أنظمة التشغيل

تعريف نظام التشغيل

لقد تطورت أنظمة التشغيل بشكل هائل منذ اختراع أجهزة الكمبيوتر. وقد كان هدفها دائماً هو تسهيل استخدام الكمبيوتر ووظائفه للمستخدمين ، بحيث يمكن لأي شخص، بغض النظر عن عمره أو مهاراته في استخدام الكمبيوتر، استخدامها.

ما هو نظام التشغيل وما هي استخداماته؟

نظام التشغيل هو البرنامج الأساسي للحاسوب . وهو بلا شك عنصر جوهري يسمح لك بإصدار الأوامر للحاسوب وفهمها بدقة. من هذا المنطلق، يمكن القول إنه بمثابة "مترجم" أو "وسيط" بين المستخدم ومكونات الحاسوب المادية . وبفضله، يمكنك استخدام كل مكون من مكونات الحاسوب والوصول إلى جميع الأدوات التي يوفرها.

علاوة على ذلك، يتيح لك هذا تثبيت برامج جديدة على الكمبيوتر لاستخدام وظائف معينة. يُعدّ استخدام الكمبيوتر بدون نظام تشغيل تحديًا كبيرًا، إذ يتطلب معرفة تقنية متقدمة تُكتسب من خلال تدريب احترافي. ورغم إمكانية ذلك، لا يمتلك الجميع هذه المعرفة، ولذا يُعدّ نظام التشغيل ضروريًا لتسهيل الأمور.

لكل نظام تشغيل واجهة خاصة به، يمكن من خلالها التحكم بشكل فردي في كل وظيفة من وظائف الجهاز، سواء كان جهازًا محمولًا أو مكتبيًا. ويمكن اعتبارها أيضًا مركز تحكم يتيح للمستخدم التفاعل مباشرة مع الجهاز.

تاريخ وتطور أنظمة التشغيل

لفهم أصل أنظمة التشغيل وتطورها ، يجب أن تعلم أن الحواسيب الأولى لم تكن مزودة بنظام تشغيل بالمعنى المتعارف عليه. كانت البرامج تُثبّت من خلال نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) وتتحكم بشكل كامل في مكونات الجهاز اللازمة لتشغيلها، مما جعلها أبطأ، وكان بإمكانها تشغيل برنامج واحد فقط في كل مرة. هذا يعني أن الحواسيب في ذلك الوقت كانت حكرًا على المحترفين ذوي المعرفة التقنية الكافية لتشغيلها.

ابتكرت شركة IBM مفهوم نظام التشغيل عام 1956 ، حيث طورت برنامجًا يسمح بتشغيل برنامج تلو الآخر . لم يُحدث هذا تغييرًا جذريًا، بل سهّل العمل قليلًا لمستخدمي الحواسيب آنذاك، وهم أنفسهم المحترفون. مع ذلك، كان هذا بمثابة البذرة التي سمحت للشجرة الضخمة التي نعرفها اليوم بالنمو.

في ستينيات القرن العشرين، بدأت مفاهيم أكثر تطوراً مثل تعدد المهام، والمعالجة المتعددة، وأنظمة الوقت الحقيقي في الظهور. وبفضل هذه المفاهيم ، وُلد نظام التشغيل يونكس ، أول نظام تشغيل يسمح بالتحكم في أكثر من عملية واحدة داخل الحاسوب ، والذي أصبح الأساس الذي بُنيت عليه أنظمة التشغيل الحديثة التي نعرفها اليوم.

مع ظهور نظام يونكس، ظهرت لغة البرمجة سي، التي طُوّرت خصيصًا لتعديل شفرة المصدر لنظام الملفات هذا. وقد أتاح ذلك إنشاء برامج أكثر سهولة في الاستخدام، مما أدى بدوره إلى ظهور مفهوم "الحاسوب الشخصي"، حيث أصبح بإمكان أي شخص يمتلك بعض المهارات الحاسوبية الأساسية تشغيل الحاسوب.

