควบคุมหรือมาจัดการงานทางด้านอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก(Input/Output) ที่เชื่องช้า โปรเซสเซอร์นี้
เรียกว่า โปรเซสเซอร์สาหรับอุปกรณ์รอบข้าง (Peripheral processor : I/O processor) หรือดาต้าแชนแนล (data
channel) เราอาจเรียกสั้นๆว่า แชนแนล
1. ในระบบเล็กๆ อุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออกจะต่อกันโดยตรงกับซีพียูผ่านทาง "พอร์ท" (port) แต่
ในระบบใหญ่ๆ แชนแนลจะต่อเข้าระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออกหลายๆชนิด ซึ่ง
รวมกันเป็นระบบคอมพิวเตอร์ขึ้นมา แชนแนลนี้จะไปต่อกับหน่วยควบคุมอุปกรณ์ (device
control unit) หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า CU หรือตัวควบคุมอุปกรณ์รอบข้าง (peripheral controller)
หน่วยควบคุมอุปกรณ์จะต่อเข้ากับอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออกจริงๆ อีกทอดหนึ่ง

11. 7
2. หน่วยควบคุมอุปกรณ์นี้แต่ละตัวจะดูแลเฉพาะแต่ละประเภท เช่น ตัวขับดิสก์ หรือดิสก์ไดร์ฟ ก็
ต้องมีหน่วยควบคุมของดิสก์ไดร์ฟ ซึ่งควบคุมลักษณะการทางานตามลักษณะทางกายภาพของ
มัน หน่วยควบคุมดิสก์ไดร์ฟจะไปควบคุมการทางานของเครื่องพิมพ์หรือจอภาพ หรืออุปกรณ์
อื่นๆ ไม่ได้
3. ซีพียูสามารถติดต่อกับแชนแนลได้หลายๆ แชนแนล (ปกติในเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละตัวจะ
ประกอบด้วย 7 แชนแนล) แชนแนลสามารถติดต่อกับ CU ได้หลายๆ ตัว ซึ่ง CU แต่ละตัว
ติดต่อกับอุปกรณ์ได้หลายตัวแต่ต้องเป็นอุปกรณ์ชนิดเดียวกัน ทั้งนี้หน่วยประมวลผลกลางและ
ตัวควบคุมอุปกรณ์สามารถทางานพร้อมกันเพื่อแย่งชิงหน่วยความจา (Memory cycle) กัน และ
ตัวควบคุมอุปกรณ์จาเป็นต้องทาหน้าที่ประสานการเข้าใช้หน่วยความจาหลักร่วมกันของตัว
ควบคุมอุปกรณ์ทั้งหลายให้เป็นไปตามลาดับ
4. แชนแนลสามารถรันโปรแกรมทางด้านอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออกและรับส่งข้อมูลระหว่าง
หน่วยความจากับอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก ตัวอย่างเช่น ซีพียูต้องการข้อมูลจากอุปกรณ์
ภายนอก ซีพียูจะส่งสัญญาณ I/O request ไปยังแชนแนล ถ้าแชนแนลว่างอยู่มันจะรัน
โปรแกรมเกี่ยวกับงานทางด้านนาข้อมูลเข้า/ออกซึ่งเรียกว่า แชนแนลโปรแกรม (channel
program) เพื่อรับข้อมูลมาจากอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก เมื่อแชนแนลรับข้อมูลมามันจะนาไป
ไว้ในหน่วยความจา (RAM) และจะส่งสัญญาณไปบอกให้ซีพียูรับทราบ เพื่อที่ซีพียูจะได้รับไป
ทางานต่อไป
การติดต่อระหว่างอุปกรณ์รอบข้างกับซีพียู
การเริ่มต้นการทางานของเครื่องคอมพิวเตอร์ จาเป็นต้องมีโปรแกรมสาหรับเริ่มต้นปฏิบัติการ เรียกว่า บูธส์
แทรป (Bootstrap) ซึ่งจะทาหน้าที่กาหนดค่าเริ่มต้นให้กับรีจีสเตอร์ภายในหน่วยประมวลผลกลาง ตัวควบคุม
อุปกรณ์ ตลอดจนหน่วยความจา และทาการโหลดระบบปฏิบัติการลงในหน่วยความจาเพื่อเริ่มต้นการทางาน
โดยที่ระบบปฏิบัติการจะสร้างโปรเซสแรกชื่อว่า init และรอเหตุการณ์โดยใช้วิธีการขัดจังหวะจากฮาร์ดแวร์
หรือซอฟต์แวร์ ถ้าสัญญาณการขัดจังหวะมาจากฮาร์ดแวร์ การขัดจังหวะอาจเกิดขึ้นเวลาใดก็ได้โดยส่งสัญญาณ
ทางบัสไปยังหน่วยประมวลผลกลาง แต่ถ้าส่งมาโดยซอฟต์แวร์ การขัดจังหวะจะเกิดขึ้นได้โดยทาตามคาสั่ง
พิเศษที่เรียกว่า คาสั่งระบบ (System call หรือ monitor call) เหตุการณ์ต่างๆ ที่ทาให้เกิดการขัดจังหวะ เช่น การ

12. 8
