نگاه كلي به سيستم عامل
با يك تاریخچه مختصر بررسي سيستم عامل را شروع مي كنيم. خود اين تاريخچه جالب است و بعلاوه ديدي كلي از مفاهيم سيستم عامل را ارائه مي كند.
اين فصل با نگاهي به اهداف و وظايف سيستم عامل ( كه هر سيستم عامل بايد پاسخگوي آنها باشد) شروع مي شود.
اهداف و وظايف سيستم عامل
سيستم عامل برنامه اي است كه اجراي برنامه هاي كاربردي را كنترل و به صورت رابط كاربر و سخت افزار كامپيوتر عمل مي كند. براي سيستم های عامل سه هدف يا سه انجام وظيفه را مي توان در نظر گرفت:
× سهولت:
سيستم عامل استفاده از كامپيوتر را ساده تر و راحت تر مي كند.
× كار آمدي:
سيستم عامل موجب استفاده كار آمد از منابع سيستم كامپيوتري مي شود.
× قابليت رشد:
سيستم های عامل بايد به نحوي ساخته شده باشد كه به طور مؤثر توسعه ء آزمايش و معرفي قابليت هاي جديد سيستمي را بدون ايجاد مزاحمت در خدمات جاري ء ميسر سازد.
سيستم عامل به عنوان رابط كاربر و كامپيوتر
مي توان به سخت افزار و نرم افزاري كه كاربردها را براي كاربر ارائه مي كند به صورت لايه اي يا سلسله مراتبي نگاه كرد. براي استفاده كننده آن كاربردها (كاربر نهايي) معمولاً معماري كامپيوتر اهميتي ندارد.بنابراين كاربر نهايي سيستم كامپيوتري را در قالب كاربردش نگاه مي كند.اين كاربرد به يك برنامه ساز كاربردي و با استفاده از يك زبان برنامه سازي ايجاد شده است. اگر قرار بود برنامه كاربردي به وسيله مجموعه اي از دستورالعمل هاي ماشين و با مسئوليت كامل سخت افزار ايجاد و كنترل شود. كار بسيار پيچيده و طاقت فرسايي بود. براي تسهيل كار مجموعه اي از برنامه هاي سيستمي تهيه شده است. به بعضي از اين ها برنامه سودمند مي گويند. برنامه هاي سودمند توابعي هستند كه به دفعات مورد استفاده قرار گرفته و به ايجاد برنامه ، مديريت پرونده ها و كنترل دستگاههاي ورودي / خروجي كمك مي كنند. برنامه ساز از اين امكانات براي ايجاد برنامه كاربردي استفاده مي كند و اين كاربردها در هنگام اجرا، اين برنامه هاي سودمند را براي انجام بعضي وظايف فعال مي كنند. مهمترين برنامه سيستمي ، سيستم عامل است. سيستم های عامل جزئيات سخت افزار را از ديد برنامه ساز پنهان كرده و رابط مناسبي را براي استفاده او از سيستم فراهم مي كند. لذا سيستم عامل به صورت يك ميانجي براي تسهيل دسترسي برنامه ساز و برنامه هاي كاربردي از امكانات و خدمات عمل مي كند.
به طور خلاصه، سيستم عامل معمولاً در زمينه هاي زير خدمات خود را ارائه مي كند:
– ايجاد برنامه :
سيستم عامل امكانات وخدمات متنوعي مثل ويرايشگر و اشكال زداها را براي حمايت از ايجاد برنامه ارائه مي كند. معمولا اين خدمات به شكل برنامه هاي سودمندي هستند كه واقعاً جزء سيستم عامل نيستند، اما از طريق آن قابل دسترس هستند.
– اجراي برنامه :
براي اجراي يك برنامه ، كارهاي مهمي لازم است انجام شود. برنامه ها و داده ها بايد در حافظه اصلي بار شوند، دستگاه هاي ورودي / خروجي و پرونده ها بايد مقدارگذاري اوليه بشوند و ساير منابع تهيه گردد. سيستم عامل همه اين كارها را براي كاربر انجام مي دهد.
– دسترسي به دستگاههاي ورودي / خروجي :
هر دستگاه ورودي / خروجي براي كار كردن به مجموعه دستورالعمل ها يا علامت هاي كنترلي خاص خود نياز دارد. سيستم عامل به اين جزئيات مي پردازد و لذا برنامه ساز مي تواند به فكر خواندن و نوشتن هاي ساده باشد.
– كنترل دسترسي به پرونده ها :
در مورد پرونده ها ، علاوه بر ماهيت دستگاه (ديسك ، نوار) ، قالب پرونده ها در روي رسانه ذخيره سازي نيز بايد مدنظر باشد. سيستم عامل نه تنها به اين جزئيات مي پردازد. بلكه در سيستم هايي كه همزمان كاربران متعددي دارند راهكارهاي حفاظتي لازم براي كنترل دسترسي به پرونده ها را هم فراهم مي كند.
– دسترسي به سيستم عامل :
در مورد يك سيستم عمومي يا اشتراكي ، سيستم عامل دسترسي به كل سيستم و منابع مختلف را كنترل مي كند. او بايد از دسترسي كاربران غير مجاز به منابع و داده ها جلوگيري كرده و مشكلات ناشي از درگيري براي منابع را رفع كند.
