Transcript Intro. to Computer - web page for staff

Computer Software
Computer Software - ชุดคำสัง่ หรื อกลุ่มของโปรแกรม
ซึ่งคอมพิวเตอร์จำเป็ นต้องใช้ เพื่อกำรทำหน้ำท่่ต่ำง
ในระบบคอมพิ
ว
เตอร
ฮาร
ดแวร
์
์
์
เพื่อให้สำมำรถประมวล
ผลตำมท่่ผใู้ ช้ตอ้ งกำรได้อย่ำงม่ประสิ ทธิภำพ
ประเภทของ Computer Software
แบ่งออกเป็ น 2
ประเภท ดังน่้คือ
1. โปรแกรมระบบ (System Software or
Operations Software)
2. โปรแกรมประยุกต์ (Application Software)
Cost
HARDWARE
SOFTWARE
195
0
199 Year
0
Software classification
1. System Software
เป็ นกลุ่มของโปรแกรมท่่ออกแบบเพื่อควบคุมกำร
ทำงำนของโปรแกรมอื่น และจัดกำรเก่่ยวกับกำรใช้
Hardware ให้ทำงำนอย่ำงม่ประสิ ทธิภำพ
2. Application Software
เป็ นโปรแกรมท่่ออกแบบเพื่อกำรใช้ควำมสำมำรถ
ของคอมพิวเตอร์ ซึ่งผูใ้ ช้จะต้องเข่ยนโปรแกรมด้วยภำษำ
คอมพิวเตอร์ภำษำใดภำษำหนึ่ง เพื่อให้คอมพิวเตอร์
สำมำรถทำกำรประมวลผลให้ได้ผลลัพธ์ตำมท่่ตอ้ งกำร
Application Software (Computer Languages)
แบ่งออกเป็ น 3 ประเภท คือ
1. Machine language ภำษำเครื่ องประกอบด้วย
กลุ่มของเลขฐำนสองและเป็ นภำษำเด่ยวท่่คอมพิวเตอร์
เข้ำใจ แต่ละคำสัง่ ประกอบด้วย 2
ส่ วน คือ
- operation code or “op code”
- operand
Example
ADD 0184
00010000000000000000000
0000010111000
2. Low-Level language เป็ นภำษำท่่พฒั นำมำจำก
ภำษำเครื่ อง ม่ภำษำเด่ยวเท่ำนั้น คือ Assembly language
โดยกำรใช้สญ
ั ลักษณ์ (Symbols) แทนเลขฐำนสอง
Example
S CREDIT, TOTAL
011111 011111111111 000000
op code
2047
0063
(S) (CREDIT) (TOTAL)
The composition of an instruction
for the machine
Decoding the instruction 35A7
An encoded version of the
Instructions
Decoding the instruction B258
3. High-Level language เป็ นภำษำท่่พฒั นำขึ้น
เพื่อให้ผเู ้ ข่ยนโปรแกรมเข่ยนโปรแกรมได้ง่ำยขึ้น โดย
ไม่ตอ้ งสนใจกำรทำงำนของเครื่ องว่ำจะนำข้อมูลจำก
address ใด มำทำกำรคำนวณ และคำสัง่ ต่ำง ก็เป็ น
คำในภำษำอังกฤษท่่เข้ำใจได้ง่ำย
Example
READ A,B
INPUT X,Y
Generations of programming
languages
The evolution of programming
paradigms
ภำษำ High-Level ได้ม่กำรสร้ำงและพัฒนำขึ้นมำ
อย่ำงมำกมำยหลำยภำษำ แต่ละภำษำจะม่ควำมเหมำะสม
กับลักษณะงำนท่่แตกต่ำงกันในกำรท่่จะเข่ยนโปรแกรม
เพื่อแก้ปัญหำ ซึ่ งขอยกตัวอย่ำงภำษำท่่อยูใ่ นระดับน่้ คือ
1.
