كيف تعمل نظم التشغيل

كيف تعمل نظم التشغيل ؟

التعرف علي طريقة عمل نظام التشغيل هذه المجموعة العجيبة من البرامج والتي تستطيع أن تتعامل مع مكونات الحاسبات الإلكترونية لكي تؤدي الوظائف التي نطلبها منها. نظام التشغيل هو الذي يظهر الصور علي شاشة الحاسب وهو الذي يصدر الأوامر لوحدة التخزين لكي تحرك رأس القراءة والكتابة بها فتصل إلي مكان البيان الذي نريد قراءته. كل صغيرة وكبيرة في الحاسب تتحرك بإذن من نظام التشغيل فهو الذي يسيطر ونظم العمليات التي تتم داخل الحاسبات.أما الأجهزة الإلكترونية التي تقوم بوظيفة واحدة مثل جهاز الميكروويف علي سبيل المثال أو جهاز الفيديو فلا يوجد بها نظام تشغيل لأن وظيفة هذه الأجهزة محددة مسبقا ولا يمكن إضافة أي برنامج أو وظيفة جديدة لها. فأنت تضغط علي مفتاح محدد بالجهاز لكي يتم تنفيذ وظيفة محددة لا تتغير أما في أجهزة الحاسبات فأنت تستطيع أن تضيف كل يوم برنامج جديد إلي حاسبك لكي يقوم بتنفيذ وظيفة لم تكن موجودة في الحاسب عندما خرج من المصنع كما أنك تستطيع أن تقوم بتغير خصائص أي برنامج لكي تجعله يناسب طريقة تعاملك مع الحاسب كأن تغير واجهة تطبيق أي برنامج لكي تجعلها تظهر باللغة العربية بدلا من اللغة الإنجليزية وهكذا.وجود نظام التشغيل بالأجهزة الإلكترونية يتيح لها الآتي:
* أن تقوم بتنفيذ العديد من الوظائف بدلا من تنفيذ وظيفة واحدة.
* يتيح لها الحوار مع المستخدم بحيث تقوم بتنفيذ الوظيفة وفقا لرغباته وبطريقة أكثر تطورا من مجرد الضغط علي مفتاح معين.
* إمكانية التطوير مع الوقت أي يمكننا أن نقوم بتطوير وظائف الحاسب طوال فترات استخدامه وأن نضيف له وظائف جديدة أو نعدل بعض العيوب التي قد توجد بالوظائف السابقة ونطورها.كل الحاسبات الشخصية التي نستخدمها في منازلنا وفي المكاتب يوجد بها نظام تشغيل ولعل أشهر نظم التشغيل هو نظام النوافذ الذي تنتجه شركة مايكروسوفت وقد أنتجت الشركة إصدارات كثيرة منه مثل نظام نوافذ 95 الذي تم تطويره إلي نوافذ 98 ثم ME ثم NT حتي وصلنا إلي نظم تشغيل النوافذ وهو XP الواسع الانتشار ثم بعد ذالك تفرع من xp  نظام تشغيل ويندوز 7 ثم 8 ثم 8.1  . رغم أن نظم النوافذ لها أكثر من 90% من السوق العالمي لنظم تشغيل الحاسبات الشخصية إلا أن هناك نظم تشغيل أخري مثل نظام الماكنتوش الذي يعمل علي حاسبات شركة Apple فقط ونظم اللينكس التي بدأت تنافس بقوة في هذا المجال.توجد عشرات من نظم التشغيل الأخرى والتي تعمل علي الحاسبات الإلكترونية الأكبر حجما مثل نظام اليونكس. نظم تشغيل الحاسبات الضخمة Mainframe تختلف عن الحاسبات الأخري حيث يوجد نظام تشغيل لكل شركة من الشركات المنتجة لهذه الحاسبات وذلك نتيجة لطبيعة عملها الأكثر تطورا وتعقيدا. كما توجد نظم تشغيل متخصصة في تشغيل الروبوت Robots الذي يستخدم في مصانع السيارات وغيرها من المنشآت الصناعية المتقدمة.

