موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

الخميس، 11 يوليو 2019

شرح نظام التشغيل Operating System Overview


شرح ونبذة بسيطة عن نظام التشغيل

ما هو نظام التشغيل Operating System؟

تعريف نظام التشغيل هو برنامج يشكل حلقة الوصل بين المستخدم وبرامجه من جهة وأجزاء الحاسوب المادية من جهة أخرى. أي أنه البرنامج الذي يربط بين المكونات المادية للحاسوب Hardware والمكونات البرمجية Software. فهو يقوم بجدولة تنفيذ البرامج على المعالج المركزي وتوزيع البرامج داخل الذاكرة وتحديد كيفية تخزين الملفات داخل الحاسوب (مثلا على الأقراص) وهو المسؤول عن تفاصيل التعامل مع وحدات الإدخال والإخراج.

ماذا نعني بالرمز OS في نظام التشغيل؟

يرمز الحرفين OS باللغة الإنجليزية الى الكلمتين Operating System وتعني نظام التشغيل.

كيف يقوم الحاسوب بتشغيل عدة برامج في الوقت ذاته رغم وجود معالج مركزي واحد؟

كما نلاحظ، أنه عندما يستمع المستخدم إلى الموسيقى من جهاز الحاسوب، يقوم أيضا بالكتابة باستخدام برنامج المايكروسوفت وورد ويقوم بتنزيل الملفات من الإنترنت في آن واحد. لذلك لا بد من وجود آلية تقسيم للعمل والدور الذي يقوم به ذلك المعالج في جهاز الحاسوب. تسمى آلية تقسيم العمل تلك، بالمهام الرئيسية للمعالج والتي سنتطرق اليها بعد قليل.
في الشكل التالي توضيح بسيط عن آلية ربط المستخدم والقطع المادية للحاسوب والبرامج التطبيقية وغيرها من البرمجيات مع نظام التشغيل والذي بدوره يقوم بإدارتها جميعاً والتنسيق بينها:


ما هي المهام التي يقوم بها نظام التشغيل؟

1- إدارة المعالج المركزي Central Processing Unit Management

تكون البرامج بدون فائدة إذا لم تنفذ على المعالج المركزي ويقوم نظام التشغيل بجدولة تنفيذ البرامج المختلفة على المعالج المركزي.
لاحظ في مثال المستخدم الذي يستمع إلى الموسيقى ويكتب على برنامج (الوورد) Microsoft Word وينزل ملفات من الإنترنت أن البرامج تبدو كأنها تنفذ في آن واحد والحقيقة أن نظام التشغيل يوزع وقت المعالج على هذه البرامج.

2- إدارة الذاكرة الرئيسية Main Memory Management

كي تنفذ برنامجاً معيناً يجب أن يكون الجزء الذي يجري تنفيذه موجوداً في الذاكرة، فمسؤولية نظام التشغيل تحديد الأماكن الفارغة والمشغولة في الذاكرة والبرنامج الذي يشغلها. يقوم نظام التشغيل أيضا بتحديد أي برنامج يجب أن يحمل في الذاكرة.
قد لا تكفي الذاكرة الرئيسية لتحميل عدد كبير من البرامج الحديثة. من هنا ظهر مبدأ الذاكرة الوهمية Virtual Memory وهو أسلوب يسمح بتنفيذ برامج دون أن تكون موجودة كاملة في الذاكرة وعندما تكون هذه البرامج في حالة التنفيذ يقوم نظام التشغيل بوضع جزء في الذاكرة RAM والباقي على القرص الصلب HDD وعندما يطلب المعالج المركزي جزءاً غير موجود في الذاكرة يقوم نظام التشغيل بتبديل جزء من الذاكرة بالجزء المطلوب من القرص الصلب لتمكين البرنامج من مواصلة عمله.

3- إدارة الذاكرة الثانوية Secondary Memory Management

قد يخزن الملف الواحد في أماكن بعيدة بعضها عن بعض على القرص الصلب، فمسؤولية نظام التشغيل هي تخزين الملفات على القرص الصلب ومن ثم إنشاء دليل لتسهيل الوصول إلى الملفات Addresses والتعامل معها.

4- إدارة وحدات الإدخال والإخراج Input / Output Units Management

يقوم نظام التشغيل بحجب تفاصيل عملية الإدخال والإخراج عن المستخدم بحيث يمكن للمستخدم أن يصدر أمراً واحداً ويقوم نظام التشغيل بباقي المهمة.
فمثلاً: قد يصدر المستخدم أمراً بطباعة أكثر من ملف فيقوم نظام التشغيل بترتيب إرسال هذه الملفات إلى الطابعة دون أي تدخل من المستخدم.

5- إدارة الملفات والحماية Protection & Files Management

يقوم نظام التشغيل بتخزين الملفات على الذاكرة الثانوية، وعادة توضع الملفات داخل مجلدات. وهنا يكون مسؤولية نظام التشغيل ما يلي:

أ- إنشاء الملفات والمجلدات وحذفها.

ب- حماية الملفات والمجلدات.

أمثلة على بعض أنظمة التشغيل المشهورة

1- ميكروسوفت ويندوز (Microsoft windows)
2- يونكس (Unix)
3- أبل مكنتوش (Mac OS)
4- بالم (Palm OS)
5- ليونكس  (Lunix)
6- ويندوز سي إي (Windows CE)
7- أندرويد Android
8- سولاري Solaris
9- MS-DOS
10- أي أو إس IOS
11- ويندوز فون Windows Phone
12- سبميان نوكيا Symbian

ما هي آلية عمل نظام التشغيل؟

يتبع نظام التشغيل مخطط سير عمليات واضح للقيام بالمهام والوظائف التي سيقوم بتأديتها. تلك المهمات تكون على أربعة مراحل كما يلي:

1- مرحلة التشغيل Booting

عند ضغط زر تشغيل الجهاز، يقرأ نظام التشغيل التعليمات المخزنة في ذاكرة القراءة فقط ROM ليعرف بماذا يبدأ وما هي الخطوة التالية. حيث تكون تلك التعليمات مرتبة بالتسلسل وراء بعضها البعض مكونة أوامر مفيدة للنظام. وتسمى تلك العملية بالإقلاع، أي Booting.

2- مرحلة فحص المدخلات والمخرجات I/O Checking

تخضع وحدات الإدخال والإخراج Input & Output Units للفحص والتأكد من سلامتها وصحة عملها وخلوها من الأخطاء.

3- تحميل النظام Loading OS

يتم تحميل جزء من البيانات المخزنة على القرص الصلب الى الذاكرة الرئيسية بهدف معالجتها من قبل المعالج المركزي CPU.

4- تشغيل النظام Running OS

وهي المرحلة التي تتيح للمستخدم التحكم وارسال الأوامر الى الحاسوب عبر البرامج التطبيقية Application Software.


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

???????