في ثمانينيات القرن الماضي، ظهرت النسخ الأولى من أنظمة التشغيل مثل macOS وWindows و MS-DOS . وبحلول تسعينيات القرن نفسه، ظهر نظام Linux، ومع هذه الأنظمة، أصبحت الحواسيب شائعة الاستخدام كالتلفزيونات وأجهزة الراديو . وكانت قدرتها على المعالجة تعتمد على المعالج الدقيق . أما اليوم، فقد أصبحت الأنظمة بالغة التعقيد، لدرجة أن الأجهزة المحمولة والمكتبية، بالإضافة إلى الإنترنت، باتت لا غنى عنها في حياة الناس.

وظائف نظام التشغيل

يمكن تلخيص وظائف نظام التشغيل بكلمة واحدة: الإدارة. وهذا بلا شك الوصف الأنسب، إذ أنه يدير موارد الحاسوب بشكل أساسي. ومن أهم وظائف أنظمة التشغيل ما يلي :

إدارة موارد وحدة المعالجة المركزية

يتولى نظام التشغيل إدارة موارد وحدة المعالجة المركزية (CPU) مثل مساحة تخزين القرص الصلب، وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، وذاكرة القراءة فقط (ROM) ، وأداء المعالج ، ومكونات أخرى. وهذا يضمن أن كل برنامج يستخدم فقط ما يحتاجه للعمل، ويمنع تعطل النظام بأكمله.

إدارة العمليات

كل برنامج تقوم بتشغيله يُنشئ عملية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. يضمن نظام التشغيل كفاءة هذا التنفيذ من خلال استخدام الموارد اللازمة لأداء البرنامج بشكل سليم . علاوة على ذلك، في حال تعطلت إحدى العمليات، يتولى نظام التشغيل مسؤولية إنهائها حتى لا يؤثر الخطأ على عمل العمليات الأخرى.

إدارة صلاحيات العمليات

تتطلب العمليات المذكورة أعلاه طلب أذونات معينة، يديرها نظام التشغيل. وبدون هذه الوظيفة، سيعمل كل برنامج بحرية تامة دون قيود، مما يُعرّض النظام بأكمله لخطر الانهيار ، حيث قد يستهلك موارد أكثر من اللازم، مُسبباً فوضى عارمة.

إدارة الملفات

يُشبه نظام التشغيل مكتبة ضخمة تخزن جميع الملفات الرقمية اللازمة لتشغيل الحاسوب، بالإضافة إلى جميع البيانات التي تحفظها عليه. وبهذه الطريقة، يمكنك الوصول إليها بسهولة كلما احتجت إليها.

أنواع أنظمة التشغيل

منذ ابتكار أول نظام تشغيل، تم تطوير أنواع مختلفة منه، تختلف بشكل أساسي في قدرتها على أداء مهام متنوعة بسرعة متزايدة. ندعوكم فيما يلي للتعرف على كل منها.

وفقًا لإدارة المهام

إحدى طرق تصنيف أنظمة التشغيل هي وفقًا لعدد المهام التي يمكنها تنفيذها. وبهذا المعنى، لدينا نوعان رئيسيان: أنظمة أحادية المهمة ، القادرة على تنفيذ مهمة واحدة في كل مرة، وأنظمة متعددة المهام ، التي يمكنها تنفيذ عدة مهام في وقت واحد، مع تشغيل العديد منها في الخلفية.

حسب عدد المستخدمين

ومرة أخرى، بهذا المعنى لدينا نوعان رئيسيان من أنظمة الملفات؛ نظام المستخدم الواحد ، الذي يسمح بتشغيل برامج مستخدم واحد فقط في كل مرة، ونظام المستخدمين المتعددين ، الذي يمكنه تشغيل برامج عدة مستخدمين في نفس الوقت.

