سیر تکاملی سیستم های عامل — آشنایی با انواع سیستم عامل

در این مقاله قصد داریم به بررسی سیر تکاملی سیستم های عامل بپردازیم. در سال‌های اخیر سیستم عامل به طور گسترده شناخته شده است و پایه اصلی تمام فناوری ها از لپ تاپ و کامپیوتر گرفته تا موبایل را تشکیل می‌دهد. سیستم‌ عامل به سرعت پیشرفت کرده و تکامل یافته است تا بتواند خواسته‌های کاربران را برآورده کند. اگر به فناوری و کامپیوتر علاقمند هستید پس احتمالاً با سیستم عامل های مختلف در بازار نیز آشنا هستید. اگر می‌خواهید اطلاعات خود را در این مورد کامل تر کنید، تا آخر مقاله همراه ما باشید و در انتهای مقاله نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل یا OS مخفف کلمه انگلیسی Operaing System، نرم افزاری است که پس از روشن شدن کامپیوتر در سیستم شما بارگذاری می‌شود و برنامه های کاربردی دیگر را در کامپیوتر مدیریت می‌کند. این برنامه‌های کاربردی برای اجرا شدن از طریق API که یک رابط برنامه تعریف شده می‌باشد، یک درخواست به سیستم عامل می‌فرستد و بدین طریق از سیستم عامل ^[2] برای اجرای برنامه‌ها استفاده می‌کند.

تمام لحظاتی که در حال کار با کامپیوتر هستید، سیستم عامل هم در حال اجرا است و به عنوان واسط بین کاربر و سخت افزار کار می‌کند. از سیستم عامل به عنوان کِرنِل یا هسته اصلی سیستم یاد می‌شود. هدف از اجرای سیستم عامل این است که محیطی فراهم شود تا کاربر به راحتی برنامه هایش را اجرا کند. به زبان ساده‌تر می‌توان گفت: سیستم عامل نرم افزار یا برنامه‌ای است که مدیریت سخت افزار کامپیوتر را برعهده گرفته است.

برای اینکه مفهوم سیستم عامل را به خوبی درک کنید، یک کشور و دولت آن را در نظر بگیرید؛ دولت به تنهایی کاری انجام نمی‌دهد بلکه شرایط و محیطی را فراهم می‌کند تا مردم بتوانند کارهای خود را به راحتی انجام دهند. سیستم عامل نیز دقیقاً به این صورت است که شرایطی را در سیستم فراهم می‌کند تا برنامه‌های دیگر بتوانند کارهای مفید و سودمندتری انجام دهند. به تصویر زیر دقت کنید تا نکات گفته شده را بیشتر متوجه شوید.

همانطور که در تصویر نیز مشاهده کردید، سیستم عامل با استفاده از منابع سخت افزاری موجود باعث افزایش عملکرد سیستم می‌شود و کار با کامپیوتر را برای کاربر آسان می‌کند و امکاناتی برای توسعه نرم افزارها فراهم می‌سازد. در ادامه سیر تکاملی سیستم های عامل می‌خواهیم از وظایف و اهداف یک سیستم عامل صحبت کنیم تا بیشتر با این نرم افزار آشنا شوید.

وظیفه سیستم عامل چیست؟

می‌خواهیم چندین مورد از وظایف سیستم عامل را بیان کنیم و به طور خلاصه هر کدام را توضیح دهیم. به طور کلی وظایف مهم سیستم عامل به 4 دسته تقسیم می‌شوند. از این وظایف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- مدیریت منابع سیستم

در اولین مورد یکی از مهم‌ترین وظیفه سیستم عامل را توضیح می‌دهیم که مدیریت منابع است. سیستم عامل به عنوان مدیر، منابع سیستم کامپیوتری را مدیریت می‌کند. کامپیوترها مجموعه‌ای از منابع برای ذخیره سازی، پردازش داده و انتقال و کنترل این فعالیت‌ها هستند. بنابراین اعمال اصلی در کامپیوتر به وسیله سیستم عامل انجام می‌شود. همچنین دستورالعمل‌های داده شده به پردازنده توسط سیستم عامل، به ترتیب اجرای برنامه‌ها جهت می‌دهد.

