نظام التشغيل هو برنامج يدير موارد الكمبيوتر، ويعمل بشكل خاص على تنظيم تلك الموارد بين البرامج الأخرى، ومن أهّمها وحدة المعالجة المركزية، وتخزين الملفات، وذاكرة الكمبيوتر، وأجهزة الإدخال والإخراج، واتصالات الشبكة، وعلى عكس معظم البرامج الأخرى، التي تؤدي مهمة معيّنة ثم تنتهي، فان نظام التشغيل يعمل بشكل مستمر، ولا ينتهي إلا عندما يتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر، أما مهام الإدارة التي يقوم بها فتشمل جدولة استخدام هذه الموارد لتجنب حدوث التعارض والتداخل بين البرامج.

 

مهام نظام التشغيل

تقوم أنظمة التشغيل بالمهام الآتية:

 

إدارة مُعالج البيانات: من مهام نظام التشغيل تخصيص ما يكفي من الوقت لمعالجة كل التطبيقات والعمليّات، حتى تستطيع العمل بأكبر قدر ممكن من الكفاءة، ويعتبر هذا مهماً بشكل خاص عند تعددّ المهام، فعندما يقوم المستخدم بتشغيل عدّة تطبيقات وعمليات في نفس الوقت، فهنا يأتي دور نظام التشغيل في التحققّ من توفر ما يكفي من المصادر لتشغيل هذه التطبيقات والعمليات بشكل جيّد.

تخزين وإدارة الذاكرة: يحتوي جهاز الكمبيوتر على أربعة أنواع من الذاكرة وهي: ذاكرة التخزين الرئيسيّة، وذاكرة التخزين الثانوية، وذاكرة مخبئية عالية السرعة (بالإنجليزية: high-speed cache)، وذاكرة الأقراص، وينبغي على نظام التشغيل التأكد من موازنة احتياجات كل عمليّة أو تطبيق مع أنواع الذاكرة المتاحة، والتأكد من توفر ما يكفي من الذاكرة لكل عمليّة حتى تؤدي وظيفتها، ويجب التأكد من عدم استخدام ذاكرة عملية معيّنة لعملية أخرى.

استخدام واجهة المستخدم: واجهة المستخدم هي الجزء الذي يتفاعل من خلاله المستخدم مع التطبيق، فبعض أنظمة التشغيل مثل ميكروسوفت ويندوز، و أبل ماكنتوش (بالإنجليزية: Apple Macintosh)، تستخدم واجهات المستخدم البيانيّة (بالإنجليزية: raphical user interfaces)، كما تستخدم أنظمة التشغيل الأخرى، مثل يونيكس (بالإنجليزية: Unix).

إدارة الجهاز: يقوم نظام التشغيل بإدارة عمليات الإدخال والإخراج التي تتم في بعض أجهزة الحاسوب الإضافيّة مثل الطابعات، والماسحات الضوئية، والتي تحتاج إلى برامج تشغيل، أو برامج خاصة لترجمة الإشارات الكهربائية المُرسلة من نظام التشغيل أو برنامج التطبيق إلى هذه الأجهزة.

استخدام الوصلات البينية للتطبيقات: يستخدم المبرمجون أجهزة وصلات برامج التطبيقات (بالإنجليزية: application program interfaces) للتحكم في الكمبيوتر ونظام التشغيل، من خلال إدخال بعض الأوامر والوظائف في برامجهم، فعندما يبدأ نظام التشغيل بالعمل تبدأ هذه الأوامر بالتطبيق، وبالتالي لا يحتاج المبرمج إلى معرفة تفاصيل المتعلقة بالمكونات المادية في الحاسوب.

أنواع أنظمة التشغيل

يوجد العديد من أنواع أنظمة التشغيل، ومنها:

 

نظام التشغيل الآني: في نظام التشغيل الآني (بالإنجليزية: Real-time operating systems) لا يكون للمستخدم الكثير من السيطرة على الوظائف التي تؤديها الأنظمة، والتي تستخدم في السيطرة على الآلات والأدوات العلمية، والنظم الصناعيّة.

أنظمة التشغيل ذات المستخدم الواحد والمهام المتعددة: تسمح هذه الأنظمة لمستخدم واحد بتشغيل عدّة تطبيقات في وقت واحد على جهاز الكمبيوتر، وهو النوع الموجود على معظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة الشخصية، ومن أشهر الأمثلة على هذه الأنظمة: المايكروسوفت ويندوز، و(Mac OS)، ولينوكس (Linux).

أنظمة التشغيل متعددة المستخدمين: وتسمح هذه الأنظمة لعدة مستخدمين باستخدام موارد الكمبيوتر في نفس الوقت، ومن الأمثلة عليه أونيكس (Unix).

أنظمة التشغيل ذات المستخدم الواحد والمهمة الواحدة: تسمح هذه الأنظمة لمستخدم واحد بالقيام بمهمة واحدة في كل مرة، ومن الأمثلة عليه نظام التشغيل الذي يستخدمه المساعدون الرقميون الشخصيون (بالإنجليزية: personal digital assistants)، المعروف أيضا باسم أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

أمثلة على أنظمة التشغيل

يوجد الكثير من الأمثلة على أنظمة التشغيل التي تُستخدم في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المكتبيّة، والأجهزة اللوحية، ومنها إصدارات ميكروسوفت ويندوز "Microsoft Windows"، مثل ويندوز 10، و ويندوز 8، و ويندوز 7، و ويندوز فيستا (Windows Vista)، وWindows XP، بالإضافة إلى نظام (macOS) في أجهزة أبل، و نظام (iOS)، و نظام (Chrome OS)، و نظام (BlackBerry Tablet OS)، ونظام لينكس.