เสร็จสิ้นการทางานของอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก การเกิดข้อผิดพลาดจากการหารด้วยศูนย์และการร้องขอการ
บริการจากระบบปฏิบัติการ การขัดจังหวะแต่ละประเภทจะมีส่วนบริการเฉพาะของตนเองที่ต้องให้บริการแก่
การขัดจังหวะประเภทนั้นๆ เมื่อเกิดสัญญาณการขัดจังหวะ หน่วยประมวลผลกลางจะหยุดการทางานขณะนั้น
และโยกย้ายมาปฏิบัติการ ณ ตาแหน่งเริ่มต้นของส่วนการบริการของการขัดจังหวะที่เกิดขึ้น หลังจากทางานใน
ส่วนบริการเสร็จสิ้น หน่วยประมวลผลกลางจึงกลับไปทางานที่ถูกขัดจังหวะนั้นต่อไป การขัดจังหวะเป็นส่วน
สาคัญของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ซึ่งในการออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละรุ่น มีกลไกการขัดจังหวะ
เฉพาะของตนเอง แต่หน้าที่โดยทั่วไปเหมือนกัน เมื่อเกิดสัญญาณการขัดจังหวะ จะมีตัวจัดการขัดจังหวะ
(interrupt handle) ทาการตรวจสอบก่อนว่าสัญญาณนั้นเป็นสัญญาณขัดจังหวะประเภทใด จากนั้นก็โยกย้ายการ
ควบคุมไปยังตาแหน่งเริ่มต้นของส่วนการบริการการขัดจังหวะประเภทนั้นๆ ซึ่งการจัดการงานนี้ต้องทาอย่าง
รวดเร็วโดยใช้ตารางเก็บตาแหน่งส่วนบริการการขัดจังหวะ (interrupt vector table) ที่อยู่ในหน่วยความจาหลัก
ซึ่งข้อมูลในตารางนี้เป็นตาแหน่งที่อยู่เริ่มต้นของส่วนบริการการขัดจังหวะแต่ละประเภท ระบบปฏิบัติการ
ยูนิกซ์และไมโครซอฟต์ดอส ก็อาศัยกลไกการขัดจังหวะนี้ นอกจากนี้กลไกการขัดจังหวะจะต้องเก็บตาแหน่ง
ของคาสั่งที่ถูกขัดจังหวะด้วย เพื่อให้หน่วยประมวลผลกลางสามารถกลับมาทางานที่ถูกขัดจังหวะต่อไปได้เดิม
ทีนั้นมีการออกแบบให้เก็บตาแหน่งดังกล่าวไว้ในที่ที่กาหนดให้แน่นอนแล้วหรือโดยใช้หมายเลขอุปกรณ์เป็น
ดัชนีของที่ที่กาหนดให้ แต่ในปัจจุบันนี้ ระบบเก็บตาแหน่งการกลับคืนนั้นเก็บไว้บนสแต็กของระบบ ถ้าส่วน
การบริการการขัดจังหวะจาเป็นต้องเปลี่ยนแปลงสถานะเดิมของหน่วยประมวลผลกลาง เช่น ค่าในรีจีสเตอร์ก็
จะต้องทาการเก็บรักษาค่าต่างๆที่ถูกกระทบไว้บนสแต็กก่อนและหลังจากการทางานในส่วนบริการเสร็จสิ้น ทา
การกาหนดค่าเดิมเหล่านั้นกลับคืนให้เพื่อรักษาสถานะเดิมของระบบ ดังนั้นเมื่อหน่วยประมวลผลกลางกลับมา
ทางานเดิมที่ถูกขัดจังหวะไป ก็สามารถดาเนินต่อไปได้เสมือนว่างานนั้นไม่เคยถูกขัดจังหวะ โดยปกติ ขณะที่
ระบบปฏิบัติการกาลังบริการให้กับสัญญาณการขัดจังหวะหนึ่งนั้น จะไม่สนใจสัญญาณการขัดจังหวะอื่น ๆ ที่
เข้ามาในระหว่างนั้น เพราะถ้าระบบปฏิบัติการยอมรับสัญญาณขัดจังหวะใหม่ที่เข้ามาอีก จะทาให้ข้อมูลสถานะ
ต่างๆ ของสัญญาณการขัดจังหวะแรกหายไปทันที อย่างไรก็ตาม กลไกการขัดจังหวะที่ซับซ้อนมากขึ้น จะ
ยอมรับการเกิดสัญญาณการขัดจังหวะใหม่ได้โดยใช้หลักการของลาดับความสาคัญที่กาหนดให้กับการร้องขอ
แต่ละชนิด และจัดเก็บข้อมูลของการดาเนินการขัดจังหวะแยกตามลาดับความสาคัญนั้นๆ ทั้งนี้สัญญาณการ
ขัดจังหวะที่มีลาดับความสาคัญมากกว่าจะได้เข้าปฏิบัติการก่อน แม้ว่าขณะนั้นระบบปฏิบัติการกาลังทางาน
ให้กับสัญญาณการขัดจังหวะที่มีลาดับความสาคัญต่ากว่า แต่ถ้าสัญญาณการขัดจังหวะที่เข้ามานั้นเป็นสัญญาณ
การขัดจังหวะที่มีลาดับความสาคัญเท่ากันหรือต่ากว่า ระบบปฏิบัติการก็จะไม่ยอมรับรู้เช่นกัน ระบบปฏิบัติการ
สมัยใหม่เป็นระบบที่ทางานโดยใช้การขัดจังหวะ ถ้าไม่มีโปรเซสที่ระบบปฏิบัติการไม่ต้องให้บริการอุปกรณ์
ใดๆ และไม่มีการตอบสนองไปยังผู้ใช้ ระบบปฏิบัติการก็จะว่างและรอเหตุการณ์ใดๆ เกิดขึ้น ซึ่งเหตุการณ์

13. 9
