ما هو نظام التشغيل ؟
مفهوم نظام التشغيل ومهامه والفرق بينه وبين البرامج الثابتة !
مفهوم نظام التشغيل ومهامه والفرق بينه وبين البرامج الثابتة !
نظام التشغيل هو البرنامج الأساسي الذي يدير جميع الأجهزة والبرامج الأخرى على جهاز الكمبيوتر. يعمل نظام التشغيل ، المعروف أيضًا باختصار OS ، مع أجهزة الكمبيوتر ويوفر الخدمات التي يمكن أن تستخدمها التطبيقات.
ما مهمة نظام التشغيل ؟
نظام التشغيل هو مجموعة من البرمجيات الأساسية الّتي تدير وتتحكّم بكلّ البرامج الأخرى في الجهاز , وتتواصل كذلك مع عتاد الجهاز hardware للتحكم به, من الكيبورد إلى الماوس الى الاتصال الاسلكي Wi-Fi , أجهزة التخزين والشاشة ..
بمعنى آخر ، يتحكم نظام التشغيل بأجهزة الإدخال والإخراج. وتستخدم أنظمة التشغيل برامج تشغيل الأجهزة device drivers التي يكتبها منشئو الأجهزة للتواصل مع أجهزتهم..
تتضمن أنظمة التشغيل أيضًا الكثير من البرامج – مثل خدمات النظام الشائعة system services والمكتبات libraries وواجهة برمجة التطبيقات (APIs) التي يمكن للمطورين استخدامها لكتابة البرامج التي تعمل على نظام التشغيل.
يكون نظام التشغيل وسيط بين البرمجيّة والعتاد , حيث يستخدم برامج تشغيل(تعريف) الأجهزة hardware drivers كواجهة بين الاثنين , على سبيل المثال ، عندما تضغط على زرّ الطباعة في برنامج ما لطباعة الملف الذي تريده، فإن البرنامج يقوم بتسليم هذه المهمّة إلى نظام التشغيل. يرسل نظام التشغيل التعليمات إلى الطابعة ، باستخدام برامج تشغيل (تعريف) الطابعة printer’s drivers لإرسال الإشارات الصحيحة.
لا يلزم أن تهتم البرامج التي تطلب أمر الطباعة , بالطابعة المستخدمة واتصالها مع الجهاز أو تفهم كيفية عملها, فنظام التشغيل هو المسؤول عن معالجة هذه التفاصيل.
كما يشرف نظام التشغيل على مهام متعددة ، ويخصص موارد الأجهزة hardware resources بين البرامج التي تكون قيد التشغيل running programs . يتحكم نظام التشغيل في العمليات التي يتم تشغيلها ، ويقوم بتخصيصها بين وحدات المعالجة المركزية المختلفة إذا كان لديك جهاز كمبيوتر يحتوي على وحدات معالجة مركزية متعددة (multiple cores) ،
مما يسمح بتشغيل عمليات متعددة في نفس الوقت. كما أنه يدير الذاكرة الداخلية للنظام ، ويخصص الذاكرة بين التطبيقات قيد التشغيل.ويتحكم نظام التشغيل أيضًا في الملفات والموارد الأخرى ,غير الذاكرة , التي يمكن للبرامج التي يعمل عليها المستخدم ,الوصول إليها.
تتم كتابة معظم التطبيقات البرمجية للعمل مع أنظمة التشغيل المختلفة ، مما يتيح لنظام التشغيل القيام بالجزء الأكبر من العمل. بمعنى آخر, على سبيل المثال ، عند تشغيل تطبيق لعبة Minecraft ، ستقوم بتشغيله على نظام التشغيل في جهازك.
عندئذ ليس على تطبيق Minecraft أن يعرف بالضبط كيف يعمل كل مكون من مكونات الجهاز. حيث يستخدم Minecraft مجموعة متنوعة من وظائف نظام التشغيل ،
ويقوم نظام التشغيل بدوره بترجمة هذه الوظائف البرمجية إلى تعليمات لغة الآلة . هذا يوفر على مطوري ماين كرافت Minecraft – وكل البرامج الأخرى التي تعمل على نظام التشغيل – الكثير من المتاعب ..
أنظمة التشغيل ليست فقط لأجهزة الكمبيوتر الشخصيّة ! :
عندما نقول أنظمة التشغيل لأجهزة الكومبيوتر فنحن لا نعني بذلك أنّ نظام التشغيل مقتصر عليها ,فهاتفك الذكيّ كذلك , الأجهزة اللوحية وأجهزة التلفزيون الذكية وأجهزة الألعاب والساعات الذكية والموجّهات Wi-Fi , كلها تحتاج إلى أنظمة تشغيل كي تستطيع العمل …
جهاز Amazon Echo أو Google Home (المساعد الصوتي الرقمي) مثلاً يعمل على نظام تشغيل أيضاً ..أنظمة التشغيل المكتبية الشائعة desktop operating systems هي مايكروسوفت ويندوز Microsoft Windows و ماك Apple macOS و غوغل كروم Google Chrome و لينكس Linux.
و أنظمة تشغيل الهواتف الذكية المعروفة هي نظامي iOS لأجهزة آبل Apple و الأندرويد للأجهزة الأخرى Google’s Android…. قد تقوم أجهزة معيّنة ، مثل الموجه اللاسلكي Wi-Fi ، بتشغيل أنظمة تشغيل مضمنة (embedded operating systems).
