الامارات 7 - أنظمة التشغيل
نظام التشغيل (بالإنجليزية: Operating System) هو برنامج يتم تثبيته على القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر، يسمح للمستخدم بتشغيل التطبيقات والبرامج. يتم تحميله من خلال برنامج التمهيد (بالإنجليزية: boot program). تطلب برامج التطبيقات من نظام التشغيل خدمات عبر واجهة تطبيق البرنامج (بالإنجليزية: API)، أو يمكن للمستخدمين التفاعل معه مباشرة من خلال واجهة المستخدم، سواء عبر سطر الأوامر (بالإنجليزية: command line) أو واجهة المستخدم الرسومية (بالإنجليزية: GUI). معظم التطبيقات تُكتب لتستفيد من المكتبات البرمجية التي يوفرها نظام التشغيل، مما يحرر المطورين من تفاصيل المكونات المادية التي يديرها.
مكونات أنظمة التشغيل
في البداية، كانت أجهزة الكمبيوتر قادرة على تشغيل برنامج واحد فقط، ولكن في الخمسينيات تم تطوير أنظمة التشغيل لتدعم تشغيل عدة برامج من خلال المكتبات. تختلف مكونات وأنظمة التشغيل من نظام لآخر، ولكن معظمها يحتوي على المكونات الثلاثة التالية:
نواة النظام (بالإنجليزية: Kernel): توفر التحكم الأساسي في مكونات الكمبيوتر المادية، وتشمل وظائفها الرئيسية قراءة وكتابة البيانات على الذاكرة، تنفيذ الأوامر، والتفاعل مع الأجهزة مثل الشاشة، لوحة المفاتيح، والفأرة.
واجهة المستخدم (بالإنجليزية: User Interface): تسمح بالتفاعل مع المستخدم من خلال الأيقونات على سطح المكتب أو سطر الأوامر.
واجهة تطبيق البرنامج (بالإنجليزية: API): تتيح لمطوري التطبيقات كتابة الأكواد البرمجية بشكل وحدات.
وظائف أنظمة التشغيل
تؤدي أنظمة التشغيل عدة وظائف مهمة، منها:
إدارة المكونات المادية: مثل وحدات الإدخال (مثل لوحة المفاتيح والفأرة)، وحدات الإخراج (مثل الشاشة والطابعة)، وأجهزة الشبكة وأجهزة التخزين.
إدارة الذاكرة: تسهم في التنفيذ الفعال للبرامج المثبتة.
تنظيم التطبيقات: تحديد ترتيب ومدة تشغيل التطبيقات لتشغيل عدة برامج في نفس الوقت في أنظمة التشغيل متعددة المهام.
إرسال الرسائل: تنبيه المستخدم أو المشغل حول حالة التشغيل وأي أخطاء حدثت.
إلغاء المهام: مثل إلغاء أوامر الطباعة في حالة عدم الحاجة إليها.
توفير المعالجة المتوازية: تشغيل البرامج على أكثر من معالج في وقت واحد.
تصنيفات أنظمة التشغيل
تُصنف أنظمة التشغيل إلى عدة أنواع، منها:
متعددة المستخدمين (بالإنجليزية: Multi-user): تسمح لعدة مستخدمين بتشغيل البرامج في نفس الوقت.
متعددة المعالجة (بالإنجليزية: Multiprocessing): تدعم تشغيل البرامج على أكثر من معالج.
متعددة المهام (بالإنجليزية: Multitasking): تتيح تشغيل أكثر من برنامج في نفس الوقت.
متعددة العمليات (بالإنجليزية: Multithreading): تسمح لأجزاء مختلفة من برنامج واحد بالعمل بالتزامن.
ذات الوقت اللحظي (بالإنجليزية: Real time): تستجيب للمداخلات بسرعة.