เหล่านั้นถูกส่งมาในรูปของสัญญาณของการขัดจังหวะที่เกิดจากซอฟต์แวร์สร้างขึ้น โดยอาจจะเกิดข้อผิดพลาด
เช่นการเกิดหารด้วยศูนย์หรือการเข้าถึงหน่วยความจาไม่ถูกต้อง หรืออาจเกิดจากการร้องขอของโปรแกรมผู้ใช้
ที่ระบบปฏิบัติการต้องกระทาการให้ ลักษณะการทางานโดยใช้การขัดจังหวะของระบบปฏิบัติการนี้เป็น
ตัวกาหนดโครงสร้างโดยทั่วไปของระบบ เมื่อมีการขัดจังหวะเกิดขึ้น ฮาร์ดแวร์จะส่งการควบคุมไปยัง
ระบบปฏิบัติการ เพื่อทาการเก็บค่าสถานะของหน่วยประมวลผลกลาง ได้แก่ รีจีสเตอร์และตาแหน่งคาสั่งถัดไป
ในการปฏิบัติการของโปรแกรม จากนั้นระบบปฏิบัติการจะพิจารณาว่าเป็นการขัดจังหวะประเภทใด โดยใช้
วิธีการการติดต่อระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์รอบข้างที่เรียกว่า การขัดจังหวะหรือการอินเตอร์รัพ (interrupt) ซึ่งมี
การติดต่อแบบต่างๆ คือแบบพอลลิ่ง (polling),แบบ อินเตอร์รัพ (interrupt) และแบบเมลบ๊อกซ์ (mailbox) ดังมี
รายละเอียดดังนี้
1. การติดต่อแบบพอลลิ่ง (polling) ลักษณะการติดต่อแบบนี้คือ ทุกๆ ช่วงเวลาหนึ่ง (Quantum
time) ซีพียูจะหยุดงานที่ทาอยู่ชั่วคราวและไปตรวจเช็คที่แต่ละแชนแนลเพื่อดูว่า มีอุปกรณ์ตัว
ใดบ้างต้องการส่งข้อมูลมาให้ซีพียูจากอุปกรณ์แรกไปถึงอุปกรณ์สุดท้าย ถ้าอุปกรณ์ต้องการส่ง
ข้อมูล ซีพียูก็จะรับข้อมูลมาแต่ถ้าอุปกรณ์นั้นไม่ต้องการส่งข้อมูล ซีพียูก็จะเปลี่ยนไป
ตรวจสอบอุปกรณ์ตัวอื่นต่อไปจนกระทั่งตรวจสอบครบหมด ซีพียูจะกลับไปทางานของมัน
ตามเดิม วนรอบ (Loop) การทางานเช่นนี้เรื่อยไปลักษณะของการพอลลิ่ง อาจยกตัวอย่างของ
การสอนหนังสือในห้องเรียนมาประกอบเพื่อความเข้าใจ นั่นคือในขณะที่ครูกาลังสอนนักเรียน
ทุก ๆ 10 นาที คุณครูจะหยุดสอนและไล่ถามนักเรียนทีละคนว่ามีปัญหาอะไรหรือไม่ ถ้า
นักเรียนคนที่ถูกถามไม่มีคาถามหรือข้อสงสัยคุณครูก็เปลี่ยนไปถามนักเรียนคนถัดไป แต่ถ้า
นักเรียนคนนั้นมีปัญหาจะถาม ครูก็จะอนุญาตให้นักเรียนถามได้เมื่อถาม-ตอบเสร็จแล้วครูก็
จะไปถามนักเรียนคนอื่นต่อจนหมดชั้น แล้วครูจึงกลับไปสอนต่อจนอีก 10 นาทีจึงเริ่มต้นถาม
ใหม ข้อเสียของการพอลลิ่งคือ ในกรณีที่อุปกรณ์ต่างๆ ไม่ต้องการส่งข้อมูลเลย ซีพียูจะ
เสียเวลาที่ต้องตรวจเช็คอุปกรณ์ทุกตัว (คุณครูเสียเวลาในการถามนักเรียนทุกคน โดยที่อาจไม่มี
นักเรียนคนไหนมีคาถามเลย) และอีกประการหนึ่งคืออุปกรณ์ที่ต้องการส่งข้อมูลจะส่งข้อมูล
ให้ซีพียูได้เฉพาะเมื่อถึงเวลาที่ซีพียูตรวจเช็คมาถึงตัวมันเท่านั้น ทาให้อุปกรณ์นั้นเสียเวลาใน
การรอ (นักเรียนต้องรอจนกว่าคุณครูถามมาถึงตัวเขา เขาถึงจะถามคาถามได้)

14. 10
2. การติดต่อแบบอินเตอร์รัพ (interrupt) ลักษณะการติดต่อแบบนี้จะลดข้อเสียแบบพอลลิ่ง
ได้มาก มีขั้นตอนดังนี้คือ เมื่ออุปกรณ์ตัวใดต้องการส่งข้อมูล มันจะส่งสัญญาณผ่านทาง
แชนแนลไปบอกซีพียู เมื่อซีพียูรับทราบแล้วจะหยุดงานที่ทาอยู่ชั่วคราว เพื่อให้อุปกรณ์ทาการ
ส่งข้อมูลจนกระทั่งเสร็จสิ้นลง ซีพียูจึงกลับไปทางานที่ทาค้างไว้ต่อ เปรียบได้กับการที่คุณครู
สอนไปเรื่อยๆ เมื่อนักเรียนคนใดมีคาถามจะถาม ก็ยกมือเป็นการบอกให้คุณครูรับทราบ (ส่ง
สัญญาณให้ซีพียู) เมื่อคุณครูเห็นนักเรียนยกมือ (CPU รับรู้การต้องการส่งข้อมูล) ก็หยุดสอน
ชั่วคราวเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ถาม (ส่งข้อมูล) และตอบคาถาม เมื่อนักเรียนเข้าใจในปัญหา
ที่มีอยู่ (การส่ง ข้อมูลสิ้นสุดลง) ครูก็เริ่มสอนนักเรียนต่อไป (ซีพียูกลับมาทางานที่ค้างไว้) การ
