ما هو نظام التشغيل

نظام التشغيل هو البرنامج الأكثر أهمية على الكمبيوتر، إذ يجب أن يكون لكل حاسوب مخصّص للأغراض العامة نظام تشغيل لتشغيل البرامج والتطبيقات أخرى.

تقوم أنظمة تشغيل الكمبيوتر بأداء المهام الأساسية، مثل التعرف على الإدخال من لوحة المفاتيح، وإرسال المخرجات إلى شاشة العرض، وتتبع مسارات الملفات والدلائل الموجودة على محركات التخزين، والتحكم في الأجهزة الطرفية، مثل الطابعات.

بالنسبة للأنظمة الضخمة، يتحمل نظام التشغيل مسؤوليات وصلاحيات أكبر، ويبدو أشبه بشرطي مرور؛ فيتأكد من أن البرامج المختلفة والمستخدمين الذين يعملون في نفس الوقت لا يتداخلون مع بعضهم البعض، وهو مسؤول أيضًا عن الأمان، لضمان عدم وصول المستخدمين غير المصرح لهم إلى النظام.

توفر أنظمة التشغيل منصة برمجية للسماح بتشغيل البرامج الأخرى بواسطتها، وتسمى تلك البرمجيات بالتطبيقات، ويجب كتابتها لتعمل على نظام تشغيل معين، وبالتالي، فإن اختيارك لنظام التشغيل يحدد إلى حد كبير التطبيقات التي يمكنك تشغيلها.

كمستخدم، أنت تتفاعل عادةً مع نظام التشغيل من خلال مجموعة من الأوامر، فعلى سبيل المثال؛ يحتوي نظام التشغيل DOS على أوامر مثل COPY، وRENAME لنسخ الملفات وتغيير أسمائها.

يتم قبول الأوامر وتنفيذها بواسطة جزء من نظام التشغيل يسمى معالج الأوامر، أو مترجم سطر الأوامر.

تسمح لك واجهات المستخدم الرسومية بإدخال الأوامر عن طريق الإشارة والنقر على الكائنات التي تظهر على الشاشة.

تشتمل الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا لأنظمة التشغيل الشخصية والتجارية Linux وWindows وMac.

ويندوز Windows

ماك Mac

لينكس Linux

وفقًا لموقع Netmarketshare.com، فإن أكثر أنظمة تشغيل سطح المكتب استخدامًا على أجهزة الكمبيوتر الشخصية في عام 2018 هي:

إن مفهوم الحاسوب مع نظام التشغيل الخاصّ به، لا يقتصر فقط على أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة التقليدية؛ إذ إنّ الهاتف الذكي هو جهاز كمبيوتر، وكذلك الأجهزة اللوحية، وأجهزة التلفزيون الذكية، ووحدات التحكم في الألعاب، والساعات الذكية، وأجهزة توجيه Wi-Fi، وإنّ Amazon Echo، وGoogle Home هي أيضًا أجهزة حاسوبية يقوم نظام تشغيل خاصّ بإدارتها.

تتضمن أنظمة التشغيل المكتبية الشائعة Microsoft Windows وApple macOS وGoogle Chrome وLinux، في حين أنّ أنظمة تشغيل الهواتف الذكية المهيمنة هي iOS وAndroid من Apple.

قد تقوم أجهزة أخرى، مثل جهاز توجيه Wi-Fi، بتشغيل ما يشبه أنظمة تشغيل مضمنة؛ وهي أنظمة متخصصة، وذات وظائف أقل من نظام التشغيل النموذجي، ومصممّة خصيصًا لمهمة واحدة؛ مثل تشغيل جهاز توجيه Wi-Fi، أو توفير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للتنقل، أو تشغيل جهاز الصراف الآلي.

في المستوى الأدنى، تُعتبر النواةُ (kernel) البرنامجَ الأساسي، وقلبَ نظام التشغيل.

هذا البرنامج الفريد هو واحد من أول الأشياء التي يتم تحميلها عند بدء نظام التشغيل، فهو يتعامل مع تخصيص الذاكرة، وتحويل الوظائف البرمجية إلى تعليمات لوحدة المعالجة المركزية، والتعامل مع المدخلات والمخرجات من الأجهزة.

يتم تشغيل النواة بشكل عام في منطقة معزولة للحيلولة دون التلاعب بها بواسطة برامج أخرى على الكمبيوتر، ورغم أهمّيتها الكبيرة، إلّا أنّ نواة نظام التشغيل تُمثّل جزءًا واحدًا فقط منه.

الخطوط بين تلك المكوّنات يمكن أن تكون غامضة بعض الشيء؛ على سبيل المثال، فإنّ Linux هو مجرد نواة، ومع ذلك، يُسمَى بنظام تشغيل، والأمر ذاته مع Android، الذي تم إنشاؤه حول نواة نظام Linux، وإنّ توزيعات Linux مثل Ubuntu تأخذ نواة Linux، وتضيف برامج إضافية حولها، ويشار إليها بأنظمة تشغيل أيضًا.

تقوم العديد من الأجهزة بتشغيل واعتماد البرامج الثابتة أو الدائمة (Firmware)، وهو نوع من البرامج منخفضة المستوى، تتم برمجتها بشكلٍ عام في ذاكرة الجهاز، وعادةً ما تكون مجرّد مجموعة صغيرة من البرامج المصممة فقط للقيام ببعض المهام الأساسية بالمطلق.

عند تشغيل جهاز كمبيوتر حديث، فإنه يقوم بتحميل البرامج الثابتة من اللوحة الأم، وتقوم تلك البرامج الدائمة بتهيئة جهاز الكمبيوتر بشكلٍ سريع، ثم تقوم بتشغيل نظام التشغيل من القرص الصلب. وإنّ هذا القرص الصلب كذلك يتضمّن Firmware داخليًّا خاصًّا به، يتعامل مع تخزين البيانات على القطاعات المادّية داخل القرص.

إنّ هذه المفاهيم متقاربة إلى حدّ ما، فعلى سبيل المثال، غالباً ما يطلق على نظام iOS الخاص بأجهزة iPhones وiPad من Apple اسم firmware، كما وأنّ نظام التشغيل في PlayStation 4 يطلق عليه، وبشكل رسميّ، اسم البرنامج الثابت أو الدائم firmware، وللتوضيح بشكلٍ عام؛ فليس بالإمكان اطلاق اسم نظام التشغيل على تلك البرمجيات التي قد تقوم بتشغيل جهاز التحكم عن بعد بالتلفاز مثلًا!

ختامًا؛ فإنّ المستخدم العادي لا يحتاج بالضرورة إلى فهم ماهية نظام التشغيل بالضبط، ولكن على كلّ حال، فقد يكون من المفيد معرفة الأساسيّات لفهم مجموعة البيئات، والتطبيقات المتوافقة في سبيل أفضل استفادة من الأجهزة التي نملكها.