سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل را اغلب در انگلیسی به اختصار با OS نشان می دهند. سیستم عامل برنامه ای توانمند و بزرگ است که سخت افزار و دیگر نرم افزارهای سیستم را کنترل و مدیریت می کند و همچنین خدماتی را به کاربر ارائه میدهد.

به عبارتی دیگر میتوان سیستم عامل را رابط بین سخت افزارها و نرم افزارهای کاربردی شمرد.

تمام کامپیوترها و ابزارهای شبه کامپیوتری از جمله لپ تاپ، تبلت، کامپیوتر رومیزی، تلفن هوشمند، ساعت هوشمند، مسیر یاب و بسیاری دیگرسیستم عامل دارند.

نمونه هایی از سیستم عامل

لپ تاپها، تبلتها و سیستمهای رومیزی همه سیستم عاملی هایی دارند که احتمالاً نام آنها را شنیده باشید.

برخی نمونه های سیستم عامل ها شامل: ویندوزهای شرکت مایکروسافت (مثل ویندوز 10، ویندوز 8، ویندوز 7، ویندوز ویستا، ویندوز  XP) ، Mac OS شرکت اپل، سیستم عامل کروم، یونیکس و بالاخره لینوکس که محبوب ترین سیستم عامل بین سیستم عامل های  اپن سورس است. تلفن هوشمند شما هم سیستم عامل دارد و این سیستم عامل ها اغلب یا iOS اپل هستند و یا اندروید گوگل و گاها میتواند ویندوزفون و همچنین سیستم عامل بلک بری نیز باشند.

بارها نامهای اندروید و iOS در رابطه با تلفن هوشمندتان به گوشتان خورده است اما شاید ندانید این دو همان سیستم عامل های روی تلفن هوشمندتان هستند.

در زیر لیست کامل تری از سیستم عامل های موجود روی گوشی های تلفن همراه نسل جدید را برای شما آورده ایم:

• اندروید
• iOS
• ویندوز موبایل
• ویندوز فون
• سیمبین
• یوآی‌کیو
• بادا
• بلک بری
• می‌گو
• پالم
• تایزن

انواع سیستم عامل

سیستم عامل های بی درنگ ( Realtime Operating System )

سیستم‌های بی‌درنگ (بلادرنگ) یا زمان واقعی یک سیستم عامل چند وظیفه‌ای یا مولتی تسکینگ ( multitasking) است که اکثرا در کاربردهایی خاصی که زمان اجرا در آنها بسیار اهمیت دارد استفاده می‌شوند. سیستم عامل در این حالت می‌بایست در زمانی مشخص و معین حتماً جواب مورد نظر را بدهد. سامانه های پرتاب موشک های فضایی، سیستم‌های کنترل آزمایش‌های علمی، تصویربرداری های پزشکی، کنترل صنعتی و… از این دسته‌اند. هدف اصلی استفاده از سیستم‌ عامل های بلادرنگ واکنش سریع و تضمین شده در برابر یک واکنش و دستور خارجی می‌باشد. در سیستم‌های بلادرنگ معمولاً وسایل ذخیره‌سازی جانبی وجود ندارد و به جای آن از حافظه‌های ROM استفاده می‌شوند تا در زمان فراخوانی داده ها از روی حافظه از تاخیری که ممکن است به دلیل وجود حافطه جانبی پیش بیاید جلوگیری شود. به دلیل سیستم‌عامل‌های پیشرفته نیز در این سیستم‌ها وجود ندارند چرا که سیستم‌عامل کاربر را از سخت‌افزار جدا می‌کند و این جداسازی باعث عدم قطعیت در زمان پاسخ‌گویی می‌شود.

سیستم‌هایی که در آن مهلت زمانی وجود ندارد و بلافاصله نسبت به دستورات ارسال شده از محیط خارج باید واکنش مناسب نشان داده شود را بی‌درنگ سخت و سیستم‌هایی که مهلت زمانی در آنها از اهمیت کمتری برخوردار هستند را بی‌درنگ نرم می‌نامند. از کاربرد سیستم‌های بی‌درنگ سخت می‌توان به پرتاب موشک به فضا (پاسخ با تأخیر می‌تواند نتایج فاجعه‌باری را به همراه داشته باشد) و در سیستم‌های بی‌درنگ نرم می‌توان به اسکن بارکد در فروشگاه ها (با اینکه سرعت پاسخ‌دهی باید سریع باشد اما به اهمیت سیستم‌های سخت نمی‌باشد) اشاره کرد.

سیستم عامل سرور

و اما سیستم عامل هایی هم وجود دارند که به سیستم عامل های سرور مشهورند . این سرورها که محتوای سایتهای اینترنتی را میزبانی و مدیریت می کنند و یا اینکه ویدئوهای مورد نظرتان را در اختیار شما قرار می دهند معمولاً سیستم عاملهای خاصی هستند و به گونه ای بهینه شده اند تا نرم افزارهای مادر را بتوانند اجرا نمایند. برخی سیستم عاملهای سرور عبارت اند از  ویندوز سرور، لینوکس ، FreeBSD و…

سیستم عامل توزیع شده (Distributed System)

سیستم عامل توزیع شده در یک محیط شبکه ای اجرا می شود. در واقع سیستم عامل توزیع شده سیستم هایی را که در شبکه‌های مختلف و با راه‌های ارتباطی مختلف وجود دارند و در عین حال از نظر فیزیکی هم مجزا هستند را مجتمع می‌کند و پردازش ها و دستورات را برای کاربران به گونه ای اجرا می کند که گویا بر روی یک کامپیوتر وجود دارند.

