سیستم عامل چیست؟ OS به زبان ساده

برای پاسخ به سؤال سیستم عامل چیست، بیایید به زندگی روزمره‌ی خود نگاهی بیندازیم. امروزه تقریباً همه‌ی ما به‌صورت روزانه از دستگاه‌های هوشمندی مانند موبایل، تبلت، لپ‌تاپ، ساعت هوشمند و یا کامپیوتر استفاده می‌کنیم. وجه اشتراک همه‌ی این دستگاه‌ها، وجود سیستم عامل است. این سیستم عامل است که این دستگاه‌ها را قادر کرده تا امکانات خود را در راستای اهداف ما به کار ببرند.

 سیستم عامل نرم‌افزاری است که بخش‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری کامپیوتر را کنترل کرده و خدمات مشترکی را به برنامه‌های کامپیوتر‌ی ارائه می‌کند. به بیان دیگر، سیستم عامل همان رابط میان کاربر و کامپیوتر است که به کاربران امکان می‌دهد تا کار‌های مورد‌نظرشان را به‌آسانی انجام دهند. در این مقاله با ما همراه باشید تا به سؤال سیستم عامل چیست بپردازیم.

تاریخچه‌‌ی مختصری از سیستم‌عامل‌ها

تاریخچه‌ی سیستم عامل به سال ۱۹۵۰ بازمی‌گردد. در آن زمان کامپیوتر‌ها تفاوتی اساسی با کامپیوتر‌های امروزی داشتند. برای مثال، کامپیوتر‌ها در آنِ واحد فقط یک برنامه را اجرا می‌کردند و کاربران نیز مستقیماً با سخت‌افزار سر‌و‌کار داشتند. علاوه بر این، برای اجرای برنامه‌ها لازم بود که آن‌ها ابتدا روی یک دستگاه ورودی مانند کارت‌خوان بارگذاری می‌شدند. اگر در حین اجرای برنامه نیز خطایی رخ می‌داد، ثبات‌ها و حافظه‌ی اصلی برای پیدا‌کردن علت مورد‌بررسی قرار می‌گرفتند.

اولین سیستم عامل دنیا در سال ۱۹۵۶ توسط کمپانی General Motors تولید شد. این سیستم عامل ساخته شده بود تا در کامپیوتر مرکزی IBM اجرا شود. اما این محصول با چنان موفقیتی مواجه شد که IBM تصمیم گرفت تا برای اولین بار سیستم عامل‌ها را به قصد توزیع تولید کند.

در همان دهه‌ی ۱۹۶۰، آزمایشگاه‌های Bell از اولین نسخه‌ی Unix OS رونمایی کرد. این اولین سیستم عامل چند‌کاربره‌ای بود که می‌توانست چند کار را به‌طور هم‌زمان انجام دهد. قابلیت مورد توجه دیگر این سیستم عامل رایگان‌بودن آن بود. Unix با استقبال زیادی از سوی کاربران مواجه شد و همین موضوع باعث شد تا اولین نسخه‌ی رسمی این سیستم عامل در دهه‌ی ۷۰ روانه‌ی بازار شود. امروزه بسیاری از سیستم عامل‌های متداولی مانند Mac OS X ،iOS ،Android و Chrome Os از نسل Unix هستند. 

در سال ۱۹۷۷، محصولی دیگر به بازار عرضه شد که طرفداران زیادی را در میان دوستداران تکنولوژی پیدا کرد. این محصول Apple Dos بود که توسط Steve Wozniak و برای کامپیوتر‌های خانگی طراحی شده بود. اگرچه Apple Dos در ابتدا قرار بود که یک ROM (حافظه‌ی فقط خواندنی یا Read Only Memory) باشد، اما در نهایت در سال ۱۹۷۸ به‌عنوان Dos (سیستم عامل دیسک یا Disk Operating System) به کار گرفته شد.

