نظام التشغيل

مقدمة عن نظام التشغيل:


نظام التشغيل بصفة عامة هو عبارة عن وسيط بين مستخدم الحاسب الالي وبين المكونات المادية للحاسب الالي , ووظيفته هو تمكين المستخدم من استخدام كافة القدرات المتاحة في المكونات المادية بكفائة عالية

مهام أنظمة التشغيل:

تتلخص مهام أنظمة التشغيل الأكثر شيوعا فيما يلي:

– إدارة المصادر والمهام، مثل إدارة الذاكرة الرئيسة، ووحدات الإدخال والإخراج، إدارة وحدة المعالجة، وحدات التخزين.

– الربط بين المستخدم والجهاز من خلال واجهه للمستخدم (User Interface)، تمكنه من تشغيل البرامج الأخرى، ومن أشهرها: واجهة سطر الأوامر CLI، والواجهة الرسومية GUI.

– التحكم في مسار البيانات، من خلال عملية تنظيم انتقالها من وحدة إلى أخرى.

– إدارة الملفات وتنظيمها في مجلدات وفهارس، فكل نظام تشغيل يعتمد على نظام معين للملفات، فمثلا تعتمد أغلب أنظمة الـ Windows الحالية على النظام NTFS، في حين تستخدم توزيعات اللينكس النظام EXT2,3.

– الحماية، من خلال منع الوصول الغير مسموح به لملفات معينة على الجهاز.

– التحكم في وحدات الإدخال والإخراج، ويشمل ذلك عمليات التحكم في ادخال البيانات عن طريق لوحة المفاتيح أو الفأرة أو غيرهما، وعمليات الإخراج بعرض المعلومات على الشاشة أو إرسالها إلى الطابعة.

– تنظيم البرامج المحملة على الحاسوب، مما يسمح بشغيل أكثر من برنامج في نفس الوقت دون حدوث أي تداخل بينها أو أخطاء، عن طريق تخصيص نسبة معينة من الذاكرة RAM لكل منها (أي البرامج).

– اكتشاف الأعطال المحتملة على الجهاز، وإرسال تقرير مفصل عن كل الأحداث التي جرت على النظام أثناء عملية معالجة البيانات.

بعض انواع انظمة التشغيل:

batch operating system:

وهو من اقدم انظمة التشغيل حيث كان يتعامل مع الاجهزة الضخمة mainframes
وكانت وظيفة مستخدم هذا النظام لاتتعدى ان يدخل البيانات الى الحاسب ثم يقوم نظام التشغيل بعملية تنظيم ,حيث العمليات التي تحتاج الى اولوية عالية يتم تنفيذها مع بعض وذلك لزيادة سرعة الحسابات , ومن ثم تخرج النتائج ربما بعد يوم او شهر .

multiprograamed O/S:

وهذا النظام ظهر نتيجة الحاجة لاستخدام الحاسب من قبل اكثر برنامج واحد , وعند استخدام الشخص للحاسب الالي فأنه قد يعمل اشياء تحتاج الى مدخلات , فليس من المعقول ان يبقى الحاسب ينتظر في ان يدخل الشخص المدخل وخاصة اذا كان الشخص غير موجود فتبقى العمليات التالية في حالة انتظار وتسمى حالة المعالج عندما ينتظر في مدخل من المستخدم ب IDLE اي ينتظر.
ولذلك فأذا كان البرنامج يحتاج الى مدخلات فأنه يتحول الى برنامج أخر ثم التالي ثم التالي الى ان تدخل المدخلات وبهذا يكون قد شغل اكثر من عملية في وقت واحد CONCURRENCY
وتحفظ العمليات التي سيتم معالجتها في مكان يسمى ال JOB POOL وهي العمليات التي تنتظر ان تأخذ الى الذاكرة ليتم بعدها معالجتها

time-sharing O/S:

وهو نظام تشغيل يمكن ان يصنف مع الانظمة السابقة غير انه يخدم عدة مستخدمين في وقت واحد وذلك بأن يعطي لكل مستخدم زمن معين لتنفيذ برامجه وهذا الزمن صغير بحيث لايحس به المستخدمون .

multi-processor O/S:

