نظام تشغيل
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
نظام التشغيل هو برنامج مسئول عن إدارة موارد عتاد وبرمجيات الحاسوب، يقوم نظام التشغيل بالمهام اﻷساسية مثل إدارة وتخصيص مصادر الحاسب الآلي(الذاكرة ، القرص الصلب ، الوصول للأجهزة الطرفية الملحقة ..إلخ)، ترتيب أولوية التعامل مع اﻷوامر، التحكم فى أجهزة اﻹدخال واﻹخراج، تسهيل الشبكات، وإدارة الملفات.
فهرست |
[تحرير] مقدمة
الحواسيب الحديثة متعددة اﻷغراض، شاملة الحواسيب الشخصية و الحواسيب العملاقة(mainframes)، لها نظام تشغيل ليشغل باقى البرامج مثل التطبيقات البرمجية. تشمل اﻷمثلة على أنظمة تشغيل الحواسيب الشخصية ميكروسوفت ويندوز، لينوكس، ماك أو.إس(داروين)، و يونكس.
تشمل الفوائد اﻷساسية لنظام تشغيل ما يلى:
- يسمح بتشغيل أكثر من برنامج فى نفس الوقت
- يسهل برمجة التطبيقات البرمجية، ﻷن البرنامج لن يحتاج إلى إلى التعامل مع العتاد مباشرة. يدير نظام التشغيل العتاد وتفاعله مع البرمجيات. كما يوفر أيضا واجهة عالية المستوى للعتاد وطريقة للتفاعل مع البرامج اﻷخرى.
المستوى اﻷدنى من أى نظام تشغيل هو نواته. هذه هى الطبقة اﻷولى من البرمجيات التى يتم تحميلها فى الذاكرة عند إقلاع التظام أو بدأ التشغيل. توفر النواة إمكانية الوصول إلى الخدمات المركزية الشائعة اﻷخرى لكل برامج النظام والتطبيقات. هذه الخدمات تشمل(وليس فقط): جدولة المهام، إدارة الذاكرة، الوصول للقرص، و الوصول ﻷجهزة العتاد.
كما هو الحال بالنسبة للنواة، فإن نظام التشغيل كثيرا ما يزود ببرمجيات نظام ﻹدارة واجهة المستخدم الرسومية (بالرغم من إدماج ويندوز و ماكينتوش لهذه البرامج فى نظام التشغيل). وأيضا أدوات لمهام مثل إدارة الملفات و إعداد نظام التشغيل. فى أحيان كثيرة يوزع مع نظام التشغيل برمجيات ليست لها علاقة مباشرة بالوظائف اﻷساسية لنظام التشغيل، ولكن من يوزع نظام التشغيل وجد فائدة فى توزيعها معه.
الفاصل بين نظام التشغيل وبرمجيات التطبيقات غير واضح، وكثيرا ما يكون موضع خلاف. من وجهة النظر التجارية أو القانونية، فإن الفصل يعتمد على سياق اﻹهتمامات الداخلة فى الموضوع. على سبيل المثال، واحد من اﻷسئلة الرئيسية فى قضية الولايات المتحدة ضد ميكرسوفت هو هل متصفح ويب ميكروسوفت جزأ من نظام التشغيل أم لا.
كما هو الحال مع مصطلح "نظام تشغيل"، فإن الخلاف يدور أحيانا حول ما الذى يجب على النواة إدارته يالتحديد، مع النقاش حول هل يجب أن تكون أشياء مثل نظام الملفات فى النواة أم لا. البعض يؤيد النوية، و البعض النواة وحيدة الكتلة وهكذا.
تستخدم أنظمة التشغيل على أغلب، وليس كل الحواسيب. الحواسيب اﻷبسط، شاملة اﻷنظمة المغروسة اﻷصغر والعديد من الحواسيب المبكرة بدون نظام تشغيل، بدلا من هذا يعتمدوا على برامج التطبيقات لتدير العتاد بمعرفتها، و ربما بمسياعدة مكتبات صممت لهذا الغرض.