الفرق بين أنظمة التشغيل التقليدية والمحمولة
تعتبر أنظمة تشغيل الحاسوب التقليدية مألوفة للكثير من المستخدمين، وقد تم تطويرها وتحسينها على مدار العقود الماضية. تهيمن أنظمة مثل ويندوز (من مايكروسوفت) وماك (من أبل) على السوق، بالإضافة إلى أنظمة تشغيل مفتوحة المصدر مثل لينيكس وفري بي أس دي.
بالمقابل، تم تصميم أنظمة التشغيل المحمولة استناداً إلى المفاهيم التقليدية مع التركيز على تحديات جديدة مثل التصميم المتجاوب والوصول الثابت إلى الشبكة.
أنظمة التشغيل التقليدية
من الأمثلة الشائعة على أنظمة التشغيل التقليدية:
ويندوز: النظام الأكثر هيمنة في السوق، يوفر ميزات مثل تعدد المهام وإدارة الذاكرة.
ماك: يتميز بواجهة مستخدم رسومية تعتمد على النوافذ والأيقونات.
لينيكس: نظام مفتوح المصدر يعمل على مجموعة متنوعة من الأجهزة.
أنظمة التشغيل المحمولة
أنظمة التشغيل المحمولة تعد أساسية لتشغيل البرامج على الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. تشمل بعض الأنظمة الشهيرة:
أندرويد: نظام مفتوح المصدر من جوجل، يشمل نظام تشغيل وبرامج وسيطة وتطبيقات.
بادا: نظام مغلق المصدر من سامسونج يوفر ميزات مثل الرسومات ثلاثية الأبعاد.
بلاك بيري: نظام طورته شركة ري سيرتش إن موشن لتشغيل أجهزة بلاك بيري.
آيفون (iOS): نظام خاص بأجهزة أبل مثل آيفون وآيباد، ومشتق من نظام ماك.
مي غو: نظام تشغيل مصمم للعمل على أجهزة متنوعة مثل الهواتف الذكية والحواسيب المحمولة.
بالــم: نظام أصدر في 1996 لتشغيل جهاز بايلوت 1000 المحمول، وقد تطورت الإصدارات الحديثة منه لتدعم ميزات جديدة.
نظام التشغيل (بالإنجليزية: Operating System) هو برنامج يتم تثبيته على القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر، يسمح للمستخدم بتشغيل التطبيقات والبرامج. يتم تحميله من خلال برنامج التمهيد (بالإنجليزية: boot program). تطلب برامج التطبيقات من نظام التشغيل خدمات عبر واجهة تطبيق البرنامج (بالإنجليزية: API)، أو يمكن للمستخدمين التفاعل معه مباشرة من خلال واجهة المستخدم، سواء عبر سطر الأوامر (بالإنجليزية: command line) أو واجهة المستخدم الرسومية (بالإنجليزية: GUI). معظم التطبيقات تُكتب لتستفيد من المكتبات البرمجية التي يوفرها نظام التشغيل، مما يحرر المطورين من تفاصيل المكونات المادية التي يديرها.
مكونات أنظمة التشغيل
في البداية، كانت أجهزة الكمبيوتر قادرة على تشغيل برنامج واحد فقط، ولكن في الخمسينيات تم تطوير أنظمة التشغيل لتدعم تشغيل عدة برامج من خلال المكتبات. تختلف مكونات وأنظمة التشغيل من نظام لآخر، ولكن معظمها يحتوي على المكونات الثلاثة التالية:
نواة النظام (بالإنجليزية: Kernel): توفر التحكم الأساسي في مكونات الكمبيوتر المادية، وتشمل وظائفها الرئيسية قراءة وكتابة البيانات على الذاكرة، تنفيذ الأوامر، والتفاعل مع الأجهزة مثل الشاشة، لوحة المفاتيح، والفأرة.
واجهة المستخدم (بالإنجليزية: User Interface): تسمح بالتفاعل مع المستخدم من خلال الأيقونات على سطح المكتب أو سطر الأوامر.
واجهة تطبيق البرنامج (بالإنجليزية: API): تتيح لمطوري التطبيقات كتابة الأكواد البرمجية بشكل وحدات.