2- مدیریت فایل ها و پوشه ها

دومین مورد از وظایف سیستم عامل، مدیریت دسترسی به فایل‌ها و پوشه‌ها است. سیستم عامل باید درک درست و دقیقی از دستگاه ذخیره اطلاعات و ساختار داده‌های موجود در آن‌ها داشته باشد. مخصوصاً در مواردی که سیستم چند کاربر دارد، این سیستم عامل است که باید راه کارهای حفاظتی و امنیتی برای کنترل و دسترسی به فایل‌ها را فراهم کند.

در سیستم‌های اشتراکی که چند کاربر وجود دارد، خوب است که دسترسی به کل سیستم توسط سیستم عامل کنترل شود. این عمل دسترسی باعث می‌شود تا سیستم در برابر کاربران غیر مجاز محافظت شود.

3- مدیریت حافظه

در ادامه سیر تکاملی سیستم های عامل به سومین مورد از وظایف سیستم عامل که مدیریت حافظه است، می‌رسیم. تمامی حافظه‌ها یعنی حافظه اصلی کامپیوتر و حافظه های جانبی موجود، داده‌ها را نگهداری و ذخیره می‌کنند. حالا چه داده‌هایی توسط حافظه جانبی خوانده شود و به حافظه اصلی یعنی RAM ریخته شود و همچنین تعیین زمان صرف شده برای انجام این کارها توسط سیستم عامل مدیریت می‌شود.

شاید قبلاً جایی خوانده اید که این کار وظیفه حافظه و پردازنده است؛ درست است، اما برای اینکه برنامه‌ها در هنگام اجرا، در چه آدرسی اجرا شود توسط سیستم عامل بررسی می‌شود. بعد از آن عملیات‌های انجام شده از حافظه به پردازنده انتقال می‌یابد. همانطور که می‌دانید هر دستگاه و ابزاری که به کامپیوتر وصل می‌شود به عنوان ابزار ورودی و خروجی شناخته شده است. از مانیتور گرفته تا پرینتر و غیره که استفاده می‌کنیم.

این دستگاه های ورودی و خروجی نیازمند چندین دستورالعمل خاص است که سیستم عامل در این بین به عنوان واسط عمل کرده و با نشان ندادن جزئیات، استفاده از دستگاه‌های I/O یا همان دستگاه های خروجی را برای کاربر آسان کرده است.

4- مدیریت و اجرای فرآیندها

مدیریت و اجرای برنامه‌ها به صورت همزمان و کنترل ارتباط بین آن‌ها از چهارمین مورد از وظایف مهم سیستم عامل می‌باشد. به دلیل چند پردازنده بودن نسل جدید کامپیوترها، این پردازنده‌ها به صورت موازی برای پردازش داده کار می‌کنند. بنابراین هماهنگی و مدیریت این پردازش ها یکی دیگر از وظیفه های سیستم عامل به شمار می‌رود. زمانبندی در پردازش و مدیریت کنترل اجرای هر پردازنده از جمله کارهایی است که یک سیستم عامل انجام می‌دهد.

سیستم عامل به طور مداوم وضعیت سیستم را بررسی می‌کند و وضعیت کلی سیستم را می‌سنجد و مناسب با آن تصمیم گیری می‌کند. هدف از این اعمال بهبود عملکرد سیستم و افزایش کارایی کامپیوتر است.

علاوه بر مطالب گفته شده سیستم عامل وظایف دیگری نیز از نظر برنامه نویسی و اجرای برنامه های کاربردی دارد که بسیار حائز اهمیت است و برای کمک به برنامه نویس‌ها در ایجاد برنامه، امکانات مختلفی را ارائه می‌دهد. این خدمات و امکانات به صورت برنامه‌های مفید ارائه می‌شود. به اینگونه خدماتی که از سوی سیستم عامل ارائه می‌شود ابزارهای توسعه برنامه کاربردی می‌گویند.