ติดต่อแบบอินเตอร์รัพต์ ซีพียูไม่ต้องเสียเวลาในการตรวจเช็คความต้องการส่งข้อมูลของ
อุปกรณ์ ทุกตัว และในทานองเดียวกันอุปกรณ์ก็ไม่ต้องเสียเวลารอแต่อย่างไรก็ตามซีพียูอาจไม่
สามารถหยุดงานที่กาลังทาอยู่ได้ในทันที ในกรณีนี้อุปกรณ์ตัวนั้นต้องรอจนกระทั่งงานที่ซีพียู
กาลังทาอยู่นี้เสร็จสิ้นลงเสียก่อน มันจึงส่งข้อมูลได้
3. การติดต่อแบบเมลบ๊อกซ์ (mailbox) ลักษณะการติดต่อแบบนี้ ระบบต้องเสียเนื้อที่ในหน่วย
ความจาบางส่วนเพื่อเป็นที่สาหรับพักข้อมูล เมื่อมีอุปกรณ์บางตัวที่ต้องการส่งข้อมูล มันก็จะส่ง
ข้อมูลไปไว้ที่หน่วยความจาส่วนนี้ และสาหรับซีพียูทุกๆ ช่วงเวลาหนึ่งๆ ซีพียูจะหยุดงานที่ทา
ไว้เพื่อจะไปตรวจสอบที่หน่วยความจาส่วนนี้เพื่อดูว่ามีข้อมูลอยู่หรือไม่ ถ้าไม่มี ข้อมูลถูก
ส่งไปไว้ในหน่วยความจานี้ ซีพียูจะกลับไปทางานเดิมที่ค้างไว้แต่ถ้ามีมันก็จะรับข้อมูลเข้ามา
จะเห็นได้ว่าการติดต่อแบบเมลบ๊อกซ็นี้เป็นการผสมผสานระหว่างการอินเทอร์รัพต์กับการพอ
ลลิ่ง
ที่อธิบายมานี้เป็นการติดต่อในรูปแบบที่อุปกรณ์ภายนอกต้องการส่งข้อมูลให้ซีพียู ในทานองเดียวกับ ถ้าซีพียู
ต้องการส่งข้อมูลให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ก็ทาได้ในลักษณะเดียวกัน
วิวัฒนาการและชนิดของระบบปฏิบัติการ
ในสมัยก่อนที่เริ่มมีการประดิษฐ์เครื่องคานวณ ผู้ประดิษฐ์เครื่องจะเป็นผู้เดียวที่สามารถใช้เครื่องนั้นได้
หรือไม่ก็ต้องเป็นผู้ที่มีความรู้เกี่ยวกับการทางานของเครื่องอย่างถ่องแท้เท่านั้นที่จะใช้เครื่องได้ จุดประสงค์ของ
การสร้างเครื่องคานวณก็เพื่อช่วยเหลือนักวิทยาศาสตร์ในการคานวณฟังก์ชั่นต่างๆที่ยุ่งยากสลับซับซ้อน และ
เสียเวลาในการคานวณนาน เมื่อสร้างเป็นเครื่องจักรขึ้นมาจึงทาให้นักวิทยาศาสตร์ไม่ต้องเสียเวลาในการคานวณ

15. 11
ฟังก์ชั่นเหล่านั้น เพียงแต่ส่งให้เครื่องคานวณช่วยคานวณให้ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ก็ยังต้องอาศัยผู้สร้าง
ซึ่งเป็น ผู้เดียวที่สามารถใช้เครื่องนั้นได้การพัฒนาเครื่องคานวณเหล่านี้มีมาตลอดจนกระทั่งมาเป็นเครื่อง
คอมพิวเตอร์ ในปัจจุบัน เครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคแรกๆ ก็ยังมีปัญหาเช่นเดียวกับเครื่องคานวณ คือ ผู้ประดิษฐ์
เครื่องเท่านั้น ที่จะเขียนโปรแกรมควบคุมมันได้ทั้งนี้เพราะโปรแกรมต้องอาศัยความเข้าใจในการทางานทุก
ขั้นตอนของเครื่องและต้องใช้คาสั่งเป็นภาษาเครื่อง (machine language) เท่านั้น ซึ่งภาษาเครื่องนี้ผู้ประดิษฐ์
เครื่องจะเป็นผู้กาหนดขึ้นเอง ซึ่งจะลาดับวิวัฒนาการระบบปฏิบัติการดังต่อไปนี้
1. การป้ อนงานแบบกลุ่มด้วยมือ (Manual batch system) พ.ศ. 2483 – 2492
ในสมัยแรกเริ่มราวปี พ.ศ.2483-2492 เครื่องคอมพิวเตอร์มีแต่เครื่องเปล่าๆ ยังไม่มีระบบปฏิบัติการใดๆ เลย
ผู้ใช้เครื่องต้องเขียนโปรแกรมเป็นภาษาเครื่องทั้งหมด รวมถึงควบคุมเครื่อง ตระเตรียมงาน ตรวจสอบ และทา
โปรแกรม และลักษณะการใช้เช่นนี้ ทาให้ประโยชน์ใช้สอย (utilization) ของเครื่องต่ามาก โดยเฉพาะเมื่อเครื่อง
ในสมัยก่อนมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับเครื่องในสมัยนี้ ซึ่งมีความสามารถทัดเทียมกัน ดังนั้น จึงมีการจ้าง
พนักงานคุมเครื่อง (operator) เพื่อลดเวลาที่เสียไปในการตระเตรียมงาน (set-up time) และเวลาที่ต้องเก็บกวาด
(tear-down time) ซึ่งนอกจากพนักงานคุมเครื่องอาชีพจะชานาญกว่าผู้ใช้แล้ว ยังสามารถจัดงานที่มีลักษณะ
