الكثيرون يتساءلون حول أنظمة التشغيل أو Operating Systems، ما هو هذا المصطلح وماذا يعني؟ وما هو دور أنظمة التشغيل؟ وما الفرق بين نظام التشغيل والبرنامج العادي؟ وما هي أهم أنظمة التشغيل لكل من أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية؟ والكثير من الأسئلة الأخرى.
في هذا المقال سوف نقوم بالتحدث عن موضوع أنظمة التشغيل في الكثير من الجوانب بشكل بسيط وسهل.
ما هي أنظمة التشغيل Operating Systems؟
نظام التشغيل هو البرنامج الأكثر أهمية على الكمبيوتر، إذ يجب أن يكون لكل حاسوب مخصّص للأغراض العامة نظام تشغيل لتشغيل البرامج والتطبيقات أخرى.
نظام التشغيل Operating System يشار إليه إختصاراً ب “OS”، و هو أهم برنامج يتم تشغيله على الكمبيوتر أو الموبايل، و هو الوسيط بين المستخدم وأجهزة الكمبيوتر، من خلاله يتم تنفيذ التعليمات والأوامر التي تعطيها لجهاز الكمبيوتر.
نظام التشغيل هو برنامج يدير أجهزة الكمبيوتر والموبايل، يعمل في جميع الأوقات عندما يكون جهاز الكمبيوتر أو الهاتف الذكي قيد التشغيل. لكل كمبيوتر أو هاتف ذكي يجب أن يكون له نظام تشغيل يقوم بتشغيل وإدارة كافة المكونات العامة والبرامج أو التطبيقات على الهواتف الذكية.
تقوم أنظمة تشغيل الكمبيوتر بأداء المهام الأساسية، مثل التعرُّف 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 أنَّ البرامج المختلفة والمستخدمين الذين يعملون في نفس الوقت لا يتداخلون مع بعضهم البعض، وهو مسؤول أيضًا عن الأمان، لضمان عدم وصول المستخدمين غير المصرَّح لهم إلى النظام.
مبدأ عمل نظام التشغيل
يقوم نظام التشغيل بآداء المهام الأساسية لأي كمبيوتر أو هاتف ذكي، من حيث التعرف على وحدة المعالجة المركزية CPU، و محرك القرص الصلب hard disk drive المخصَّص لعملية تخزين البيانات، وذاكرة الوصول العشوائي RAM، واتصالات الشبكة Network connections و لوحة المفاتيح Keyboard، و عرض المخرجات على الشاشة عن طريق كارت الشاشة Graphics card، والتحكم في الأجهزة الملحقة بالكمبيوتر مثل الطابعات Printer.
الفرق هنا بين نظام التشغيل والبرنامج العادي، هو أنَّ نظام التشغيل يمثل البنية التحتية البرمجية التي يعمل الجهاز وفقاً لها، والتي يتم برمجة البرنامج العادي بناءاً عليها. أمّا البرنامج فهو قطعة برمجية إضافية، يتم إنشاؤها لتعمل وفقاً لنظام التشغيل بهدف إضافة خواص ومميزات ووظائف خاصَّة للجهاز (سواء جهاز كمبيوتر أو موبايل).
وتستفيد البرامج و التطبيقات من نظام التشغيل عن طريق تقديم طلبات Requests للحصول على الخدمات من خلال واجهة تطبيق البرنامج Application Program Interface) API)، بالإضافة إلى ذلك يمكّن المستخدمين من قيامهم بالتفاعل المباشرة مع نظام التشغيل وذلك من خلال واجهة المستخدم مثل واجهة سطر الأوامر Commands Lines Interface) CLI)، أو واجهة المستخدم الرسومية Graphical User Interface) GUI).
أمّا بالنسبة للأنظمة الضخمة فيتحمل نظام التشغيل مسؤوليات وصلاحيات أكبر، فإنَّه بالتشبيه البسيط مثل شرطي المرور، فهو يتأكد من أنَّ البرامج المختلفة التي تعمل في نفس الوقت، والمستخدمين الذين يعملون في نفس الوقت لايتداخلون مع بعضهم البعض.
