Operating System
Chapter 2 Computer Operation
Posted by Doraemonaon on 21 August 2008, 08:22.

โครงสร้างพื้นฐานของคอมพิวเตอร์

โครงสร้างหลักๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ในส่วนของฮาร์ดแวร์ ได้แก่ อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก หน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยความจำ โดยที่หน่วยประมวลผลกลางและตัวควบคุมอุปกรณ์เชื่อมต่อกันด้วยบัส (BUS) เพื่อให้เข้าถึงหน่วยความจำหลักที่จะใช้ร่วมกันได้ หน้าที่หลักอันหนึ่งของระบบปฏิบัติการคือการควบคุมอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก เพื่อทำงานให้กับโปรเซสที่ร้องขอจากอุปกรณ์ที่มีอยู่ในระบบ โดยการส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์เหล่านั้น ดักจับสัญญาณการขัดจังหวะ (สัญญาณอินเทอร์รัพต์) จัดการกับข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นและมีส่วนเชื่อมโยงระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ และส่วนอื่นๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ให้ใช้งานได้และไม่ผูกติดกับประเภทของอุปกรณ์ ซึ่งจำแนกโครงสร้างหลักของระบบคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้ 

1.    อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก (Input/output) เป็นส่วนที่ใช้ในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับผู้ใช้ ทำให้ทราบถึงการปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์

2.    หน่วยความจำ (Memory) เป็นส่วนที่สร้างขึ้นเพื่อนำมาเก็บข้อมูลหรือคำสั่งที่คอมพิวเตอร์หรือผู้ใช้ต้องการเอาไว้ใช้ โดยแยกเป็นหน่วยความจำหลักซึ่งมีหน้าที่ติดต่อกับซีพียูโดยตรง ซึ่งประกอบด้วยหน่วยความจำ ROM และ RAM และหน่วยความจำสำรองซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก ที่มีหน้าที่นำมาเก็บ ข้อมูลตามที่ต้องการ

3.    หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติตามคำสั่ง ที่รับมาจากส่วนของอุปกรณ์นำเข้ามาประมวลผลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ การปฏิบัติตามคำสั่งหรือการประมวลผลนี้เรียกว่า การเอ็กซีคิ้ว (execute) หรือการรันโปรแกรม

การจัดแบ่งโครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์เป็นดังนี้ ·      ระบบภายใน หรือที่เรียกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบไปด้วย ซีพียู และหน่วยความจำหลัก

·     ระบบภายนอก หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์รอบข้าง (peripheral) ซึ่งประกอบไปด้วย อุปกรณ์นำข้อมูล เข้า/ออกและหน่วยความจำสำรอง

กล่าวสรุปได้ว่า การติดต่อข้อมูลภายในระบบคอมพิวเตอร์ หน่วยความจำหลักสามารถติดต่อกับซีพียูได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านอุปกรณ์อื่น แต่ในส่วนของอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก อุปกรณ์ป้อนข้อมูลจะรับส่ง ข้อมูลไปยังซีพียูเพื่อทำการประมวลผลแล้วส่งกลับไปให้ผู้ใช้โดยผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูล ซึ่งในการทำงานบางครั้งซีพียูจะส่ง ข้อมูลไปเก็บที่หน่วยความจำสำรองหรือซีพียูต้องขอข้อมูลจากหน่วยความจำสำรองก่อนส่งกลับไปให้ผู้ใช้ผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูลและที่สำคัญคือการติดต่อระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์รอบข้างจะต้องผ่านแชนแนลและหน่วยควบคุมอุปกรณ์

แชลแนลและหน่วยควบคุมอุปกรณ์ (Channel and Device Control Unit)