در سال ۱۹۸۱، Microsoft نیز با معرفی MS-DOS پا به عرصه‌ی تولید سیستم عامل‌ها گذاشت. این محصول در آن زمان در کامپیوتر‌های شخصی IBM مورد‌استفاده قرار گرفت. اما بعد‌ها با معرفی Windows 3.0 در سال ۱۹۹۰، MS-DOS به‌عنوان رقیبی جدی برای رابط کاربری گرافیکی Macintosh ظاهر شد.

در سال ۱۹۹۲، Microsoft در راستای بهبود سیستم عامل‌های خود Windows 3.1x را روانه‌ی بازار کرد. این سیستم عامل نسبت به نسخه‌ی قبلی از لحاظ مختلفی بهتر شده بود. برای مثال، در پشتیبانی چند‌رسانه‌ای و قابلیت کاربرد‌پذیری پیشرفت‌های چشم‌گیری حاصل شده بود. Microsoft از آن زمان تلاش بسیاری برای ارتقای سیستم عامل‌هایش کرده است.

سال ۲۰۰۸ نیز یکی از سال‌های تأثیر‌گذار در تاریخچه‌ی سیستم عامل‌ها بود. در این سال Apple برای اولین بار سیستم عاملی را برای موبایل‌هایش با نام iPhone OS 1 معرفی کرد. البته نام این محصول بعد از عرضه‌ی iPhone SDK (بسته‌ی توسعه‌ی نرم‌افزار iPhone) به iOS تغییر کرد. در همان سال، Android OS نیز به بازار عرضه شد که از آن می‌توان به‌عنوان اولین رقیب iOS نام برد. این سیستم عامل توسط گوگل تولید شده و مبتنی بر Linux Kernel بود.

امروزه سیستم عامل‌های مدرن زیادی در بازار وجود دارند که Apple ،OS X ،Windows و انواع مختلفی از سیستم عامل‌های Linux نمونه‌ای از آن‌ها هستند.

ممکن است علاقه‌مند باشید: لینوکس چیست؟

وظیفه‌ی سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل سخت‌افزار و نرم‌افزار را به‌نحوی سازمان‌دهی می‌کند تا دستگاه‌ها به‌شیوه‌ای قابل پیش‌بینی و قابل‌انعطاف عمل کنند. می‌توان گفت که بدون وجود سیستم عامل اجرای حتی یک برنامه نیز کاری پیچیده و دشوار می‌شود. می‌توانیم عملکرد سیستم عامل را به دولت تشبیه کنیم. همان طور که دولت دستوراتی اجرایی را برای نهاد‌های مختلف صادر می‌کند، سیستم عامل نیز مسئول کار‌های اجرایی در ماشین است.

برای اینکه دقیق‌تر بدانید که نحوه‌ی کار سیستم عامل چیست، این سناریو را در نظر بگیرید: تصور کنید که به شهری سفر می‌کنید که هیچ‌چیز از زبان مردم آنجا نمی‌دانید. اما به هر حال برای برطرف‌کردن نیاز‌های اولیه‌تان هم که شده، نیاز دارید تا با مردم ارتباط بگیرید. بنابراین برای اینکه در سوپرمارکت بتوانید منظور خود را به فروشنده برسانید، از یک مترجم آنلاین استفاده می‌کنید. کار سیستم عامل هم بسیار شبیه به همین مترجم آنلاین است. سیستم عامل زبان کامپیوتر را به زبانی قابل‌فهم برای انسان تبدیل می‌کند.

اکنون که می‌دانیم سیستم عامل چیست و چگونه کار می‌کند، بیایید کمی عمیق‌تر به این موضوع بپردازیم و انواع مختلف سیستم عامل را بررسی کنیم.

