ภาพแสดงประส ทธ ภาพการทางานของระบบหลายโปรแกรม

Transcription

1 ห วใจในการทางานของระบบปฏ บ ต การ ค อการจ ดการให งานหร อโปรแกรมต างๆ ของผ ใช และ โปรแกรมของระบบสามารถทางานได ซ งงานแต ละงานอาจจาเป นต องใช ทร พยากรต างๆ ของระบบ เช น หน วยประมวลผล หน วยความจา แฟ มข อม ล หร อ อ ปกรณ รอบข างต างๆ และเพ อให สามารถมองเห น โครงสร างและหล กการทางานของระบบปฏ บ ต การได อย างช ดเจน จะขอกล าวถ งเฉพาะระบบปฏ บ ต การ ของระบบคอมพ วเตอร แบบซ พ ย เด ยว ( Single Processor ) ซ งเป นระบบคอมพ วเตอร ท ประกอบด วยซ พ ย เพ ยงต วเด ยวสาหร บประมวลผลงานต างๆ ท งหมดท ม ในระบบ และม หน วยความจาเพ ยงช ดเด ยวสาหร บเก บ งานเหล าน น เน องจากทร พยากรของระบบม อย อย างจาก ด ด งน นระบบปฏ บ ต การจะต องแบ งทร พยากรท ม อย จาก ดให ก บงาน หร อโปรแกรมท ต องการใช ทร พยากรเหล าน น งานหร อโปรแกรมท ได ครองทร พยากรก ค อโปรเซสแต เน องจากระบบคอมพ วเตอร สามารถทางานได หลายงานในเวลาเด ยวก น เช นในขณะท กาล งร นโปรแกรมอย ก สามารถอ านข อม ลจากด สก และพ มพ งานทางเคร องพ มพ ได พร อมๆ ก นไปด วย ซ งในระบบหลายโปรแกรม หน วยประมวลผลจะทาการสล บการทางานจากโปรแกรม หน งไปอ กโปรแกรมหน ง โดยแต ละโปรแกรมจะใช เวลาในการทางาน ประมาณ 10 ถ ง 100 ม ลล ว นาท หร อ อาจจะกล าวได ว า ณ หน งหน วยเวลาหน วยประมวลผลจะทางานได เพ ยงงานเด ยวเท าน น ในขณะท งานอ นๆ ต องคอย แต เน องจากการคอยน นใช เวลาน อยมาก จนผ ใช ไม ร ส ก จ งทาให ด เหม อนว าระบบคอมพ วเตอร สามารถทางานได พร อมก นหลายๆ งานในเวลาเด ยวก น ด งน นการจ ดการเพ อให งานต างๆ ท ม ในระบบท งท เป นงานของผ ใช หร องานของระบบเองจ งเป นหน าท สาค ญของระบบปฏ บ ต การ เพ อให ระบบสามารถ ทางานได อย างม ประส ทธ ภาพ เม อระบบเป นการทางานในระบบหลายโปรแกรมประส ทธ ภาพการใช งานหน วยประมวลผลกลาง จะเพ มข น กล าวค อจะได ปร มาณงานท เพ มข น และใช งานหน วยประมวลผล กลางได อย างเต มประส ทธ ภาพ มากย งข น เช น ถ าเวลาเฉล ยการใช งานหน วยประมวลผลกลางค อ 20 เปอร เซ นต ถ าม งานจานวนงาน 5 งาน ในหน วยความจาในเวลาเด ยวก น หน วยประมวลผลกลางจะม การทางานตลอดเวลาโดยไม ม เวลาว างเลย ซ ง ทาให หน วยประมวลผลกลางทางานได อย างม ประส ทธ ภาพ แต อย างไรก ตามถ งแม ว าจะม งาน 5 งาน แต ในช วงเวลาหน งจะม เพ ยงงาน เด ยวเท าน นท สามารถใช งานหน วยประมวลผลกลางเพ อประโยชน ในการ ทางานได โดยหากม งานใดท ปลดปล อย หน วยประมวลผลกลางเพ อไปใช งานอ ปกรณ นาเข าหร อแสดงผล หน วยประมวลผลกลางก จะบร การงานอ นๆ แทน ซ งโดยเฉล ยแล วงานแต ละงานจะม การใช งานหน วย ประมวลผลกลางประมาณ 20 เปอร เซ นต ของเวลาท งหมดท ได ทางาน ส วนอ ก 80 เปอร เซ นต จะเป นการ ทางานท เก ยวข องก บอ ปกรณ นาเข าหร อแสดงผลข อม ล ซ งเป นงานท ไม ต องใช หน วยประมวลผลกลางใน การทางาน

