سیستم عامل چیست؟ 7 وظیفه اصلی آن کدام اند؟
در این مقاله آموزشی به سوال سیستم عامل چیست پاسخ داده و به بررسی وظایف سیستم عامل و انواع سیستم عامل های موجود میپردازیم. داشتن دانش در زمینه سیستم عامل ، پاسخی بر سوال سیستم عامل چیست و بسیاری از سوالات دیگر شما در حوضه های برنامه نویسی، نرم افزار و سخت افزار خواهد بود. سیستم عامل چیست ؟ ( ویکی پدیا )
سیستم عامل چیست؟
در پاسخ به سوال سیستم عامل چیست میتوان گفت سیستم عامل نرم افزاری است که اجرای برنامه های مختلف در سیستم ( موبایل، لب تاب، تبلت و… ) را مدیریت میکند؛ همچنین رابطی بین برنامه های کاربردی و سخت افزار میباشد. به تعریف دیگر میتوان گفت سیستم عامل روند اجرای نرم افزار ها در سیستم را مدیریت کرده و به کاربران اجازه استفاده از سخت افزار سیستم را میدهد. هر سیستمی بر اساس سخت افزار های مورد استفاده در آن، نیازمند سیستم عاملی مخصوص به خود میباشد؛ سیستم عاملی که بتواند بهترین عملکرد و استفاده را از آن سخت افزار داشته باشد.
کاربرد سیستم عامل چیست؟
در جواب سوال کاربرد سیستم عامل چیست هم باید گفت که سیستم عامل ها رابط میان سخت افزار و کاربر میباشند. کاربری که از سیستم استفاده میکند، چگونگی کارکرد سخت افزار را نمی داند و به آن اهمیتی نمی دهد. آنچه کاربر نهایی به دنبال آن میباشد، استفاده کردن از سیستم است. کاربر سیستم را مجموعه ای از نرم افزار های کاربردی میبیند. این سیستم عامل است که باید دستورات کاربر را به گوش سخت افزار رسانده و نتیجه را به کاربر اعلام کند.
به عنوان مثال وقتی کاربر دستور پرینت میدهد، نمی داند که پرینتر چگونه کار میکند؛ بلکه این سیستم عامل است که کار های نهایی را انجام میدهد تا کاربر به هدفش برسد. سیستم عامل بایستی مدیریت تمامی دستگاه های I/O ( ورودی / خروجی ) را بر عهده بگیرد. سیستم عامل های امروزی یک رابط گرافیکی در اختیار کاربر قرار داده و پس زمینه انجام عملیات را از دید کاربر مخفی میکنند.
مروری کوتاه بر تاریخچه سیستم عامل ها
از اوایل دهه 70 میلادی قیمت سخت افزار ها شروع به پایین آمدن کرد. در نتیجه مردم قادر بودند کامپیوتر های شخصی را خریداری کرده و به خانه بیاورند. گسترش استفاده از کامپیوتر ها سبب ایجاد نیازمندی به سیستم عامل ها شد. در نتیجه شرکت های مختلفی شروع به ساخت سیستم عامل هایی متفاوت و مختلف برای کامپیوتر ها کردند. برخی از این سیستم عامل ها با شکست مواجه شده و برخی دیگر ( مانند ویندوز ) با استقبال مردم رو به رو شده و به موفقیت رسیدند.
