Published in: تكنولوجيا

نظام التشغيل في الحاسوب

Author م. لين لفاح

Published on: 8 أبريل، 2024

م. لين لفاح

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

لا يمكن أن ننكر أهمية الحاسوب في مختلف مجالات الأنشطة العلمية، والاقتصادية، والاجتماعية، والثقافية، وغيرها، حيث كان نقطة تحولٍ كبيرةٍ في تاريخ البشرية، فكان له دورٌ في انتشار العلم، والمعرفة، وانطلاق عصر النهضة، ويتميز الحاسوب بتطوره الدائم منذ ظهوره إلى أيامنا هذه.

لكن هذا التطور السريع والكبير رافقه العديد من التعقيدات في المنظومة الحاسوبية التي تحتوي بداخلها على عددٍ من المكونات المتنوعة من حيث التصميم، والعمل، والوظيفة، مثل:

– وحدة المعالجة المركزية.

– لوحة الملامس.

– الفأرة.

– بطاقة الشاشة.

– بطاقة الشبكة.

– وسائط التخزين.

– وحدات الدخل والخرج.

ويتعامل جميع المستخدمون مع هذه المنظومة الحاسوبية الضخمة من خلال ما يسمّى بنظام التشغيل.

اعتقاد المستخدمين حول نظام التشغيل

العديد من مستخدمي الحاسوب ليس لديهم المعنى الواضح لمصطلح نظام التشغيل، فمعظمهم يعتقد أن نظام التشغيل هو الواجهة التخاطبية (الرسومية) التي تسهل تعامل المُستخدم مع المنظومة الحاسوبية، لكن بشكلٍ فعلي هي ليست جزءاً من نظام التشغيل، وإنما هي مجرد تطبيقاتٍ من خدمات نظام التشغيل تسمح للمستخدمين بطلب الخدمات المتنوعة من الحاسوب.

مفهوم نظام التشغيل

في البداية يجب القول بأن نظام التشغيل ودوره موجهٌ بشكلٍ رئيسي للمبرمجين ومطوري التطبيقات، وليس إلى المستخدمين، فأنظمة التشغيل عبارةٌ عن طبقةٍ برمجيةٍ تحيط بالعتاديات الحاسوبية (مكونات الحاسوب المادية)، وتقوم بتقديم نموذجٍ بسيطٍ للمستخدمين يختزل التعقيد الكبير الموجود في تلك العتاديات. في النهاية يمكننا القول بأن نظام التشغيل هو المسؤول عن تحميل البرامج وتشغيلها، وهو أيضاً مسؤولٌ عن إدارة الملفات، كما يقوم بتوفير واجهةٍ رسوميةٍ للتفاعل مع المستخدمين. ^[1]

أنواع أنظمة التشغيل

● (Windows).

● (Android).

● (Ios).

● (Linux).

● (Unix).

● (MacOS9). ^[2]

يوجد فارقٌ هامٌّ بين نظام التشغيل وتطبيقات المستخدمين

يجب أن يتميز نظام التشغيل بوثوقيةٍ أعلى لأنه يدير موارد الحاسوب بشكلٍ عام، حيث إن الأخطاء في نظام التشغيل قد تؤدي إلى توقف الحاسوب بأكمله أو تعطيل الوظائف الأساسية للنظام، بينما الأخطاء في تطبيقات المستخدمين عادةً ما تؤثر على تجربة المستخدم دون التأثير على أداء النظام بشكلٍ عام .  

كم من المدة يستغرق تطوير أنظمة التشغيل؟

عملية تطوير أنظمة التشغيل بطيئةٌ جداً وطويلة الأمد، حيث يغلب عليها التراكم، بسبب أن الكثير من الأسطر البرمجية لأنظمة التشغيل يبلغ عمرها عشرات السنوات باعتبارها تعمل بكفاءة، ونظراً لتنوع وتعدد المهام المطلوبة من نظام التشغيل يبلغ حجم نواة التشغيل عشرات الملايين من الأسطر البرمجية (الأكواد)، بالتالي عملية إدارة برمجيات بهذا الحجم والتنوع ليست سهلة.

رحلة تاريخية في تطور أنظمة التشغيل

شهدنا تطوراً حاداً في استخدام الحواسيب منذ بداية ظهورها حتى الآن، حيث كانت قيمة تجهيزات الحاسوب وكلفة صيانته في البداية أكبر بكثيرٍ من كلفة اليد العاملة اللازمة لتشغيله، لذلك من البداية كان الهدف الأساسي لأنظمة التشغيل هو السماح لأكبر عددٍ ممكنٍ من المستخدمين باستخدام موارد الحاسوب، أما في الوقت الحالي أصبحت كلفة اليد العاملة لمستثمري الحاسوب أكبر بكثير من ثمنه.