คล้ายคลึงกันไว้พวกเดียวกัน เช่น งานที่ต้องใช้ตัวแปลภาษา (translator หรือ compiler) ตัวเดียวกัน ลักษณะนี้
เรียกว่า เป็นการป้ อนงานแบบกลุ่มด้วยมือ (manual batch system) ระบบการทางานแบบนี้ทาให้เกิดปัญหาคือ
การสั่งงานแต่ละครั้งซึ่งใช้เวลานาน เพราะในขณะที่มีการนาตัวแปลภาษาเข้าหรือออกจากหน่วยความจาหลัก
นั้นใช้เวลาในการติดตั้งนานแล้วยังทาให้สูญเสียเวลาของหน่วยประมวลผลโดยเปล่าประโยชน์ และต้องทา
ขั้นตอนเดิมๆ กับงานทุกงานที่เข้ามาในระบบ นอกจากนี้ยังเกิดข้อผิดพลาดในโปรแกรมและจะต้องเริ่มต้นใหม่
เสมอ
2. การป้ อนงานแบบกลุ่มโดยอัตโนมัติ (Automatic batch processing) พ.ศ. 2493 - 2497
แม้ว่าจะมีการใช้พนักงานคุมเครื่องมืออาชีพ แต่เวลาของเครื่องก็ยังทิ้งเสียเปล่าในขณะที่พนักงาน ตรวจสอบ
ความต้องการของงาน หางาน (ซึ่งโดยปกติอยู่ในรูปของบัตรเจาะรู และเทปแม่เหล็ก) และป้ อนงานเข้า สู่เครื่อง
(เช่นใส่บัตรในเครื่องอ่านบัตร หรือใสเทปในตู้เทป) รวมถึงการนางานนั้นๆ ออกจากเครื่อง (เช่น เก็บเทป เก็บ
บัตร หรือฉีกกระดาษผลลัพธ์เป็นต้น) ดังนั้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 5 General Motors Research Laboratories ได้
พัฒนาระบบปฏิบัติการรุ่นแรก ออกมาโดยใช้กับเครื่อง IBM 701 ที่ใช้กันอยู่ในห้องทดลองนั้นเรียกว่าเป็นการ

16. 12
ประมวลผลแบบกลุ่มอัตโนมัติ (automatic batch processing) ระบบปฏิบัติการรุ่นแรกนี้ เป็นเพียงโปรแกรม
เล็กๆ ซึ่งอยู่ในเครื่องตลอดเวลา (resident monitor) ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ โหลดเดอร์ (loader) ตัวจัดลาดับ
งานโดยอัตโนมัติ (automatic job sequencing) และตัวแปรบัตรควบคุม (control card interpreter) ซึ่งตัว
มอนิเตอร์นี้ ทาหน้าที่ส่งงานเข้าไปในระบบอย่างต่อเนื่องโดยอัตโนมัติ และอยู่ในหน่วยความจาหลักตลอดเวลา
ที่เครื่องคอมพิวเตอร์ทางาน โดยมีการแบ่งหน่วยความจาหลักเป็น 2 ส่วน ส่วนหนึ่งสาหรับโปรแกรมของผู้ใช้
และอีกส่วนหนึ่งเป็นของระบบปฏิบัติการเมื่อเริ่มต้นระบบ ตัวระบบปฏิบัติการ(มอนิเตอร)์์จะถูกเรียกใช้ โดย
โหลดเดอร์จะนาโปรแกรมระบบและโปรแกรมผู้ใช้เข้าสู่หน่วยความจาหลักแล้วส่งการควบคุมไปยังโปรแกรม
เพื่อทางานต่อไป หลังจากสิ้นสุดการทางานของโปรแกรมหนึ่งๆ จะส่งการควบคุมกลับไปยังตัว
ระบบปฏิบัติการ เพื่อนางานชิ้นต่อไปเข้ามา และจะส่งมอบการควบคุมเครื่องให้กับโปรแกรมของผู้ใช้ทีละ
โปรแกรมเรียงลาดับตามกันไป ซึ่งในกรณีนี้ จะต้องมีข้อมูลปะหน้าและท้ายโปรแกรม เพื่อยกงานออกจากกัน
รวมทั้งบอกระบบปฏิบัติการถึงลักษณะงาน เช่น ตัวแปลภาษาที่ต้องใช้ ตู้เทป และเลขหมายของม้วนเทป เป็น
ต้น ซึ่งเกิดเป็นภาษาใหม่ขึ้น คือ ภาษาคุมงาน (job control language หรือ JCL)ปัญหาที่สาคัญอีกประการหนึ่ง
คือ ความแตกต่างของความเร็วระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง กับอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก แม้ว่าจะได้มีการ
พัฒนาอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออกแล้วก็ตาม แต่ขีดจากัดของเครื่อง กลไกก็ยังทาให้อุปกรณ์เหล่านี้ช้ากว่าหน่วย
ประมวลผลกลางซึ่งทางานด้วยความเร็วของวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นหลายพันเท่า ความแตกต่างนี้ทาให้การใช้
ประโยชน์ของหน่วยประมวลผลกลางต่ามาก ตัวอย่างเช่น การแปลภาษาเครื่องของงานหนึ่ง ใช้เวลาของหน่วย
ประมวลผลกลางเพียง 4.8 วินาที ขณะที่การอ่านโปรแกรมนั้น (1,579 บัตร ความเร็ว 1,200 บัตรต่อนาที) ใช้เวลา
