مفهوم نظام التشغيل وانواعه

نظام التشغيل والذي يعرف باللغة الإنجليزية بـ Operating System: عبارة عن برمجيات تعمل كرابط للتوصيل بين واجهة المستخدم والتي تعني بالإنجليزية user interface ومكونات أجهزة (الكمبيوتر – الحاسوب) والتي تعني بالإنجليزية computer hardware components دون الحاجة لمعرفة كيفية التحدث بلغة الحاسب. 

استنتاج: يجب أن يحتوي كل جهاز (كمبيوتر – حاسوب) على نظام تشغيل واحد على الأقل لتشغيل البرامج الأخرى مثل المتصفحات وبرامج مايكروسوفت أوفيس أو ألعاب، كل تلك البرنامج تحتاج نظام تشغيل أو بيئة كما يقول البعض لتعمل على أداء مهامها.

مفهوم نظام التشغيل وانواعه

أنواع نظام التشغيل

فيما يلي الأنواع الشائعة لأنظمة التشغيل:

1. Batch Operating System

هو أول نظام تشغيل من الجيل الثاني للكمبيوتر ــ (للحاسوب) حيث يعمل النظام على تنفيذ المهام واحدة تلو الأخرى على دفعات. وتعرف عملية وضع المهام في قائمة الانتظار للتنفيذ بـ التخزين المؤقت ــ (spooling).
لا يتفاعل مستخدمين نظام ــ (Batch Operating System) مع الكمبيوتر ــ (الحاسوب) بشكل مباشر حيث يحتاج كل مستخدم لإعداد مهمة على جهاز دون اتصال مثل البطاقة المثقوبة وإرسالها إلى مشغل الكمبيوتر ــ (الحاسوب)، ويتم جمع المهام ذات الاحتياجات المتماثلة معا وتشغيلها كمجموعة.

➖ عيوب نظام Batch Operating System:

• عدم وجود تفاعل بين المستخدم والمهمة.
• غالبًا ما تكون وحدة المعالجة المركزية خاملة، لأن سرعة أجهزة الإدخال / الإخراج الميكانيكية أبطأ من وحدة المعالجة المركزية.
• من الصعب إعطاء الأولوية المطلوبة.

2. Multi-Tasking/Time-sharing Operating systems

يتيح هذا النظام تقاسم الوقت للأشخاص الموجودين في محطات مختلفة لاستخدام نظام كمبيوتر ــ (الحاسوب) واحد في نفس التوقيت، ويتم مشاركة وقت المعالج بين عدة مستخدمين في وقت واحد وتسمى هذه العملية بــ مشاركة الوقت ــ (time sharing).
الفرق بين نظام Batch Operating System ونظام Multi-Tasking/Time-sharing Operating systems:
يهدف نظام Batch Operating System استخدام المعالج إلى أقصى حد في حين يهدف نظام Time-Sharing Systems تقليل وقت الاستجابة.

➕ مميزات نظام Multi-Tasking/Time-sharing Operating systems:

• يوفر ميزة الاستجابة السريعة.
• يتجنب تكرار البرامج.
• يقلل وقت خمول وحدة المعالجة المركزية.

➖ عيوب نظام Multi-Tasking/Time-sharing Operating systems:

• مشكلة الموثوقية.
• مسألة أمن وسلامة برامج وبيانات المستخدم.
• مشكلة اتصال البيانات.

3. Multiprocessing OS

multiprocessing operating system هو نظام تتحكم فيه واحدتان أو أكثر من وحدات المعالجة المركزية ــ (CPUs) في وظائف الكمبيوتر ــ (الحاسوب). كل وحدة من CPU تحتوي على نسخة من نظام التشغيل; وهذه النسخ تتصل مع بعضها البعض لتنسيق العمليات متعددة مما يسمح للكمبيوتر إجراء العمليات الحسابية بشكل أسرع حيث يمكن تقسيم المهام بين المعالجات.

4. Real Time operating System

هو نظام يعمل على معالجة بيانات يكون الفاصل الزمني المطلوب لمعالجة المدخلات والاستجابة لها صغير جدا بحيث يتحكم في البيئة. والوقت الذي يستغرقه النظام للرد وعرض المعلومات المحدثة المطلوبة هو (وقت الاستجابة)، لذلك في هذه الطريقة يكون وقت الاستجابة أصغر وأقل بكثير عند مقارنتها مع المعالجة عبر اتصال انترنت.