همچنین برای اجرای برنامه ایجاد شده باید چندین گام برداشت؛ اول دستورالعمل‌ها و داده‌ها را در حافظه قرار دهند، سپس دستگاه‌های ورودی و خروجی و فایل‌های ارائه شده مقداردهی اولیه می‌شود. سیستم عامل وظیفه دارد زمانبندی این کارها را بر عهده بگیرد. وقتی یک سیستم در حال کار است، امکان دارد خطاهای مختلفی رخ دهد، مانند خطاهای سخت افزاری خروجی یا خطاهای مختلف نرم افزاری یا عدم توانایی سیستم در پاسخ به برنامه. در این هنگام سیستم عامل باید برای پیشگیری و رفع خطاهای احتمالی ساز و کارهایی را در نظر بگیرد.

انواع سیستم عامل

اگر بخواهیم سیستم عامل‌ها را دسته بندی کنیم، باید آن را در به دسته‌های سیستم عامل های تک پردازنده، سیستم عامل های شبکه ای، سیستم عامل های توزیع شده و سیستم عامل های بی درنگ تقسیم کرد.

سیستم عامل تک پردازنده که از نسل چهارم است و همانطور که از اسم آن مشخص است روی یک پردازنده نصب می‌شود. در سیستم عامل شبکه ای از کنترل کننده‌ی واسط شبکه و نرم افزارها با هدف انجام عملیات استفاده می‌شود و قابلیت دسترسی به سیستم های راه دور و امکان دسترسی به فایل‌های مربوطه را دارد.

برنامه‌ای که روی چندین کامپیوتر اجرا و نتیجه نهایی به کاربر نشان داده می‌شود از سیستم عامل توزیع شده است و روی چند پردازنده اجرا می‌شود؛ و در نهایت سیستم عامل‌های بی درنگ با هدف مدیریت منابع و انجام کارها در زمان مقرر بیشتر در صنعت کاربرد دارد. سیستم عامل چیزی نیست که شما خودتان تهیه کنید و بعد روی سیستم نصب شود. سیستم عامل‌ها اکثراً روی هر کامپیوتری که خریداری می‌کنید از قبل نصب و بارگذاری شده است.

اکثر کاربران از سیستم عاملی که از قبل روی سیستم بارگذاری شده استفاده می‌کنند اما خیلی از افراد نیز با توجه به اولویت خودشان آن را ارتقا یا تغییر می‌دهند. سیستم عامل های مختلف به روش‌های مختلفی نیز کار خواهند کرد و نرم افزارها را به روش‌های متفاوتی سازماندهی می‌کنند.

اگر در جایی به غیر از خانه از کامپیوتری استفاده می‌کنید و با آن آشنا نیستید نگران نباشید، با کمی تمرین می‌توانید شناخت پیدا کنید و به راحتی کارهایتان را انجام دهید. سیستم عامل های مختلفی وجود دارد که از رایج‌ترین آن‌ها می‌توان به سیستم عامل ویندوز، macos و لینوکس اشاره کرد.

سیر تکاملی سیستم های عامل

برای اینکه با سیر تکاملی سیستم های عامل آشنا شوید، بحث تاریخچه سیستم عامل را باز می‌کنیم. در دهه 1940 برای اولین بار کامپیوترهای الکترونیکی معرفی شدند که هیچ سیستم عاملی روی آن نصب نبود و تمام برنامه نویسی‌ها به زبان ماشین انجام می‌شد. البته باید بدانید که از این نسل کامپیوتر برای حل محاسبات ریاضی استفاده می‌کردند؛ بنابراین لزومی به استفاده از سیستم عامل نبود. در اوایل دهه 1950 اولین سیستم عامل معرفی شد که نمونه پیاده سازی شده آن GMOS نام داشت.