نظام التشغيل مسؤول أيضاً عن الأمان لضمان عدم وصول المستخدمين غير المصرح لهم بالوصول إلى النظام، وتنظيم عملية الوصول إلى المعلومات و البيانات بإعطاء أذن وصول Access permission مختلف لكل شخص على حسب المصرَّح له داخل النظام، ويقوم بتنظيم هذه العملية مدير النظام المختص داخل الشركة أو المؤسسة.
أشهر أنظمة التشغيل
سنتناول في السطور القادمة أشهر وأهم أنظمة التشغيل الموجودة حالياً، و سوف يتم تقسيم أنظمة التشغيل إلى قسمين، القسم الأول هو أنظمة تشغيل الحاسب الآلي، والقسم الثاني هو أنظمة تشغيل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية. وسوف نقوم باستعراض أهم مزايا وعيوب كل نظام تشغيل، و ماهي منصات اللغات البرمجية المبني عليها النظام:
مايكروسوفت ويندوز Microsoft Windows:
Windows هو نظام ذو واجهة مستخدم رسومية من إنتاج شركة مايكروسوفت الأمريكية، ويعتبر النظام الأكثر انتشاراً على مستوى العالم، وذلك لسهولة استخدامه ومرونته الكبيرة في دعم وعمل كل التطبيقات والبرامج.
للحصول على الدعم الفني وكافة الخدمات من مايكروسوفت Microsoft يجب امتلاك المستخدمين نسخة مرخصة من قِبل الشركة، وتتيح الشركة نسخة تجريبية Trial لمدّة شهر للمستخدمين الجدد، وإذا تمَّ استخدام نسخة مفعلة بطريقة غير شرعية تخرج فوراً من تحت مظلَّة مايكروسوفت، وتعتبر مايكروسوفت نفسها أنَّها غير مسؤولة عن أيَّة عواقب قد يواجهها المستخدم عند استخدامه لأيٍّ من نسخ ويندوز المفعّلة بطريقة غير شرعية.
تلبي Microsoft معظم احتياجات المستخدمين حول العالم، حيث أنَّها تنتج أنظمة التشغيل لكل أنواع الأجهزة سواءً أجهزة الكمبيوتر الشخصي PC أو أجهزة الخوادم Server.
آبل ماكينتوش Apple Macintosh:
آبل هي من عمالقة صناعة التكنولوجيا، وقد قامت بإنشاء نظام تشغيل خاص بها وهو Mac OS لايمكن للمستخدمين تثبيته إلَّا على أجهزة ماكيتنوش وهي من إنتاج آبل أيضاً، وتعود تسمية ماكينتوش إلى نوع من أنواع التفاح، كما هو في الشعار الموجود على أجهزتها، وهو نظام آمن تماماً وصعب الاختراق وتعد الخصوصية فيه عالية جداً، سنسرد في هذا المقال أهم إصدارات عالم Mac OS.
أهم إصدارات Mac OS:
الجيل الأول MAC OS Classic:
كان نظام MAC OS نظاماً خالياً من سطر كتابة الأوامر Command، وكان يعمل بواجهة مستخدم User Interface واستمر ذلك حتى الإصدار الرابع، وكانت هذه الإصدارات لا تدعم إلا تشغيل برنامج واحد فقط في نفس الوقت. واختلفت هذه الإصدارات لاحقاً من بداية الإصدار الخامس أصبح Mac OS يدعم تعدُّد المهام في نفس الوقت Multi-Tasking والمثبت على أجهزة Macintosh 2.
تمَّ انتقاد النظام بشدة بسبب عدم استجابة النظام لبعض أوامر المستخدمين، وعدم توافق النظام مع إضافات آبل الصادرة من آبل نفسها Mac OS Extensions، والتي تضيف بعضاً من الإضافات الخاصة بالشبكة.
في الإصدار الرابع كانت تستخدم آبل نظام البرمجة الخاص بها وهو MFS اختصار Macintosh File Syste، بحيث هذا النظام يعد بسيط جداً يقوم بدعم نوع واحد من الملفات، ثم تفادت آبل المشاكل المُصدرة من هذا النظام بحيث أنّها قامت باستبداله بنظامها الآخر HFS اختصار Hierarchical File Syste، وهو نظام هرمي يقوم بدعم تعدُّد نظام المجلدات Folders فأعطى نظام HFS الهرمي تفرعين للملفات، بحيث يكون التفرع الأول هو تفرُّع البيانات ويكون التفرع الثاني هو تفرع المصدر.