انواع سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل‌ها جزء نرم‌افزار‌هایی هستند که در سال‌های اخیر به‌صورت پیوسته به‌روز‌رسانی شده‌اند. کمپانی‌های مختلف در طی این سال‌ها سعی کرده‌اند تا محصولاتی قابل‌رقابت را به بازار عرضه کنند. بنابراین جا دارد که در مقاله‌ی سیستم عامل چیست با انواع سیستم عامل‌ها آشنا شویم:

سیستم عامل بلادرنگ (Real-time Operating System)

هدف اصلی این نوع سیستم عامل این است که برنامه‌ها را بلادرنگ اجرا کند. این سیستم عامل برای اجرای هرکدام از عملیات اصلی حداکثر زمان را در نظر می‌گیرد. در نتیجه، سیستم عامل بلادرنگ تضمین می‌کند که رویداد‌ها در بازه‌ی زمانی مشخصی پردازش شوند. سیستم عامل بلادرنگ برای اینکه بتواند برنامه‌ها را بر‌حسب اولویتشان اجرا و بدین شکل ضرب‌الاجل‌ها را رعایت کند، از الگوریتم‌های تخصصی زمان‌بندی بهره می‌جوید. امروزه OS-9 ،Windows CE و Symbian از معروف‌ترین سیستم عامل‌های بلادرنگ هستند. این سیستم عامل به‌طور متداولی در سیستم‌های کنترل ترافیک هوایی، کنترل اسلحه،کنترل صنعتی و کنترل ماشین‌آلات کاربرد دارد.

سیستم عامل چند‌کاره (Multi-programming Operating System)

سیستم عامل‌ چند‌کاره به دو نوع تقسیم می‌شود: نوبه‌ای (pre-emptive) و مشارکتی (co-operative). در نوع نوبه‌ای سیستم عامل زمان CPU را تقسیم کرده و هر برش زمانی را در اختیار یکی از برنامه‌های خواسته‌شده قرار می‌دهد. اما در نوع مشارکتی چند برنامه به‌طور اشتراکی از زمان پردازش استفاده می‌کنند. به‌کار‌گیری بهتر منابع و ارتقای توان عملیاتی سیستم از اهداف اصلی سیستم عامل چندکاره است. به همین منظور سیستم عامل باید بتواند کار‌های محاسباتی را به‌گونه‌ای سازمان‌دهی کند تا CPU در هر زمان چیزی را اجرا کند.

سیستم عامل دسته‌ای (Batch Operating System)

در سیستم عامل دسته‌ای برنامه‌ها گروه‌بندی شده و برای پردازش‌های بعدی زمان‌بندی می‌شوند. این برنامه‌ها در نهایت نیز به‌صورت دسته‌ای اجرا می‌شوند. تمامی این کار‌ها سرعت پردازش برنامه‌ها را بالا می‌برد. اما ایراداتی به این نوع سیستم عامل وارد است. برای مثال، در سیستم عامل دسته‌ای ارتباطی میان کاربر و کامپیوتر شکل نمی‌گیرد. علاوه بر این، فرایند‌ها بر اساس میزان فوریتشان اولولیت‌بندی نمی‌شوند و زمان بیکاری CPU نیز به‌خاطر سرعت پایین دستگاه‌های ورودی و خروجی افزایش می‌یابد. یکی از نمونه‌های چنین سیستمی z/OS از کمپانی IBM است.

سیستم عامل توزیع‌شده (Distributed Operating System)

سیستم عامل توزیع‌شده از گروهی از ماشین‌های جداگانه که در همکاری با هم مانند یک کامپیوتر واحد عمل می‌کنند تشکیل شده است. این کامپیوتر‌ها با بهره‌گیری از پیشرفت‌های شبکه‌سازی، از ریز‌پردازنده‌های قدرتمندی استفاده می‌کنند. سیستم عامل توزیع‌شده کاری می‌کند تا ماشین میزبان حتی در زمان اجرای محاسبات سنگین، بار سبک‌تری را متحمل شود.

محبوب‌ترین سیستم‌عامل‌ها

در قسمت قبل به انواع سیستم عامل‌ها اشاره کردیم. اما وجود انواع مختلف سیستم عامل نشان‌دهنده‌ی این است که برای هر نوع سیستم عامل، نمونه‌هایی واقعی وجود دارد. در ادامه نمونه‌هایی از سیستم عامل‌های کامپیوتر و موبایلِ موجود در بازار را معرفی کرده‌ایم.