2 หากเป นระบบโปรแกรม เด ยวเวลาในส วนท หน วยประมวลผลกลางว างน จะไม ม การทางานใด เก ดข นเลย แต สาหร บระบบหลาย โปรแกรมเวลาว างในส วนน จะใช เพ อการทางานของงานอ นๆ แทน ภาพแสดงประส ทธ ภาพการทางานของระบบหลายโปรแกรม จากกราฟแสดงประส ทธ ภาพในการทางานของหน วยประมวลผลกลางเม อเวลาท ต องใช ในการคอย เหต การณ จากอ ปกรณ นาเข าและแสดงผลเปล ยนไป หากงานแต ละงานใช เวลา 80 เปอร เซ นต ของเวลาทางาน ท งหมดในงานเก ยวก บการคอยเหต การณ และม งานในหน วยความจา 10 งานจะเห นว าหน วยประมวลผล กลางม เวลาว างงานประมาณ 10 เปอร เซ นต เท าน น หากพ จารณาการใช งานหน วยประมวลผลกลาง เพ อ ทางานแต ละงานจะพบว า 80 เปอร เซ นต ของเวลาท ได ร บจะใช เพ อการคอยเหต การณ จากอ ปกรณ นาเข าหร อ แสดงผลเวลาเพ ยง 20 เปอร เซ นต เท าน นท จะใช เพ อการทางานจร งๆ แต หากม จานวนงานมากข นเวลาว าง ของหน วยประมวลผลกลางจะลดลงท งน เน องจาก หากม เวลาว างเก ดข นก จะไปบร การงานอ นๆ แทนท จะ ว างอย เฉยๆ ทาให การทางานของหน วยประมวลผลกลางทาได เต มประส ทธ ภาพมากข น โปรเซสเป นองค ประกอบท สาค ญของการทางานของระบบปฏ บ ต การ ม การน ยามความหมายของโปรเซส ท แตกต างก น เช น เป นโปรแกรมท กาล งทางาน เป นส วนของโปรแกรมท กาล งทางาน งานท ได ครองซ พ ย สาหร บคาน ยามท เป นท ยอมร บก นมากท ส ดค อ โปรเซสเป นส วนของโปรแกรมท กาล งทางาน แต เน องจากในระบบคอมพ วเตอร ณ เวลาหน ง อาจจะม งานท กาล งทาได หร อรอการทางานได หลายงาน ด งน น

3 ในระบบคอมพ วเตอร จ งสามารถม โปรเซสได หลายๆ โปรเซสทางานไปพร อมๆ ก นได โดยม หน วย ประมวลผลเพ ยงต วเด ยว ด งท ได กล าวมาแล วว าระบบปฏ บ ต การทาหน าท ควบค มการทางานของแต ละโปรเซสให ทางาน ประสานจ งหวะก นได ซ งโดยท วไปแล วส วนของระบบปฏ บ ต การท ม หน าท ในการจ ดการโปรเซสจะม หน าท หล กด งน สร างโปรเซสและยกเล กโปรเซส ควบค มการทางานของโปรเซส เพ อให ม นใจได ว าแต ละโปรเซสม ความก าวหน าในการทางาน อย างต อเน องจนกว าโปรเซสน นจะทางานเสร จ ควบค มความผ ดพลาดอ นเน องมาจากการทางานของแต ละโปรเซส เตร ยมทร พยากรให พร อมสาหร บการใช งานของแต ละโปรเซส ควบค มการส อสารก นระหว างโปรเซส ในระหว างท ม การทางานระบบปฏ บ ต การจะคอยด แลโปรเซสต างๆ ท ม ในระบบ และจะดาเน นการ ก บโปรเซสน นด วยงานอย างใดอย างหน ง เช น การสร างโปรเซส หร อ การควบค มการส อสารระหว าง โปรเซสน นก บโปรเซสอ นๆ ท ม การทางานเก ยวข องก น และระบบปฏ บ ต การจะต องด