78.9 วินาที ดังนั้นหน่วยประมวลผลกลางจะต้องรอเครื่องอ่านบัตร 74.1 วินาที หรือร้อยละ 93.9 ของเวลาที่ใช้
ในการทางานชิ้นนี้ เรียกได้ว่าการใช้ประโยชน์ (utilization) ของหน่วยประมวลผลกลางเป็นเพียงร้อยละ 6.1
เท่านั้น ซึ่งหากรวมความล่าช้าในการแสดงผลเข้าไปด้วยแล้ว การใช้ประโยชน์ของหน่วยประมวลผลกลางก็ยิ่ง
ต่าลงไปอีก วิธีแก้ปัญหานี้ นับจากสมัยแรกเริ่ม ได้แก่การใช้ระบบ buffering ระบบ off-line และระบบ spooling
 การทางานแบบ Buffering
แนวความคิดนี้คือ ให้หน่วยนาข้อมูลเข้า/ออกทางานขนานไปพร้อมกันกับหน่วยประมวลผลกลางมากที่สุดเท่าที่
จะทาได้วิธีการคือ ขณะที่หน่วยประมวลผลกลางประมวลผลข้อมูลจานวนหนึ่ง หน่วยรับข้อมูลจะอ่านข้อมูล
ถัดไปเข้ามาไว้ในหน่วยความจา ส่วนที่เตรียมไว้เพื่อการนี้ ซึ่งเรียกว่าบัฟเฟอร์ (buffer) ซึ่งหากการอ่านข้อมูล
(หรือการพิมพ์ผลลัพธ์) สาหรับข้อมูลแต่ละหน่วย ใช้เวลาเท่ากับการประมวลผลข้อมูลแต่ละหน่วยพอดี อุปกรณ์
ทั้งสองประเภทนี้ไม่ต้องรอซึ่งกันและกัน ทาให้ได้ประโยชน์ใช้สอยเต็มที่ คือร้อยละร้อย แต่ในความจริงแล้วจะ

17. 13
เกิดความเหลื่อมล้า (mismatch) ของเวลาการทางานสาหรับข้อมูลแต่ละหน่วย ความเหลื่อมล้านี้ ขึ้นกับสาเหตุที่
สาคัญสองประการคือ อัตราความเร็วของอุปกรณ์ต่างๆ และประเภทของงานที่ต่างกัน
สาหรับสาเหตุของอัตราความเร็วของอุปกรณ์ต่างกันนั้น ไม่ว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ประเภทใด หน่วยประมวลผล
กลางจะมีความเร็วสูงกว่าหน่วยนาข้อมูลเข้า/ออกมาก แม้จะมีบัฟเฟอร์ แต่หน่วยประมวลผล ก็ยังต้องรออยู่ดี
ส่วนสาเหตุประเภทของงานต่างกันนั้น หากงานที่เป็นพวกที่ใช้หน่วยนาข้อมูลเข้า/ออกมากๆ (I/O bounded)
หน่วยประมวลผลกลางจะทางานน้อย เพราะต้องรอข้อมูลจากหน่วยรับข้อมูล (หรือรอให้หน่วยแสดงผลนาผลที่
ได้ไปแสดง) ในทานองกลับกัน หากงานเป็นประเภทที่ใช้หน่วยประมวลผลกลางมากๆ (CPU bounded)
ช่วงเวลาที่หน่วยประมวลผลกลางจะว่างก็ลดลง จนอาจถึงกับไม่ว่างเลย กลายเป็นว่าหน่วยนาข้อมูลเข้า/ออกต้อง
เป็นฝ่ายรอหน่วยประมวลผลกลาง
ในสมัยเริ่มแรกนั้น (หรือแม้แต่ในปัจจุบันก็ตาม) ความเหลื่อมล้าระหว่างหน่วยประมวลผลกลางกับหน่วยนา
ข้อมูลเข้า/ออก จะออกไปในทางที่ทาให้การใช้ประโยชน์หน่วยประมวลผลกลางต่ามาก วิธีการแก้ทางหนึ่งคือ
เพิ่มความเร็วของหน่วยนาข้อมูลเข้า/ออก แต่วิธีนี้ทาได้ยาก เพราะอุปกรณ์เหล่านั้นเป็นเครื่องกลไกซึ่งมี ข้อจากัด
ทางด้านความเร็วเป็นธรรมดาอยู่แล้ว จึงได้มีการนาอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงขึ้นอีกระดับ เช่น เทปและจาน
แม่เหล็กมาคั่นระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยนาข้อมูลเข้า/ออก ส่วนอีกวิธีหนึ่งคือ การทางาน
หลายๆ งานพร้อมกัน เพื่อไม่ให้หน่วยประมวลผลกลางต้องอยู่เฉย ขณะรอการรับข้อมูลหรือแสดงผลของงาน
หนึ่งงานใด ซึ่งลักษณะนี้ คือการทามัลติโปรแกรมมิ่ง (multiprogramming) ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป
 การทางานแบบ Off-line
การทางานแบบนี้เป็นวิธีการนามาเพื่อแก้ปัญหาความเหลื่อมล้าของความเร็ว สามารถผ่อนหนักเป็นเบาได้วิธี
หนึ่ง โดยการใช้เทปแม่เหล็กมาแทนเครื่องอ่านบัตรหรือเครื่องพิมพ์ที่มีความเร็วต่ามาก วิธีการคือการจาลอง
ข้อมูลจากบัตรลงบนเทปแม่เหล็ก เมื่อโปรแกรมต้องการอ่านบัตร ระบบปฏิบัติการจะเปลี่ยนไปอ่านเทปให้แทน