سیستم‌عامل‌های کامپیوتر:

• Microsoft Windows: پر‌کاربرد‌ترین سیستم عامل کامپیوتر Windows است که توسط Microsoft به بازار عرضه شده است. تا‌به‌حال آخرین نسخه‌ی این سیستم عامل Windows 11 بوده و بعضی از نسخه‌های قبلی آن Windows 10 ،Vista. XP و Windows 2000 هستند.

• Mac OS: سیستم عامل Mac OS توسط Apple و برای استفاده در کامپیوتر‌های این کمپانی ساخته شده است. این سیستم عامل در همه‌ی کامپیوتر‌های Macintosh از پیش نصب شده است.

• Linux: لینوکس یک نرم‌افزار منبع‌باز است که در سال‌های اخیر توزیع‌های متفاوتی از آن ارائه شده است. معمولاً افرادی از این سیستم عامل استفاده می‌کنند که به خط فرمان کامپیوتر تا حدی مسلط هستند. بعضی از توزیع‌های این سیستم عامل عبارتند از: Fedora ،Linux Mint ،Arch ،Debian ،Parrot Ubuntu و Kali Linux.

• Chrome OS: سیستم عامل Chrome OS نیز به تازگی محبوبیت زیادی در میان سیستم عامل‌های دیگر پیدا کرده است.

سیستم‌عامل‌های موبایل:

بعضی از معروف‌ترین سیستم عامل‌های موبایل نیز شامل Google pixel ،Palm OS ،Blackberry ،Windows Mobile ،Apple iOS ،Android و Symbian OS می‌شود.

کارکرد‌های سیستم عامل چیست؟

شاید تا به حال برایتان سؤال پیش آمده باشد که کامپیوتر چگونه فرایند‌های مختلف را مدیریت می‌کند. ما در این قسمت با معرفی کارکرد‌های سیستم عامل قرار است که به این سؤال پاسخ دهیم.

• مدیریت حافظه: مدیریت حافظه‌ی کامپیوتر از وظایف سیستم عامل است. CPU سیستم عامل را قادر می‌کند تا حساب میزان حافظه‌ی به‌کار‌رفته در برنامه‌های مختلف را در دست داشته باشد. سیستم عامل تضمین می‌کند که به هر فرایند به‌قدر کفایت حافظه‌ اختصاص داده شود.

• مدیریت فرایند: سیستم عامل‌ ترتیب اجرای فرایند‌ها را نیز تعیین می‌کند و برای این کار از الگوریتم‌ها کمک می‌گیرد. به این عمل سیستم عامل، زمان‌بندی فرایند نیز گفته می‌شود. علاوه بر این، حفظ وضعیت فرایند‌ها و تخصیص زمان کافی برای اجرای هر فرایند نیز از وظایف سیستم عامل است.

• مدیریت دستگاه: از دیگر کارکرد‌های سیستم عامل این است که بر همه‌ی دستگاه‌های متصل به دستگاه شما (اعم از دستگاه‌های ورودی و خروجی) نظارت داشته باشد. در واقع این سیستم عامل است که کارکرد صحیح دستگاه‌های متصل به دستگاه شما را تضمین می‌کند. علاوه بر این، سیستم عامل مشخص می‌کند که کدام فرایند‌ و برای چه مدت زمانی می‌تواند به دستگاه دسترسی پیدا کند.

• مدیریت فایل: همان طور که می‌دانید سیستم‌ها میزان عظیمی از داده‌ها را در خود جای می‌دهند. نظارت بر مکان داده‌ها، قابلیت دسترسی، وضعیت فایل‌ها و امکان حذف‌کردن آن‌ها از جمله کارکرد‌های سیستم عامل است.

• زمان‌بندی کار‌ها: تعیین اینکه ابتدا کدام فرایند‌ها باید پردازش شوند بر‌عهده‌ی سیستم عامل است. معمولاً فرایند‌هایی زودتر اجرا می‌شوند که اولویت بالاتری دارند. علاوه بر این، سیستم عامل اطمینان حاصل می‌کند که این فرایند‌ها به‌صورت کامل اجرا شوند. سیستم عامل همچنین بر زمان و منابع مورد‌نیاز نظارت می‌کند.

