جدول المحتويات
نظام التشغيل
يقوم جهاز الحاسوب أو الكمبيوتر بالكثير من العمليات والوظائف، أبرزها استقبال ومعالجة وتخزين وعرض المعلومات، وكل هذه المهام يقوم بها الكمبيوتر عن طريق المكونات المادية Hardware، والتي تضم كل من المعالج Processor، والذاكرة Memory، والقرص الصلب Hard Drive، بالإضافة إلى لوحة المفاتيح Keyboard، والفأرة Mouse، وللتحكم والقيام بإدارة هذه المكونات المادية؛ لا بد من وجود وسيط بين المكونات المادية والمستخدم من خلال إيجاد واجهة استخدام بسيطة وسهلة وغير معقدة تمكّن المستخدم من التعامل بسهولة مع هذه المكونات، دون الحاجة إلى معرفة كافة التفاصيل، ويتم ذلك من خلال نظام التشغيل Operating System، وهذا النظام هو أول برنامج يظهر عند فتح الكمبيوتر وآخر برنامج يظهر عند إغلاقه، ويقوم نظام التشغيل بتنفيذ البرامج والتطبيقات، ويقوم أيضاً بتصحيح الأخطاء التي يمكن أن تحدث أثناء تنفيذ بعض العمليات والبرمجيات، بالاضافة الى معالجة ملفات النظام الخاصة.
طريقة عمل نظام التشغيل
عند البدء بتشغيل الكمبيوتر يتم تشغيل برنامج يحتوي على مجموعة من التعليمات التي تكون مخزنة في ذاكرة القراءة فقط ROM، ويقوم بفحص المكونات المادية للكمبيوتر للتأكد من أنها تعمل بالشكل الصحيح، من خلال عملية الاختبار الذاتي POST، التي تقوم بالتحقق من وحدة المعالجة المركزية CPU، والذاكرة، وبالطبع وحدات الإدخال والإخراج الأساسية BIOS، ويخزن نتيجة التحقق في موقع مخصص، وعند الانتهاء من عملية الاختبار الذاتي يقوم البرنامج بتحميلها في ذاكرة القراءة فقط، لتنشيط محركات الأقراص في الكمبيوتر، ويحتوي نظام التشغيل على برنامج صغير اسمه محمل بوتستراب bootstrap loader، والذي تتمثل وظيفته بتحميل نظام التشغيل في الذاكرة، للسماح بالتشغيل، ومن ثم يعمل على التحكم في الأنظمة الفرعية للأجهزة المختلفة في الكمبيوتر، ويقوم بتعيين أقسام الذاكرة الموجودة في نظام التشغيل، وكذلك تعيين معلومات المستخدم والتطبيقات المختلفة، ويقوم نظام التشغيل بتحديد هياكل البيانات التي تكون محملة بأعداد كبيرة جدًا من الإشارات والأعلام، و semaphores التي تقوم بالاتصال بين النظم الفرعية، وبين التطبيقات ومن ثم يتم التحكم بالكمبيوتر من خلال نظام التشغيل.
مهام أنظمة التشغيل
يمكن تعميم مهام نظام التشغيل على عمليات تتمثل بـ: إدارة المعالج Processor management، وإدارة الذاكرة Memory management، وإدارة الجهاز Device management، وإدارة التخزين Storage management، وواجهة التطبيق Application interface، وواجهة المستخدم User interface، ويتحمل نظام التشغيل مسؤولية عدم تداخل البرامج المختلفة المستخدمة بنفس الوقت، بالإضافة إلى المحافظة على الأمان من خلال منع وصول المستخدمين غير المصرح لهم بالدخول إلى النظام، وتمثل عملية اختيار نوع نظام التشغيل عملية تحديد التطبيقات التي يمكن تشغيلها، لذلك تعتبر هذه المهمة ذات أهمية كبيرة، وتصنف أنظمة التشغيل على أربعة أنظمة؛ وهي أنظمة التشغيل متعددة المستخدمين، وأنظمة التشغيل متعددة المعالجة، وأنظمة التشغيل متعددة المهام، وأنظمة التشغيل متعددة الخيوط.
المكونات الأساسية لأنظمة التشغيل
تتكون أنظمة التشغيل من ثلاثة مكونات أساسية والتي تتمثل بالنواة Kernel والتي تقوم بالعمليات الرئيسية مثل قراءة الذاكرة والبيانات الموجودة فيها، ومن ثم تنفيذ الأوامر، وتُحدد أيضًا الطريقة التي سيتم فيها استلام وإرسال البيانات بواسطة المكونات المادية للكمبيوتر مثل الشاشة، ولوحة المفاتيح، والفأرة، بالإضافة إلى ذلك تقوم النواة أيضًا بتحديد الطريقة التي سيتم من خلالها ترجمة البيانات التي تُستلم من قبل الشبكات، أما المكون الأساسي الثاني فهو واجهة المستخدم User Interface، وهي الواجهة التي تظهر للمستخدم لتمكنه من التعامل مع الكمبيوتر بسهولة ومرونة وبدون الحاجة إلى معرفة الكثير من التفاصيل عند إجراء العمليات المختلفة من خلال رموز، ورسوم، وأيقونات بسيطة، أما بالنسبة للمكون الثالث من مكونات نظام التشغيل فيتمثل بواجهة برمجة التطبيقات Application Programming Interfaces، التي يتم من خلالها كتابة الأوامر المستخدمة في البرمجة.
