مفهوم نظام التشغيل

1. مفهوم نظام التشغيل

2. نظام التشغيل عبارة عن برنامج يدير عتاديات الحاسب Hard Wareو يوفر أساسات البرامج التطبيقية . يؤدي دور الوسيط بين مستخدم الحاسب وعتاديات الحاسبHard Ware • بمعنىأن نظام التشغيل يقوم بإدارة كافة الأمور المتعلقة بالعتاديات Hard Ware والبرمجياتSoft Ware التي تشكل نظام الحاسوب، ويعمل كصلة وصل بين المستخدم والحاسب.

3. وظائف أنظمة التشغيل هناك وظيفتان أساسيتان لنظام التشغيل: - إدارة الموارد العتادية والبرمجية في الحاسب، إضافة إلى المعالج، والذاكرة، والقرص الصلب. - توفير بيئة مستقرة وثابتة للبرامج والتطبيقات ووصلها بالعتاديات. وسوف نتحدث عنها في الفصل الثاني بالتفصيل

4. تطور أنظمة التشغيل

5. في البداية، استُخدمت النظم الحاسوبية ما سمي المُحاِور console، ولم يكن المستخدِم يتفاعل مباشرة معها، بل كان الحاسوب يُدار بوساطة مشغِّل operator. وأدّت برمجياتٌ مثل المجمّعات assemblers والرابطات linkers والمترجِمات، إلى تحسين ملاءَمة برمجة النظام، ولكنها، في نفس الوقت، احتاجت إلى زمن تهيئة طويلٍ. أتاحت النظمُ الدُفعية batch systemsتنفيذَ الأعمال jobs الواحد تلو الآخر آلياً، من خلال نظامِ تشغيلٍ قاطنٍ في الذاكرة resident، وحسّنت إلى حدٍّ بعيدٍ الاستخدام الكلي للحاسوب. فلم تعد ثمة ضرورة أن ينتظرَ الحاسوبُ أعمالاً يقوم بها المستخدِم. ومع ذلك، ظلّت نسبة استخدام وحدة المعالجة منخفضةً، ذلك أنّ تجهيزاتِ الدخل/الخرج أبطأُ نسبياً من وحدة المعالجة.

6. ولتحسين الأداء الكلي للنظام، أَدخل المطورون مفهوم تعدد البرمجة multi-programming. يتيح تعددُ البرمجة الاحتفاظ بعدد من الأعمال في الذاكرة في وقت واحد؛ وتنتقل وحدة المعالجة ذهاباً وإياباً بين تلك الأعمال، لزيادة استخدام وحدة المعالجة ولإنقاص مجموع الزمن اللازم لتنفيذ تلك الأعمال. أتاح تعددُ البرمجة أيضاً اقتسامَ الزمن time-sharing. إذ تَسمح نظم التشغيل باقتسام الزمن لعدد من المستخدمين (من 1 إلى عدة مئات) لدى استخدامهم الحاسوب معاً استخداماً تفاعلياً.

7. ظهرت نظم الحواسيب الشخصية وهي حواسيب صغيرة أصغرُ حجماً من نظم الحواسيب الرئيسة mainframe، وأقل كلفةً منها. وقد استفادت نظم التشغيل الخاصة بتلك الحواسيب من تطورها. ولم تعد نسبةُ استخدام وحدة المعالجة المشكلة الأولى التي ينصبُّ الاهتمام عليها، لأن الأفراد ينفردون باستخدام الحاسوب، لذلك نجد أن بعض قرارات التصميم المتَّخذة في نظم تشغيل الحواسيب الرئيسة غير ملائمة للنظم التي هي أصغر حجماً منها.

8. ثم ظهرت النظم المتوازية وهي تحوي عدة وحدات معالجة تعمل في اتصال وثيق؛ وتتشارك وحدات المعالجة في مسرى الحاسوب، وتتشارك أحياناً في الذاكرة والتجهيزات الطرفية. وتستطيع هذه النظم توفير معدَّل تدفق متزايد وموثوقية محسّنة. ومع انتشار الشبكات الحاسوبية، ظهرت النظم الموزعة وهي مجموعة معالجات لا تتشارك في الذاكرة أو الميقاتية. وبدلاً من ذلك، يحوي كل معالج ذاكرةً محليةً، وتتصل المعالجات بعضُها ببعض بوساطة خطوط اتصال متنوعة، مثل المساري العالية السرعة وخطوط الهاتف. يسمح النظام الموزع للمستخدمين بالنفاذ إلى موارد متنوعة موجودة في حواسيب بعيدة، وتحسين الإفادة من المعطيات وموثوقيتها.

9. المخطط الزمني لتطوير أنظمة الحاسب وأنظمة التشغيل

10. ظهر في عام 1942الجيل الأول من الحواسيب استخدمت دارات هذه الحواسب الصمامات المفرغة، وكان استخدامها غير جدير بالثقة، وكانت ضخمة بحيث يصعب تحريكها. إضافة، كانت تعليمات نظام التشغيل تخزن داخلياً، وكان لا بد من إضافة أسلاك حديدية جديدة عند بروز الحاجة لتنصيب تطبيقات جديدة. ثم ظهر في عام 1943 حاسب خاص وإسمهCOLOSSUS، وكان الغرض منه اختراق وفك شيفرات الألمان العسكرية أثناء الحرب العالمية الثانية في مدينة "باكينغهامشاير" في بريطانيا. ثم ظهر في عام 1946 حاسب معقد يدعى ENIAC في جامعة "بنسلفانيا" بالولايات المتحدة الأميريكية.

