lesson
download
about team
 


  เนื้อหาระบบปฏิบัติการ 2



 


การจัดการอุปกรณ์

คำว่า "อุปกรณ์" ในที่นี้หมายถึง อุปกรณ์ทั้งหมดในระบบคอมพิวเคอร์นอกเหนือจากซีพียูและหน่วยความจำ ก่อนที่จะเข้าใจการจัดการอุปกรณ์ของ OS เราต้องเข้าใจถึงลักษณะและการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆเสียก่อน ลักษณะของอุปกรณ์ (Device Characteristic) โดยทั่วไปเราสามารถแบ่งแยกประเภทของอุปกรณ์ได้เป็น 2 ประเภท คือ

อุปกรณ์อินพุต-เอาต์พุต (input/output device)
อุปกรณ์เก็บข้อมูล (storage device)

อุปกรณ์อินพุต-เอาต์พุต

อุปกรณ์อินพุต คืออุปกรณ์ทีทำให้คอมพิวเตอร์สามารถสัมผัสและรับรู้สิ่งต่างๆ จากโลกภายนอกได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องอ่านบัตร คีย์บอร์ด เมาส์ (mouse)
อุปกรณ์เอาต์พุต คืออุปกรณ์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ควบคุมหรือส่งผลออกมาสู่โลกภายนอกได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องเจาะบัตร จอภาพ เครื่องพิมพ์

เราอาจแบ่งแยกอุปกรณ์อินพุต-เอาต์พุต ออกเป็น 2 ประเภทได้ดังนี้

อุปกรณ์ชนิดข้อมูลเป็นสาย (stream) อุปกรณ์ประเภทนี้ข้อมูลที่ส่งเข้าออกจะเรียงมาเป็นลำดับก่อน-หลัง การแบ่งแยกข้อมูลทำได้
โดยตรวจสอบลำดับของข้อมูล อุปกรณ์ประเภทนี้สามารถจัดการได้ง่าย เพียงแต่จัดลำดับการรับ-ส่งข้อมูลให้ถูกต้องก็เพียงพอแล้ว ตัวอย่างของอุปกรณ์ชนิดนี้ได้แก่ คีย์บอร์ด ซึ่งข้อมูลที่ส่งเข้ามา
ในระบบจะเป็นไปตามลำดับการกดคีย์ คีย์ใดถูกกดก่อนก็จะถูกส่งมาก่อน เครื่องพิมพ์ก็จัดอยู่ในอุปกรณ์ประเภทนี้ ข้อมูลที่ถูกส่งออกไปก่อนก็จะถูกพิมพ์ก่อน ข้อมูลที่ถูกส่งไปที่หลังจะถูกพิมพ์ที่หลัง

อุปกรณ์ชนิดข้อมูลไม่เป็นสาย (non stream) อุปกรณ์ประเภทนี้ ข้อมูลที่ส่งและรับ
ไม่ขึ้นอยู่กับลำดับการส่ง เราต้องอาศัยข้อมูลเพิ่มเติม เพื่อที่จะแยกแยะข้อมูลแต่ละตัว การจัดการอุปกรณ์ประเภทนี้ OS จะต้องมีวิธีการจัดการโดยเฉพาะ ขึ้นอยู่กับลักษณะของอุปกรณ์ ชนิดนั้นๆ ตัวอย่างของอุปกรณ์ชนิดนี้ เช่น จอภาพของเครื่องไมโครพิวเตอร์ ข้อมูลหรือตัวอักษรที่ส่งไปให้จอภาพแสดงนั้น จะต้องส่งไปในตำแหน่งที่ถูกต้อง ตำแหน่งของตัวอักษรที่แสดงอยู่บนจอภาพแต่ละตัว จะมีแอดเดรสประจำตำแหน่งนั้นๆ เมื่อเราส่งอักษรไปยัง แอดเดรสใดตัวอักษรก็จะปรากฎอยู่บนจอภาพ ณ ตำแหน่งที่ตรงกับแอดเดรสนั้น ดังนั้น จะเห็นได้ว่า การส่งตัวอักษรไปให้จอภาพไม่จำเป็นต้อง มีการลำดับการส่งที่ถูกต้อง แต่ต้องการแอดเดรสที่ตรงกับตำแหน่งนั้นเท่านั้น

อุปกรณ์เก็บข้อมูล เป็นอุปกรณ์ที่คอมพิวเตอร์ใช้เก็บข้อมูลต่างๆ(โดยทั่วไปกระบวนการนี้เรียกว่า การเขียน) เป็นลักษณะที่ข้อมูลนี้ สามารถดึงหรือเรียกกลับมาใช้ได้ในภายหลัง (กระบวนการนี้เรียกว่า การอ่าน) อุปกรณ์เก็บข้อมูลนี้เปรียบเสมือนกลไกการเก็บข้อมูลของ มนุษย์ เช่น ใช้ดินสอเขียนข้อความต่างๆไว้ในสมุด
เมื่อต้องการจะใช้ภายหลังก็นำมาอ่านเพื่อรื้อฟื้นความจำ อุปกรณ์เก็บข้อมูลสามารถแบ่งแยกได้เป็น 2 ประเภท