به این سیستم عامل‌ها به دلیل ارسال داده‌ها به صورت گروهی، سیستم‌های پردازش دسته‌ای تک جریان نام گذاشتند. این کامپیوترها که mainframes نام داشت در اتاق‌های مخصوص و توسط اوپراتورهای حرفه‌ای کنترل و استفاده می‌شد. به دلیل قیمت بالا از این کامپیوتر فقط سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ و دولتی استفاده می‌کردند. قدم مهم و اساسی در روند تکامل سیستم عامل در دهه 1960 انجام شد که طراحان توانستند سیستم برنامه نویسی چندگانه را ارائه دهند که در آن یک نرم افزار قادر بود چند کار را به صورت همزمان و با دقت بالا انجام دهد.

این خبر برای آن‌هایی که به دنبال افزایش کارایی این کامپیوتر بودند، خبر خوشحال کننده ای محسوب می‌شد. از دیگر پیشرفت‌های مهم در این نسل معرفی کامپیوترهای کوچک بود که در سال 1961 معرفی شد و باعث ایجاد یک صنعت جدید و توسعه PDP را به دنبال داشت. این PDPها در رشد کامپیوترهای شخصی که بعداً ارائه شدند و در روند تکامل سیستم عامل کمک بسیار بزرگی کرد.

در نهایت نسل چهارم سیستم عامل‌ها باعث ایجاد و معرفی کامپیوترهایی برای فعالیت شخصی شد. یکی از عواملی که در ایجاد کامپیوترهای شخصی دخیل بود، تأسیس شرکت مایکروسافت و عرضه سیستم ویندوز توسط آن‌ها بود.

سیر تکاملی سیستم عامل ویندوز

اولین سیستم عامل ویندوز ساده بوده و به جز یک بازی سرگرمی چیز دیگری نداشت. یک سال بعد از ارائه اولین ویندوز، ویندوز 1/02 به بازار عرضه شد و محبوبیت زیادی کسب کرد. در این ویندوز مدیریت حافظه بهتر شده بود و از برنامه‌های چند پردازنده‌ای پشتیبانی می‌کرد. ویندوز 3 زمانی وارد بازار شد که هنوز منوی استارت وجود نداشت اما فضای حافظه در آن بیشتر شده بود. بعد از آن ویندوز 95 معرفی شد و یک تحول اساسی در به وجود آمدن اینترنت اکسپلور به همراه داشت.

در زمان ارائه ویندوز 98 استفاده از اینترنت در جهان بیشتر شده بود. این ویندوز نیز دارای ویژگی های زیادی مثل توانایی ارسال ایمیل و پشتیبانی از USB و DVD بود. ویندوز XP را شاید خیلی‌ها به خاطر داشته باشند. این ویندوز در سال 2001 به بازار عرضه شد و مدت ها روی کامپیوترها نصب بود و نسخه‌های گوناگونی از آن وجود داشت که در سال 2014 پشتیبانی از این ویندوز تمام شد.

ویندوز 7 هفتمین نسل از ویندوزهاست که در سال 2009 ارائه شد و در کامپیوترهای شخصی و اداری استفاده می‌شد. بعد از آن ویندوز 8 در سال 2012 معرفی شد که هم در کامپیوتر و هم موبایل و تبلت کاربرد داشت. ویندوز 10 نسخه بعدی بود که در سال 2015 معرفی گردید که استقبال خوبی از آن شد و محبوبیت زیادی کسب کرد. در نهایت آخرین مورد، ویندوز 11 است که درسال 2021 برای استفاده از کامپیوتر و لپ تاپ‌های لمسی و غیر لمسی و ویندوز فون‌ها به بازار معرفی شد.

سخن آخر در سیر تکاملی سیستم های عامل

امروزه تمام دستگاه‌های الکترونیکی از کامپیوتر و تلفن‌های هوشمند گرفته تا خودپردازها دارای سیستم عامل هستند و اکثر کاربران به نوعی از این نرم افزار مهم بهره مند می‌شوند. به پایان مبحث سیر تکاملی سیستم های عامل رسیدیم. امیدواریم مطالب گفته شده از سیستم عامل برای همراهان گرامی مفید بوده باشد. موفق و پیروز باشید.