11. ثم قامت شركة IBM في عام 1951 بتصنيع أول حاسب ضخم وإسمه IBM701. كما وشهد عام 1951 تصنيع أول حاسب أميريكي تجاري، وهو UNIVAC1 حيث كان الهدف منه تجميع المعلومات السكانية لأغراض الإحصاء. هذا، وكان حجم حاسب UNIVAC1 يعادل حجم مرآب سيارات، وكان وزنه ثمانية أطنان، واحتوى على خمسة آلاف صمام مفرغ. ظهر في عام 1959الجيل الثاني من الحواسيب استخدمت هذه الحواسب الترانزستورات في تنفيذ العمليات الحسابية، واحتوت على ذاكرة مغناطيسية، واستخدمت أقراصاً وأشرطة ممغنطة لتخزين المعطيات. وقد سمح هذا التصميم بتخزين البرامج، وأصبح بإمكان مدير النظم إدخال تعليمات التنفيذ، كالطباعة عن طريق لوحة المفاتيح. ظهر في عام 1964الجيل الثالث من الحواسيب استخدمت هذه الحواسب الدارات المدمجة. إلا أنه وعلى أية حال، لم تكن الحواسب متوافقة مع غيرها، أي أن الطرفيات كانت مصممة للاستخدام على حاسب وحيد ولا تعمل مع أي حاسب آخر، وكان يتوجب إعادة كتابة وترجمة نظم التشغيل الخاصة بأحد الحواسب لكي تعمل على آخر.

12. ثم قامت شركة IBM في عام 1964 بإنتاج حاسب يدعى System/360، وهو أول الحواسب المتوافقة مع غيرها من الحواسب الأخرى، وكان حجم هذا الحاسب يختلف باختلاف متطلبات عمل الشركات. وفي عام 1965 قامت شركة DEC أو Digital Equipment Corporationالأميريكية بتصنيع حاسب بإسمPDP-8. و كان هذا أول حاسب بحجم أصغر من الحواسب التي سبقته، وكان ذا أغراض برمجية مختلفة. كان الاستخدام الأساسي لهذا الحاسب هو التحكم في عمليات المعالجة الصناعية والعلمية، إلا أن التطبيقات الأخرى ذات الأغراض المختلفة بدأت بعد ذلك بالتوافر في الأسواق تدريجياً.

13. وفي عام 1969 قامت شركة AT&Tالأميريكية ومختبرات Bell بتطوير نظام التشغيل UNIX. و UNIX هو نظام تشغيل قوي يدعى تعدد المستخدمين الهدف منه دعم الحواسيب الصغيرة، بحيث يمكن للعديد من المستخدمين أن يتشاركوا بالموارد على الشبكات الحاسوبية. وكانت طريقة استجابة النظام للأوامر التي يقوم المستخدمين بإدخالها أفضل من النظم الأخرى. إضافة، كان للنظام أساليب متعددة في المعالجة، وبالتالي كان بإمكانه معالجة العديد من المهام في آن واحد. ثم قامت شركة IBM في عام 1974 بإنتاج نظام التشغيل MVS. وكان الهدف من نظام Multiple Virtual Storage (MVS اختصاراً) هو تنصيبه على الحواسب الضخمة التي كانت IBM تنتجها.

14. ظهر في عام 1978الجيل الرابع من الحواسيب تميزت هذه الحواسب بالدارات المدمجة ذات الأحجام الصغيرة جداً، وكانت سرعاتها عالية، وكانت الأجهزة التي تحويها موثوقة، ولها شاشات مرئية، ومساحات تخزين واسعة. تعتبر هذه الحواسب بدايات ظهور الحواسب الصغيرة، والحواسيب الشخصية. وفى عام 1980 تم اصدار نظام التشغيل Xenix. حازت شركة مايكروسوفت على رخصة لاستخدام نظام UNIX، وبدأت بتطوير نسخة من نظام Xenix خصيصاً للحواسيب الشخصية.

15. وفى عام 1991 تم وضع نظام Windows NT قيد الاستعمال. تبع هذا القرار عزم "مايكروسوفت" على عدم تطوير نظم التشغيل بالتعاون مع شركة IBM، وتم تغيير اسم نظام التشغيل منOS/2 إلى Windows NT. وقد طورت مايكروسوفت نظام NT في الأساس كبديل لنظم التشغيل الخاصة بالشبكات وأنظمة تشغيل الحواسب الشخصية. وفي عام 1997 إصدار شركة Apple لنظام التشغيل Mac OS/8. وفي عام 2000 إصدار "مايكروسوفت" لنظام التشغيل Windows 2000. وفي عام 2001 إصدار شركة Apple لنظام التشغيل Mac OS/X. وفي عام 2002 إصدار شركة "مايكروسوفت" لنظام التشغيل Windows XP.