• تشخیص خطا: اغلب در حین اجرای برنامه‌ها در کامپیوتر خطا‌های متعددی رخ می‌دهد. این سیستم عامل است که به ما امکان می‌دهد تا از وجود این خطا‌ها و محل آن‌ها مطلع شویم. سیستم عامل برای این کار پیامی را نمایش می‌دهد که ما را به مراحل بعدی هدایت می‌کند.

مزایا و معایب سیستم عامل چیست؟

تا به اینجای کار با دانستن نقش سیستم عامل‌ در گوشی‌های موبایل، لپتاپ و کامپیوتر‌های خانگی متوجه حضور پررنگ آن‌ها در زندگی‌مان شده‌ایم. با وجود انواع و نمونه‌های مختلف سیستم عامل‌ها می‌‌توان گفت که هر کدام از آن‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. به همین دلیل است که همیشه نسخه‌های جدیدی را در بازار می‌بینیم. در ادامه به مزایا و معایب سیستم عامل‌ها پرداخته‌ایم.

مزایا:

• به‌اشتراک‌گذاشتن منابع: سیستم عامل‌ها به ما امکان می‌دهند تا منابعی مانند ویدئو، تصویر، اپلیکیشن و ایمیل را از طریق پرینتر، فکس و یا شبکه با کاربران دیگر به اشتراک بگذاریم.

• امنیت: همان طور که پیش‌تر هم اشاره شد حجم عظیمی از داده‌ها در کامپیوتر‌ ذخیره شده است. سیستم عامل به ما اطمینان می‌دهد که داده‌های ما در جای امنی ذخیره شده‌اند. برای مثال Windows Defender ضمن شناسایی فایل‌های آسیب‌رسان می‌تواند آن‌ها خارج کرده و یا مانع از نصب‌شدن آن‌ها شود.

• کاربر‌پسند‌بودن: رابط کاربری گرافیکی نمایی بسیار زیباتر از رابط خط فرمان را ارائه می‌دهد. فهم نمایه‌های به‌کار‌رفته در رابط کاربری گرافیکی مانند نماد‌ها، دکمه‌ها و منو‌ها ساده است و این امکان ارتباط راحت کاربر با ماشین را فراهم کرده است.

• چند‌کاره بودن: این سیستم عامل است که به ما امکان می‌دهد تا بتوانیم تکالیف مختلف را به‌طور هم‌زمان اجرا کنیم. با وجود سیستم عامل، برای باز کردن یک پنجره‌ی جدید نیازی نداریم تا پنجره‌ی قبلی را ببندیم.

معایب:

• هزینه: اگر سیستم عامل‌های منبع‌بازی مثل Linux را در نظر نگیریم، اغلب سیستم عامل‌های دیگر هزینه‌ی بالایی دارند. اگرچه نسخه‌های رایگانی از سیستم عامل‌ها موجود است، اما قابلیت‌های محدود آن‌ها یک مانع جدی به حساب می‌آید.

• حمله‌ی ویروس‌: همه‌ی نرم‌افزار‌ها در معرض حمله‌ی ویروس‌ هستند و سیستم عامل هم از این قاعده مستثنی نیست. گاهی اوقات کاربران ناخواسته برنامه‌های مخربی را دانلود می‌کنند، از وب‌سایت‌های مخربی بازدید می‌کنند و یا ضمیمه‌هایی از ایمیل را باز می‌کنند که حاوی ویروس هستند. همه‌ی این‌ها کامپیوتر را در مقابل ویروس آسیب‌پذیر می‌کند.

• پیچیدگی: فهم زبان‌های به‌کار‌رفته در توسعه‌ی سیستم عامل‌‌ها برای افراد بدون پیشینه‌ی برنامه‌نویسی سخت و پیچیده است. در نتیجه، حل بعضی از مشکلات سیستم عامل فقط به‌دست متخصصان امکان‌پذیر است.