ภำษำท่
่
เ
หมำะกั
บ
กำรแก้
ป
ั
ญ
หำทำง
วิทยำศำสตร์
และคณิ ตศำสตร์ เช่น BASIC (Beginner’s All-purpose
Symbolic Instruction Code), FORTRAN (FORmula
TRANslator), WATFIV (Waterloo FORTRAN IV),
PL/I, ALGOL, Pascal, Ada, APL และ C เป็ นต้น
2. ภำษำท่่เหมำะกับงำนด้ำนธุรกิจ เช่น COBOL
(COmmon Business Oriented Language), RPG
3. ภำษำท่่ใช้กบั งำนกำรจำลองแบบ (Simulation)
เช่น GPSS, SIMSCRIPT
4. ภำษำท่่สร้ำงขึ้นมำเพื่อใช้เฉพำะงำน เช่น
- PILOT (Programmed Inquiry Learning Or Teaching)
- SNOBOL, LISP ใช้กบั งำนท่่ไม่ใช่ตวั เลขล้วน
- APT (Automatically Programmed Tooling)
ใช
กั
บ
งานควบคุ
ม
เครื
อ
่
งมื
อ
ใน
้
โรงงำน
- FORTH ใช้กบั งำนคำนวณท่่ม่โครงสร้ำงซับซ้อนและ
ต้องกำรผลลัพธ์ในรู ปแบบ Graphic
The same variable declarations in
different languages
The translation process
The complete program preparation
process
โปรแกรมสำเร็ จรู ป (Package Program)
• Subroutine Package
- SSP (Scientific Subroutine Package)
- IMSL FORTRAN Subroutine Package
IMSL มำจำก International Mathematics and
Statistical Libraries
- FAMS (Forecasting and Modeling System)
• Statistical Package
- SPSS (Statistical Package for Social Science)
- BMDP (Biomedical computer Package)
• Non-scientific Package
- Word processing - Speadsheet
- Database
- Integrated Software
ปัจจุบนั โปรแกรมสำเร็ จรู ปประเภท Database
ได้รับควำมนิยมและใช้งำนกันอย่ำงแพร่ หลำยมำก เพรำะ
สำมำรถจะจัดกำรกับแฟ้ มข้อมูลได้อย่ำงม่ประสิ ทธิภำพ
โดยใช้คำสัง่ เพ่ยงไม่ก่คำสัง่
ประเภทของระบบกำรจัดกำรฐำนข้อมูลในปัจจุบนั
ม่อยูด่ ว้ ยกัน 4 Models คือ
1. List Model
2. Hierarchical Model
3. Network Mode
4. Relational Model
ประโยชน์ ของการจัดการด้ านฐานข้ อมูล
1 ลดควำมซ้ ำซ้อนของข้อมูล
2. สำมำรถหล่กเล่่ยงควำมขัดแย้งของข้อมูล
3. สำมำรถใช้ขอ้ มูลร่ วมกันได้
4. สำมำรถควบคุมควำมเป็ นมำตรฐำนได้
5. ม่ระบป้ องกันควำมปลอดภัยของข้อมูลท่่ด่
6. สำมำรถควบคุมควำมคงสภำพของข้อมูลได้
7. สำมำรถสร้งควำมสมดุลในควำมขัดแย้งของ
ควำมต้องกำรของผูใ้ ช้ได้
8. เกิดควำมเป็ นอิสระของข้อมูล
Software ท่่ใช้กบั งำนด้ำนกำรจัดกำรฐำนข้อมูล
- DBMS (Data Base Management System)
- dBASE II, dBASE III PLUS, dBASE IV
- FoxBase, FoxPro
- ACCESS
- Oracle
- Delphi, VB, SQL
- etc.