อุปกรณ์ที่มีการเข้าถึงแบบลำดับ (serial access storage device) ได้แก่ เทป ลักษณะของอุปกรณ์ประเภทนี้การเข้าถึง (access) จะต้องเป็นไปตามลำดับ ตั้งแต่ต้นเทป (หรือตำแหน่งที่หัวเทปกำลังอ่านอยู่) เรียงไปจนถึงตำแหน่งที่ต้องการ การเก็บข้อมูล
จะเก็บข้อมูลเป็นกลุ่มๆไม่มีแอดเดรสของแต่ละกลุ่ม การอ่านจะต้องอ่านเข้ามาทีละกลุ่ม ตรวจสอบว่าเป็นกลุ่มที่ต้องการหรือไม่ ทำเช่นนี้เรียงไปตามลำดับของการเก็บจนกระทั่ง
พบกลุ่มของข้อมูลที่ต้องการ

อุปกรณ์ที่มีการเข้าถึงโดยตรง (direct access storage device) ได้แก่ ดิสก์ ข้อมูลจะถูกจัดไว้เป็นกลุ่ม ในระดับบล็อกหรือเซกเตอร์ แต่ละกลุ่มจะมีแอดเดรสของตัวเอง การเข้าถึงทำได้โดยกำหนดแอดเดรสของข้อมูลกลุ่มนั้น ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ทราบว่าข้อมูลกลุ่มนั้นอยู่ที่ไหน และสามารถเข้าถึงได้โดยตรง ไม่ต้องผ่านกลุ่มข้อมูลกลุ่มอื่นๆ เหมือนในกรณีของอุปกรณ์ที่มีการเข้าถึงแบบลำดับ หน้าที่ของ OS ในการจัดการอุปกรณ์

หน้าที่พื้นฐานของ OS ในการดูแลอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปมีดังนี้

ติดตามสถานะของอุปกรณ์ทุกชิ้น วิธีที่นิยมใช้ คือ มี UCB (unit control block) สำหรับอุปกรณ์แต่ละชิ้น เพื่อเก็บข้อมูลที่สำคัญต่างๆ ของอุปกรณ์นั้น UCB คล้ายกับ PCB ของโปรเซส ือเป็นโครงสร้างข้อมูลชนิดหนึ่ง
กำหนดว่า อุปกรณ์ชิ้นใดใครเป็นผู้ใช้ จะใช้นานเท่าไร และเริ่มใช้เมื่อไร มาตรการในการกำหนดสิ่งเหล่านี้เ
พื่อให้การใช้อุปกรณ์ แต่ละชิ้นเกิดประโยชน์สูงสุด มีเทคนิคการจัดการอุปกรณ์ อยู่ 3 ประเภท

การยกให้ (dedicated device) เป็นการกำหนดให้อุปกรณ์ถูกใช้ได้โดยโปรเซสเดียว โปรเซสอื่นๆ จะเข้ามาใช้อุปกรณ์ตัวนี้ไม่ได้

การแบ่งปัน (shared device) เป็นการกำหนดให้อุปกรณ์ถูกใช้ได้โดยหลายโปรเซสร่วมกัน ไม่เป็นของโปรเซสใดโปรเซสหนึ่ง

การปลอม (virtual device) เป็นการจำลองอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งให้เป็นอุปกรณ์อีกชิ้นหนึ่ง เช่น จำลองดิสก์เป็นเครื่องพิมพ์ซึ่งมีใน OS บางตัวเท่านั้น

จัดสรร (allocate) อุปกรณ์ เพื่อมอบหมายอุปกรณ์ชิ้นนั้นให้โปรเซส

เรียกคืน (deallocate) อุปกรณ์ เมื่อโปรเซสที่ครอบครองอุปกรณ์จบลง OS จะนำเอาอุปกรณ์ต่างๆ ที่ถูกครอบครองโดยโปรเซสนี้จะคืนระบบ หมายความว่าอุปกรณ์ไม่ได้ถูกครอบครองโดย โปรเซสที่เพิ่งจบสิ้นนี้อีกต่อไป ที่กล่าวมานี้เป็นเพียงหน้าที่ทั่วๆ ไปของ OS กับอุปกรณ์ต่างๆ OS ที่ถูกออกแบบมาให้มีความคล่องตัวในการใช้งานสูงจะมีการใช้ตัวขับอุปกรณ์ (device driver) และมีความสามารถในการจัดการเรื่องการทำอุปกรณ์เทียม หรืออุปกรณ์เสมือน (virtual device) รวมอยู่ใน OS เองด้วย

 

<< Prev Pages