แลโปรเซสเหล าน น ตลอดเวลาจนกว าการทางานของโปรเซสน นจะส นส ดลง ในการทางานของระบบคอมพ วเตอร โปรแกรมท กโปรแกรมท ทางานอย รวมถ งโปรแกรมท เป นของ ระบบปฏ บ ต การเองก ตาม จะม การทางานแบบตามลาด บ โดยโปรแกรมท ได ครองทร พยากร (ซ พ ย หน วยความจา เป นต น) เพ อทางานน นเร ยกว าโปรเซส แต เน องจากในระบบซ พ ย เด ยวน น จะม ซ พ ย เพ ยงต ว เด ยวทาหน าท ประมวลผลโปรแกรม หร อโปรเซสต างๆ ในระบบ ซ งม อย เป นจานวนมาก และเพ อให ท ก โปรแกรมม โอกาสได ครองซ พ ย ระบบปฏ บ ต การจ งต องทาการจ ดสรรเวลาให ก บแต ละโปรเซสเพ อเข าครอง ซ พ ย และเม อโปรเซสใดโปรเซสหน งได ครองซ พ ย แล วก ไม ได หมายความว าจะได ครองซ พ ย ไปจนกว าการ ทางานของโปรเซสน นจะเสร จส น แต จะได ครองซ พ ย ภายในเวลาท ได ร บจ ดสรรให ครองเท าน น ด งน น อาจจะเป นไปได ว าเม อครองซ พ ย ครบตามเวลาท ได ร บจ ดสรรแล ว แต การทางานของโปรเซสน นๆ ย งไม เสร จส นสมบ รณ (ระบบปฏ บ ต การจะต องทาการถอนโปรเซสน น ออกจากการครอบครองซ พ ย เพ อนาซ พ ย ไปจ ดสรรให ก บโปรเซสอ นๆ ในระบบ โดยก อนท จะทาการถอน

4 โปรเซสน นออกจากการครอบครองซ พ ย ระบบปฏ บ ต การจะต องทาการเก บค าข อม ลต างๆ ท เก ยวข องก บการ ทางานของโปรเซส เช น โปรแกรมเค าเตอร ค าของร จ สเตอร และต วแปรต างๆ เพ อใช เป นข อม ลในการ ทางานของโปรเซสเม อโปรเซสน นได กล บเข ามาครองซ พ ย อ กคร งหน ง) โปรเซสน นจะต องทาการ ปลดปล อยซ พ ย และคอยการจ ดสรรในรอบใหม ต อไป และเม อได ร บการจ ดสรรให ครองซ พ ย อ กคร งหน ง ก จะทาการโหลดเอาค าข อม ลต างๆ ท เก ยวข องก บการทางานของโปรเซสน นซ งได ร บการเก บไว ในการครอง ซ พ ย คร งก อนออกมาใช เป นข อม ลเร มต นในการทางานต อไป ซ งการทางานล กษณะเช นน แต ละโปรเซสก จะ ม ข อม ลในการทางานท แตกต างก น (ข นอย ก บงานของ โปรเซสแต ละโปรเซส) จ งด คล ายก บว าแต ละโปรเซสม ซ พ ย เฉพาะเป นของตนเอง ซ งม ข อม ลประกอบการ ทางานไม เหม อนก บโปรเซสอ นๆ ในระบบ ด งน นเม อแต ละโปรเซสได ครองซ พ ย ค าข อม ลต างๆ ท เก ยวข อง ก บการทางานน นจะไม เหม อนก น ข นอย ก บว าโปรเซสน นๆ ทางานอะไร ด งน นในแต ละคร งของการครอง ซ พ ย ก จะม ค าข อม ลในการทางานท แตกต างก น จ งด เสม อนว าม ซ พ ย ในระบบหลายๆ ต ว โดยแต ละต วจะ ทางานก บโปรเซส 1 โปรเซส โดยการทางานในล กษณะน เร ยกว าซ พ ย เสม อน ( Virtual CPU ) ด งท ได กล าว ข างต นแล วว าระบบปฏ บ ต การจะจ ดสรรเวลาการครอบครองซ พ ย ให ก บโปรเซสแต ละโปรเซสใช ในการ ทางาน โดยจะสามารถครองซ พ ย ได ภายในระยะเวลาท กาหนดเท าน น และเม อครบตามกาหนดเวลา ระบบปฏ บ ต การก จะสล บหร อเปล ยนเอาโปรเซสอ นเข ามาครองซ พ ย