وظایف سیستم عامل چیست؟
در پاسخ به سوال وظیفه سیستم عامل چیست میتوان گفت که اولین و بنیادی ترین وظیفه سیستم عامل ها، ایجاد رابطی ساده جهت تعامل کاربر با سخت افزار سیستم میباشد. اما سیستم عامل ها وظایف دیگری نیز دارند که برخی از مهمترین وظایف سیستم عامل ها را در ادامه بررسی میکنیم :
- فراهم نمودن ابزار های توسعه برنامه
- انجام کارهای مورد نیاز برای اجرای نرم افزار ها
- فراهم کردن دسترسی به دستگاه های I/O
- فراهم کردن سطح دسترسی کنترل شده به فایل ها
- تشخیص خطا و پاسخ به آن
- مدیریت حساب های کاربران در سیستم
- گزارش میزان عملکرد سیستم
1 – فراهم نمودن ابزار های توسعه برنامه
با توجه به روند اجرای نرم افزار ها توسط سیستم، میدانیم که پردازند نمیتواند چیزی جز صفر و یک را پردازش کند. اگر بخواهیم با زبان ماشین یا همان صفر و یک برنامه نویسی کنیم، کارمان بسیار سخت و دشوار خواهد شد. در نتیجه بایستی از زبان های برنامه نویسی سطح بالا برای توسعه نرم افزار های خودمان استفاده کنیم. خوب همانطور که میدانید، کد نویسی با استفاده از زبان های سطح بالا، نیاز به ابزار ها و نرم افزار هایی دارد.
به عنوان مثال ابزار هایی کاربردی و حیاتی برای مدیریت فایل ها، کنترل I/O، مدیریت حافظه اصلی، خطایابی در کد نویسی، کامپایلر و غیره. سیستم عامل ها این مجموعه نرم افزار ها را تحت عنوان ابزار های utility یا کمکی فراهم کرده تا کار توسعه برنامه با زبان های سطح بالا تسهیل گردد. برای آشنایی بیشتر با برنامه نویسی میتوانید مقاله برنامه نویسی اندروید را مطالعه کنید.
2 – انجام کارهای مورد نیاز برای اجرای نرم افزار ها
برای اجرای یک نرم افزار در سیستم، بایستی چندین گام برداشته شود. ابتدا دستورالعمل ها و داده ها باید از هارد خوانده شده و در RAM بارگیری شوند. دستگاه های مورد نیاز I/O هم باید مقدار دهی اولیه شده و برخی از منابع دیگر نیز باید فراهم شوند. سیستم عامل تمامی این وظایف را برای کاربر انجام داده و مقدمات لازم جهت اجرای برنامه ها را فراهم میکند. کاربر فقط کافیست بر روی برنامه مد نظر خود کلیک کرده تا برنامه اجرا شود.
3 – فراهم کردن دسترسی به دستگاه های I/O
انتظار کاربر از سیستم، استفاده از تمامی دستگاه های ورودی/خروجی نظیر پرینتر، اسکنر، کیبورد، موس و… میباشد. برای ایجاد کردن زمینه استفاده کاربر از دستگاه های I/O، باید برخی از هماهنگی ها انجام شود. سیستم عامل تمامی این هماهنگ سازی ها را بر عهده میگیرد. سیستم عامل با استفاده از درایور های دستگاه های I/O، ارتباط میان این دستگاه ها و کاربر مصرف کننده را برقرار میکند. پس کاربر به راحتی میتواند ازین دستگاه ها استفاده کند.
4 – فراهم کردن سطح دسترسی کنترل شده به فایل ها
کاربر استفاده کننده از سیستم، به فایل ها و پوشه های موجود در حافظه دستگاه خود نیاز دارد. پس بایستی بتواند به این فایل ها و پوشه ها دسترسی پیدا کند. البته این دسترسی باید کنترل شده و درست باشد؛ در غیر این صورت، کاربر میتواند عملکرد سیستم عامل را مختل کند. به عنوان مثال در سیستم عامل اندروید، کاربر به فایل ها دسترسی دارد اما روت ( Root ) گوشی و فایل های اصلی را نمیبیند.
شاید شنیده باشید که میتوان اندروید را روت کرده و به این فایل ها نیز دسترسی داشت. آری میشود؛ اما با انجام این کار شما به منابع اصلی و فایل های سیستم عامل اندروید دسترسی پیدا میکنید. پس با اندکی تغییر در این فایل ها، ممکن است سیستم عامل شما بهم ریخته و نیاز به تعویض پیدا کند. پس دسترسی کاربر به فایل ها به صورت کنترل شده از سوی سیستم عامل صورت می گیرد.