مرحلة الجيل الأول من الحواسيب

تشير هذه المرحلة إلى الفترة الممتدة من بداية تطوير واستخدام الحاسوب، كانت هذه المرحلة تتضمن حواسيب فائقة التعقيد والضخامة من حيث الحجم، وكانت تحتاج كمياتٍ هائلة من الطاقة من أجل تشغيلها، واستخدمت هذه الحواسيب بشكلٍ أساسي من أجل التطبيقات العسكرية والعلمية.

مرحلة الجيل الثاني من الحواسيب

في هذه المرحلة ظهرت شركاتٌ متخصصةٌ في صنع الحواسيب من أجل أن يتمّ استثمارها من قبل المنظمات الحكومية والجامعات، وكانت أغلب هذه الحواسيب تستخدم في حل المعادلات الناتجة عن التطبيقات الهندسية والعلمية، لكن كانت الحواسيب في تلك الفترة مكلفة جداً، وتحتاج نفقاتٍ كبيرة من أجل صيانتها وتشغيلها.

مهام نظام التشغيل

نظام التشغيل هو مجموعةٌ من البرمجيات التي تتمتع بميزاتٍ خاصة تتيح لنا القيام بعدة أدوار: ^[3]

1- دور الآلة الافتراضية التي تكون مسؤولةً عن تزويد مطوري التطبيقات بواجهةٍ برمجية، وتمثيل عالي المستوى للموارد الحاسوبية.

2- دور من أجل إدارة تخصيص الموارد بين التطبيقات.

3- يقوم نظام التشغيل بتشغيل البرامج، وتحميل البرامج في الذاكرة، وتنفيذها.

4- يقوم بتوفير واجهة مستخدمٍ من أجل التفاعل مع الحاسوب.

5- يقوم بإدارة الأمان والحماية، وذلك من خلال توفير آليات حمايةٍ للبيانات والنظام من أجل تفادي الاختراق والبرامج الخبيثة.

ولكلّ من هذه الأدوار الرئيسية لدينا دوران مهمان هما:

● دور نظام التشغيل كآلةٍ افتراضية.

● دور نظام التشغيل من أجل إدارة تخصيص الموارد بين التطبيقات.

ما هو دور نظام التشغيل كآلة افتراضية؟

1- يقوم بتنفيذ البرامج من خلال سماح نظام التشغيل للمستخدم بتحديد البرنامج الذي يرغب في استخدامه، وذلك من خلال طلب تنفيذ البرنامج، وشحنه في منطقة من الذاكرة المركزية المخصصة لعمله.

2- يمكنه التعامل مع نظام الملفات التي تعدُّ من أهمّ مكونات نظام التشغيل، لأنه يعدُّ المسؤول الأساسي عن التعامل مع البيانات الدائمة التي يتجاوز عمرها عمر البرنامج الذي أنشأها.

نظام التشغيل كآلةٍ افتراضية يكون مسؤولاً عن اكتشاف الأخطاء التي من الممكن أن تحصل في الأجزاء المختلفة من المنظومة الحاسوبية، من الممكن أن تكون الأخطاء اعتياديةً بسبب تآكل الأجزاء الداخلية للقرص الصلب، أو بسبب ارتفاع درجة حرارة المُعالج، أو بسبب تعرض الدارات الإلكترونية للغبار.

من الممكن أن تكون الأخطاء برمجيةً بسبب أخطاء في عنونة الذاكرة أو محاولة فتح ملف غير موجود، لذلك يجب على نظام التشغيل اتخاذ الخطوات اللازمة لاكتشاف الأخطاء وتشخصيها، وإجراء المعالجة اللازمة وفقاً للحالة.

بعض الخطوات التي ينفذها نظام التشغيل لمعالجة الأخطاء

يجب على نظام التشغيل أن يقوم بمراقبة عمل البرمجيات من أجل كشف أي خطأ ممكن أن يحدث سواءً أكان بسبب عملية تشغيل البرنامج أو أي خطأ آخر. يحاول نظام التشغيل إصلاح الأخطاء من خلال إعادة تشغيل البرنامج أو من خلال إنهاء البرنامج بشكلٍ قسري.

في بعض الأحيان يقوم نظام التشغيل بإعلام البرنامج بحصول خطأ معين، ويقوم بترك المعالجة على عاتق مبرمج التطبيق. في كل مرةٍ يكتشف خطأ، ويقوم بإصلاحه، فذلك يمكّنه من إعداد سجلٍ خاصٍّ للأخطاء المكتشفة، من أجل مساعدة المستخدمين والمطورين في تحليل واكتشاف الأخطاء في المستقبل.