แทน แต เน องจากระยะเวลาท แต ละโปรเซสได ครองซ พ ย น นน อยมาก (ประมาณ 10 ถ ง 100 ม ลล ว นาท ) จนด เหม อนก บว า ณ หน งหน วยเวลาระบบสามารถทางานได หลายๆ งานพร อมก น ซ งการทางานล กษณะน เร ยกว าการทางานแบบหลายโปรแกรม ( Multiprogramming ) โดยในระบบหลายโปรแกรมน นจะม โปรเซส มากกว า1 โปรเซสท กาล งทางาน แต ณ เวลาใดเวลาหน งจะม เพ ยงโปรเซสเด ยวเท าน นท ได ครองซ พ ย เพ อ ปฏ บ ต งานตามโปรแกรมของตน ด งน นซ พ ย จ งต องสล บเวลาเพ อแบ งเวลาท ม อย เพ อการบร การให ก บ โปรเซสต างๆ ท ม อย ในระบบได อย างท วถ ง ซ งในการจ ดร ปแบบของโปรเซสเพ อให สามารถทางานได น น (ก) (ข) (ค) ภาพ (ก) แสดงให เห นถ งการทางานของระบบหลายโปรแกรมในทางปฏ บ ต หร อในม มมองของ ระบบ โดยโปรเซสแต ละโปรเซสท ทางานอย จะถ กเก บในหน วยความจา ในการทางานของระบบ

5 จะทาท ละโปรเซสและสล บการทางานไปย งโปรเซสอ นๆ ในระบบ และวนรอบกล บมาใหม เร อยๆ จนกระท งเสร จงาน ภาพ (ข) เป นร ปแสดงล กษณะการทางานของแต ละโปรเซสในเช งนามธรรม หร อในม มมองของ ผ ใช ซ งจะเห นว าแต ละโปรเซสจะทางานของตนไปอย างต อเน อง ถ งแม ว าซ พ ย จะม การสล บเวลาไปทางาน ให ก บโปรเซสอ นซ งในขณะท โปรเซสหน งกาล งทางานอย น น โปรเซสท เหล อจะคอยลาด บงานเพ อรอการ ทางานอย และเม อได ครองซ พ ย และวนรอบกล บมาทางานท โปรเซสเด มอ กคร ง ก จะทางานต อจากจ ดเด มท ทางานค างไว โดยตรวจสอบจากโปรแกรมเค าเตอร ( Program Counter ) ซ งเป นร จ สเตอร ท ใช ในการบอก ตาแหน งของการทางาน แต เน องจากเวลาในการคอยน นส นมาก ทาให ด เหม อนก บท กโปรเซสสามารถ ทางานได พร อมๆ ก น ภาพ (ค) เป นร ปแสดงการทางานของโปรเซสจะเห นว าในช วงเวลาหน งจะม เพ ยงโปรเซสเด ยว เท าน นท ได ครองซ พ ย เพ อใช ในการทางานในขณะท โปรเซสอ นๆ ต องคอยท จะครองซ พ ย ในระบบหลายโปรแกรมจะพบว าในช วงเวลาหน งม การทางานของหลายโปรเซส ซ งแต ละโปรเซส น นจะม การทางานท เหม อนก น หร อแตกต างก นก ได เช น บางโปรเซสได ครองซ พ ย และกาล งทางานอย บาง โปรเซสกาล งคอยท จะเข าครองซ พ ย เน องจากย งไม ถ งลาด บงานของตน หร อบางโปรเซสกาล งต ดต อก บ อ ปกรณ อย เป นต น ซ งเม อโปรเซสกาล งต ดต อก บอ ปกรณ (อ ปกรณ ร บข อม ล หร ออ ปกรณ แสดงผลข อม ล) หร อคอยเหต การณ จากอ ปกรณ เหล าน นอย (เช น การทางานย งไม เก ดข นหากผ ใช ย งไม กดป มจากแป นพ มพ เพ อส งการ) ซ งเป นช วงเวลาท ไม จาเป นต องใช ซ พ ย ในการทางาน ด งน นโปรเซสด งกล าวจะไม ได ร บการ จ ดสรรเวลาของซ พ ย ไปให เน องจากถ งแม ได ซ พ ย ไปครองแต ก ไม สามารถใช ให เก ดประโยชน ได จะเห นว า ในระบบม โปรเซสท ม ค ณล กษณะ หร อสถานะท แตกต างก นซ งแต ละโปรเซสจะต