5 – تشخیص خطا و پاسخ به آن
در زمان استفاده کاربر از سیستم، خطا های زیادی ممکن است رخ بدهد. سیستم عامل باید در زمینه رفع خطا عملکرد بالایی داشته باشد. همچنین سیستم عامل باید ریسک پذیری داشته و با اندک خطایی، عملکرد خود را از دست نداده و مختل نشود. خطا های سیستم ممکن است نرم افزاری ( تقسیم بر صفر، سر ریز حسابی و… ) یا سخت افزاری ( کار نکردن حافظه، خراب شدن RAM و… ) باشند.
در هر مورد از موارد ذکر شده، سیستم عامل باید پاسخ دهد که میتواند شرایط خطا را از بین ببرد یا نه؟ در صورت از بین بردن خطا و رفع آن، باید کمترین تاثیر را بر روی برنامه در حال اجرا داشته باشد؛ به گونه ای که کاربر استفاده کننده بهترین تجربه را کسب کند.
6 – مدیریت حساب های کاربران در سیستم
برای یک سیستم کامپیوتری ممکن است چندین حساب کاربری تحت عنوان مدیر، کاربر، میهمان و… نیاز باشد. در اینجا سیستم عامل بایستی ویژگی ایجاد حساب و مدیریت حساب ها را در اختیار کاربر قرار دهد. سیستم عامل باید این پروسه را مدیریت کرده و امنیت حساب ها را تضمین کند. حساب های ایجاد شده نیز بایستی قابلیت تعیین سطوح دسترسی توسط مدیر اصلی سیستم را دارا باشند.
7 – گزارش میزان عملکرد سیستم
یک سیستم عامل خوب باید میزان استفاده برنامه ها از منابع سیستم را به ما گزارش دهد. به عنوان مثال گزارش استفاده از اینترنت، استفاده از CPU و میزان استفاده از RAM سیستم. این گزارشات بایستی دقیق و نزدیک به واقعیت باشند؛ تا کاربر بتواند از این گزارشات در جهت منافع خود استفاده کند. در این گزارشات اگر مورد مشکوک یا استفاده زیاد از یک نرم افزار مشاهده شود، سیستم عامل موظف است دلیل این اشکال را نیز بازگو کند.
روند اجرای سیستم عامل
سیستم عامل نیز مانند تمامی نرم افزار ها در هارد یا حافظه جانبی سیستم قرار میگیرد. بلافاصله پس از روشن شدن سیستم، بخشی از سیستم عامل که در برگیرنده هسته یا kernel سیستم عامل است، به RAM منتقل میشود. این اتفاق جهت بارگزاری سیستم عامل رخ میدهد. با توجه به اینکه سیستم عامل مادامی که سیستم روشن است، اجرا میشود، هسته آن در زمان روشن بودن سیستم در RAM باقی می ماند. پس بخشی از فضای RAM همیشه در اشغال سیستم عامل میباشد.
هسته سیستم عامل چیست؟
هسته یا kernel سیستم عامل در واقع همان مغز متفکر سیستم عامل میباشد. هسته سیستم عامل آن بخش از سیستم عامل است که بدون هیچ واسطه ای با سخت افزار سیستم ارتباط برقرار میکند. در واقع ارتباط اصلی با سخت افزار های سیستم توسط هسته سیستم عامل انجام میشود. سایر بخش های سیستم عامل نظیر رابط کاربری و مدیریت فایل، به شدت وابسته به kernel هستند.
کنترل رایانه در دست سیستم عامل است یا پردازنده؟
هر سیستمی مجموعه ای از منابع برای انتقال، ذخیره سازی و پردازش داده هاست. سیستم عامل این منابع را مدیریت میکند. حال آیا می توان گفت این سیستم عامل است که کنترل عملیات کامپیوتر را بر عهده دارد؟ پاسخ از یک دیدگاه مثبت است؛ آن هم از این نظر که سیستم عامل با مدیریت منابع سیستم، اعمال اصلی آن را کنترل میکند. اما نمیتوان گفت که کنترل همیشه به دست سیستم عامل است. چرا؟ چون سیستم عامل، خود مجموعه ای از برنامه هاست که توسط پردازنده اجرا میشود.