كيف تعمل نظم التشغيل :

نظام التشغيل هو مجموعة من البرامج التي تقوم بتنظيم عمل الحاسبات الإلكترونية وتتحكم في وحدات الحاسب. يمكننا القول أن نظم التشغيل تقوم بوظيفتين أساسيتين وهما :

* أنها تقوم بإدارة العمل داخل الحاسب وذلك بتنظيم عمل الوحدات Hardware والبرامج والتطبيقات Software وهو ما يسمي بإدارة موارد Resources الحاسب. إذا أخذنا الحاسب الشخصي كمثال فإن وحدات الحاسب تشمل المعالج والذاكرة الإلكترونية ووحدات التخزين والشاشة ومختلف الوحدات الآخري. أما في حالة التليفون المحمول فالوحدات تشمل لوحة المفاتيح وشاشة التليفون والبطارية أما البرامج والتطبيقات داخل التليفون فتشمل برنامج تخزين دليل العناوين Address Book والبرنامج الذي يطلب المكالمات Phone Dialer وبرنامج التعامل مع شبكة التليفون لاسلكيا.

* توفر نظم التشغيل بيئة مستقرة ومناسبة لكي تعمل البرامج والتطبيقات من خلالها ولكي تتعامل هذه البرامج مع وحدات الحاسب دون أن تدخل في تفاصيل دقيقة عن هذه الوحدات وعن طريقة عملها. فعلي سبيل المثال يطلب البرنامج قراءة أحد البيانات المخزنة علي وحدة التخزين الرئيسية Hard Disk لا يلزم هذا البرنامج أن يعرف كيفية قيام وحدة التخزين بتحريك رأس القراءة والكتابة لكي تصل إلى مكان البيان المطلوب وكيفية مرور رأس القراءة والكتابة علي السطح المغناطيسي للأسطوانات الممغنطة التي تتكون منها وحدة التخزين. هذه التفاصيل الدقيقة يتركها البرنامج لنظام التشغيل لكي يتعامل معها. كل ما علي البرنامج هو أن يصدر أمر قراءة البيان المطلوب ويحدد اسم الملف الذي يوجد به هذا البيان ووحدة التخزين التي يوجد بها الملف ثم يترك باقي العمل لنظام التشغيل الذي يتعامل مع وحدة التخزين الرئيسية وفي النهاية يقدم البيان للبرنامج لكي يتعامل معه.

كل البرامج والتطبيقات تحتاج إلى المعالج لكي يقوم بتنفيذ أوامرها فإذا تخيلنا أن حاسبنا الشخصي ليس به نظام للتشغيل فإن هذه البرامج سترسل أوامرها في نفس الوقت إلى المعالج الذي سيصاب بالارتباك فهو لن يستطيع أن يحدد أي الأوامر ينفذ أولا ولن يستطيع تحديد البرنامج الذي أرسل الأمر الذي سيقوم بتنفيذه. هذه المهمة تترك لنظام التشغيل لكي يقوم بتنظيم تعامل المعالج مع البرامج ويخبر كل منها عن الأمر الذي أنتهي المعالج من تنفيذه وعن الأوامر التي لا تزال في مرحلة الانتظار. نظام التشغيل لا يقوم بعملية التنظيم للمعالج فقط وإنما يقوم بتنظيم تعامل البرامج مع مختلف وحدات الحاسب كوحدة التخزين الرئيسية والشاشة علي سبيل المثال. يقوم نظام التشغيل بعمليات التنظيم الضرورية والتي تعطي لكل برنامج نقوم بتشغيله علي الحاسب الموارد التي يحتاجها من وحدات الحاسب لكي يستطيع هذا البرنامج العمل بشكل سليم.