องม สถานะเป นอย างใด อย างหน ง ด งน โปรเซสในสถานะทางาน ( Running ) ค อ สถานะท โปรเซสกาล งครอบครอง ซ พ ย อย และ ใช ซ พ ย ในการทางาน โดยใช ซ พ ย ทางานตามคาส งในโปรแกรมของโปรเซสน น โปรเซสในสถานะพร อม ( Ready ) ค อ สถานะท โปรเซสคอยท จะเข าครอง ซ พ ย หร อพร อมท จะใช ซ พ ย ท นท ท ระบบปฏ บ ต การมอบหมายให ในสถานะน ไม ม การทางานของโปรเซส แต การทางานจะเก ดข นท นท ท ได ครองซ พ ย โดยจะทางานต อจากงานเด มท ทาค างไว โปรเซสในสถานะต ดข ด ( Blocked ) หร อ สถานะพ ก ( Suspend ) ค อ สถานะ ท โปรเซสต ดต อก บอ ปกรณ หร อ คอยเหต การณ ใดเหต การณ หน งให เก ดข น โปรเซสในสถานะน ไม

6 จาเป นต องใช ซ พ ย และย งไม พร อมท จะครอบครองซ พ ย และเม อต ดต อก บอ ปกรณ เสร จแล ว หร อได เหต การณ ท คอยแล วก จะกล บเข ามาในสถานะพร อม เพ อคอยการเข าครองซ พ ย เพ อใช ในการทางานต อไป ภาพแสดงการเปล ยนสถานะของโปรเซส ในการเปล ยนแปลงสถานะของโปรเซสจะม การเปล ยนแปลงใน 4 ล กษณะ ด งน หมายเลข 1 เม อโปรเซสไม สามารถทางานต อได ซ งอาจจะเก ดมาจากการต ดต อก บอ ปกรณ หร อการ คอยเหต การณ ใดเหต การณ หน งให เก ดข น โปรเซสน นจะเปล ยนสถานะมาเป นสถานะต ดข ดซ งเป นสถานะท ไม ต องการใช ซ พ ย ในการเปล ยนสถานะ 2 และ 3 จะถ กจ ดการโดยต วจ ดลาด บงานซ งเป นส วนหน งของ ระบบปฏ บ ต การ โดยเม อโปรเซสท กาล งทางานอย ใช เวลาการทางานท ได ร บจ ดสรรหมดแล วก จะต อง ปลดปล อยซ พ ย เพ อให โปรเซสท ได ร บจ ดสรรเวลาต วถ ดไปเข ามาครองซ พ ย แทน ซ งเม อหมดเวลางานท ทา อย อาจจะเสร จส นแล ว หร อย งไม เสร จก ได ในกรณ ท งานทาย งไม เสร จ โปรเซสน นจะเข ามาคอยลาด บงาน เพ อเข าไปใช ซ พ ย ต อไป ด งน นจ งเปล ยนสถานะจากทางานมาเป นสถานะพร อม (การเปล ยนสถานะ หมายเลข 2) สาหร บการเปล ยนสถานะหมายเลข 3 เป นการท โปรเซสท อย ในสถานะพร อมทางาน หร อ พร อมท จะเข าครองซ พ ย ได เข าครองซ พ ย เพ อทางาน ด งน นเม อได ครองซ พ ย แล วสถานะจ งเปล ยนไปเป น สถานะทางาน การเปล ยนสถานะหมายเลข 4 เป นการเปล ยนสถานะของโปรเซสท อย ในสถานะต ดข ด ซ งกาล ง ต ดต อก บอ ปกรณ หร อคอยเหต การณ อย เม อการต ดต อก บอ ปกรณ เสร จส นแล ว หร อได เหต การณ ท คอยแล ว ก จะเปล ยนสถานะมาเป นสถานะพร อมท จะเข าไปครองซ พ ย เพ อการทางานต อไป ในการเปล ยนแปลงหมายเลข 2 และ 3 เป นการเปล ยนแปลงท เก ยวข องก บการเข าครองซ พ ย หร อ การปลดปล อยซ พ ย ซ งเม อม การปลดปล อยซ พ ย ก จะม การเล อกเอาโปรเซสใหม เข าไปครองซ พ ย แทน แต เน องจากในระบบม โปรเซสจานวนมากท คอยท จะเข าครองซ พ ย ด งน นระบบปฏ บ ต การจะต องม การจ ดลาด บ การเข าครองซ พ ย ของแต ละโปรเซสว าโปรเซสใดจะได เข าครองซ พ ย และเข าครองหน วยประมวลผลเม อใด เพ อให เก ดความย ต ธรรมและสามารถใช งานซ พ ย ได เก ดประโยชน

