👇🏻قم بالنزول الى اخر المقالة لتحميل المحاضرات👇🏻
وظائف نظام التشغيل
بالنسبة لوظائف الأجهزة مثل الإدخال والإخراج وتخصيص الذاكرة ، يعمل نظام
التشغيل كوسيط بين البرامج وأجهزة الكمبيوتر ، على الرغم من أن رمز التطبيق
عادة ما يتم تنفيذه مباشرة بواسطة الأجهزة ويقوم بشكل متكرر بإجراء مكالمات
النظام إلى وظيفة نظام التشغيل أو يتم مقاطعته بواسطتها. توجد أنظمة التشغيل
على العديد من الأجهزة التي تحتوي على جهاز كمبيوتر - من الهواتف الخلوية
وأجهزة ألعاب الفيديو إلى خوادم الويب وأجهزة الكمبيوتر العملاقة.
نظام التشغيل المهيمن في العالم
نظام تشغيل الكمبيوتر الشخصي للأغراض العامة المهيمن هو Microsoft Windows بحصة
سوقية تبلغ حوالي 76.45٪. يحتل macOS by Apple Inc. المركز الثاني ، وأنواع
Linux مجتمعة في المركز الثالث. في قطاع الهواتف المحمولة ، تصل حصة Android
إلى 72٪ في عام 2020. ووفقا لبيانات الربع الثالث من عام 2016، فإن حصة أندرويد
على الهواتف الذكية مهيمنة بنسبة 87.5 في المائة بمعدل نمو قدره 10.3 في المائة
سنويا، يليه نظام التشغيل iOS من Apple بنسبة 12.1 في المائة مع انخفاض سنوي في
الحصة السوقية بنسبة 5.2 في المائة، في حين تبلغ أنظمة التشغيل الأخرى 0.3 في
المائة فقط. توزيعات لينكس مهيمنة في قطاعي الخادم والحوسبة الفائقة. توجد فئات
متخصصة أخرى من أنظمة التشغيل ، مثل الأنظمة المضمنة وفي الوقت الفعلي ، للعديد
من التطبيقات. توجد أيضا أنظمة تشغيل تركز على الأمان. بعض أنظمة التشغيل لديها
متطلبات نظام منخفضة. قد يكون لدى البعض الآخر متطلبات نظام أعلى.
تتطلب بعض أنظمة التشغيل التثبيت أو قد تأتي مثبتة مسبقا مع أجهزة الكمبيوتر
المشتراة ، في حين أن البعض الآخر قد يعمل مباشرة من الوسائط أو الذاكرة
المحمولة.
أنواع أنظمة التشغيل
- المهام الفردية والمهام المتعددة
يمكن لنظام المهام الواحدة تشغيل برنامج واحد فقط في كل مرة ، بينما يسمح نظام
التشغيل متعدد المهام بتشغيل أكثر من برنامج واحد في وقت واحد. ويتحقق ذلك عن
طريق تقاسم الوقت، حيث يتم تقسيم وقت المعالج المتاح بين عمليات متعددة. تتم
مقاطعة كل عملية من هذه العمليات بشكل متكرر في شرائح زمنية بواسطة نظام فرعي
لجدولة المهام في نظام التشغيل. يمكن وصف تعدد المهام في أنواع وقائية
وتعاونية. في تعدد المهام الوقائي ، يقوم نظام التشغيل بتقطيع وقت وحدة
المعالجة المركزية ويخصص فتحة لكل برنامج من البرامج. تدعم أنظمة التشغيل
الشبيهة ب Unix ، مثل Linux - وكذلك غير الشبيهة ب Unix ، مثل AmigaOS - تعدد
المهام الوقائي. يتم تحقيق تعدد المهام التعاوني من خلال الاعتماد على كل عملية
لتوفير الوقت للعمليات الأخرى بطريقة محددة. تستخدم إصدارات 16 بت من Microsoft
Windows تعدد المهام التعاوني ؛ تستخدم إصدارات 32 بت من كل من Windows NT و
Win9x تعدد المهام الوقائية.
- مستخدم واحد ومتعدد المستخدمين
لا تحتوي أنظمة التشغيل ذات المستخدم الواحد على مرافق لتمييز المستخدمين
ولكنها قد تسمح بتشغيل برامج متعددة جنبا إلى جنب. يعمل نظام التشغيل متعدد
المستخدمين على توسيع المفهوم الأساسي لتعدد المهام مع المرافق التي تحدد
العمليات والموارد ، مثل مساحة القرص ، التي تنتمي إلى مستخدمين متعددين ،
ويسمح النظام لعدة مستخدمين بالتفاعل مع النظام في نفس الوقت. تقوم أنظمة
التشغيل بمشاركة الوقت بجدولة المهام للاستخدام الفعال للنظام وقد تتضمن أيضا
برامج محاسبية لتخصيص تكلفة وقت المعالج والتخزين كبير السعة والطباعة والموارد
الأخرى لعدة مستخدمين.