5. Distributed Operating System

يستخدم نظام Distributed Operating System العديد من المعالجات المركزية (CPUs) الموجودة في أجهزة مختلفة لتوفير علميات سريعة لمستخدميها.

➕ مميزات نظام Distributed Operating System:

• مع إمكانية مشاركة الموارد قد يمكن لمستخدم في موقع واحد استخدام الموارد المتوفرة في موقع آخر.
• في حالة فشل موقع في نظام التوزيع يمكن للمواقع المتبقية متابعة التشغيل.
• تبادل البيانات السريع عبر البريد الالكتروني.
• خدمة العملاء ممتازة.
• الحد من التأخير في معالجة البيانات.
• تقليل التحميل على الكمبيوتر ــ (الحاسوب) المضيف.

6. Network Operating System

يعمل نظام Network operating System على خادم واحد. وهو يوفر القدرة على العمل على إدارة البيانات والمستخدم والمجموعات والأمن والتطبيق وغريها من وظائف الشبكات. مثال على ذلك مايكروسوفت ويندوز سيرفر 2003 ، مايكروسوفت ويندوز سيرفر 2008 ، يونيكس ، لينكس ، ماك OS X ، نوفيلي NetWare ، وBSD.

➕ مميزات نظام Network Operating System:

• الخوادم المركزية مستقرة تماما
• تتم إدارة الأمان من خلال الخوادم.
• يمكن دمج التحسينات على التكنولوجيات والأجهزة الجديدة بسهولة في النظام.
• يمكن الوصول إلى الخوادم عن بعد من مواقع وأنواع مختلفة من الأنظمة.

➖ عيوب نظام Network Operating System:

• تكلفة شراء وتشغيل الخادم عالية.
• تحتاج إلى صيانة وتحديث بشكل منتظم.
• الاعتماد على موقع مركزي لمعظم العمليات.

7. Mobile OS

وهي أنظمة تم تصميها بشكل خاص لتشغيل (الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية إلخ ...) بعض أنظمة تشغيل الهواتف المحمولة الأكثر شهرة هي Android و iOS، ولكن البعض الآخر يتضمن BlackBerry و Web و watchOS.

وظائف نظام التشغيل

تحتوي بعض أنظمة التشغيل النموذجية على وظائف على سبيل المثال لا الحصر إدارة الذاكرة والملفات والعلميات والأمان ونظام الإدخال/الإخراج وما إلى ذلك.

الوظائف الأساسية لنظام التشغيل:

1. إدارة العمليات

تساعد إدارة العمليات على إنشاء العمليات وحذفها كما توفر آليات للاتصال والتزامن بين العمليات.

2. إدارة الذاكرة

تعمل على إزالة وتخصيص مساحات الذاكرة للبرامج التي تحتاج إلى ذلك.

3. إدارة الملفات

تساعد على إدارة جميع الأنشطة المتعلقة بالملفات مثل التخزين والحذف واستعادة الملفات المحذوفة، وتسميتها، ومشاركتها وحمايتها

4. إدارة الأجهزة

تعمل على الحفاظ على جميع مسارات الأجهزة وتعرف الوحدة المسؤولة عن هذا الإجراء بـ تحكم الإدخال والإخراج. كما يعمل على تخصيص الأجهزة وإزالة توزيعها.

5. إدارة نظام الإدخال والإخراج

واحد من الأهداف الرئيسية لأي نظام تشغيل إخفاء خصائص تلك الأجهزة عن المستخدم.

6. إدارة التخزين الثانوي

تحتوي الأنظمة على عدة مستويات تخزين وهي التخزين الأساسي والتخزين الثانوي والتخزين المؤقت، ويتم تخزين الإرشادات والبيانات في التخزين الأساسي أو التخزين المؤقت بحيث يمكن لبرنامج قيد التشغيل الرجوع إليها.

7. الأمان

وتعمل على حماية البيانات والمعلومات في النظام من تهديد البرمجيات الخبيثة والفيروسات.

8. الشبكات

وهي مجموعة من المعالجات التي لا تشترك في الذاكرة والساعة أو الأجهزة حيث تتواصل مع بعضها البعض من خلال الشبكة.