– كشف و پاسخ به خطاها:
هنگامي كه سيستم كامپيوتري در حال اجراست. خطاهاي متنوعي مي تواند بروز كند؛ خطاهاي سخت افزاري مثل خطاي حافظه يا كار نكردن يا بد كار كردن دستگاه ، خطاهاي نرم افزاري مثل سرريز شدن در محاسبات ، تلاش براي دسترسي به يك محل دستگاه ، خطاهاي نرم افزاري مثل سرريز شدن در محاسبات ، تلاش براي دسترسي به يك محل غير مجاز از حافظه و ناتواني سيستم عامل براي پاسخگويي به درخواست يك كاربرد. در هر صورت سيستم های عامل بايد با كمترين تأثير روي كاربرد هاي در حال اجرا عكس العمل لازم براي برطرف كردن شرايط خطا را نشان مي دهد. اين عكس العمل مي تواند پايان دادن به برنامه عامل خطا ، تكرار عمل و يا تنها گزارش كردن خطا به كاربرد مربوط باشد.
- حسابداري : سيستم های عامل خوب ، آمار استفاده از منابع مختلف را جمع آوري و به پارامترهاي كارايي (مثل زمان پاسخ ) نظارت مي كند. از اين اطلاعات براي پيش بيني نيازهاي آينده و تنظيم سيستم عامل (براي كارايي بيشتر ) استفاده مي شود. در سيستم هاي چند كاربرده از همين اطلاعات براي تهيه صورتحساب كاربران نيز استفاده مي گردد.
سيستم عامل به عنوان مدير منابع
كامپيوتر مجموعه اي از منابع براي انتقال ، ذخيره سازي و پردازش داده ها و همچنين براي كنترل همين اعمال است. سيستم عامل مسئول مديريت اين منابع است.
پاسخ اين سئوال كه آيا سيستم های عامل انتقال ، ذخيره سازي و پردازش داده ها را كنترل مي كند از يك ديدگاه مثبت است. از اين ديدگاه كه سيستم های عامل با مديريت منابع كامپيوتر ، اعمال اصلي آنرا كنترل مي كند. اما اين كنترل به گونه خاصي است. به طور عادي ما راهكار كنترل را چيزي خارج از عنصر كنترل شونده و يا حداقل اينكه چيزي متمايز و مجزا از آن در نظر مي گيريم.(مثلاً سيستم گرمايي مسكن بوسيله ترموستات كنترل مي شود كه كاملاً از بخش هاي توليد و توزيع گرما متمايز است). سيستم عامل اينگونه نيست و به عنوان يك راهكار كنترلي از دو جهت غير عادي است:
- سيستم های عامل مثل نرم افزارهاي عادي كامپيوتر عمل مي كند. يعني يك برنامه است و توسط پردازنده اجرا مي شود.
- سيستم های عامل مرتباً كنترل كردن را رها مي كند و به دستگيري مجدد كنترل ، بستگي به اجازه پردازنده دارد.
در حقيقت سيستم های عامل چيزي جز يك برنامه كامپيوتري نيست. مثل ساير برنامه ها دستورالعمل هايي را براي پردازنده آماده مي كند. تفاوت اصلي در قصد و نيت برنامه است. سيستم های عامل پردازنده را براي استفاده از ساير منابع سيستم و در ترتيب اجراي برنامه هاي ديگر هدايت مي كند. اما براي اينكه پردازنده اين موارد راانجام دهد . بايد اجراي برنامه سيستم عامل را كنار گذاشته و برنامه هاي ديگر را اجرا نمايد. بنابراين سيستم های عامل كنترل پردازنده را رها مي كند تا پردازنده كار مفيدي انجام دهد و موقعي كنترل را دوباره به دست مي گيرد كه پردازنده را براي انجام قسمت بعدي از كار آماده كند. در فصل آينده چگونگي اين كار روشن خواهد شد.
بخشي از سيستم عامل در حافظه اصلي است. اين بخش هسته سيستم عامل را در بر دارد. اعمال هسته بيشترين تعداد دفعات استفاده را داشته و در هر لحظه قسمت هاي ديگر سيستم عامل از آنها استفاده مي كنند. همچنان كه خواهيم ديد تخصيص حافظه ، مشتركاً توسط سيستم عامل و سخت افزار مديريت حافظه در پردازنده كنترل مي شود. سيستم عامل در مورد زمان استفاده يك برنامه در حال اجرا از يك دستگاه ورودي / خروجي تصميم مي گيرد و دسترسي و استفاده ازپرونده ها را كنترل مي كند. خود پردازنده نيز يك منبع است و لذا سيستم عامل بايد ميزان تخصيص وقت پردازنده به يك برنامه كاربر خاص را تعيين كند. در مورد سيستم چند پردازنده اي اين تصميم بايد تمام پردازنده ها را در برگيرد.
“جهت فراگیری آموزش های سیستم عامل کلیک کنید.”
جهت یادگیری آموزش نصب نرم افزار مایکروسافت بر روی لینک کلیک کنید: آموزش نصب آفیس 2016