ماهي انظمة تشغيل الحاسوب وكيف تطورت عبر التاريخ؟

مقدمة في أنظمة التشغيل

ان نظام التشغيل بالإنجليزية Operating Systems – OS هي عبارة عن مجموعة من برمجيات تكون هذه البرمجيات مسؤولة عن القيام بإدارة عتاد او موارد وبرمجيات خاصة بالكمبيوتر او الحاسوب وهذه البرمجيات تكون عبارة عن وسيط بين المستخدم وجهاز الحاسوب أي بمثابة المظلة لتشغيل برامج المستخدم User.

 ماهي انظمة تشغيل الحاسوب وكيف تطورت عبر التاريخ؟

ان أنظمة التشغيل المختلفة لها مهام رئيسية تتمحور حول القيام بإدارة وتخصيص مختلف المصادر الخاصة بالحاسب مثل الذاكرة والقرص الصلب وكذا الوصول للأجهزة الطرفية والملحقات مثل الفأرة ولوحة المفاتيح وغيرها.

كذلك من المهام الرئيسية والوظائف الأساسية لأنظمة تشغيل الحاسوب مثل الويندوزWindows والماك Mac و الدوز Dos ونظام التشغيل لينكس Linux وايضاً أنظمة التشغيل الخاصة بالهواتف المحمولة مثل الأندرويد وiOS وغيرها هو عمل ترتيب لجميع أولويات التعامل مع مختلف المدخلات والاستجابة للأوامر وكذا التحكم الكامل مع جميع أجهزة الادخال وأجهزة الإخراج التابعة للحاسوب وايضاً تسهيل اتصالات الشبكات، وإدارة الملفات، حيث ان الهاتف او الحاسوب لا يمكن بأي حال من الأحوال ان يعمل بدون نظام تشغيل.

ان المستوى الأدنى لأي نظام تشغيل هو نواة النظام، ونواة نظام التشغيل تمثل الطبقة الأولى من البرمجيات التي يتم القيام بتحميلها في الذاكرة عند اقلاع النظام او عند بدء التشغيل، توفر نواة النظام إمكانية الوصول الى جميع الخدمات المركزية الشائعة الأخرى والتي تخص كل برامج النظام والتطبيقات ومن هذه الخدمات جولة المهام، وإدارة الذاكرة، والوصول للقرص، وكذا أجهزة العتاد.

 

تطور نظم التشغيل

منذ بداية ظهور أنظمة التشغيل في فترة الخمسينات من القرن الماضي توالى تطور هذه النظم بشكل مستمر ومتواصل حتي وصلت الى ماهي عليه اليوم ولاشك بأن تطورها سوف يستمر بالتوازي مع الاكتشافات والمستجدات العلمية التي تظهر من وقت لآخر في عصرنا الحالي، وفيما يلي سوف نسرد اهم المحطات التاريخية لتطور أنظمة تشغيل الحاسوب عبر التاريخ:

أولاً: الأنظمة الأولية Bach Systems

لقد صُممت الأنظمة الأولية في فترة الخمسينات من القرن العشرين وذلك للتحكم في الحاسبات المركزية، وقد كان نظام التشغيل في هذه الفترة بسيط جداً وبطئ ومهمته الرئيسية والوحيدة هي التأكد من ان جميع المصادر قد انتقلت من مهمة الى أخرى.

 

 خلال تلك الفترة كانت تلك الحاسبات عبارة عن أجهزة ضخمة وكبيرة الحجم يتم استخدامها وتشغيلها بواسطة ما يسمى بالبطاقات المثقوبة او Punched cards للإدخال وكذلك الطابعات الخطية Line printer للإخراج، وبالنسبة للتخزين فقد كان يستخدم محركات الأشرطة Tape Drivers كوسيط تخزين ثانوي.

عندما يريد المستخدم تنفيذ مهمة ما بواسطة الحاسوب في تلك الفترة سوف يقوم بإرسال طلب الى غرفة العمليات مرفق بالبطاقة المثقوبة للبرامج والبيانات حيث ان المبرمج لا يمتلك أي تحكم او أي تفاعل مع النظام، حيث تتم معالجة البطاقة عن طريق مشغل Operator.

ثانياً: أنظمة المشاركة الزمنية

ظهرت ما تسمى بالبرمجة المتعددة Multi programming نتيجة لتطور البرمجيات، ومهمتها الأساسية هي تحميل اكثر من مهمة في الذاكرة مع تخصيص مصدر واحد للمهمة التي تحتاجه ذلك شريطة ان يكون المصدر متاح في تلك اللحظة.

لقد طورت البرمجة المتعددة كفاءة نظام التشغيل بشكل كبير حيث اصبح نظام التشغيل اكثر تعقيداً واصبح يحتاج ان يقوم بعملية الجدولة Scheduling ونقصد بها حجز المصادر لمختلف البرامج واتخاذ القرار.

