عند استخدام الكمبيوتر، البرنامج الذي يعمل كنقطة وصل بين مكونات الكمبيوتر المادية والمستخدم هو نظام التشغيل، فما هي أنظمة التشغيل؟ كيف تعمل وما هي أنواعها؟
ما هو نظام التشغيل؟
نظام التشغيل (Operating System – OS) هو برنامج يعمل كواجهة بين مكونات أجهزة الكمبيوتر والمستخدم. يجب أن يحتوي كل نظام كمبيوتر على نظام تشغيل واحد على الأقل لتشغيل البرامج الأخرى.[1]
تحتاج تطبيقات مثل المتصفحات و MS Office و Notepad وما إلى ذلك إلى بيئة لتشغيل وأداء مهامها. كما يساعدك نظام التشغيل على التواصل مع الكمبيوتر دون معرفة كيفية التحدث بلغة الكمبيوتر.[1]
لا يمكن للمستخدم استخدام أي جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول دون وجود نظام تشغيل.
تاريخ تطور أنظمة التشغيل.
فيما يلي تسلسل زمني يوضح تاريخ تطور أنظمة التشغيل:[2]
- تم تطوير أنظمة التشغيل لأول مرة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي لإدارة تخزين الشريط.
- قام مختبر أبحاث جنرال موتورز بتنفيذ أول نظام تشغيل في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي لجهاز IBM 701.
- في منتصف الستينيات، بدأت أنظمة التشغيل في استخدام الأقراص.
- في أواخر الستينيات، تم تطوير الإصدار الأول من نظام التشغيل Unix OS.
- كان أول نظام تشغيل تم إنشاؤه بواسطة Microsoft هو DOS. تم بناؤه في عام 1981 من خلال شراء نظام 86-DOS من شركة في سياتل.
- ظهر نظام التشغيل Windows الشهير حاليًا لأول مرة في عام 1985 عندما تم إنشاء واجهة المستخدم الرسومية وإقرانها مع MS-DOS.
أمثلة على أنظمة التشغيل مع حصة السوق لكل منها.
أنواع أنظمة التشغيل (OS).
فيما يلي الأنواع الشائعة لأنظمة التشغيل (نظام التشغيل):
- نظام التشغيل الدفعي.
- تعدد المهام / نظام تشغيل تقاسم الوقت.
- نظام تشغيل متعدد المعالجات.
- نظام التشغيل في الوقت الحقيقي.
- نظام التشغيل الموزع.
- نظام تشغيل الشبكة.
- نظام تشغيل الهاتف المحمول.
في ما يلي شرح لكل منها:[3]
1. نظام التشغيل الدفعي.
بعض عمليات الكمبيوتر طويلة جدًا وتستغرق وقتًا طويلاً. لتسريع العملية نفسها، يتم تجميع مهمة ذات نوع مماثل من الاحتياجات معًا وتشغيلها كمجموعة. كما أن المستخدم لا يتفاعل مع نظام التشغيل الدفعي أبدًا بشكل مباشر مع الكمبيوتر.
في هذا النوع من أنظمة التشغيل، يقوم كل مستخدم بإعداد وظيفته على جهاز غير متصل بالإنترنت مثل بطاقة مثقوبة وإرسالها إلى مشغل الكمبيوتر.
2. أنظمة تشغيل متعددة المهام / مشاركة الوقت.
يمكّن نظام تشغيل مشاركة الوقت الأشخاص الموجودين في محطة مختلفة (Shell) من استخدام نظام كمبيوتر واحد في نفس الوقت. يُطلق على وقت المعالج (CPU) الذي يتم مشاركته بين عدة مستخدمين اسم مشاركة الوقت.
3. نظام تشغيل في الوقت الحقيقي.
الفاصل الزمني لنظام التشغيل في الوقت الفعلي لمعالجة المدخلات والاستجابة لها صغير جدًا. أمثلة: أنظمة البرامج العسكرية، أنظمة برامج الفضاء هي مثال نظام التشغيل في الوقت الحقيقي.
4. نظام التشغيل الموزع.
تستخدم الأنظمة الموزعة العديد من المعالجات الموجودة في أجهزة مختلفة لتوفير حساب سريع جدًا لمستخدميها.
5. نظام تشغيل الشبكة.
يعمل نظام تشغيل الشبكة على الخادم. يوفر القدرة على إدارة البيانات والمستخدم والمجموعات والأمن والتطبيق ووظائف الشبكات الأخرى.