- موزع
يدير نظام التشغيل الموزع مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتميزة والمتصلة بالشبكة
ويجعلها تبدو وكأنها كمبيوتر واحد ، حيث يتم توزيع جميع الحسابات.
- مضمن
تم تصميم أنظمة التشغيل المضمنة لاستخدامها في أنظمة الكمبيوتر المضمنة. وهي
مصممة للعمل على آلات صغيرة ذات استقلالية أقل. فهي مدمجة للغاية وفعالة للغاية
من حيث التصميم وقادرة على العمل بكمية محدودة من الموارد. Windows CE و Minix
3 هي بعض الأمثلة على أنظمة التشغيل المضمنة.
انظمة التشغيل في الوقت الحقيقي
نظام التشغيل في الوقت الحقيقي هو نظام تشغيل يضمن معالجة الأحداث أو البيانات
في لحظة زمنية محددة. قد يكون نظام التشغيل في الوقت الفعلي أحادي أو متعدد
المهام ، ولكن عند تعدد المهام ، فإنه يستخدم خوارزميات جدولة متخصصة بحيث يتم
تحقيق طبيعة حتمية للسلوك. يقوم هذا النظام القائم على الأحداث بالتبديل بين
المهام بناء على أولوياتها أو أحداثها الخارجية ، في حين تقوم أنظمة التشغيل
بمشاركة الوقت بتبديل المهام بناء على مقاطعات الساعة.
نظام تشغيل المكتبة
نظام تشغيل المكتبة هو نظام يتم فيه توفير الخدمات التي يوفرها نظام التشغيل
النموذجي ، مثل الشبكات ، في شكل مكتبات وتتكون من رمز التطبيق والتكوين لإنشاء
unikernel: مساحة عنوان واحدة متخصصة ، صورة آلة يمكن نشرها على البيئات
السحابية أو المضمنة.
تاريخ تطور انظمة التشغيل
تم بناء أجهزة الكمبيوتر المبكرة لأداء سلسلة من المهام الفردية ، مثل الآلة
الحاسبة. تم تطوير ميزات نظام التشغيل الأساسية في 1950s ، مثل وظائف المراقبة
المقيمة التي يمكنها تشغيل برامج مختلفة تلقائيا على التوالي لتسريع المعالجة.
لم تكن أنظمة التشغيل موجودة في أشكالها الحديثة والأكثر تعقيدا حتى أوائل
1960s. تمت إضافة ميزات الأجهزة التي مكنت من استخدام مكتبات وقت التشغيل
والمقاطعات والمعالجة المتوازية. عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية شائعة في
1980s ، تم تصنيع أنظمة التشغيل لها مماثلة في المفهوم لتلك المستخدمة على
أجهزة الكمبيوتر الكبيرة.
في 1940s ، لم يكن لدى أقدم الأنظمة الرقمية الإلكترونية أنظمة تشغيل. تمت
برمجة الأنظمة الإلكترونية في هذا الوقت على صفوف من المفاتيح الميكانيكية أو
بواسطة أسلاك العبور على ألواح التوصيل. كانت هذه أنظمة ذات أغراض خاصة ، على
سبيل المثال ، أنتجت جداول مقذوفات للجيش أو تتحكم في طباعة شيكات الرواتب من
البيانات الموجودة على البطاقات الورقية المثقوبة. بعد اختراع أجهزة الكمبيوتر
ذات الأغراض العامة القابلة للبرمجة ، تم إدخال لغات الآلة التي سرعت عملية
البرمجة.
في أوائل 1950s ، يمكن للكمبيوتر تنفيذ برنامج واحد فقط في كل مرة. كان لكل
مستخدم الاستخدام الوحيد للكمبيوتر لفترة محدودة وسيصل في وقت محدد مع برنامجه
وبياناته على بطاقات ورقية مثقوبة أو شريط مثقوب. سيتم تحميل البرنامج في
الجهاز ، وسيتم تعيين الجهاز للعمل حتى يكتمل البرنامج أو يتعطل. يمكن تصحيح
أخطاء البرامج بشكل عام عبر لوحة أمامية باستخدام مفاتيح التبديل وأضواء
اللوحة. يقال إن آلان تورينج كان سيد هذا على آلة مانشستر مارك 1 المبكرة ،
وكان يستمد بالفعل المفهوم البدائي لنظام التشغيل من مبادئ آلة تورينج
العالمية. وقد أشير إليه على هذا النحو في مقال نشر في كانون الأول/ديسمبر 1961
يصف النظام، ولكن سياق "نظام التشغيل" يتماشى أكثر مع "النظام يعمل على هذا
النحو". واستخدم فريق أطلس نفسه مصطلح "المشرف"، الذي استخدم على نطاق واسع إلى
جانب مصطلح "مراقب". ووصفها برينش هانسن بأنها "أهم اختراق في تاريخ أنظمة
التشغيل".
