آشنایی با مفهوم سیستم عامل و نحوه‌ی عملکرد آن

سیستم عامل برنامه ای است که امروزه در بسیاری از دستگاه های دیجیتال از جمله کامپیوترهای خانگی، گوشی های هوشمند و ... نصب می شود و این امکان را برای شما فراهم می کند تا بتوانید انواع اپلیکیشن های دیگر را روی دستگاه خود نصب کرده و از آن استفاده کنید. در واقع می توان گفت که این برنامه ها برای مدیریت دستگاه ها طراحی شده اند و اولین برنامه ای هستند که روی دستگاه شما نصب می شوند. ما در این مطلب قصد داریم کمی بیشتر درباره مفهوم سیستم عامل و نحوه عملکرد آن صحبت کنیم و اطلاعات جامع و کاملی را در این زمینه در اختیار شما قرار دهیم. پس با ما در ادامه این مطلب همراه باشید.

سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل که به اختصار OS که خلاصه شده عبارت operating system می باشد اولین برنامه ای است که روی کامپیوتر یا گوشی های هوشمند نصب می شود و به شما اجازه می دهد تا انواع برنامه ها را روی دستگاهی که دارید نصب کرده و این برنامه ها را به بهترین شکل ممکن مدیریت کنید. اپلیکیشن های مختلف می توانند با درخواست هایی که با استفاده از API ها برای استفاده از سرویس های مختلف ارسال می کنند با سیستم عامل در ارتباط باشند و از آن استفاده کنند. علاوه بر این باید دقت داشته باشید که کاربران نیز می توانند به صورت مستقیم یا غیر مستقیم با OS در ارتباط باشند که این کار از طریق یک رابط کاربری مانند رابط خط فرمان یا رابط گرافیکی که به اختصار GUI نامیده می شود قابل انجام خواهد بود.

چرا باید از OS استفاده کنیم؟

به طور کلی OS مزایای بسیار زیادی را برای نرم افزارهای کامپیوتری و کاربرانی که از این نرم افزارها استفاده می کنند به همراه دارد. بدون استفاده از سیستم عامل هر یک از اپلیکیشن ها باید به صورت کاملا پایه ای و از صفر نوشته شوند و سرویس های مختلف نیز در آنها به صورت جداگانه تعریف شود. این به آن معناست که تمام عملکردهای سطح پایین و سطح ماشین باید به طور کامل در هر برنامه به صورت جداگانه تعریف شوند که این مسئله می تواند بسیار مشکل ساز و چالش برانگیز باشد. این در حالی است که OS می تواند بسیاری از فعالیت های مختلف مانند ارسال یک فایل در شبکه، نمایش متن روی دستگاه و ... را به راحتی در سطح سخت افزار انجام دهد. به عبارت دیگر می توان گفت که OS این امکان را به تمام برنامه ها و اپلیکیشن ها می دهد تا بتوانند به منابع و سرویس های یکسانی دسترسی داشته باشند و از آنها استفاده کنند.

نحوه عملکرد سیستم عامل

زمانی که OS روی دستگاه نصب می شود به طیف وسیعی از کتابخانه های درایورهای دستگاه متصل می شود تا بتواند تمام سرویس های خود را با محیط سخت افزار تطبیق دهد. هر اپلیکیشن ممکن است یک فراخوانی مشترک را به OS داشته باشد ولی OS زمانی که آن فراخوانی را دریافت می کند از درایور مربوطه اقدامات مورد نیاز را بارگذاری می کند و ممکن است پاسخ های متفاوتی را برگرداند. امروزه سیستم عامل ها یک پلتفرم جامع را فراهم می کنند که طیف وسیعی از سخت افزارها مانند پردازنده ها را پیکربندی و مدیریت می کنند. علاوه بر این باید دقت داشته باشید که این برنامه ها برای مدیریت سخت افزارهای دیگر مانند تجهیزات ذخیره سازی، شبکه، چیپ ست ها و ... نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

عملیات های مختلف OS

به طور کلی یک سیستم عامل چند قابلیت و عملکرد اصلی را به شما ارائه می دهد که این سه عملکرد از طریق CLI( خط فرمان) یا GUI به شما ارائه می شوند. این چند قابلیت شامل موارد زیر هستند:

-          اجرا و مدیریت یک اپلیکیشن

-          تشخیص و اختصاص دادن منابع سخت افزاری مورد نیاز به اپلیکیشن های در حال اجرا

هر OS نیازمند یک رابط کاربری است تا کاربران را قادر سازد بتوانند از طریق آن اقدام به راه اندازی، پیکربندی و حتی عیب یابی سیستم عامل و برنامه های نصب شده روی آن کنند. همانطور که در بخش قبل نیز بیان کردیم دو نوع رابط کاربری وجود دارد که این دو نوع CLI و GUI هستند. شما می توانید بر اساس سلیقه و نیاز خود از هر یک از این رابط های کاربری برای تعامل با OS خود استفاده کنید.

کاربردهای مهم OS

-          مدیریت اپلیکیشن ها: یک سیستم عامل وظیفه دارد تا راه اندازی و مدیریت اپلیکیشن های مختلفی که در دستگاه نصب می شوند را برعهده بگیرد. این وظیفه معمولا شامل مجموعه ای از رفتارها مانند اشتراک زمانی چندین فرایند و ... می شود. در واقع مدیریت به این معناست که OS باید اطمینان حاصل کند که فضا و حافظه کافی برای اپلیکیشن های جدیدی که در حال اجرا هستند وجود دارد و فضای کافی نیز به هر یک از آنها اختصاص پیدا می کند. همین عامل نیز باعث می شود تا اپلیکیشن ها بدون مشکل اجرا شوند.

-          علاوه بر این یک سیستم عامل می تواند از چندین API مختلف نیز پشتیبانی کند که اپلیکیشن ها را قادر می سازد تا از عملکردهای سیستم عامل و سخت افزار بدون نیاز به دانستن جزئیات درباره عملیات های سطح پایین استفاده کنند.

-          از دیگر کاربردهای مهم OS این است که مشخص می کند کدام یک از اپلیکیشن ها باید با چه ترتیبی اجرا شوند.

-          در دستگاه هایی که از پردازش موازی پشتیبانی می کنند OS می تواند نحوه تقسیم برنامه به بخش های مختلف را نیز مدیریت کند.

انواع سیستم عامل و مثال هایی از آن

امروزه انواع مختلفی از OS ها وجود دارند که هر یک دارای کاربردهای مخصوص به خود هستند. از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-          سیستم های چند منظوره: در واقع شامل گروهی از OS ها می شود که می توان از آنها برای مجموعه گسترده ای سخت افزارها استفاده کرد. از جمله آنها می توان به ویندوز، لینوکس و مک، سیستم عامل های مخصوص گوشی های هوشمند و ... از جمله رایج ترین این OS ها به شمار می آیند که امروزه به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.

-          OS های مخصوص سیستم های تعبیه شده از دیگر انواع این برنامه ها می باشند که در بسیاری از دستگاه های محاسباتی مختلف در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند و کاربردهای زیادی نیز دارند.