Operating System (OS)
Operating System : เป็ น Program modules
ท่่ใช้ในกำรควบคุมกำรทำงำนของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์
ต่ำง เช่น Processor, main storage, I/O devices และ
files ต่ำง เป็ นต้น Program modules เหล่ำน่้จะช่วย
เพิม่ ประสิ ทธิ ภำพของระบบคอมพิวเตอร์และช่วยให้กำร
ทำงำนง่ำยขึ้นสำหรับผูใ้ ช้ โดยทำหน้ำท่่เป็ นสื่ อกลำง
ระหว่ำงโปรแกรม, ผูใ้ ช้(users) กับ Hardware
Operating System
Operating System Abbreviated OS; sometimes
called the executive. The software responsible for
controlling the allocation and usage of hardware resources
such as memory, central processing unit (CPU) time, disk
space, and peripheral devices. The operating system is the
foundation on which applications, such as word-processing
and spreadsheet programs, are built. Popular operating
system include CP/M, MS-DOS, the Macintosh OS, OS/2,
Windows, Windows NT, and UNIX.
UNIX
A multiuser, multitasking operating system originally
developed by Ken Thompson and Dennis Ritchie at AT&T
Bell Laboratories in 1969 for use on minicomputers.UNIX
exists in various forms and implementations; among these are
version developed at the University of California at Berkeley
and versions released by AT&T, the most recent being AT&T
System V. UNIX is considered a powerful operating system
that, because it is written in the C language, is more
portable-that is, less machine-specific--than other operating
system. UNIX is available in several related forms, including
AIX, a version of UNIX adapted by IBM (to run on
RISC-based workstations), A/UX (a graphical version for the
Apple Macintosh), and Mach (a rewritten but essentially
UNIX-compatible operating system for the NeXT computer).
Overview of Function of an Operating System:
INTRODUCTION
• Operating System is a very complex program
• Its primary task is to manage system resources
• Tasks include:
• Load application for execution
• Provide services (I/O services…)
• Time sharing
• Handle virtual memory
• Maintain file system
Overview of Function of an Operating System:
SYSTEM BOOTUP
• When a computer is powered up, the boot loader
program, which is stored in the ROM, will be executed
• The task of the boot loader is to load OS from disk into
memory and transfer the control to the OS when
completed
• Question: How can the boot loader know where on
the disk it’s supposed to read?
• Answer: On the disk, there is a special sector, called
boot sector, boot record, or boot block. This contains
executable code, which instructs computer hardware how
to load the OS into the memory
Overview of Function of an Operating System:
APPLICATION PROGRAM LOADING
Suppose we want to executing a.out at the Unix prompt.
Here is what will happen:
1.Hardware interrupts will occur. The OS steps in to
service interrupt
2.The loader will look in the disk directory to see if the
file exists. If it does, the loader will read a.out program
to determine how much memory a.out needs
3.Enough memory will be allocated for a.out program
4.Loader will load a.out into memory.
5.Loader will determine the entry point of the a.out
program
Overview of Function of an Operating System:
APPLICATION PROGRAM LOADING (cont.)
6.The OS is now ready to execute a.out. It will execute
a jump to the entry point of the a.out program.
7.The a.out program is executed as usual, according to
its content
8.When a.out finishes execution, it initiates a call to
the OS (exit() function, which was inserted by the
compiler). The OS will step in, clean things up and
prepare the system for the next waiting process on the
running queue (if there any).
Overview of Function of an Operating System:
Hardware Interrupt
Here is a brief summary what will happen when an interrupt
occurs.
• An electrical signal is being sent to the CPU
• CPU will try to complete executing the current instruction
• Save the program state such as PC, stack pointer, register
values,…
• Jump to the location of the interrupt service routine
(interrupt handler) and execute the interrupt handler
• Interrupt handler will determine the nature of the
interrupt and act accordingly.