• خرابی سیستم: بدون وجود سیستم عامل، ماشین کارکرد خود را از دست می‌دهد. اگر به هر دلیلی سیستم عامل شما خراب شود، عملکرد کل سیستم مختل می‌شود.

چگونه سیستم عامل مناسب را انتخاب کنیم؟

حالا که تا حد خوبی می‌دانید سیستم عامل چیست، شاید بپرسید که چگونه می‌توانید یک سیستم عامل را انتخاب کنید. معمولاً پیشنهاد می‌شود که در هنگام خرید سیستم عامل علاوه بر بودجه‌‌‌، قابلیت‌های مورد نیاز در کارتان را نیز در نظر داشته باشید. موارد زیر می‌توانند در انتخاب سیستم عامل به شما کمک کنند:

• کاربر‌پسند بودن: ویژگی کاربر‌پسند‌بودن به‌ویژه برای افرادی مهم است که تازه‌کار هستند. سعی کنید سیستم عاملی را انتخاب کنید که کار با آن ساده‌تر باشد و بتوانید به‌راحتی خود را با آن وفق دهید. معمولاً Linux و توزیع‌های آن برای تازه‌‌کار‌ها مناسب نیستند و سیستم عامل‌هایی مثل Windows کاربر‌پسند‌تر تلقی می‌شوند.

• سازگاری با نرم‌افزار‌ها: سیستم عاملی را انتخاب کنید که از نصب اپلیکیشن‌هایی که به‌صورت مدام استفاده می‌کنید و یا قصد استفاده‌کردن از آن‌ها را دارید پشتیبانی کند. برای مثال Windows سیستم عاملی است که از طیف گسترده‌ای از نرم‌افزار‌ها پشتیبانی می‌کند. اما بر‌خلاف آن Mac اغلب فقط از نرم‌افزار‌های موجود در کتابخانه‌ی خودش پشتیبانی می‌کند.

• پیکر‌بندی سخت‌افزاری: یک سیستم عامل خوب امکان دسترسی به نرم‌افزار‌هایی که در ارائه‌ی خدمات از آن‌ها استفاده می‌کنید را برای شما فراهم می‌کند. سیستم عاملی را انتخاب کنید که همه‌ی امکانات مورد‌نظر شما را همراه با به‌روزسانی و پشتیبانی کامل داشته باشد.

• هزینه و پشتیبانی: بدیهی است که هزینه‌ نیز جزء عواملی است که در خرید سیستم عامل باید به آن توجه داشته باشید. در حالی که معمولاً Mac از بقیه‌ی سیستم عامل‌ها گران‌تر است، گزینه‌های ارزان‌تر و یا حتی رایگانی نیز وجود دارند که می‌توانید برای مقاصد مختلف مورد‌استفاده قرار دهید.

• امنیت: در آخر نیز امنیت جزء مواردی است که در انتخاب سیستم عامل باید در نظر گرفت. معمولاً Windows به دلیل سهم بزرگتری که از بازار دارد، نسبت به ویروس آسیب‌پذیر‌تر است. در مقابل، توزیع‌های Linux آسیب‌پذیری کمتری دارند.

جمع‌بندی

همان طور که خواندید در مقاله‌ی سیستم عامل چیست گفتیم سیستم عامل نرم‌افزاری است که امکانات و قابلیت‌های بی‌شماری را برای گوشی‌های همراه و کامپیوتر‌های ما فراهم کرده است. از آنجایی که این نرم‌افزار مسئولیت کنترل کار‌های اجرایی را بر‌عهده دارد، کار آن را می‌توان به عملکرد دولت در کشور تشبیه کرد. در این مقاله تاریخچه‌ی سیستم عامل را از سال ۱۹۵۰ بررسی کردیم و انواع سیستم عامل، از Windows گرفته تا Mac و Linux را به شما معرفی‌کردیم. در این مطلب همچنین ضمن آشنایی با کارکرد‌های سیستم عامل، با مزایا و معایب و همچنین نحوه‌ی انتخاب سیستم عامل آشنا شدید.

---

منبع:

What is an OS? Operating System Definition for Beginners, freecodecamp.org