6. نظام تشغيل الهاتف المحمول.
أنظمة تشغيل الأجهزة المحمولة هي أنظمة التشغيل التي تم تصميمها خصيصًا لتشغيل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء.
بعض أنظمة تشغيل الأجهزة المحمولة الأكثر شهرة هي Android و iOS، لكن البعض الآخر يشمل BlackBerry و Web و watchOS.
إقرأ أيضاً… أشهر أنظمة التشغيل مفتوحة المصدر.
وظائف نظام التشغيل.
قد تتضمن بعض وظائف نظام التشغيل النموذجية إدارة الذاكرة والملفات والعمليات ونظام الإدخال/الإخراج والأجهزة والأمن وما إلى ذلك.
في أنظمة التشغيل، يؤدي البرنامج كل وظيفة من الوظائف:[1]
- إدارة العمليات: تساعد إدارة العمليات نظام التشغيل على إنشاء العمليات وحذفها. كما يوفر آليات للتزامن والاتصال بين العمليات.
- إدارة الذاكرة: تؤدي وحدة إدارة الذاكرة مهمة تخصيص مساحة الذاكرة وإلغاء تخصيصها للبرامج التي تحتاج إلى هذه الموارد.
- إدارة الملفات: يدير جميع الأنشطة المتعلقة بالملفات مثل تخزين المنظمة واسترجاعها وتسميتها ومشاركتها وحمايتها.
- إدارة الجهاز: تحتفظ إدارة الجهاز بتتبع جميع الأجهزة. تُعرف هذه الوحدة المسؤولة أيضًا عن هذه المهمة باسم وحدة تحكم الإدخال/الإخراج. كما أنه يؤدي مهمة تخصيص الأجهزة وإلغاء تخصيصها.
- إدارة نظام الإدخال/الإخراج: أحد الأشياء الرئيسية لأي نظام تشغيل هو إخفاء خصائص تلك الأجهزة عن المستخدم.
- إدارة التخزين الثانوي: تحتوي الأنظمة على عدة مستويات من التخزين والتي تشمل التخزين الأساسي والتخزين الثانوي والتخزين المؤقت. يجب تخزين التعليمات والبيانات في التخزين الأساسي أو ذاكرة التخزين المؤقت بحيث يمكن لبرنامج قيد التشغيل الرجوع إليها.
- الأمان: تحمي وحدة الأمان البيانات والمعلومات الخاصة بنظام الكمبيوتر من تهديد البرامج الضارة والوصول المصرح به.
- تفسير الأوامر: تقوم هذه الوحدة بتفسير الأوامر المقدمة من موارد النظام والتشغيل لمعالجة هذه الأوامر.
- الشبكات: النظام الموزع عبارة عن مجموعة من المعالجات التي لا تشترك في الذاكرة أو الأجهزة أو الساعة. كما تتواصل المعالجات مع بعضها البعض عبر الشبكة.
- متابعة الوظيفة: تتبع الوقت والموارد المستخدمة من قبل مختلف الوظائف والمستخدمين.
- إدارة الاتصالات: تنسيق وتعيين المجمعين والمترجمين الفوريين ومورد برمجيات آخر لمختلف مستخدمي أنظمة الكمبيوتر.
ميزات أنظمة التشغيل (OS).
فيما يلي قائمة بالميزات المهمة لنظام التشغيل:[1]
- الوضع المحمي.
- يسمح بالوصول إلى القرص وأنظمة الملفات برامج تشغيل الأجهزة أمن الشبكات.
- تنفيذ البرنامج.
- إدارة الذاكرة الذاكرة الظاهرية تعدد المهام.
- معالجة عمليات الإدخال / الإخراج.
- التلاعب في نظام الملفات.
- كشف الأخطاء ومعالجتها.
- تخصيص الموارد.
- المعلومات وحماية الموارد.
إيجابيات أنظمة التشغيل.
فيما يلي مجموعة من الإيجابيات التي يقدمها لك نظام التشغيل:[1]
- يسمح لك بإخفاء تفاصيل الأجهزة عن طريق إنشاء فكرة مجردة.
- سهل الاستخدام مع واجهة المستخدم الرسومية.
- يوفر بيئة يمكن للمستخدم من خلالها تنفيذ البرامج / التطبيقات.
- يجب أن يتأكد نظام التشغيل من أن نظام الكمبيوتر مناسب للاستخدام.