وهي عبارة عن أنظمة تشغيل متخصصة ذات وظائف أقل من نظام التشغيل القياسي , أي تكون مصممة خصيصًا لمهمة واحدة – مثل تشغيل الموجّه Wi-Fi ، أو تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، أو تشغيل جهاز الصراف الآلي ATM.. الخ…
متى تنتهي مهمّة نظام التشغيل وتبدأ البرامج بالعمل ؟:
الحقيقة أنّ أنظمة التشغيل تتضمّن برمجيات أخرى , بما في ذلك واجهة مستخدم تتيح للأشخاص التفاعل مع الجهاز. قد تكون واجهة سطح مكتب desktop interface على كمبيوتر شخصي أو واجهة شاشة تعمل باللمس على هاتف touchscreen interface أو واجهة صوت voice interface على جهاز مساعد رقمي…
فنظام التشغيل عبارة عن برمجّية software كبيرة مكوّنة من العديد من التطبيقات والعمليات المختلفة … قد يكون الفرق بين معنى نظام التشغيل والبرنامج لا يزال ضبابيًا في بعض الأحيان. إذ لا يوجد تعريف رسمي دقيق لنظام التشغيل.
على سبيل المثال ، في ويندوز Windows ، يعد تطبيق مستكشف الملفات File Explorer (أو مستكشف ويندوز Windows )جزءًا أساسيًا من نظام التشغيل ويندوز Windows – إذ يوفر واجهة مستخدم رسومية للوصول إلى الملفات المخزنة ولإنشاء المجلدات والقيام بمهام عديدة مختلفة لإدارتها, وهو أيضا المكون المسؤول في النظام عن عرض واجهة المستخدم على الشاشة…
ولكن يمكن اعتباره كذلك تطبيق يعمل على نظام التشغيل هذا !..
جوهر نظام التشغيل هو الكيرنال Kernel (ما يسمى نواة نظام التشغيل) :
في مستوى الآلة (المستوى المنخفض) , يعتبر الكيرنال(kernel) برنامج الكمبيوتر الأساسي ضمن نظام التشغيل . هذا البرنامج هو أوّل ما يتمّ تحميله عند بدء تشغيل النظام ..
يقوم بتخصيص الذاكرة ،وتحويل وظائف البرنامج إلى تعليمات لوحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر ، والتعامل مع المدخلات والمخرجات من الأجهزة.يتم تشغيل برنامج الكيرنال(النواة) بشكل عام في منطقة مستقلة (معزولة) لمنع التلاعب به بواسطة برامج أخرى على جهازالكمبيوتر.
برنامج الكيرنال(النواة) لنظام التشغيل مهم للغاية ,وهو جزء لا يتجزأ من نظام التشغيل. يمكن أن تجد بعض المفاهيم غير واضحة هنا أيضاً, فمثلاً لينكس هو مجرد برنامج كيرنال (نواة لنظام التشغيل ). ومع ذلك ، نسمّي لينكس Linux نظام تشغيل !.
يُعتبر أندرويد Android أيضًا نظام تشغيل ، رغم أنّه قد تم إنشاؤه بالاستفادة من نواة Linux… توزيعات Linux مثل Ubuntu تأخذ نواة Linux (الكيرنال ) وتضيف برامج إضافية إليه , تعتبر هذه التوزيعات أيضاً أنظمة تشغيل !
ما هو الفرق بين البرامج الثابتة Firmware ونظام التشغيل OS؟
تقوم العديد من الأجهزة بتشغيل الفيرموير (البرامج الثابتة) – وهو نوع من البرامج منخفضة المستوى المبرمجة بشكل عام في ذاكرة الجهاز. البرامج الثابتة عادة ما تكون جزء صغير من البرمجيات المصممة للقيام بالمهام الأساسيّة.
عند تشغيل جهاز الكمبيوتر ، فإنه يقوم بتحميل البرامج الثابتة UEFI من اللوحة الأم. هذه البرامج الثابتة هي برامج ذات مستوى منخفض تعمل على تهيئة جهازك بسرعة. ثم يقوم بإقلاع نظام التشغيل الخاص بالجهاز من القرص الصلب (الهارد).. يحتوي القرص الصلب هذا على فيرموير داخلي خاص به ، والذي يتعامل مع تخزين البيانات على القطاعات الفعلية داخل القرص .
يمكن أن يصبح الفارق بين البرامج الثابتة ونظام التشغيل ضئيلًا أيضًا. على سبيل المثال ، غالبًا ما يسمى نظام التشغيل الخاص بأجهزة آيفون iPhones وآيباد iPad من Apple ، والمعروف باسم iOS , بفيرموير(برنامج ثابت)… يعتبر نظام التشغيل في PlayStation 4 فيرموير أيضًا.
ولكن هي حقيقةً أنظمة تشغيل تتعامل مع الأجهزة ، وتوفر الخدمات للبرامج ، وتخصص الموارد بين التطبيقات…وبالمثل فإنّ الفيرموير الأساسي لجهاز التحكم عن بعد TV remote control على سبيل المثال, قد يعتبره البعض نظام تشغيل !!!
لا يحتاج الشخص العادي إلى فهم ما هو نظام التشغيل بالضبط. قد يكون من المفيد فقط معرفة ما نظام التشغيل الذي تحتاجه لجهازك, ومعرفة البرامج والأجهزة المتوافقة مع هذا الجهاز.