• When the interrupt handler completes its task, it will
execute an IRET (interrupt return)
• The original program state will be restored and run
The shell as an interface between
users and the operating system
The booting process
Bootstrap ส่ วนของคอมพิวเตอร์โปรแกรมท่่ใช้สำหรับเร่ ยกโปรแกรมอื่นเข้ำมำในหน่วยควำมจำ
เช่น ส่ วนของโปรแกรมในหน่วยควำมจำรอมท่่ใช้เร่ ยกโปรแกรมควบคุมกำรทำงำนของระบบ
จำกแผ่นจำนแม่เหล็ก เป็ นต้น ควำมหมำยเด่ยวกับ loading program
Booting System
Booting Process
• Loading first sector of diskette/disk
into memory
• Initializing system
• Checking system
• Testing peripheral
• Loading basic OS into memory
Disk Components
User data area contains
the data grouped in files
File directory
contains
entries
describing
files, volume
names, and
sub-directory
First
sector
of Disk
Boot
area
Jump
Code
Vendor
Identification
BIOS
Parameter
Block
Second File Allocation
Table copy of the first FAT
Boot
Code
First File Allocation Table
contains information on space
used in the user data area
หน้ าทีข่ องระบบดาเนินงาน (Operating System)
อำจจำแนกตำมส่ วนประกอบต่ำง ของ OS ได้
4
ประเภท คือ
1. กำรจัดกำรเก่่ยวกับหน่วยควำมจำ
(Memory Management)
2. กำรจัดกำรเก่่ยวกับตัวประมวลผล
(Processor Management)
3. กำรจัดกำรเก่่ยวกับอุปกรณ์ต่ำง
(Devices Management)
4. กำรจัดกำรเก่่ยวกับสำรสนเทศ
(Information Management)
ลักษณะกำรจัดกำรเก่่ยวกับหน่วยต่ำง ม่ขบวนกำรอยู่
4
แบบ ดังน่้คือ
1. ติดตำมกำรถูกใช้งำนของส่ วนต่ำง ของ
คอมพิวเตอร์
2. กำหนดนโยบำยกำรใช้ส่วนต่ำง ของ
คอมพิวเตอร์
3. จัดเตร่ ยมส่ วนของคอมพิวเตอร์ให้กบั งำน
ท่่ม่สิทธิ์ ใช้งำนส่ วนนั้น
4. เร่ ยกส่ วนของคอมพิวเตอร์คืนจำกงำนท่่หมด
สิ ทธิ์ กำรใช้งำนแล้ว
องค์
ป
ระกอบของ
OS
สำมำรถแบ่
ง
ออกเป็
น
2
ประเภท
คือ
1. Control programs
2. Processing programs
CONTROL PROGRAMS in an Operating System
- Supervisor, Monitor, or Executive program
เป็ นโปรแกรมท่่สำคัญใช้ในกำรควบคุม (control) และประสำน
งำน (coordinates) กับส่ วนต่ำง ของ OS ซึ่ งโปรแกรมส่ วนน่้
จะถูก load เก็บไว้ในหน่วยควำมจำหลักตลอดเวลำกำรใช้งำน
ส่ วนโปรแกรมอื่น ของ OS จะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยควำมจำ
สำรอง เช่น Disk เมื่อต้องกำรใช้งำน Supervisor จะทำหน้ำท่่
เร่ ยกโปรแกรมเข้ำสู่ หน่วยควำมจำหลัก
MEMORY
SUPERVISOR
Operating
System
- Job Control Programs โปรแกรมส่ วนน่้ทำ
หน้ำท่่
แปล Job Control Language (JCL) ซึ่ งจะถูกเข่ยนอยูห่ น้ำ
โปรแกรมคำสัง่ ทำงำนต่ำง หรื อป้ อนเข้ำไปโดยตรงเพื่อให้
OS ได้รู้วำ่ ผูเ้ ข่ยนโปรแกรมเข่ยนด้วยภำษำคอมพิวเตอร์ใด
บอกเก่่ยวกับชื่อโปรแกรม ชื่อผูเ้ ข่ยนโปรแกรมและอุปกรณ์
รับ/ส่ งข้อมูล(I/O devices)ในกำรประมวลผล รวมทั้งควำม
ต้องกำรตัวแปลภำษำท่่จะใช้
