تعريف نظام التشغيل وما هي مهام نظام التشغيل وماهو موقع نظام التشغيل في الحاسب ومكونات نظام التشغيل كل هذا وأكثر في هذه المقالة
تعريف نظام التشغيل
عبارة عن مجموعة متكاملة من البرامج التي تنتجها شركات الحاسبات بهدف اخضاع الكيان الآلي لتنفيذ برامج المستخدم دون تدخل مباشر في أداء الآلات وهي نظم ضرورية للحاسبات الكبيرة والصغيرة سواء بسواء. وتعتبر نظم التشغيل بمثابة الروح للحاسب فبدونها يستحيل اجراء أي معالجات أو قيام الكيان الألى منفردا بأي عمل ذا فائدة على الإطلاق وقد يظن بعض الذين لم يسبق لهم التعامل مع الحاسبات أن نظم التشغيل ليست شيئا جوهريا في الحاسبات خاصة من يتعاملون مع حاسبات الجيب الصغيرة الدقيقة يظنون لا تحتوى على نظم تشغيل وهذا صحيح الى حد ما وفق المفاهيم الحديثة لنظم التشغيل لكن داخل الذاكرة ROM مسجل بعض البرامج الصغيرة التي تؤدى الوظائف المنوط بها حاسب الجيب.
مهام نظام التشغيل
يتولى نظام التشغيل في الحاسبات ما يلي:
- متابعة ومراقبة الموارد الآلية والبرمجية للنظام.
- يشرف ويوزع الموارد على المهام.
- يتابع تنفيذ البرامج والتنسيق بين الموارد المختلفة.
- يستعيد الموارد متى أتم الحاسب تنفيذ المهمة (البرنامج)
- تنظيم وتحميل البرامج الى الحاسب لضمان الاستغلال الأمثل للموارد وضمان الرد السريع على تساؤلات المستخدم.
- يفرض سيطرته على معدات المدخلات والمخرجات ويختار منها ما يناسب الامر المحدد في البرنامج.
- يحمى البرامج والمعدات والبيانات من التدخل الخارجي لمستخدم ليس له الصلاحية في التعامل مع البيانات.
- يستدعى الى الذاكرة الأساسية البرامج والروتينات المكلفة باجراء العمليات الحسابية.
- يقدم لمستخدم الحاسب رسائل إرشادية أو إنذارية ويحدد الخطأ.
- يرصد أداء الحاسب ويقدم تقريرا شاملا عن كل الأحداث التي جرت على النظام اثناء فترة معالجة البيانات وتنفيذ البرامج.
- يتيح الأتصال المباشر بين الحاسب والمستخدم من خلال اوامر محددة.
- يعالج المقاطعات.
موقع نظام التشغيل في الحاسب
- فور تشغيل الحاسب تنتقل برامج نظام التشغيل (حوالی۸۰%) الى الذاكرة الاساسية وتبقى بها طالما الحاسب يعمل اما الجزء الباقي فيبقى على الأقراص حتى يستدعي للعمل ويسمى الجزء المنقول إلى الذاكرة الأساسية البرنامج المنقذ KERNEL ,,,EXECUTIVE ,,,,SUPERVISOR وهو يمثل برامج السيطرة والقيادة لجميع موارد الحاسب في حين يسمى هذا الجزء في الحاسبات الصغيرة والمنزلية. MONITOR وفي نظام دوس DOS يسمى الأوامر الداخلية.
DOS: Disk Operating System
- يقوم على نقل برامج نظام التشغيل منعلى الأقراص المغناطيسية إلى الحاسب برنامج صغير يسمى الشاحن المبدئي وذلك في حالة الحاسبات الكبيرة ويسمى BOOT STRAP في حاسبات PC عادة وفي حالة عدم تشغيل الحاسب تتواجد برامج نظم التشغيل على الاقراص المغناطيسية على النحو التالي:
- على الاقراص الصلبة في PC المزود بها.
- على مجموعة أقراص في الحاسبات الكبيرة.
- الغير مزودة باقراص صلبة علي قرص مرن ف حاسبات PC
الاختلاف بين قدرات الحاسب الآلي
دعنا الان نلقي نظرة فاحصة على قدرات الكيان الآلى للحاسب حتى نتفهم ما المقصود بالتباين بين هذه القدرات فقد اسلفنا أن وحدات الكيان الآلى تنقسم الى ثلاثة مجموعة اساسية:
- مجموعة وحدة التشغيل المركزية CPU أو الميكروبروسيسور MPUوهي وحدات بالغة السرعة تقاس سرعتها بوحدات النانو ثانية (الثانية تعادل بليون نانو ثانية ) (1 ثانية= ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰نانو ثانية)
- مجموعة الوحدات الآلية للمدخلات والمخرجات وهي بطيئة السرعة نسبيا ومسئولة تغذية الحاسب بالبيانات حرفا حرفا مثل لوحة المفاتيح قارئ الكروت المثبقة، أو يتم تغذيتها بالحروف مثل الطابعات، وهذه الوحدات تعتبر بطيئة جدا مقارنة بوحدة التشغيل المركزية
- اما المجموعة الثالثة فهى وحدات المدخلات والمخرجات السريعة من الأقراص المغناطيسيية أو الشرائط ورغم سرعتها الفائقة في الأجهزة الحديثة الا انها لأزالت بطيئة نسبيا مقارنة بوحدة الشغيل المركزية.