[تحرير] الخدمات
[تحرير] إدارة العمليات
أى عمل فى حاسوب، سواء كان خدمة تعمل فى الخلفية أو تطبيق، يجرى داخل عملية. ما دامت معمارية John_von_Neumann تستخدم فى بناء الحاسوب، فلا يمكن تشغيل سوى عملية واحدة لكل و.م.م فى كل مرة. أنظمة التشغيل اﻷقدم مثل MSDOS لا تقدم أى محاولة لتجاوز هذه المحدودية و فى الحقيقة يمكن لعملية واحدة فقط أن تعمل عليهم. تستطيع اﻷنظمة الحديثة محاكاة تشغيل أكثر من عملية مرة واحدة (متعددة المهام) على و.م.م واحدة. إدارة العمليات هى طريقة نظام التشغيل فى التعامل مع العمليات العديدة العاملة. حيث أن أغلب الحواسيب تحتوى على و.م.م مفردة ذات قلب واحد، فإن الحصول على تعدد المهام يكون ببساطة عن طريق التحويل بين المهام بسرعة. و مع زيادة العمليات التى يشغلها المستخدم يصبح نصيب كل عملية من الوقت أقل، فى كثير اﻷنظمة قد يسبب هذا مشاكل مثل تخطى أجزاء من ملفات الصوت أو حركة مرتعشة لمؤشر الفأرة. تشمل إدارة العمليات الحساب والتوزيع "للأنصبة الزمنية".
[تحرير] إدارة الذاكرة
طبقا لقانون باركينسون "البرامج تتمدد لتملأ الذاكرة المتوفرة لاحتواءهم". لهذا يحب المبرمجين ذاكرة لا نهائية الحجم ولا نهائية السرعة. فى هذه اﻷيام فإن أغلب ذاكرة الحاسوب مرتبة فى نمط شجرى بدآ بالسجلات (registers) اﻷسرع، الكاش، الرام، قرص التخزين وربما حتى اﻷشرطة النغناطيسية. مدير الذاكرة فى نظام التشغيل يقوم بالتعامل مع أنواع الذاكرة، بتحديد أيها متوفر، وأيها يجب تخصيصه أو إلغاء تخصيصه وكيفية اﻹنتقال بين الذاكرة الرئيسية و الذواكر الثانوية. هذه العملية والتى يشار اليها غالبا باسم إدارة الذاكرة اﻹفتراضية تزيد من حجم الذاكرة المتوفرة لكل عملية (4 ج.ب لحاسوب بينتيم مثالى حتى لو كان حجم الرام الفيزيائى المتوفر لا يتعدى 265 م.ب). يأتى هذا على حساب السرعة التى تصبح بطيئة، ولكن يمكن أن تصبح سريعة جدا فى الحالات المتطرفة، ومن هنا قد تحدث المشاكل.
جزء آخر مهم من إدارة الذاكرة، هو إدارة العناوين اﻹفتراضية، مع مساعدة من و.م.م. إذا كان هناك العديد من العمليات فى الذاكرة فيجب منعهم من تعارض أى منهم مع ذاكرة اﻵخر (ما لم يكن هناك طلب محدد لمشاركة جزء محدود من الذاكرة بصورة محكومة). يتم تحقيق هذا عن طريق وجود فراغات عناوين منفصلة.
[تحرير] القرص وأنظمة الملفات
لدى الكثير من أنظمة التشغيل العديد من أنظمة الملفات التى يمكن استخدامها بشكل طبيعى، لينوكس لديه أكبر مدى من هكذا أنظمة ملفات، وهى ext2 ،ext3 ،ReiserFS ،Reiser4 ،GFS ،GFS2 ،OCFS ،OCFS2 ،NILFS و نظام ملفات جوجل. كما يدعم لينوكس أيضا أنظمة ملفات XFS و JFS بشكل كامل. مع دعم لنظام ملفات FAT ودعم قراءة NTFS. أما ويندوز فمحدود من ناحية دعمه ﻷنظمة الملفات حيث يدعم فقط: FAT12 ،FAT16 ،FAT32، و NTFS.