الجيل الثاني Mac OS X:
هو الجيل الأخير من إصدارات آبل لنظم التشغيل، ويشير الرمز X إلى الرقم 10 بالأعداد الرومانية، ويعرف أيضاً Mac OS sierra، وهو أول نظام تشغيل من إنتاج آبل يدعم اللغة العربية، وتعتبر منصة التشغيل Mac OS X قائمة على عدة لغات برمجة منها لغة C ولغة C++ ولغة C# ولغة البرمجة Swift التي أنشأتها آبل خصيصاً لتطوير أنظمتها المختلفة.
تصميم Mac OS X يقوم على أربعة طبقات فوق بعضها فهي مكملة لبعضها البعض، بحيث تُمثل الطبقة الأولى واجهة المستخدم AQUA Interface، أمّا الطبقة الثانية تُمثل الطبقة الهيكلية وتسمَّى Frameworks، أمّا الطبقة الثالثة فهي تعتبر نظام التصميم Graphics subsystem وتستخدم آبل نظام Quartz بحيث يتميز هذا النظام بتوفير الدَّعم لتقنيات ثنائية وثلاثية الأبعاد 2D و 3D، أمّا الطبقة الرابعة فهي نظام NeXT Step.
أشهر أنظمة التشغيل للهواتف الذكية
تعتبر الهواتف الذكية أكثر مخرجات التكنولوجيا انتشاراً وشراءً على مستوى العالم، فمعظمها يستخدم شاشات اللمس Touch Screen لإرسال الأوامر للهاتف، وتختلف سرعة تنفيذ الهاتف لأوامر مستخدمه طبقاً لسرعة وجودة المكونات الموجودة بداخله.
وأيضاً طبقاً لقوة نظام التشغيل المثبت عليه، ويستطيع الهاتف الذكي مزامنة وإرسال رسائل البريد الإلكتروني و تصفُّح الإنترنت، وفتح كافَّة الملفات بكافة امتدادتها ويحتوي على لوحة مفاتيح قياسية تسمّى QWERTY، وإليك أهم أنظمة التشغيل للهواتف الذكية:
أندرويد Android
وهو نظام التشغيل الأكثر انتشاراً للهواتف الذكية على مستوى العالم الذي تستخدمه معظم الشركات المصنِّعة للهواتف الذكية، أندرويد مبني على نواة لينكس Linux kernel، ومصمَّم بلغات البرمجة Java و C++ و C و Kotlin.
تعني كلمة Android بالإنجليزية الإنسان الآلي، يتم تطوير الأندرويد من قبل التحالف المفتوح للهواتف النقالة Open Handset Alliance والذي تقوم شركة Google بإدارته، وهو تجمُّع يتكون من أربعة وثمانين من شركات الاتصالات وشركات مصنعي مكونات الهواتف ومطوري البرمجيات، الذين يلتزمون بتطوير المعايير المفتوحة للهواتف النقالة مثلHTC ، Dell ، Motorola ، INTEL ، NVIDIA ، Vodafone ، Samsung ، Huawei ، Toshiba.
أخيراً اندرويد هو نظام تشغيل مفتوح المصدر، وهذا ساهم في جعله أهم وأشهر نظام تشغيل لأجهزة الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
نظام التشغيل للأيفون IOS
نظام التشغيل (IOS) وهو اختصار (iPhone Operating System) وهو نظام التشغيل الخاص بأجهزة هواتف آبل IPhone، وقد تمَّ إطلاق أول نسخة منه في 2007، يعتبر نظام IOS من الأنظمة الإحتكارية المغلقة المصدر بحيث لن يتمكن أي مطور من التعديل على أيٍّ من هذه الأكواد الأساسية الخاصَّة به.
وإن حدث أي تعديل في هذه الأكواد فإنَّ آبل تعتبر هذا الأمرغير قانوني illegal. مرَّت نسخ IOS بالعديد من المراحل والإصدارات، ويعتبر النظام الأكثر أماناً وخصوصية في مجال الهواتف الذكية، ويتميز IOS بسرعة تنفيذ أوامر المستخدم ممّا جعله النظام المفضَّل لكثير من المستخدمين.
