في عالم انتشار الأجهزة الذكية وبالأخص أجهزة الحاسوب المختلفة، قد يأتي إلى ذهنك كيف يعمل هذا الجهاز، وكيف يفهم الأوامر التي نطلبها منه، وهنا يأتي دور نظام التشغيل، لذلك سنتعرف أكثر في هذه المقالة ما هو تعريف نظام التشغيل؟، وما هي مهامه؟ وما أهميته؟ وكيف يعمل؟، لذا هيا بنا نبدأ.
ما هو نظام التشغيل
لتعريف نظام التشغيل يمكننا القول أنه هو العمود الفقري لأي جهاز حاسوب، وهو البرنامج الأساسي الذي يعمل مع تشغيل الجهاز ليعمل على إدارة جميع العمليات الداخلية، وإذا أردنا تعريف نظام التشغيل بشكل بسيط، فيمكننا القول إنه حلقة الوصل بين المستخدم ومكونات الجهاز، فهو يقوم بتنسيق الأوامر، وضمان سلاسة تفاعل البرامج مع العتاد.
وبدون نظام تشغيل الحاسوب، لن تتمكن الاستفادة من جهاز الحاسوب الخاص بك أو استخدامه، من فتح التطبيقات، أو تصفح الإنترنت وغيره، فيعتبر من لحظة تشغيل الجهاز وحتى إيقافه، يظل النظام يعمل في الخلفية ليوفر بيئة مستقرة وآمنة تُنفذ فيها كل المهام اليومية، من أبسطها إلى أكثرها تعقيدًا.
مهام نظام التشغيل
لا تقتصر وظيفة نظام تشغيل الحاسوب على تشغيل الجهاز فقط، بل هو المسؤول عن تنظيم كل أمر يحدث داخل الحاسوب من بداية تشغيله حتى إيقافه، فنظام التشغيل له مهاماً عديدة يمكننا من خلالها تعريف نظام التشغيل بدقة أنه النظام المركزي المسؤول عن كافة مهام الجهاز، وإليك أبرز هذه المهام:
إدارة الموارد:
يقوم نظام التشغيل بتنظيم موارد الحاسوب مثل المعالج (CPU)، والذاكرة (RAM)، وباقي الأجهزة الطرفية. من خلال توزيع هذه الموارد على البرامج والعمليات النشطة حتى لا يحدث تعارض أو أعطال، ما يسمح بتعدد المهام وتشغيل أكثر من تطبيق في نفس الوقت.
واجهة المستخدم:
يوفر نظام تشغيل الحاسوب واجهة تفاعلية للمستخدم، سواء كانت واجهة رسومية تحتوي على نوافذ وأيقونات وهي الواجهة الشائعة لأغلب المستخدمين، أو واجهة سطر الأوامر (CLI) مخصصة للمستخدمين التقنيين المتقدمين، ومن خلال هذه الواجهة تتمكّن من التعامل مع الجهاز وتطبيقاته بكل سهولة.
إدارة الذاكرة:
من مهام نظام التشغيل تخصيص الذاكرة لتشغيل البرامج، وضمان توزيع الذاكرة على البرامج بدقة، وعند امتلاء الذاكرة، يقوم النظام باستخدام ما يُعرف بالذاكرة الافتراضية لضمان استمرار التشغيل بدون أعطال.
تنظيم الملفات:
يتحكم نظام التشغيل بطريقة تخزين الملفات والمجلدات، وتسهيل إدارتها من حيث الإنشاء، والحذف، والنسخ، والتعديل، مع حفظ المعلومات الخاصة بالملفات مثل النوع، الحجم، وتاريخ التعديل الأخير.
إدارة العمليات:
يقوم النظام بإدارة أي عملية داخل الجهاز حيث يقوم بإنشاء العمليات، وجدولتها، وتحديد أولوياتها، وحتى إنهاء بعضها إذا لزم الأمر، لضمان استغلال الموارد بأفضل صورة.
إدارة المعالجات
يتولى نظام التشغيل توزيع المهام على المعالجات أو الأنوية المتعددة في الجهاز لضمان أداء أسرع وأكثر كفاءة، وهنا يبرز دوره في تنسيق العمليات داخل الجهاز.
إدارة المستخدمين وصلاحياتهم
يسمح نظام التشغيل بإنشاء عدة حسابات وتحديد صلاحيات كل مستخدم بدقة، مما يساعد في حماية الخصوصية وتنظيم استخدام الجهاز بطريقة آمنة وفعالة، وبالأخص في بيئة العمل المشتركة أو العائلية.
إدارة الأجهزة الطرفية:
يقوم نظام التشغيل بإدارة كافة الأجهزة الطرفية مثل الفأرة، ولوحة المفاتيح، والكاميرا، وطابعة، وغيرها من الأجهزة ويضمن توافقها وسرعة استجابتها، وذلك من خلال تعريفات خاصة لكل جهاز.
توفير الأمان والحماية
واحدة من أهم المهام الحديثة لـنظام التشغيل هي حماية الجهاز من التهديدات، واكتشاف الأخطاء المحتملة أو البرمجيات الخبيثة، وإبلاغ المستخدم لاتخاذ الإجراءات المناسبة.