ส่วนการพิมพ์ผลก็ทาทานองเดียวกัน โดยการพิมพ์ลงเทปแม่เหล็กก่อน แล้วนาเทปนั้นไปถ่ายออกเครื่องพิมพ์อีก
ที การถ่ายเทข้อมูลผ่านเทปนี้กระทาได้สองวิธีคือ ใช้เครื่องอ่านบัตรและเครื่องพิมพ์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ
สามารถถ่ายเทข้อมูลกับเครื่องอ่านเทปแม่เหล็กได้โดยตรง ไม่ต้องผ่านหน่วยประมวลผลกลาง ส่วนอีกวิธีหนึ่ง
คือ ใช้อุปกรณ์มาตรฐานปกติ แต่ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก เป็นตัวถ่ายเทข้อมูล แทนที่จะใช้เครื่องใหญ่
การทางานโดยอาศัยเทปแม่เหล็กนี้ จะต้องได้รับความช่วยเหลือจากระบบปฏิบัติการในอันที่จะให้คาสั่งรับ
ข้อมูลหรือแสดงผล (input/output operation) ในโปรแกรมของผู้ใช้สามารถเปลี่ยนไปใช้กับอุปกรณ์ ใดๆก็ได้
ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมในการบริหารระบบ ลักษณะการทางานเช่นนี้เรียกว่า อิสระภาพจากอุปกรณ์ (device

18. 14
independence)
ข้อเสียของระบบ off-line คือ โปรแกรมจะต้องผ่านขั้นตอนมากขึ้น และในการเก็บข้อมูลลงเทปแม่เหล็ก ต้องรอ
ให้มีหลายๆ โปรแกรมเสียก่อน จึงค่อยนาเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ใหญ่เสียทีหนึ่ง ทาให้ผู้ใช้ต้อง รอนานขึ้น แม้ว่า
ประโยชน์ใช้สอยของหน่วยประมวลผลกลางจะดีขึ้นก็ตาม

 การทางานแบบ Spooling
เมื่อเทคโนโลยีของจานแม่เหล็กได้รับการพัฒนามากขึ้น ระบบปฏิบัติการก็เริ่มหันมาใช้จานแม่เหล็กแทนเทป
แม่เหล็กด้วยเหตุผลสาคัญประการหนึ่งที่เห็นได้ชัด คือ การไม่สามารถทาการประมวลผลข้อมูลในเทป ไป
พร้อมๆ กับที่ถ่ายเทข้อมูลจากเครื่องอ่านบัตร ลงเทปม้วนเดียวกันนั้นได้หลักการใช้จานแม่เหล็กมีลักษณะคล้าย
กับเทปแม่เหล็ก ข้อแตกต่างที่สาคัญมีด้วยกันสองประการคือ
เนื่องจากการเข้าถึง (access) ของจานแม่เหล็กเป็นแบบตรง (direct) ไม่ใช่แบบเรียงลาดับ (sequential) อย่างเทป
แม่เหล็ก จึงทาให้สามารถแยกงานออกจากกันได้ โดยสร้างตารางบ่งบอกว่าข้อมูล (หรือผลลัพธ์) ของงานใดอยู่
ในส่วนใดของจานบันทึก
เมื่อการใช้จานแม่เหล็กเป็นแบบตามสาย หรือต่อตรง (on-line) หน่วยประมวลผลที่ใช้ในการถ่ายเทข้อมูล
ระหว่างจานและอุปกรณ์นาข้อมูลเข้า/ออก จึงต้องเป็นตัวเดียวกับที่ใช้ในการประมวลงานของผู้ใช้ หรือกล่าวอีก
นัยหนึ่งคือต้องมีโปรแกรมพิเศษตัวหนึ่ง ทางานคู่ขนานไปกับโปรแกรมของผู้ใช้ เพื่อทาการถ่ายเท ข้อมูลกับ
จานแม่เหล็ก จึงเกิดเป็นการทามัลติโปรแกรมมิ่งแบบพื้นฐานขึ้น หลักการใช้จานแม่เหล็กแทนอุปกรณ์นาข้อมูล
เข้า/ออกนี้ เรียกว่า spooling ซึ่งย่อมาจาก Simultaneous Peripheral Operation On-Line
ข้อดีที่สาคัญของ spooling คือความจาเป็นที่ต้องพัฒนาระบบมัลติโปรแกรมมิ่งแบบพื้นฐานขึ้น ซึ่งก่อให้เกิด
ความก้าวหน้าต่อวงการโดยเฉพาะทางศาสตร์ด้านระบบปฏิบัติการ ระบบนี้ทาให้สามารถเหลื่อมการ
ประมวลผลของงานหนึ่งกับการรับข้อมูลและแสดงผล (โดยผ่านโปรแกรม spool) ของอีกงานหนึ่งได้ จุดนี้ต่าง
กับการใช้บัฟเฟอร์ ตรงที่การใช้บัฟเฟอร์นั้นเป็นการเหลื่อมกันระหว่างการประมวลผล และการรับและแสดง
ข้อมูลของโปรแกรมเดียวกัน ซึ่งก็ไม่อาจทาได้มากเท่าไรนัก ด้วยจากัดอยู่ที่ขั้นตอนการทางานของโปรแกรม
นั้นๆ
ข้อดีอีกประการหนึ่งของ spooling คือ ลักษณะการเข้าถึงแบบตรงของจานแม่เหล็กงานที่ถูกป้ อนเข้ามาแบบ
เรียงลาดับ สามารถถูกจัดแยกเป็นอิสระ เกิดเป็น job pool ซึ่งระบบปฏิบัติการสามารถเลือกงานเข้าประมวลผล
ตามความเหมาะสมได้เช่น ตามความสาคัญของงานซึ่งกาหนดโดยผู้ใช้หรือผู้บริหารระบบ หรือตามระดับและ
ลักษณะการใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบ เช่น เลือกงานที่ใช้เทป เมื่อมีตู้เทปว่าง เป็นต้น ทาให้เกิดเป็นระบบ
คัดเลือกงาน (job scheduling) แบบพื้นฐานขึ้น

19. 15
3. ระบบมัลติโปรแกรมมิ่ง (Multiprogramming system) ระบบปฏิบัติการรุ่นที่ 2 พ.ศ. 2498-2508
แม้ว่า Spooling จะเป็นการทางานแบบมัลติโปรแกรมมิ่งอย่างง่ายๆ โดยมีโปรแกรมวิ่งขนานกันอยู่สอง
โปรแกรม คือ โปรแกรม spool และโปรแกรมของผู้ใช้ (ในลักษณะการประมวลผลแบบกลุ่ม) แต่ลักษณะของ
โปรแกรมที่เกี่ยวข้อง ก็ยังไม่อาจใช้ประโยชน์องค์ประกอบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ได้เต็มที่ เหตุเพราะโปรแกรม
ของผู้ใช้อาจทางานร่วมกับเทปแม่เหล็ก ซึ่งมีความเหลื่อมล้าทางความเร็วกับหน่วยประมวลผลกลางมากอยู่ดี ใน
สมัยต่อมาจึงได้มีการขยายการทามัลติโปรแกรมมิ่งออกไป เพื่อให้ประโยชน์ใช้สอยของระบบสูงขึ้น
หลักการของระบบมัลติโปรแกรมมิ่ง คือ การที่ระบบยอมให้มีโปรแกรมอยู่ในหน่วยความจาหลักพร้อมที่จะถูก
ประมวลผลได้หลายๆ โปรแกรม ดังที่แสดงในรูปที่ 1.4 เพื่อให้การใช้ประโยชน์หน่วยประมวลผลกลางเป็นไป
อย่างเต็มที่ โดยในช่วงเวลาขณะหนึ่งระบบปฏิบัติการจะเลือกโปรแกรมมาตัวหนึ่งให้หน่วยประมวลผลกลางทา
การประมวลผลไปเรื่อยๆ เพียงงานเดียวในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งถ้าโปรแกรมนั้นต้องหยุดคอยอะไรสักสิ่งหนึ่ง
เช่น รอให้พนักงานคุมเครื่องใส่เทปแม่เหล็กเข้าตู้เทป หรือรอให้เครื่องอ่านบัตรอ่านข้อมูลชิ้นถัดไปเข้ามา หรือ
การรอป้ อนข้อมูลทางแป้ นพิมพ์ซึ่งเป็นผลทาให้หน่วยประมวลผลกลางว่างลง ในลักษณะมัลติโปรแกรมมิ่งนี้
หน่วยประมวลผลกลางจะไม่อยู่เฉย โดยระบบปฏิบัติการจะคัดเลือกโปรแกรมงานอื่นที่พร้อมจะถูกประมวลผล
มาให้หน่วยประมวลผลกลางทาการดาเนินต่อไปโดยทันที นั่นคือหน่วยประมวลผลกลางจะเปลี่ยนไปทางานที่
พร้อมเข้าประมวลผลเช่นนี้ไปเรื่อยๆ และในที่สุดงานแรกที่ค้างไว้ก็จะวนกลับมาพร้อมให้ทาการประมวลผลอีก
เนื่องจากสิ่งที่รออยู่นั้นสาเร็จลุล่วงไปแล้ว ซึ่งเมื่อหน่วยประมวลผลกลางว่าง ก็จะหันกลับมาทางานแรกนั้น
ต่อไป ลักษณะของมัลติโปรแกรมมิ่งนี้ มีตัวอย่างที่เห็นได้ชัดในชีวิตประจาวันโดยทั่วไป เช่น ผู้จัดการบริษัทสั่ง
เลขานุการ ให้ติดต่อกับผู้จัดการของอีกบริษัทหนึ่ง ขณะที่เลขาฯ หมุนโทรศัพท์ติดต่อ ผู้จัดการผู้นั้นก็สามารถ
หันไปทางานอื่น รอจนเลขาฯ ติดต่อได้แล้ว จึงหันกลับมาคุยโทรศัพท์ อาจถือได้ว่า ระบบมัลติโปรแกรมมิ่ง เป็น
ต้นกาเนิดของศาสตร์ทางระบบปฏิบัติการก็ว่าได้เนื่องจากระบบมัลติโปรแกรมมิ่งไม่ว่าจะเป็นแบบใดจะ
ซับซ้อนมาก การที่จะทางานหลายงานพร้อมๆ กัน ระบบปฏิบัติการต้องคอยควบคุมและจัดการองค์ประกอบ
ต่างๆ เช่น การจัดสรรเนื้อที่ในหน่วยความจาหลักที่มีจากัดให้แก่งานเหล่านั้น ทั้งต้องสับหลีกงานเมื่อมีงาน
หลายๆ งาน พร้อมที่จะให้ทาการประมวลผล และรวมถึงการจัดการอุปกรณ์รอบข้างให้มีประสิทธิภาพในการใช้
งานสูง นอกจากนี้ความต้องการทรัพยากรของงานต่างๆ อาจเกิดความขัดแย้งและสับสน ในลักษณะนี้เรียกว่า
deadlock ซึ่งระบบปฏิบัติการจาเป็นต้องหาทางป้ องกันหรือแก้ไข และเมื่อมีการทางานพร้อมๆ กันหลายงาน ก็
ต้องคานึงถึงสวัสดิภาพ และความลับของงานแต่ละงานต่างๆ เหล่านี้เป็นต้น ซึ่งจะเห็นได้ในหัวข้อต่อๆ ไปว่า
หัวข้อต่างๆ ในศาสตร์ด้านระบบปฏิบัติการ จะเกี่ยวพันกับจุดประสงค์ของการทาระบบมัลติโปรแกรมมิ่ง