وظائف أنظمة التشغيل
تؤدي أنظمة التشغيل عدة وظائف مهمة، منها:
إدارة المكونات المادية: مثل وحدات الإدخال (مثل لوحة المفاتيح والفأرة)، وحدات الإخراج (مثل الشاشة والطابعة)، وأجهزة الشبكة وأجهزة التخزين.
إدارة الذاكرة: تسهم في التنفيذ الفعال للبرامج المثبتة.
تنظيم التطبيقات: تحديد ترتيب ومدة تشغيل التطبيقات لتشغيل عدة برامج في نفس الوقت في أنظمة التشغيل متعددة المهام.
إرسال الرسائل: تنبيه المستخدم أو المشغل حول حالة التشغيل وأي أخطاء حدثت.
إلغاء المهام: مثل إلغاء أوامر الطباعة في حالة عدم الحاجة إليها.
توفير المعالجة المتوازية: تشغيل البرامج على أكثر من معالج في وقت واحد.
تصنيفات أنظمة التشغيل
تُصنف أنظمة التشغيل إلى عدة أنواع، منها:
متعددة المستخدمين (بالإنجليزية: Multi-user): تسمح لعدة مستخدمين بتشغيل البرامج في نفس الوقت.
متعددة المعالجة (بالإنجليزية: Multiprocessing): تدعم تشغيل البرامج على أكثر من معالج.
متعددة المهام (بالإنجليزية: Multitasking): تتيح تشغيل أكثر من برنامج في نفس الوقت.
متعددة العمليات (بالإنجليزية: Multithreading): تسمح لأجزاء مختلفة من برنامج واحد بالعمل بالتزامن.
ذات الوقت اللحظي (بالإنجليزية: Real time): تستجيب للمداخلات بسرعة.
الفرق بين أنظمة التشغيل التقليدية والمحمولة
تعتبر أنظمة تشغيل الحاسوب التقليدية مألوفة للكثير من المستخدمين، وقد تم تطويرها وتحسينها على مدار العقود الماضية. تهيمن أنظمة مثل ويندوز (من مايكروسوفت) وماك (من أبل) على السوق، بالإضافة إلى أنظمة تشغيل مفتوحة المصدر مثل لينيكس وفري بي أس دي.
بالمقابل، تم تصميم أنظمة التشغيل المحمولة استناداً إلى المفاهيم التقليدية مع التركيز على تحديات جديدة مثل التصميم المتجاوب والوصول الثابت إلى الشبكة.
أنظمة التشغيل التقليدية
من الأمثلة الشائعة على أنظمة التشغيل التقليدية:
ويندوز: النظام الأكثر هيمنة في السوق، يوفر ميزات مثل تعدد المهام وإدارة الذاكرة.
ماك: يتميز بواجهة مستخدم رسومية تعتمد على النوافذ والأيقونات.
لينيكس: نظام مفتوح المصدر يعمل على مجموعة متنوعة من الأجهزة.
أنظمة التشغيل المحمولة
أنظمة التشغيل المحمولة تعد أساسية لتشغيل البرامج على الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. تشمل بعض الأنظمة الشهيرة:
أندرويد: نظام مفتوح المصدر من جوجل، يشمل نظام تشغيل وبرامج وسيطة وتطبيقات.
بادا: نظام مغلق المصدر من سامسونج يوفر ميزات مثل الرسومات ثلاثية الأبعاد.
بلاك بيري: نظام طورته شركة ري سيرتش إن موشن لتشغيل أجهزة بلاك بيري.
آيفون (iOS): نظام خاص بأجهزة أبل مثل آيفون وآيباد، ومشتق من نظام ماك.
مي غو: نظام تشغيل مصمم للعمل على أجهزة متنوعة مثل الهواتف الذكية والحواسيب المحمولة.
بالــم: نظام أصدر في 1996 لتشغيل جهاز بايلوت 1000 المحمول، وقد تطورت الإصدارات الحديثة منه لتدعم ميزات جديدة.