بالنسبة ﻷغلب أنظمة الملفات المذكورة بأعلى هناك طريقتين لتخصيصها. أى نظام إما journaled أو غير journaled. يعتبر الـ journaled الخيار اﻷأمن فى حالات تعافى النظام. لو حدث أن توقف النظام عن العمل فجأة (فى حالة انقطاع الكهرباء مثلا) فإن نظام الملفات غير الـ journaled سيحتاج الى نوع من الفحص بينما يحدث هذا تلقائيا فى أنظمة الملفات الـ journaled.
من أنظمة ملفات ويندوز فقط NTFS هو الـ journaled بينما كل أنظمة ملفات لينكس كذلك ما عدا ext2.
يتكون كل نظام ملفات من أدلة وأدلة فرعية منفصلة. ومع ذلك هناك اختلافات غير ملحوظة فمثلا أنظمة ملفات ويندوز تفصل بين المجلدات بالشرطة المائلة الراجعة "\" وأسماء الملفات غير حساسة لحالة اﻷحرف، بينما فى يونكس يفصل بين المجلدات باستخدام الشرطة المائلة "\" وأسماء الملفات حساسة لحالة اﻷحرف.
[تحرير] الشبكات
أغلب أنظمة التشغيل الحديثة قادرة على استخدام بروتوكول الشبكات العالمى TCP/IP. مما يعنى أن أحد اﻷنظمة يمكن أن يظهر فى شبكة نظام آخر، ويشاركه المصادر مثل الملفات، و الطابعة، و ماسح الصور.
الكثير من أنظمة التشغيل أيضا تدعم واحد أو أكثر من البروتوكولات التقليدية الخاصة بكل مصنّع، مثل SNA فى أنظمة IBM، و البروتوكولات الخاصة بميكروسوفت فى ويندوز. هناك أيضا بروتوكولات خاصة بمهام معينة مثل NFS للوصول للملفات.
[تحرير] اﻷمن
اﻷمن من منظور نظام التشغيل يعنى: التحقق من المستخدمين قبل السماح بالوصول، تصنيف مستوى السماحية بالوصول الذى يملكه المستخدم، و تحجيم مستوى الوصول تبعا للسياسة التى يحددها مدير النظام.
[تحرير] واجهة المستخدم
أغلب أنظمة التشغيل الحديثة اليوم توفر واجهة مستخدم رسومية(GUI). بعض أنظمة التشغيل اﻷقدم تربط بشكل وثيق بين الواجهة الرسومية و النواة مثل اﻹصدارات اﻷولى من ويندوز و ماك أو.إس. أنظمة التشغيل اﻷحدث تفصل بين نظام الرسوميات الفرعى و النواة (كما فى ماك أو.إس.إكس و اﻷنظمة المبنية على ويندوز إن.تى.)
العديد من أنظمة التشغيل تسمح للمستخدم بتثبيت واستخدام الواجهة الرسومية التى يريدها. يوجد نظام النوفذة إكس للأنظمة الشبيهة بيونيكس مثل لينوكس و BSD.
[تحرير] مشغلات العتاد
مشغل العتاد هو قطعة من يرمجيات الحاسوب صممت لتسمح بالتفاعل بين العتاد والبرمجيات.
[تحرير] واجهة التطبيقات
هذه الواجهة توفر لمطوري البرامج والتطبيقات مجموعة من الدوال الاساسية التي يكثر استعمالها مثل دوال لادارة الذاكرة والدوال الرسومية ودوال لادارة الملفات وغيرها . هذه الواجهة تسهل عمل المبرمج حيث انها توفر عليه القيام بهذه المهمات في البرامج التي يكتبها .