- I/O Management System โปรแกรมส่ วนน่้
ทำ
หน้ำท่่ควบคุมและจัดสรรกำรทำงำนของอุปกรณ์รับส่ ง
ข้อมูลและเส้นทำงท่่ขอ้ มูลใช้ผำ่ นเข้ำออก (Channels)
ในระบบคอมพิวเตอร์ ส่ วนของ Channels จะเป็ น
Hardware ท่่ควบคุมกำรส่ งผ่ำนข้อมูลระหว่ำง slow I/O
devices และ high-speed CPU และยังม่ส่วนเพิม่ เติมท่่
เร่ ยกว่ำ buffers มำช่วยในกำรเก็บข้อมูลท่่ผำ่ นเข้ำออกใน
ระบบคอมพิวเตอร์
Channel ม่อยู่ 3
ประเภท คือ
- multiplexer ใช้กบั slow-and-medium speed
devices
- selector ใช้กบั high-speed devices
- block-multiplexer เป็ นกำรรวมเอำคุณสมบัติ
ของ multiplexer และ selector
Buffer ม่อยู่ 2
ประเภท คือ
- input buffer
- output buffer
Card reader
Dish drive
Channel 1
Channel 3
OS supervisor
Job A program
Job B program
Channel 2
Printer
Channel 4
Display
Channels control the execution of I/O instruction
PROCESSING PROGRAMS in an Operating System
- Translator programs เป็ นโปรแกรมท่่ทำหน้ำท่่ใน
กำรแปลโปรแกรมท่่ถูกเข่ยนด้วยภำษำคอมพิวเตอร์ต่ำง
ให้อยูใ่ นภำษำท่่เครื่ องคอมพิวเตอร์เข้ำใจ คือ ภำษำเครื่ อง
บำงครั้งจะเร่ ยกว่ำ Compilers ภำษำคอมพิวเตอร์แต่ละภำษำ
จะม่ตวั แปลภำษำเฉพำะตัว
เช่น Assembler ใช้แปลภำษำ Assembly
Interpreter ใช้แปลภำษำ BASIC
FORTRAN Compiler
C compiler
2
1
Interactive
program
development
4
errors only
errors only
Source
Source program
program
++ Compiler
Compiler ==
object
object program
program
object
object files+library
files+library
files
files ++ Linker
Linker ==
executable
executable program
program
3
5
Linking
executable
executable program
program
6
Source
program and
object files
Source program,
object files and
Executable
program
Source program,
object files and
Executable
program
Execute
program
Source
Source program
program ++
changes
changes == revised
revised
source
program
source program
Modify source
program
7
Source program,
object files and
Executable
program
- Utility Programs เป็ นโปรแกรมท่่บริ ษทั ผูส้ ร้ำง
คอมพิวเตอร์หรื อผูเ้ ข่ยนโปรแกรมระบบเข่ยนขึ้นเพื่อให้
ผูใ้ ช้คอมพิวเตอร์สำมำรถเร่ ยกมำใช้งำนร่ วมกับโปรแกรม
ของตนเอง หรื อให้บริ กำรอื่น เก่่ยวกับกำรจัดกำรข้อมูล
- Library Program จะเป็ นโปรแกรมย่อยท่่ผใู ้ ช้
สำมำรถเร่ ยกไปใช้งำนร่ วมกับโปรแกรมท่่เข่ยนขึ้นเอง
- Diagnostic Program เป็ นโปรแกรมท่่ใช้ในกำร
ตรวจสอบกำรทำงำนของอุปกรณ์ต่ำง ภำยในเครื่ อง
เพื่อตรวจหำว่ำม่ควำมชำรุ ดท่่อุปกรณ์ส่วนใดบ้ำง
- Text Editor เป็ นโปรแกรมท่่ใช้ในกำรสร้ำง
โปรแกรม
COMPILER
Source
Program
COMPUTER
ขั้นตอนกำรแปลภำษำ
Object
Program
ประเภทและความสามารถของ OS
• Batch Processing หรื อ Stacked Job Processing
• Overlapped Processing
• Dynamic Job Processing
• Multiprogramming
• Multiprocessing
• Virtual Storage
• etc.