7 เม อผ ใช ต องการส งงานให เคร องคอมพ วเตอร โดยการส งให โปรแกรมทางานผ านทางระบบปฏ บ ต การ แล ว ระบบปฏ บ ต การจะม การเตร ยมการท จะสร างโปรเซสให ก บงานใหม ท ถ กส งเข ามา โดยแต ละโปรเซส จะถ กสร างข นมาได น นจะต องม องค ประกอบต างๆ เช น คาส งของโปรแกรม ข อม ลท โปรแกรมต องการใช และต องม เน อท ในหน วยความจาหล กเพ ยงพอสาหร บโปรเซสใหม ท กาล งจะเข าไปในระบบ ถ งแม ว าเราจะม คาส งของโปรแกรมและข อม ลเตร ยมไว พร อมแล วแต เน อท ในหน วยความจาไม เพ ยงพอสาหร บจ ดเก บ โปรแกรมโปรเซสใหม สาหร บโปรแกรมงานน ก ย งไม ถ กสร างข นจะต องรอไปจนกว าจะม โปรเซสอ นจบลง และม เน อท ในหน วยความจาเหล อมากเพ ยงพอสาหร บโปรเซสใหม ระบบปฏ บ ต การจ งจะสร างโปรเซสใหม ข นมารวมอย ในระบบ โดยโปรเซสท เข ามาใหม น จะเร มต นเป นโปรเซสในสถานะต ดข ดก อนท งน จะ ส งเกตเห นได ว าก อนท โปรเซสจะเข ามาในระบบน นโปรเซสน นจะอย ในร ปของโปรแกรมท เก บอย ในด สก การท จะโหลดเข ามาในหน วยความจาได ต องโหลดผ านอ ปกรณ นาเข าหร อเคร องข บด สก จากน นจ งเปล ยน สถานะเป นโปรเซสในสถานะพร อมท จะทางานโดยจะเข าลาด บงานเพ อครองซ พ ย ซ งจะอย ภายใต การ ควบค มของต วจ ดลาด บงานด งได กล าวมาแล ว เม อซ พ ย ว างลงอ นเน องจากโปรเซสท ครอบครองซ พ ย ปลดปล อยซ พ ย (ด วยสาเหต ใดก ตาม) ระบบปฏ บ ต การจะจ ดการนาโปรเซสท อย ต นลาด บงานในสถานะ พร อมให เข ามาใช ซ พ ย โปรเซสน ก จะทางานได ซ งตอนน โปรเซสเปล ยนจากสถานะพร อมเป นสถานะ ทางาน ในขณะท โปรเซสอย ในสถานะทางานน เป นช วงเวลาท โปรเซสได ทางานจร งๆ น นค อคาส งของ โปรแกรมถ กปฏ บ ต การโดยซ พ ย ซ งต างก บตอนท โปรเซสอย ในสถานะพร อมซ งในสถานะพร อมน โปรเซส จะหย ดน งเพ ยงเพ อรอการครองซ พ ย เน องจากม โปรเซสอย หลายโปรเซสในระบบแต ม ซ พ ย เพ ยงต วเด ยวเรา จะแบ งหร อจ ดสรรการใช งานซ พ ย อย างไรจ งจะเหมาะสม ซ งจากร ปแสดงสถานะของโปรเซสจะเห นว า ซ พ ย จะว างก ต อเม อโปรเซสอย ในสถานะทางาน ทางานเสร จส นหมดแล ว ซ งหากเป นเช นน ถ าโปรเซสแต ละ โปรเซสใช เวลาทางานไม มากน กก ไม เก ดป ญหาเท าใดน ก แต หากม บางโปรเซสต องการเวลาทางานนาน มาก และโปรเซสน นอย ในสถานะทางานก จะครอบครองซ พ ย เป นเวลานาน (จนกว าจะเสร จ) โปรเซสต างๆ ท รออย ในสถานะพร อมต องเส ยเวลารอนานเก นไป เพ อแก ป ญหาน ระบบปฏ บ ต การ จ งได กาหนดระยะเวลา ของการอย ในสถานะร นของโปรเซสท กโปรเซสเอาไว ระยะเวลาน เร ยกว าเวลาควอนต ม ( Quantum Time ) โดยเม อทางานครบตามเวลาท ได ร บจ ดสรรก จะปลดปล อยซ พ ย เพ อให โปรเซสอ น ได เข าครองซ พ ย เพ อการ ทางาน โดยโปรเซสท หมดเวลาก จะไปเข าลาด บงานเพ อรอการครองซ พ ย ใหม ด งน น โปรเซสท ต องการเวลา ทางานนานๆ ก จะเปล ยนสถานะระหว างสถานะพร อมและร นหลายๆ คร งวนรอบไปเร อยๆ จนกระท ง