หน่วยประมวลผลที่เป็นหัวใจและเป็นหลักของระบบคอมพิวเตอร์ก็คือ ซีพียู ในระบบคอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ๆ จะมีหน่วยประมวลผลหรือโปรเซสเซอร์อื่นๆ เพื่อช่วยซีพียูทำงาน โปรเซสเซอร์เหล่านี้จะไปควบคุมการทำงานของอุปกรณ์รอบข้างต่างๆ ทั้งนี้เพราะอุปกรณ์เหล่านี้ทำงานได้ช้ามากเมื่อเปรียบเทียบกับซีพียู ดังนั้นถ้าหากให้ซีพียูซึ่งมีประสิทธิภาพสูง และทำงานได้รวดเร็วต้องมารอการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ ก็จะทำให้การทำงานของซีพียูทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ เราจึงใช้โปรเซสเซอร์อื่นๆ ที่มีราคาถูกและความสามารถต่ำกว่าตัวซีพียูมาควบคุมหรือมาจัดการงานทางด้านอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก(Input/Output) ที่เชื่องช้า โปรเซสเซอร์นี้เรียกว่า โปรเซสเซอร์สำหรับอุปกรณ์รอบข้าง (Peripheral processor : I/O processor) หรือดาต้าแชนแนล (data channel) เราอาจเรียกสั้นๆว่า แชนแนล

ในระบบเล็กๆ อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออกจะต่อกันโดยตรงกับซีพียูผ่านทาง "พอร์ท" (port) แต่ในระบบใหญ่ๆ แชนแนลจะต่อเข้าระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออกหลายๆชนิด ซึ่งรวมกันเป็นระบบคอมพิวเตอร์ขึ้นมา แชนแนลนี้จะไปต่อกับหน่วยควบคุมอุปกรณ์ (device control unit) หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า CU หรือตัวควบคุมอุปกรณ์รอบข้าง (peripheral controller) หน่วยควบคุมอุปกรณ์จะต่อเข้ากับอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออกจริงๆ อีกทอดหนึ่ง

หน่วยควบคุมอุปกรณ์นี้แต่ละตัวจะดูแลเฉพาะแต่ละประเภท เช่น ตัวขับดิสก์ หรือดิสก์ไดร์ฟ ก็ต้องมีหน่วยควบคุมของดิสก์ไดร์ฟ ซึ่งควบคุมลักษณะการทำงานตามลักษณะทางกายภาพของมัน หน่วยควบคุมดิสก์ไดร์ฟจะไปควบคุมการทำงานของเครื่องพิมพ์หรือจอภาพ หรืออุปกรณ์อื่นๆ ไม่ได้

ซีพียูสามารถติดต่อกับแชนแนลได้หลายๆ แชนแนล (ปกติในเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละตัวจะประกอบด้วย 7 แชนแนล) แชนแนลสามารถติดต่อกับ CU ได้หลายๆ ตัว ซึ่ง CU แต่ละตัวติดต่อกับอุปกรณ์ได้หลายตัวแต่ต้องเป็นอุปกรณ์ชนิดเดียวกัน ทั้งนี้หน่วยประมวลผลกลางและตัวควบคุมอุปกรณ์สามารถทำงานพร้อมกันเพื่อแย่งชิงหน่วยความจำ (Memory cycle) กัน และตัวควบคุมอุปกรณ์จำเป็นต้องทำหน้าที่ประสานการเข้าใช้หน่วยความจำหลักร่วมกันของตัวควบคุมอุปกรณ์ทั้งหลายให้เป็นไปตามลำดับ

แชนแนลสามารถรันโปรแกรมทางด้านอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออกและรับส่งข้อมูลระหว่างหน่วยความจำกับอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก ตัวอย่างเช่น ซีพียูต้องการข้อมูลจากอุปกรณ์ภายนอก ซีพียูจะส่งสัญญาณ I/O request ไปยังแชนแนล ถ้าแชนแนลว่างอยู่มันจะรันโปรแกรมเกี่ยวกับงานทางด้านนำข้อมูลเข้า/ออกซึ่งเรียกว่า แชนแนลโปรแกรม (channel program) เพื่อรับข้อมูลมาจากอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก เมื่อแชนแนลรับข้อมูลมามันจะนำไปไว้ในหน่วยความจำ (RAM) และจะส่งสัญญาณไปบอกให้ซีพียูรับทราบ เพื่อที่ซีพียูจะได้รับไปทำงานต่อไป

 

 

comments (0) - post comment

ซ Last Page | (Page 3 of 15) | Next Page ป
About Me


Links

Categories

Recent Entries
Introduce My salf
Chapter 1 Introduction
Chapter 2 Computer Operation
Chapter 3 OS Structure
Chapter 4 Process

Friends
golf2305
490702467504
Champ123




Power By : BlogKa.com - Free Blog Hosting