Batch processing
Interactive processing
Time-sharing between process A and
process B
The client/server model
Introduction to DOS
• The most important components of
DOS:

The BIOS module

The DOS kernel

The command processor
• Booting DOS
• COM and EXE programs
Brief History of Windows (1)
• Windows 1.0
– Announced in 1983, released in November 1985
• Windows 2.0
–
–
–
–
Released in 1987
New feature: overlapping Windows!
Required Intel 8086 or 8088 Processor
Could access 1 megabyte of memory
• Windows 3.0
– Introduced on May 22, 1990
– Big change: Supported 16-bit protected mode (Intel
286/386 processors)
– Could access upto 16 megabytes of memory
Brief History of Windows (2)
• Windows 3.1
–
–
–
–
–
Released in April 1992
TrueType fonts (scalable)
Multimedia
Ran only in protected mode
Required 286/386 with > 1MB of memory
• Windows NT
– Introduced in July 1993
– First Windows version supporting 32-bit mode of Intel 386,
486 and Pentium processors
– Designed to be portable to non-Intel processors
Brief History of Windows (3)
• Windows 95
– Introduced in August 1995
– Also supported 32-bit programming mode
• Windows 98
– Released in June 1998
– Performance improvements & hardware support
– Internet Integration
• Windows 2000
– Introduced in February 2000
• Windows Millennium
– Released in September 2000
Cache memory
A special very-high-speed memory call a cache is
sometimes used to increase the speed of processing by
making current programs and data available to the CPU
at a rapid rate. The cache memory is employed in computer
systems to compensate for the speed differential between
main memory access time, with the result that processing
speed is limited primarily by the speed of main memory.
A technique used to compensate for the mismatch in
operating speeds is to employ an extremely fast, small cache
between the CPU and main memory whose access time is
close to processor logic clock cycle time. The cache is used
for storing segments of programs currently being executed in
the CPU and temporary data frequently needed in the present
calculations.
Auxiliary memory
Magnetic tapes
Magnetic disks
I/O processor
CPU
Memory hierarchy in a computer system
Main memory
Cache
memory
Multiprogramming
Many operating systems are designed to enable the
CPU to process a number of independent programs
concurrently. This concept, call multiprogramming, refers to
the existence of two or more programs in different parts of
the memory hierarchy at the same time. In this way it is
possible to keep all parts of the computer busy by working
with several programs in sequence.
Multiprocessors
A multiprocessor system is an interconnection of two
or more CPUs with memory and input-output equipment.
The term “processor” in multiprocessor can mean either a
central processing unit (CPU) or an input-output processor
(IOP)
The benefit derived from a multiprocessor organization
is an improved system performance. The system derives its
high performance from the fact that computations can proceed
in parallel in one of two ways.
1. Multiple independent jobs can be made to operate in
parallel.
2. A single job can be partitioned into multiple parallel
tasks.
โครงสร้ างของการต่ อไมโครโปรเซสเซอร์ หลายตัวเป็ นระบบ
Memory unit
CPU
1
CPU
2
CPU
3
IOP 1
IOP 2
1. Time-share common bus (ระบบบัสร่ วม)
MM
1
MM
2
MM
3
MM
4
CPU
1
CPU
2
CPU
3
CPU
4
2. Multiport memory (ระบบหน่วยควำมจำหลำยช่องทำง)