8 โปรเซสน นจบลง โดยในการจ ดลาด บงานการเข าครองซ พ ย จะเป นหน าท ของต วจ ดลาด บงานซ งจะจ ดลาด บ การเข าครองซ พ ย ของแต ละโปรเซสไว ในตาราง และการเข าครองซ พ ย ก เป นไปตามลาด บท ในตาราง ในระยะเวลาควอนต มถ าโปรเซสทางานเสร จโปรเซสก จะออกจากระบบไป ทร พยากรต างๆ ท โปรเซสครอบครองก จะถ กส งค นให กล บระบบ แต ถ าโปรเซสต องการใช อ ปกรณ อ นพ ต-เอาต พ ตหร อเก ด อ นเตอร ร พต ข นระบบปฏ บ ต การ จะย ายโปรเซสท อย ในสถานะร นน ไปอย ในสถานะต ดข ดและด งเอา โปรเซสท อย ในสถานะพร อมให เข าไปอย ในสถานะทางานแทนโปรเซสท เข ามาอย ในสถานะต ดข ด ค อ โปรเซสท ต องการใช งานอ ปกรณ อ นพ ต-เอาต พ ต หร อเก ดส ญญาณอ นเตอร ร พต ข น ช วงเวลาน โปรเซสไม จาเป นต องใช ซ พ ย แต กาล งรอเหต การณ บางอย างให เก ดข น เช น รอเหต การณ ท อ ปกรณ อ นพ ต-เอาต พ ต ทางานท โปรเซสต องการเสร จ หร อรอให โปรเซสจ ดการก บอ นเทอร ร พต ท เก ดข นเสร จส น ถ าเราให โปรเซส ท กาล งรอเหต การณ น อย ในสถานะร นซ พ ย ก จะอย เฉยๆ ( Idle ) ไม ได ทางานท งๆ ท ม โปรเซสอ นๆ กาล งรอ ให ซ พ ย อย ในลาด บงานของสถานะพร อม เราจ งกาหนดสถานะต ดข ดข นมาเพ อย ายเอาโปรเซสท ย งไม ต องการใช งานออกมาต างหาก และเม อใดท เหต การณ ท โปรเซสน นรออย เก ดข น แสดงว าโปรเซสต องการ ร นต อไป ระบบปฏ บ ต การจะย ายโปรเซสน กล บไปต อลาด บงานในสถานะพร อมใหม เพ อรอการใช ซ พ ย ต อไป เม อม โปรเซสท เข ามาในระบบ ระบบปฏ บ ต การจะม การเก บรายละเอ ยดต างๆ ของโปรเซสน นไว เพ อเป นข อม ลในการจ ดการโปรเซส เช น การจ ดลาด บงาน การจ ดสรรเวลา หร อให สามารถทางานต อจากจ ด เด มท ค างไว ได อย างถ กต อง โดยข อม ลท เก บไว น จะม การปร บปร งค าข อม ลอย ตลอดเวลาเพ อให สอดคล อง ก บสถานะของโปรเซสท เปล ยนแปลงไป โดยข อม ลต างๆ ของแต ละโปรเซสจะถ กเก บไว ในตารางโปรเซส ( Process Table ) โดยข อม ลของแต ละโปรเซสในตารางโปรเซสเร ยกว าบล อคควบค มโปรเซส ( ProcessControl Block : PCB ) หร อพ ซ บ โดยพ ซ บ จะเป นศ นย กลางในการเก บข อม ลสาค ญท งหลายของ โปรเซสท ระบบปฏ บ ต การจาเป นต องใช เพ อการจ ดการโปรเซส เม อระบบปฏ บ ต การมอบหมายซ พ ย ให โปรเซสอ นใช งาน ระบบปฏ บ ต การจะเก บข อม ลต างๆ ของโปรเซสเด มไว ในพ ซ บ เพ อท จะนามาใช อ กคร ง เม อโปรเซสน ได กล บมาใช ซ พ ย หร อได ครอบครองซ พ ย โดยระบบปฏ บ ต แต ละระบบจะม ร ปแบบการเก บ ข อม ลต างๆ ของโปรเซสท แตกต างก น แต ข อม ลของแต ละโปรเซสท จาเป นท ต องเก บไว ม 3 กล ม ค อ ข อม ล เพ อการจ ดการโปรเซส ข อม ลเพ อการจ ดการหน วยความจา และ ข อม ลเพ อการจ ดการแฟ ม โดยม รายละเอ ยดของข อม ลในแต ละส วนแสดงในตาราง