وهي من اسمها انظمة تدعم وجود اكثر من معالج في نفس الوقت ويكون لهم نفس الذاكرة والناقلbus .
يوجد ما يسمى بمصطلح SMP or symmetric multiprocessor وفيه ان كل معالج يمتلك نسخة من نظام التشغيل ويمكن التخاطب بين المعالجات بطريقة معينة
وكذلك مصطلح asymmetric multiprocessor حيث يوجد معالج رئيسي يمتلك نسخة من نظام التشغيل والمعالجات الاخرى تنتظر في اوامر من المعالج الرئيسي لتنفيذها >كما في حالة الprocessor و ال co-processor < ومن ميزات هذا النظام السرعة حيث يوجد اكثر من معالج ولكن السرعة مثلا في حالة 3 معالجات لاتكون ثلاثة اضعاف بل اقل , الميزة الثانية هي في حالة توقف المعالج لسبب او لاخر فأنه يوجد من يعوظه من المعالجات الاخرى , والميزة الثالثة الاقتصاد حيث انهم يشتركون في الذاكرة وفي كل شيء تقريبا

real time O/S:

وهي انظمة تتعامل مع الاشياء التي تحتاج الى دقة كبيرة وسرعة عالية اي ان جميع المتغيرات المعرفة فيها ثابتة ولا يمكن تجاوزها بأي حال واذا تم تجاوزها فأن جميع النتائج ستكون خاطئة حيث تستخدم مثلا في صناعة الروبوتات وفي القياسات البيولوجية والفضائية , ويوجد لها نوعان اولهما HARD REAL-TIME وفيه يتم اخذ جميع الحسابات التي يمكن ان تفكر فيها حتى زمن وصول المعلومات الى الذاكرة وتأثير الحرارة مثلا على الزمن وغيرها من ادق التفاصيل كزمن جلب BIT مثلا
النوع الثاني SOFT REAL-TIME وهي تهتم بالوقت الذي له علاقة بتجديد البيانات واخذ القراءات ولاتهتم بتفاصيل الزمن .

وهناك انواع اخرى لانظمة التشغيل للذي يحب الاطلاع
desktop o/s
distributed o/s
clustered systems
handheld systems

أنظمة التشغيل المعاصرة:

إن أول قرار ينبغي اتخاذه عند الرغبة في اقتناء حاسب آلي، هو تحديد نوعية الأجهزة ونظام تشغيلها الذي سيتم استخدامه. في بعض الحالات يتم اختيار جهاز كومبيوتر يعمل بنظام تشغيل Windows، أو Linux، أو Mac… إليك فيما يلي بعض من أهم أنظمة التشغيل في وقتنا الحالي:

– نظام تشغيل Windows:

يعتبر من أهم أنظمة التشغيل وأكثرها استخداما، أنتجته شركة مايكروسوفت Microsoft، ظهر لأول مرة في العام 1985 كواجهة رسومية بديلة لنظام الأوامر المعمول به في بيئة الـ MS-DOS. من أهم إصدارات هذا النظام نجد: ويندوز 95، ويندوز 98، ويندوز ميلينيوم، ويندوز 2000، ويندوز XP، ويندوز فيستا، ويبدوز 7، ويندوز 8، وأخيرا ويندوز 10.

– نظام التشغيل UNIX:

أقدم أنظمة التشغيل المعروفة، تم إنتاج هذا النظام من قبل معامل الهاتف للشركة الأمريكية AT & T في العام 1969، يتميز هذا النظام عن غيره من أنظمة التشغيل بتوفره على نظام أمني قوى، و كذا بقدرته الهائلة في تشغيل الأجهزة العملاقة والشبكات، ومن أبرز أنواعه الحالية FreePSD.

– نظام التشغيل ماك Macintosh:

تابع لشركة آبل ماكنتوش، بدأ تطوير هذا النظام في العام 1981، يتميز بكفاءته العالية في معالجة البيانات، خاصة في التعامل مع الصور و الرسومات. من أمثلة هذا النظام Mac OS.

– نظام التشغيل Linux:

يعتبر نظام تشغيل مجاني قابل للتطوير، و هو من الأنظمة الشبيهة بنظام الـ UNIX، تم إنتاج العديد من النسخ الخاصة بهذا النظام تسمى توزيعات Distribution، من أشهرها : Redhat، Debian، Slackware، وGentoo وهي التوزيعات الرئيسة التي بنيت عليها الأنظمة المختلفة.