در واقع این پردازنده است که سیستم عامل را زنده نگه میدارد. اما سیستم عامل نیز سایر برنامه های کاربردی را اجرا کرده و در زنده نگه داشتن آنها به پردازنده کمک میکند. پس کنترل به صورت دائمی به دست سیستم عامل نبوده و پردازنده به صورت مداوم کنترل را به دست میگیرد. به دست گرفتن کنترل توسط پردازنده به منظور زنده نگه داشتن خود سیستم عامل میباشد.
مفهوم زنده نگه داشتن یک نرم افزار
زنده نگه داشتن به معنی اجرای مداوم یک نرم افزار است. نرم افزاری که بمیرد، پردازش نشده و در نتیجه اجرای آن متوقف خواهد شد. اما همه ما میدانیم که سیستم عامل باید مادامی که سیستم روشن است، زنده بوده و به اجرا شدن ادامه دهد. پس سیستم عامل، خود وابسته به پردازنده است؛ و در واقع این پردازنده است که مهمترین نرم افزار سیستمی، یعنی سیستم عامل را اجرا کرده و زنده نگاه میدارد.
انواع سیستم عامل ها
بسیاری از مردم وقتی اسم سیستم عامل به گوششان میخورد، ویندوز را تصور میکنند. شاید آنها فکر میکنند که ویندوز تنها سیستم عامل دنیاست. در صورتی که کاملا در اشتباه اند. سیستم عامل های زیاد و متنوعی تا کنون برای سخت افزار های مختلف ساخته شده اند؛ اما برخی از بزرگترین و کارآمد ترین سیستم عامل ها عبارتند از :
- سیستم عامل ویندوز : مورد استفاده در کامپیوتر های رو میزی، لب تاب ها و سرور های ویندوزی
- سیستم عامل اندروید : مورد استفاده در گوشی های مختلف تلفن همراه و سایر سیستم های اندرویدی نظیر یخچال و تلویزیون های هوشمند
- سیستم عامل لینوکس : مورد استفاده در کامپیوتر های رو میزی، لب تاب ها و سرور های لینوکسی ( هسته اندروید نیز لینوکس میباشد )
- سیستم عامل IOS : مورد استفاده در گوشی های ساخت شرکت اپل
- سیستم عامل macOS : مورد استفاده در کامپیوتر ها و لب تاب های شرکت اپل
همانطور که در مقاله سیستم عامل چیست ذکر شد، سیستم عامل های بسیار زیادی در جهان وجود دارند که برخی از آنها شکست خورده و نابود شده اند یا بسیار کم استفاده میشوند. نظیر بلک بری و ویندوز فون؛ هر چند سیستم عامل های جدیدی نظیر فیوژا نیز وجود دارند که تازه پا به عرصه وجود گذاشته اند.
چکیده مقاله ” سیستم عامل چیست “
در مقاله سیستم عامل چیست به پاسخ سوال اساسی و مهم ” سیستم عامل چیست ” پرداخته و مروری داشتیم بر تاریخچه ورود سیستم عامل ها به بازار عرضه جهانی. با اینکه موضوع اصلی و تیتر مقاله در مورد ” سیستم عامل چیست ” طراحی شده بود اما انواع سیستم عامل ها را نیز مورد بررسی قرار داده و 7 وظیفه مهم سیستم عامل ها را هم بیان کردیم. علاوه بر موارد ذکر شده، به پاسخ سوال کاربرد سیستم عامل چیست هم پرداختیم. در نتیجه مقاله سیستم عامل چیست، پاسخی بر تمامی سوالات شما در زمینه سیستم عامل، کاربرد و وظایف آن خواهد بود.
خوب امیدوارم که حال دلتون خوب باشه.
به امید روزای بهتر…
پاسخ دهید