Mainframes
خلال 1950s ، كانت العديد من الميزات الرئيسية رائدة في مجال أنظمة التشغيل على
أجهزة الكمبيوتر المركزية ، بما في ذلك معالجة الدفعات ، ومقاطعة الإدخال /
الإخراج ، والتخزين المؤقت ، وتعدد المهام ، والتخزين المؤقت ، ومكتبات وقت
التشغيل ، وتحميل الروابط ، وبرامج فرز السجلات في الملفات. تم تضمين هذه
الميزات أو لم يتم تضمينها في البرامج التطبيقية حسب اختيار مبرمجي التطبيقات ،
بدلا من نظام تشغيل منفصل تستخدمه جميع التطبيقات.
خلال 1960s ، قدم نظام التشغيل / 360 من IBM مفهوم نظام تشغيل واحد يمتد عبر خط
إنتاج كامل ، والذي كان حاسما لنجاح أجهزة System / 360. أنظمة التشغيل
المركزية الحالية من IBM هي أحفاد بعيدين عن هذا النظام الأصلي والأجهزة
الحديثة متوافقة مع الإصدارات السابقة مع التطبيقات المكتوبة لنظام التشغيل OS
/ 360.
كما كان نظام التشغيل OS/360 رائدا في مفهوم أن نظام التشغيل يتتبع جميع موارد
النظام المستخدمة، بما في ذلك تخصيص مساحة البرنامج والبيانات في الذاكرة
الرئيسية ومساحة الملفات في التخزين الثانوي، وقفل الملفات أثناء التحديثات.
عند إنهاء عملية لأي سبب من الأسباب، يتم إعادة المطالبة بجميع هذه الموارد
بواسطة نظام التشغيل.
انظمة تشغيل معالجة الدفعات
طورت شركة Control Data Corporation نظام التشغيل SCOPE في 1960s ، لمعالجة
الدفعات. بالتعاون مع جامعة مينيسوتا ، تم تطوير Kronos وبعد ذلك أنظمة التشغيل
NOS خلال 1970s ، والتي دعمت استخدام الدفعات وتقاسم الوقت في وقت واحد. مثل
العديد من أنظمة تقاسم الوقت التجارية ، كانت واجهته امتدادا لأنظمة تشغيل
Dartmouth BASIC ، وهي واحدة من الجهود الرائدة في لغات مشاركة الوقت والبرمجة.
في أواخر 1970s ، طورت Control Data وجامعة إلينوي نظام التشغيل PLATO ، الذي
استخدم شاشات لوحة البلازما وشبكات مشاركة الوقت لمسافات طويلة. كان أفلاطون
مبتكرا بشكل ملحوظ في وقته ، حيث كان يتميز بالدردشة في الوقت الفعلي ،
والألعاب الرسومية متعددة المستخدمين.
في عام 1961 ، قدمت شركة بوروز B5000 مع نظام التشغيل MCP. كانت B5000 عبارة عن
آلة مكدسة مصممة لدعم اللغات عالية المستوى حصريا بدون تجميع. في الواقع ، كان
MCP أول نظام تشغيل يتم كتابته حصريا بلغة عالية المستوى. كما قدمت MCP العديد
من الابتكارات الرائدة الأخرى ، مثل كونها أول تطبيق تجاري للذاكرة الافتراضية.
أثناء تطوير AS/400 ، قامت IBM بنهج مع Burroughs لترخيص MCP للعمل على أجهزة
AS/400. تم رفض هذا الاقتراح من قبل إدارة بوروز لحماية إنتاجها الحالي من
الأجهزة. لا يزال MCP قيد الاستخدام اليوم في خط أجهزة الكمبيوتر MCP /
ClearPath التابع لشركة Unisys.
اول شركة مصنعة للكمبيوتر التجاري
أنتجت UNIVAC ، أول شركة مصنعة للكمبيوتر التجاري ، سلسلة من أنظمة تشغيل EXEC.
مثل جميع أنظمة الإطارات المركزية المبكرة ، قام هذا النظام الموجه نحو الدفعات
بإدارة الأسطوانات المغناطيسية والأقراص وقارئات البطاقات والطابعات الخطية. في
1970s ، أنتجت UNIVAC النظام الأساسي في الوقت الحقيقي لدعم تقاسم الوقت على
نطاق واسع ، كما هو نمط بعد نظام دارتموث BC.
المحاضرات اليومية
- جميع المحاضرات النظرية
- نظم تشغيل عملي
- مراجع ودروس مرئية
تعليقات
إرسال تعليق
شكرا لك على تواصلك معنا ...