خلال هذه الفترة اصبح أي مستخدم لجهاز الحاسوب يستطيع التعامل مع النظام بشكل مباشر ودون الحاجة لوجود مشغل وفي هذه الفترة بعد ظهور تقنية البرمجة المتعددة ظهر مصطلح جديد وهو مصطلح عملية Process وعليه أصبحت المهمة هي عبارة عن البرنامج الذي سوف يُنفذ.

 

رابعاً: الأنظمة الشخصية

بعد ظهور الحاسبات الشخصية ظهرت ايضاً الحاجة لأنظمة تشغيل تتناسب وطبيعة تلك الأجهزة وذلك النوع من أنواع الحاسبات فظهرت ما تسمى أنظمة المستخدم الواحد Single-user operating systems ومن امثلة تلك الأنظمة نظام DOS او Desk Operating System.

 

خامساً: الأنظمة المتوازية

حيث برزت حاجة كبيرة لزيادة السرعة للحواسيب والأجهزة بحيث تكون سريعة واكثر كفاءة فظهرت الأنظمة المتوازية Parallel Systems وهذه الأنظمة تتلخص في وجود وحدة معالجة مركزية واحدة تضم العديد من القنوات وتقوم كل قناة من هذه القنوات بمهمة مختلفة وتعمل كل هذه القنوات بشكل متزامن بشكل متوازي بدل التسلسل بحيث تستخدم كل قناة لتقوم بخدمة برنامج او جزء محدد من البرنامج.

 

هذه الأنظمة ضمنت سرعة اكبر وقدرة على تنفيذ اكثر من مهمة في نفس الوحدة وبدقة وكفاءة اكبر، ولكن هذه الأنظمة كانت اكثر تعقيداً من أنظمة التشغيل الأخرى والتي تستخدم وحدة معالجة مركزية واحدة فقط.

 

سادساً: الأنظمة الموزعة Distributed systems

ظهور الانترنت وأنظمة الشبكات أحدثت طفرة ونقلة نوعية في عالم أنظمة التشغيل للحاسوب، حيث استطاعت ربط الحواسيب ببعض فأصبحت المهمة التي كان يتم تنفيذها عبر حاسب واحد تُنفذ عبر شبكة ومجموعة من الحواسيب تبعد عن بعضها مسافات شاسعة.

كذلك اصبح جزء من البرنامج يعمل على حساب والجزء الآخر يعمل على حاسب آخر متصل بحيث يكونا متصلين ببعض عن طريق شبكة الانترنت. كذلك المصادر أصبحت موزعة حيث قد يحتاج البرنامج الى ملفات موجودة في جزء مختلف من العالم، وهذا ما دعمته الأنظمة الموزعة، وهذه الأنظمة هي التي مازالت تستخدم لوقتنا الحالي.

 

ماهي الوظائف والمهام الأساسية لنظم التشغيل؟

يوجد لأنظمة التشغيل مهام ووظائف رئيسية وتعتبر أساسية في عمل الحواسيب هي كالتالي:

1. القيام بتنظيم جميع ملفات المستخدم باستخدام وسائط تخزين مختلفة مثل القرص الصلب والقرص المضغوط لتخزين البيانات والملفات بحيث يسهل البحث عليها.
2. تحميل مختلف البرمجيات التطبيقية Applications Software اما من الوحدات الملحقة او عبر الوسائط الخاصة بالتخزين والتي تكون مرتبطة بالحاسب الى الذاكرة الرئيسية، ونقصد بالتحميل أي نقلها من وسائط التخزين الى الذاكرة الرئيسية ومن ثم نقلها الى وحدة المعالجة المركزية وذلك تمهيداً لتنفيذها.
3. التحكم في وحدة الذاكرة الرئيسية.
4. التحكم في وحدات الادخال والإخراج.
5. الاتصال مع المستخدم.
6. معالجة أي طارئ متعلق بأخطاء قطع الطاقة عن الأجهزة بشكل مفاجئ او توقف البرامج بدون سابق انذار لتفادي خسارة المعلومات.
7. التحكم في مسار البيانات، حيث يقوم نظام التشغيل بنقل البيانات من وحدة الى أخرى وكذا تنظيم تبادلها بين الوحدات المختلفة في الحاسوب أي الجهاز.
8. الحفاظ على سرية الجهاز لضمان عدم وصول أي شخص غير مخول له للبيانات والبرمجيات.
9. القيام بإدارة جميع موارد الحاسب الآلي مثل إدارة الذاكرة الرئيسية وكذا إدارة وحدات الإدخال ووحدات الإخراج ووحدة المعالجة المركزية وكذا وحدات التخزين الثانوي وغير ذلك.

 

الخاتمة: وبذلك قدمنا لك عزيزي القارئ الكريم شرح شبه تفصيلي لمراحل تطور أنظمة التشغيل Operating Systems او نظم التشغيل خلال فترات طويلة سابقة وحتى وصولها الينا في تصميمها الراهن و شكلها الحالي.

تعديل المقال