[تحرير] الوظائف الأساسية
لنظام التشغيل وظائف أساسية في عمل الحاسوب من أهمها:
- تنظيم ملفات المستخدم على العديد من وسائط التخزين (Storage Media) كالقرص الصلب والقرص المضغوط (CDROM). كما و يعتمد كل نظام تشغيل على نظام ملف( File System) خاص به، مثلا، تعتمد معظم أنظمة تشغيل مايكروسوفت ويندوز الجديدة على نظام NTFS.
- تنظيم البرامج المحمَلة على الحاسوب و قطع الأجهزة(hardware) المتصلة به، كالشاشة و الطابعة و لوحة المفاتيح...الخ
- معالجة أخطاء قطع الأجهزة و البرامج و تفادي خسارة المعلومات.
[تحرير] نظام التشغيل برمجياً
ينقسم نظام التشغيل من الناحيه البرمجيه إلى عدّة اقسام :
- النواة
- ادارة الذاكره
- ادارة CPU
- نظام الملفات
[تحرير] بعض الانظمة المتوفرة
- مايكروسوفت ويندوز، طور في العام ١٩٩٥ في النسخة Widows95
- Mac OS X من شركة أبل، الذي بدأ تطويره في عام ١٩٨١ ، ذي المصدر المفتوح والذي يتمتع بشهرة كبيرة في المجال الإعلامي والتلفزيوني
- جنو/لينكس الحر مفتوح المصدر. (يمكن تنزيله عبر الانترنت)
- يونكس. طور في العام 1969، يتمتع بشهرة كبيرة في الأوساط الأكاديمية لدوره الكبير في تطوير شبكة إنترنت.
- ReactOS نظام تشغيل حر مفتوح المصدر متوافق مع نظام ويندوز.
- MS-DOS
- OS/2 المطور من قبل IBM
[تحرير] إقرأ ايضا
- علم الحاسبات
- هندسة البرامج
- تطوير نظم التشغيل
[تحرير] وصلات خارجية
| أنظمة التشغيل |
|---|
| A/UX • AIX • بي.إس.دي • فري بي.إس.دي • جنو • HP-UX • آيركس • لينكس • ماك أو.إس إكس • مينكس • NetBSD • NEXTSTEP • OpenBSD • Plan9 • QNX • SCO OpenServer • Solaris • System V • Tru64 • Xenix • دوس • إم إس - دوس • فري دوس • مايكروسوفت ويندوز • ReactOS • SkyOS • المزيد ... تحرير |
| فروع المعلوماتية |
الحقول الأساسية للمعلوماتية |
تحرير |
|---|---|---|
| معلوماتية نظرية | تحسيب | خوارزميات | نظرية المعلومات | نظرية الاتمتة | نظرية المخططات | نظرية التعقيد | تعمية | لغات شكلية | استمثال | بناء المترجمات البرمجية | نظرية أنظمة التشغيل | |
| معلوماتية عملية | أنظمة تشغيل | حوسبة | رسوميات الحاسب | قواعد بيانات | بنى بيانات | برمجة | |
| معلوماتية تقنية | تكنولوجيا المعلومات | شبكات الحاسب | عتاد الحاسب | أمن الحاسب | اختراق الحاسب | |
| معلوماتية تطبيقية | أنظمة معلومات | معلوماتية حيوية | معلوماتية جيولوجية | كيمياء حاسوبية | فيزياء حاسوبية | معلوماتية اقتصادية | وسائط متعددة | |
| ذكاء اصطناعي | تعلم آلي | معلوماتية عصبونية | طرق التصنيف | لغويات حاسوبية | |
| برمجيات | لغات البرمجة | برمجيات حرة | برمجيات تجارية | |
| أنظمة التشغيل | دوس | ويندوز | يونكس | لينكس | ماك أو إس | نتوير | | |
| عتاد الحاسب | وحدة المعالجة المركزية | ذاكرة الحاسب | القرص الصلب | اللوحة الأم | |