ما أهمية نظام التشغيل
بعد ما تعرفنا على تعريف نظام التشغيل ومهامه، سنتطرق الآن إلى معرفة مدى أهمية نظام التشغيل من خلال النقاط الآتية:
بدونه يصبح الحاسوب عديم الفائدة
لا يمكنك استخدام أي حاسوب إذ لم يتواجد نظام تشغيل، لأنه هو الأساس الذي يساعدك في التواصل مع الجهاز، فبدون نظام تشغيل، لن تتمكن حتى من رؤية شاشة الترحيب أو فتح أي ملف بسيط.
يوفّر تجربة استخدام سهلة للمستخدم العادي
لغة الآلة معقدة للغاية لذلك يقوم نظام التشغيل بتسهيل لغة التواصل بين المستخدم والجهاز من خلال واجة استخدام بسيطة تسمح للمستخدم بالتفاعل مع الجهاز عبر الأزرار والنوافذ والأيقونات، مما يجعل التكنولوجيا متاحة للجميع، وليس فقط للمبرمجين.
يعزز الأمان وحماية البيانات
يقوم نظام التشغيل أيضا بحماية معلومات المستخدمين، من خلال أنظمة التشفير، والتحديثات الأمنية المستمرة للحماية من التهديدات السيبرانية.
ينظم استخدام الجهاز ويوفّر الاستقرار
يعمل نظام التشغيل على تنظيم كافة العمليات داخل الجهاز بطريقة تمنع الأعطال المفاجئة أو التداخل بين البرامج، لتوفير استقرار أكبر وأداء أفضل.
كيف يعمل نظام التشغيل
بعد ما عرفنا تعريف نظام التشغيل ووظيفته الفعلية داخل الجهاز، سنتعرف الآن على كيفية عمل نظام التشغيل في الحاسوب الخاص بك:
تشغيل النظام (Booting Process)
عند الضغط على زر التشغيل، يبدأ الحاسوب بتنفيذ BIOS/UEFI، وهو البرنامج المسؤول عن فحص مكونات الجهاز (مثل المعالج والذاكرة) والتأكد من أنها تعمل بشكل سليم. بعد ذلك يبحث عن نظام التشغيل على الهارد ويقوم بتحميل الكيرنل إلى الذاكرة ليبدأ في العمل.
تحميل الكيرنل وتشغيل الخدمات الأساسية
الكيرنل يعتبر هو قلب نظام التشغيل والمسؤول عن إدارة كل شيء. بمجرد تحميله، يقوم بتشغيل الخدمات الضرورية مثل الشبكة، إدارة الملفات، والتعرف على الأجهزة المتصلة بالحاسوب الخاص بك.
إدارة العمليات (Process Management)
عندما يقوم الشخص بفتح أي برنامج، ينشئ الكيرنل عملية جديدة في النظام ويخصص لها جزءًا من المعالج والذاكرة، حيث يقوم بجدولة وتنظيم المهام ليضمن تشغيل عدة برامج في نفس الوقت بسهولة وكفاءة.
التعامل مع الأجهزة المتصلة (Device Management)
عند توصيل أي جهاز بالحاسوب مثل الماوس أو الطابعة، يعتمد الكيرنل على التعريفات الخاصة بهذه الأجهزة للتحكم بها. وبعد تحميل التعريفات، يستطيع نظام التشغيل استقبال وفهم أوامر الجهاز المتصل.
إدارة الذاكرة (Memory Management)
كل عملية يقوم بها الحاسوب تحتاج إلى ذاكرة، ونظام التشغيل يوزع المساحات بينها بذكاء. وإذا امتلأت الذاكرة، يتم نقل البيانات غير المستخدمة مؤقتًا إلى الهارد لاستعادة المساحة الكافية للعمليات النشطة.
التواصل بين البرامج ونظام التشغيل (System Calls)
التطبيقات لا تستطيع التعامل مباشرة مع مكونات الجهاز، بل تستخدم استدعاءات النظام مثل فتح أو حفظ الملفات. يقوم الكيرنل بتنفيذ هذه الطلبات حسب الصلاحيات الممنوحة لكل تطبيق.
التعامل مع الأخطاء (Error Handling)
إذا حاول أي برنامج تنفيذ أمر غير مسموح به، يتدخل الكيرنل لحمايته من التسبب في انهيار النظام، ويعرض للمستخدم رسالة خطأ أو يغلق البرنامج تلقائيًا في حال لم يكن هناك حل ممكن.
إيقاف التشغيل (Shutdown Process)
عند إغلاق الجهاز، يتولى نظام التشغيل مهمة إغلاق جميع العمليات المفتوحة، وحفظ البيانات، وإيقاف تشغيل الطاقة بطريقة منظمة وآمنة تمنع تلف البيانات.
في الختام تعرّفنا معًا في هذه المقالة على تعريف نظام التشغيل، وفهمنا كيف يشكل العنصر الأساسي في عمل أي جهاز حاسوب، من خلال مهامه ووظائفه التي يؤديها، وأهميته في تنظيم كل العمليات داخل الجهاز، أصبح من الواضح أن نظام التشغيل هو الأساس الذي يقوم بإدارة كل شيء في الحاسوب، لذلك إذا كنت ترغب في التعمق أكثر في أنواع أنظمة التشغيل أو أي موضوع تقني آخر، يمكنك دائمًا زيارة مدونتنا على موقع ديموفنف اشركة استضافة مواقع لتكتشف المزيد.