- يعمل نظام التشغيل كوسيط بين التطبيقات ومكونات الأجهزة.
- يزود موارد نظام الكمبيوتر بتنسيق سهل الاستخدام.
- يعمل كوسيط بين جميع أجهزة وبرامج النظام.
سلبيات نظام التشغيل.
فيما يلي مجموعة من السلبيات المرتبطة بنظام التشغيل:[1]
- في حالة حدوث أي مشكلة في نظام التشغيل، فقد تفقد جميع المحتويات التي تم تخزينها في نظامك
- يعد برنامج نظام التشغيل مكلفًا للغاية بالنسبة للمؤسسات الصغيرة الحجم مما يضيف عبئًا عليها. مثال على النوافذ
- إنه ليس آمنًا تمامًا أبدًا حيث يمكن أن يحدث تهديد في أي وقت
ما هي النواة (Kernel) في نظام التشغيل؟
النواة (Kernal) هي المكون المركزي لأنظمة تشغيل الكمبيوتر. المهمة الوحيدة التي تؤديها النواة هي إدارة الاتصال بين البرنامج والأجهزة.
كما أن النواة هي نواة الكمبيوتر. وهي تجعل الاتصال بين الأجهزة والبرامج ممكنًا. في حين أن النواة (Kernel) هو الجزء الأعمق من نظام التشغيل، فإن القشرة (Shell)هي الجزء الخارجي.
ميزات النواة (Kernel):
- جدولة منخفضة المستوى للعمليات.
- الاتصال بين العمليات.
- مزامنة العملية.
- تبديل السياق.
إقرأ أيضاً… بالصور: إصدارات نظام التشغيل ويندوز منذ بدايته وحتى الآن.
أنواع النواة.
هناك العديد من أنواع الأنوية الموجودة، ولكن من بينها النوعان الأكثر شيوعًا هما:[4]
1. Monolithic.
النواة الأحادية هي رمز أو كتلة واحدة من البرنامج. كما توفر جميع الخدمات المطلوبة التي يقدمها نظام التشغيل. إنها تصميم مبسط يخلق طبقة اتصال مميزة بين الأجهزة والبرامج.
2. Microkernels.
تدير Microkernel جميع موارد النظام. في هذا النوع من النواة، يتم تنفيذ الخدمات في مساحة عنوان مختلفة. كما يتم تخزين خدمات المستخدم في مساحة عنوان المستخدم، ويتم تخزين خدمات kernel ضمن مساحة عنوان kernel. لذلك، فهو يساعد على تقليل حجم كل من kernel ونظام التشغيل.
الفرق بين البرامج الثابتة (Firmware) ونظام التشغيل.
فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين البرنامج الثابت (Firmware) ونظام التشغيل:
الفرق بين أنظمة التشغيل 32 بت و 64 بت.
فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين أنظمة التشغيل 32 بت و 64 بت:
إقرأ أيضاً… ما هو نظام التشغيل مفتوح المصدر؟ وما هو أفضل نظام متاح؟
ملخص أنظمة التشغيل.
ما هو OS (تعريف نظام التشغيل) وأنواعه؟ نظام التشغيل هو برنامج يعمل كواجهة بين المستخدم النهائي وأجهزة الكمبيوتر.
- كما يوجد أنواع مختلفة من أنظمة التشغيل في الكمبيوتر والأجهزة الأخرى هي: نظام التشغيل الدفعي، نظام التشغيل متعدد المهام/مشاركة الوقت، نظام التشغيل متعدد المعالجة، نظام التشغيل في الوقت الحقيقي، نظام التشغيل الموزع، نظام تشغيل الشبكة ونظام تشغيل الهاتف المحمول.
- تم تطوير أنظمة تشغيل الكمبيوتر الشخصي لأول مرة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي لإدارة تخزين الشريط
- شرح عمل أنظمة التشغيل: يعمل نظام التشغيل كوسيط بين المستخدم والكمبيوتر. كما يساعد المستخدم على التواصل مع الكمبيوتر دون معرفة كيفية التحدث بلغة الكمبيوتر.
- النواة (Kernal) هي المكون المركزي لأنظمة تشغيل الكمبيوتر. كما أن المهمة الوحيدة التي تؤديها النواة هي إدارة الاتصال بين البرنامج والأجهزة
المصادر:
[1] What is an Operating System (OS)? Definition – TechTarget.com
[2] History of the Operating System – JavatPoint.com