9. إدارة الاتصالات

تخصيص وتنسيق المترجمين والمجمعين الفوريين وموارد أخرى لمختلف مستخدمي أنظمة الكمبيوتر.

10. مترجم الأوامر

يعمل على قراءة الأوامر التي يكتبها المستخدم ويترجمها إلى مجموعة مفصلة من الإرشادات بلغة يفهما جهاز الكمبيوتر. وتختلف هذه الطريقة من نظام إلى آخر.

11. حساب المهام

تتبع الوقت والموارد المستخدمة من قبل مختلف الوظائف والمستخدمين.

مميزات نظام التشغيل

• محمي.
• يسمح بالوصول إلى القرص وأنظمة الملفات برامج تشغيل الأجهزة أمن الشبكات.
• يوفر بيئة يمكن من خلالها تشغيل البرامج.
• إدارة الذاكرة.
• سهل الاستخدام مع واجهة المستخدم الرسومية (GUI).
• التعامل مع مدخلات ومخرجات العمليات.
• يوفر موارد نظام الكمبيوتر مع تنسيق سهل الاستخدام
• معالجة وكشف الأخطاء.
• تخصيص الموارد.

عيوب نظام التشغيل

• في حالة حدوث تلف في نظام التشغيل تفقد جميع المحتويات التي تم تخزينها.
• برامج التشغيل مكلفة للغاية للمؤسسات صغيرة الحجم مما يشكل عبئا عليها مثل ويندوز.
• انها ليست آمنة تماما كما يمكن أن يحدث تهديد في أي وقت.

أنواع النواة

النواة: بالإنجليزية (Kernel) هي المكون المركزي لأنظمة تشغيل الكمبيوتر، المهمة الوحيدة التي تؤديها هي إدارة الاتصال بين البرامج والأجهزة.

وهناك أنواع عديدة من النواة، ولكن هناك نوعين الأكثر شعبية هما:

1. نواة متجانسة ــ (Monolithic)

النواة المتجانسة هي اساس معمارية في بعض نظم التشغيل حيث يعمل نظام التشغيل بأكمله في وضع يسمى مساحة النواة ــ (Kernel space) وفرديا في وضع المشرف. ويختلف اسلوب بناء ومعمارية النواة المتجانسة عن معمارية نظم العمليات الاخرى مثل نواة الميكرو ــ (microkernel architecture), بانها وحدها تعرف الواجهات الافتراضية ذات المستوى الاعلى ــ (high-level virtual interface) على عتاد الحاسب ــ (computer hardware).

2. النواة الدقيقة ــ (Microkernels)

باختصار النواة الدقيقة تدير كل أو جميع موارد النظام. في النواة الدقيقة يتم تطبيق الخدمات في عناوين مختلفة، وخدمات النواة يتم تخزينها في عنوان النواة وذلك يساعد على تقليل حجم النواة ونظام التشغيل.

الفرق بين البرامج الثابتة ونظام التشغيل

نظام التشغيل

• تعريف نظام التشغيل: يوفر نظام التشغيل وظائف أكثر من التي يقدمها البرنامج الثابت.
• نظام التشغيل هو برمجيات يمكن تثبيتها وتغيرها من خلال المستخدم.
• يتم تخزين نظام التشغيل على القرص الصلب.

البرنامج الثابت

• تعريف البرنامج الثابت: هو نوع من البرمجيات المتضمنة على شريحة في جهاز تحكم.
• البرامج الثابتة هي البرامج التي تم ترميزها بواسطة تصنيع IC أو شيء من هذا القبيل ولا يمكن تغييرها.
• يتم التخزين على الذاكرة المستدامة ــ (non-volatile memory)

البرنامج الثابت أو الدائم: بالإنجليزية (Firmware) في الأنظمة الإلكترونية والحاسوب هو نوع من أنواع البرمجيات يوفِّر تحكم ومراقبة ومعالجة للبيانات في النظام. وفي علم الحاسوب هو برنامج يثبت على العتاد. يكون بالعادة موجود في أجهزة الفلاش أو كصورة رقمية يتم تنزيلها من قبل المستخدم على الأجهزة.

تاريخ انظمة التشغيل

لم نتمكن من سرد التاريخ بالكامل وذلك عائد لطول التاريخ لكل شركة وشكرا لتفهمكم 😊