نظم التشغيل هي مجموعة من البرامج المتقدمة والراقية وهي علي درجة عالية من الكفاءة والتقدم ويكفي أن نعرف أن نظم التشغيل تستطيع أن تتعامل مع عشرات الأنواع من الوحدات والتي تنتجها شركات مختلفة فعلي سبيل المثال نظام النوافذ يستطيع التعامل مع الشاشات التي تنتجها شركة أل جي وشركة سوني وشركة فيوسونيك وعشرات من الأنواع الأخرى. إذا كانت نظم التشغيل أقل كفاءة فهي لن تستطيع التعامل إلا مع أحد الأنواع فقط لكل نوع من أنواع وحدات الحاسب.
انواع انظمه التشغيل
**نظم تشغيل للماكينات Real-time operating system ‏(RTOS)‏

وهي نظم التشغيل التي تعمل علي الاجهزه الالكترونيه التي توجد علي سبيل المثال في المصانع وفي الاجهزه التي يتم تشغيلها في المعامل ومراكز الابحاث وفي التحكم في محطات الكهرباء وغيرها. تتميز هذه النظم بان البرامج التي تتعامل معها عاده ما تكون ثابته ولا يتم تغيرها الا في اضيق الحدود كما ان طبيعه تعاملها مع المستخدم تكون محدوده. عاده ما يتم تصميم نظم التشغيل والبرامج التي تعمل عليها في الشركات التي تنتجها ولا يسمح للمستخدم باجراء اي تعديلات عليها او اضافه برامج جديده لها. الجزء الهام في نظم تشغيل RTOS هو برنامج اداره موارد الحاسب الالكتروني بحيث يقوم الحاسب بتنفيذ الاوامر التي تصدر اليه في نفس المده الزمنيه وذلك في كل مره يطلب اليه تنفيذ هذا الامر. عاده ما يرتبط الحاسب الالكتروني الذي يعمل بنظام RTOS بماكينه تقوم بانتاج المكونات المطلوبه منها وفقا للاوامر التي تصدر لها من الحاسب.

**مستخدم واحد ووظيفه واحده Single-user, single task

كما يدل الاسم فان هذا النظام يصمم لكي يعمل علي الحاسبات الشخصيه التي يتعامل معها مستخدم واحد وتقوم بتنفيذ وظيفه واحده في نفس الوقت. من امثله هذه النظم تلك التي تعمل علي الحاسبات اليدويه PDA كما ان هذه النظم كانت مستخدمه ايضا في الحاسبات الشخصيه القديمه.

**مستخدم واحد ووظائف متعدده Single-user, multi-tasking

هذه النوعيه من نظم التشغيل هي التي نستخدمها الان في حاسباتنا الشخصيه والمحموله وهذه النظم تتيح للمستخدم ان يقوم بتنفيذ اكثر من وظيفه في نفس الوقت وتتيح له التعامل مع اكثر من برنامج في الثانيه الواحده. من امثله هذه النظم نظام تشغيل النوافذ Windows ونظام الماكنتوش لحاسبات شركه Apple ونظام اللينكس. من السهل علي مستخدم هذه النظم علي سبيل المثال ان يقوم بانزال ملف من علي شبكه الانترنت في نفس الوقت الذي يقوم فيه بكتابه رساله علي برنامج Word وهو يستمع الي الموسيقي والاغاني علي حاسبه الشخصي.

**مستخدمين متعددين Multi-user
هذا النظام يسمح لاكثر من مستخدم ان يتعامل مع الحاسب الالكتروني في نفس الوقت. كما يتيح لكل مستخدم ان يقوم بتشغيل برنامج مختلف عن المستخدمين الاخرين. يجب علي نظام التشغيل من هذه النوعيه ان يقوم بتنظيم العمل وتقسيم موارد الحاسب بحيث يسمح لكل مستخدم بالتعامل مع الحاسب بنفس الكفاءه. من امثله هذه النظم نظام اليونكس Unix ونظم التشغيل التي تعمل علي الحاسبات المتوسطه والكبيره.