سیستم عامل های چند وظیفه ای (Multitasking)

در سیستم های چند وظیفه ای یا Multitasking یک فرایند که یک برنامه ی در حال اجرا می باشد میتواند به بخش ها یا نخ هایی تقسیم شود که این بخش ها قادر هستند به صورت همزمان اجرا شوند.

برنامه‌هایی که چند وظیفه مستقل از هم را انجام می‌دهند می‌توانند به صورت چند نخی نوشته شوند.

سیستم عامل چند پردازنده ای ( Multiprocessing operating systems )

قبل از اینکه به توضیح و بررسی این نوع از سیستم عامل ا بپردازیم لازم دیدیم که شما را با مفهمو خای در سیستم عامل با نام نخ آشنا نماییم:

تعریف نخ

در سیستم عامل کوچک ترین واحد پردازش، Threads یا نخ  نام دارد ، هر نخ تنها یک هدف رو انجام می دهد و در نهایت پس از پایان یافتن اجرای مجموعه ای از نخ ها، یک برنامه یا یک پراسس اصلی پایان می یابد.

حالا که به طور مختصر با مفهوم نخ آشنا شدید به تعریف سیستم عامل های Multiprocessing می پردازیم:

به کامپیوتر هایی که به جای یک پردازنده از چندین پردازنده برای انجام عملیات های مختلف استفاده میکنند سیستم های چند پردازنده ای می گویند؛ برای استفاده از این کامپیوترها نیاز به یک سیستم عامل خاص می‌باشد که بتواند چندین برنامه یا نخهای یک پردازش را به صورت موازی واقعی روی این کامپیوترها اجراء کند، که به این نوع سیستم عامل ها “سیستم عامل های چند پردازنده ای” میگویند. تفاوت اصلی  این سیستم ها با سیستم های چند وظیفه ای (Multitasking) در این می باشد که در سیستم های چند وظیفه ای چند نخ بر روی یک پردازنده اجرا می شود اما در سیستم های چند پردازنده ای چند نخ بر روی چند پردازنده اجرا می شود.

از مزایای این سیستم عامل ها میتوان به مواد زیر اشاره نمود:

• زیاد شدن توان عملیاتی (throughput)
• صرفه جویی در هزینه‌ها
• تحمل پذیری در برابر خطا (fault-tolerant)

سیستم عامل های چند کاربره

این سیستم عامل ها اجازه دسترسی چند کاربر مختلف به صورت هم زمان را به خود می دهند. سیستم های معروف به اشتراک زمان که منابع مختلف یک رایانه را میان چند کاربر با بهره گرفتن از شگردهای چندبرنامه‌ای و چندوظیفه‌ ای به اشتراک میگذارند و همچنین وب سرورها از این نوع سیستم عامل ها می باشند.

سیستم عامل های شبکه

سیستم‌عامل شبکه  (Network Operating System) سیستم‌عاملی است مخصوص پشتیبانی از شبکه  و یا به عبارت دیگر سیستم‌عاملی است که یک شبکه و ترافیک و صف پیام‌های روی آن و نیز کنترل دسترسی چندین کاربر به یک منبع بر روی یک شبکه را کنترل می‌کند.

از انواع سیستم عامل شبکه میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

IBM AIX
Sun Solaris
Plan 9 from Bell Labs
Inferno
Windows 2000 Data Center Server
Windows 2000 Advanced Server
Windows 2000 Server
Windows 2003 Server
Windows 2008 Server
Novell NetWare
Red Hat Linux

نرم افزارها و سیستم عامل

بیشتر نرم افزارها طوری طراحی شده اند که تنها با یک سیستم عامل کار کنند. مثلاً برخی برنامه ها تنها روی ویندوز کار می کنند و برخی دیگر روی Mac OS اپل.

معمولاً در توضیحات نرم افزارها به روشنی ذکر می شود که کدام سیستم عامل امکان اجرای آن را دارد و گاهی اطلاعات جزئی تری در این مورد داده می شود. برای مثال یک نرم افزار تولید فیلم ممکن است در توضیحاتش اشاره کند امکان اجرا در ویندوز های 10، 8 و هفت را دارد اما نسخه های پیشین ویندوز از جمله ویندوز ویستا و اکس.پی را پشتیبانی نمی کند.

توسعه دهندگان نرم افزار معمولاً نسخه های دیگری از نرم افزارشان برای سیستم عامل های دیگر هم تهیه می کنند. مثلاً در مورد نرم افزار تولید ویدئویی که اشاره کردیم ممکن است نسخه ای منتشر شود که تنها در سیستم عامل مک او اس قابل اجرا باشد.

البته نرم افزارهایی هم وجود دارند که مستقل از سیستم عامل عمل کرده و میتوانند در سیستم های مختلفی اجرا شوند مانند برنامه ایی که با زبان برنامه نویسی جاوا نوشته شده اند و اکثرا بدون تغییر و یا با تغییراتی کوچک در سورس برنامه و نصب RunTime مخصوص به جاوا در سیستم عامل مورد نظر اجرا می شوند.

محبوب ترین سیستم عامل

محبوبترین سیستم عامل در جهان همچنان مایکروسافت ویندوز است اما باید توجه داشت که محبوبترین لزوماً به معنای بهترین نیست.