وفقًا لإدارة مواردهم

بهذا المعنى، يوجد نوعان رئيسيان: الأنظمة المركزية ، التي تتيح استخدام موارد جهاز كمبيوتر واحد في كل مرة، والأنظمة الموزعة ، التي تتيح استخدام موارد عدة أجهزة كمبيوتر في آن واحد. تُعد أنظمة مثل يونكس أو إم إس-دوس أنظمة مركزية ، بينما تُعد أنظمة مثل ويندوز ولينكس وماك أو إس أنظمة موزعة لأنها تتيح الاتصال بموارد عدة أجهزة كمبيوتر واستخدامها في الوقت نفسه.

حسب وقت الاستجابة

وأخيرًا، يمكننا تصنيف أنظمة التشغيل وفقًا لزمن استجابتها. ففي هذا السياق، توجد أنظمة تعمل في الوقت الحقيقي ، تستجيب لكل إجراء يقوم به المستخدم فور إدخال البيانات، وأنظمة لا تعمل في الوقت الحقيقي ، تفتقر إلى هذه الإمكانية وتتطلب وقتًا للمعالجة المسبقة قبل تنفيذ الأمر، كما هو الحال في أنظمة UNIX وMS-DOS.

أنظمة التشغيل الأكثر استخدامًا

أصبح مفهوم نظام التشغيل شائعًا جدًا لدرجة وجود العشرات منه للأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية. ومع ذلك، يبرز بعضها عن البقية.

ماك

كان نظام macOS من أوائل أنظمة التشغيل الحديثة التي طُوّرت. استندت نسخته الأولى إلى شفرة UNIX، مع بعض التحسينات التي جعلته يدعم تعدد المهام والمستخدمين المتعددين. حاليًا، تُعدّ إصدارات هذا النظام من بين الأقوى في العالم ، إذ تحظى بواحدة من أكبر قواعد المستخدمين وأعلى نسبة طلب.

ويندوز

يُعتبر نظام التشغيل ويندوز، بلا منازع، أشهر أنظمة التشغيل في العالم وأكثرها استخدامًا. وكما هو الحال مع سابقه، استندت نسخته الأولى إلى شفرة يونكس، وإن كانت، بصراحة، نسخةً من التحسينات التي أدخلها نظام ماك أو إس على نسخته آنذاك. ومع ذلك، فقد كان ويندوز النظام الأنسب لتلبية احتياجات المستخدمين منذ ذلك الحين، مما مكّنه من التفوق على منافسيه.

أندرويد (Android)

يُعد نظام أندرويد حاليًا نظام التشغيل الأكثر استخدامًا على الأجهزة المحمولة، وهو معيار في سوق الهواتف المحمولة العالمي. استحوذت عليه شركة جوجل، ومنذ ذلك الحين وهو يواصل التطور، حتى بات ينافس أنظمة تشغيل أجهزة الكمبيوتر المكتبية مثل macOS وويندوز.

آيفون (iOS)

نظام التشغيل iOS هو نظام تشغيل الهواتف المحمولة المستخدم في أجهزة آيفون من شركة آبل. وهو نظام شائع للغاية ويتميز بتركيزه الشديد على تجربة المستخدم، مما يوفر لأجهزته ميزات فريدة لا يمتلكها أي نظام تشغيل منافس آخر.

لينكس

وأخيرًا، هناك نظام لينكس ، وهو نظام تشغيل أقل استخدامًا نظرًا لكونه مفتوح المصدر وقابلًا للتعديل، مما يتيح تخصيصًا أكبر. مع ذلك، يتطلب الاستفادة الكاملة من إمكانياته مستوىً معينًا من مهارات الحاسوب المتقدمة . علاوة على ذلك، فقد شكّل لينكس أساسًا لإنشاء أنظمة تشغيل أخرى.

هذا كل ما تحتاج معرفته عن أنظمة التشغيل. نأمل أن يفيدك هذا كثيراً وأن تستخدم هذه المعلومات لفهم أفضل لكل درس من الدروس التي أعددناها لك في هذا القسم.