9 ข อม ลเพ อการจ ดการโปรเซส ข อม ลเพ อการจ ดการหน วยความจา ข อม ลเพ อการจ ดการแฟ ม Pointer to text segment UMASK mask Register Pointer to data segment Root directory Program counter Pointer to bss segment Working directory Program status word Exit status File descriptors Stack pointer Signal status Effective uid Process state Process id Effective gid Time when process startd Parent process System call parameters CPU time used Process group Various flag bits for File Children's CPU time Real uid management Time of next alarm Effective uid Message queue pointer Real gid Pending signal bits Effective gid Process id Bit maps for signals Various flag bits for Process Various flag bits for memory management management รายละเอ ยดของข อม ลของแต ละโปรเซส จากตารางจะเห นว าข อม ลท สาค ญของแต ละโปรเซสท ต องม การเก บไว น นม มากมาย โดยในท น จะ กล าวถ งเฉพาะข อม ลท ม ความสาค ญ และม ความจาเป นในส วนต างๆ ค าของร จ สเตอร โดยจะทาการเก บค าต างๆ ท ทางานค างไว ในร จ สเตอร ก อนท จะปลดปล อย ซ พ ย เพ อใช เป นข อม ลในการทางานต อเม อได ครองซ พ ย อ กคร ง การท ต องเก บค าในร จ สเตอร ไว น ก เน องจาก ร จ สเตอร ภายในซ พ ย เป นหน วยความจาท ใช ในการเก บข อม ลช วคราวในขณะท ซ พ ย ทางาน หาก โปรเซสใหม เข ามาครองและใช งานซ พ ย ก จะทาให ข อม ลในร จ ส-เตอร ถ กแทนท ด วยข อม ล ของโปรเซสใหม ทาให โปรเซสเด มไม สามารถทางานต อได โปรแกรมเค าเตอร ( Program Counter ) เพ อเก บตาแหน งป จจ บ นของการทางานไว และใช ค าน ในการทางานต อเม อได เข าครองซ พ ย ใหม สถานะของโปรเซสท เป นอย ในป จจ บ น เวลาเร มทางานของโปรเซส

10 เวลาของซ พ ย ท ใช ไปแล ว ข อม ลเพ อการจ ดการโปรเซสท สาค ญๆ ได แก พอยน เตอร ช ไปย งตาแหน งของโปรเซสในหน วยความจาเพ อเก บตาแหน งของหน วยความจาท ใช เก บข อม ลหร อโปรแกรมของแต ละโปรเซส เพ อให สามารถอ างอ ง และนามาใช งานได อย างถ กต อง พอยน เตอร ช ไปย งทร พยากรต างๆ ท โปรเซสครอบครอง หมายเลขประจาต วของโปรเซส ข อม ลเพ อการจ ดการโปรเซสท สาค ญๆ ได แก ไดเร กทอร ราก เป นการเก บท อย ของโปรแกรมของโปรเซสแต ละโปรเซสเพ อ การอ างอ งและการนามาใช งาน ไดเร กทอร ป จจ บ น รายละเอ ยดของแฟ ม หมายเลขประจาต วของโปรเซส