- جميع هذه الآلات عليها أن تتكامل مع بعضها البعض لتنجز المهام التي ينفذها الحاسب وبالتالي فان الابطأ منها هو الذي سوف يتحكم في سرعة المعالجة الالكترونية.
افضت هذه الاشكالية الى ضرورة عزل الوحدات البطيئة للمدخلات والمخرجات واعطاء السيطرة عليها الى حاسبات صغيرة ملحقة بالحاسب الأصلى اطلق عليها مسمى القنوات CHANNELS وتعمل القنواتبأوامر من وحدة التشغيل المركزية مما يتيح للوحدة تنفيذ أوامر في برامج أخرى لا تتطلب عملاً منوحدات من المدخلات والمخرجات البطيئة.
بهذا الأسلوب زادت سرعة الشغيل وزادت انتاجية الحاسبات زيادة كبيرة وابتكرت اساليب جديدة في تنفيذ سياسات المعالجة الالكترونية حققت نجاحا بعد به لدرجة تنفيذ عديد من المهام تشغيلا متداخلا دون أن يشعر أي مستخدم بأدني بطئ في سرعة المعالجة .
مكونات نظام التشغيل
يتكون نظام التشغيل في ابسط صوره من البرامج التالية:
- البرنامج المشرف EXECUTIVE-KERNEL- SUPERVISOR ووظيفته التنسيق الشامل بين مختلف الموارد الألية والبرمجية والبيانات وهو المسئول عن استدعاء البرامج المطلوبة للتنفيذ ووضعها في محلاتها المحددة داخل الذاكرة الأساسية RAM او MAIN MEMORY وهذ البرنامج كما سبق أن أوضحنا يتواجد بصفة دائمة في الذاكرة الاساسية طالما الحاسب يعمل ويشمل:
- مشغل الأوامر COMMAND PROCESSOR وهذا البرنامج هو المسئول عن ترجمة إحتياجات المستخدم ( أوامر المستخدم ) الى اجراءات ينفذها الحاسب من خلال نظام التشغيل وخير مثال على ذلك الأوامر التالية
DELETE - COPEY -FORMAT -LIST
- ويقوم مشغل الأوامر بتحويلها لغة إلى الآلة واجبار المعدات على التنفيذ.
- برامج التحكم في المدخلات ولمخرجات وهي البرامج المسئولة عن التعامل مع معدات المدخلات والمخرجات فاذا حدد البرنامج المشرف المهمة المطلوب تنفيذها والمسجلة على الاقراص تتولى برامج التحكم في المدخلات والمخرجات احضارها وادخالها الى مواقعها في الذاكرة الاساسية.
ج- برنامج منسق المكتبة
- وهو برنامج يتولى المسئولية عن التعامل مع معدات المدخلات والمخرجات، فاذا حدد البرنامج المشرف المهمة لمطلوب تنفيذها والمسجلة على الاقراص تتولى برامج التحكم في المدخلات والمخرجات احضارها وادخالها الى مواقعها في الذاكرة الاساسية.
- وأيضا يتولى اعداد وتنسيق الملفات والبيانات والبرامج على وسائط التخزين ويتولى إعداد فهارس توضح اسماء ومواقع البرامج والبيانات، متى طلب البرنامج المشرف مهمة يتولى منسق المكتبة تحديد موضعه على اماكن التخزين بعدها تقوم برامج IOCS بقراءته الى الذاكرة الاساسية.
- مترجمات اللغات COMPILERS
وهي مجموعة برامج يزود بها نظام الشغيل تتولى ترجمة برامج المستخدم الى لغة الآلة أي الى مجرد نبضات كهربية وفق الترميز الثنائي (صفر / واحد ) قبل أي معالجة ولكل لغة برمجة مترجم خاص بها وهكذا.
- برامج الربط
وهي مجموعة برامج تتولى ربط البرنامج المترجم (البرنامج الهدف ) مع روتينات صغيرة خاصة مثل برامج الجمع والطرح والقسمة الخ مع البرنامج الهدف سيؤدي الوظيفة المطلوبة منه.
- برامج خدمات UTILITES
وهي مجموعة برامج تقدمها شركات الحاسبات بغرض توفير جهد المستخدمين في كتابة برامج فرزsort البيانات على احد حقول سجل البيانات أو برامج الدمج merge لدمج بيانات عدة ملفات وبرامج منسق النصوص.