الإعلام الآلي — أنظمة التشغيل (Systèmes d’exploitation): تعريفها وأنواعها ووظائفها ومكوناتها مع تمارين محلولة — الأولى ثانوي — المنهاج الجزائري

أنظمة التشغيل: تعريفها وأنواعها ووظائفها

الأهداف التعليمية:

• تعريف نظام التشغيل وبيان أهميته
• التعرف على أنواع أنظمة التشغيل المختلفة
• دراسة وظائف نظام التشغيل ومكوناته الأساسية

1. تعريف نظام التشغيل (Operating System):

نظام التشغيل هو برنامج أساسي يعمل كوسيط بين المستخدم (أو التطبيقات) والمكونات المادية للحاسوب (Hardware). يقوم بإدارة موارد النظام (المعالج، الذاكرة، وحدات التخزين، وحدات الإدخال والإخراج) ويوفر بيئة عمل للتطبيقات.

2. أهمية نظام التشغيل:

• إدارة الموارد: توزيع وقت المعالج (CPU) بين البرامج المختلفة
• إدارة الذاكرة: توزيع الذاكرة الرئيسية (RAM) على التطبيقات
• إدارة الملفات: تنظيم القراءة والكتابة على وحدات التخزين
• إدارة وحدات الإدخال والإخراج: تشغيل الطابعة، لوحة المفاتيح، الفأرة…
• توفير واجهة مستخدم: واجهة نصية (CLI) أو رسومية (GUI)

3. أنواع أنظمة التشغيل:

• أنظمة تشغيل للحواسيب الشخصية: Windows (مايكروسوفت)، macOS (أبل)، Linux (لينكس – مفتوح المصدر)
• أنظمة تشغيل للأجهزة المحمولة: Android (أندرويد – جوجل)، iOS (أبل)
• أنظمة تشغيل الخوادم: Windows Server، Linux Server (Ubuntu Server، RedHat، CentOS)
• أنظمة تشغيل الوقت الحقيقي (RTOS): للأجهزة المدمجة والأنظمة الصناعية
• أنظمة تشغيل متعددة المستخدمين: يونكس (Unix)، لينكس (Linux)

4. مكونات نظام التشغيل:

النواة (Kernel): الجزء المركزي من نظام التشغيل، وهو المسؤول عن إدارة الموارد الأساسية. أنواع النواة: نواة متجانسة (Monolithic)، نواة مصغرة (Microkernel)، نواة هجينة (Hybrid).

واجهة المستخدم (Shell): تتيح للمستخدم التفاعل مع النظام. هناك واجهة سطر الأوامر (CLI) مثل Bash في Linux وCMD في Windows، وواجهة رسومية (GUI) مثل سطح المكتب في Windows وGNOME في Linux.

نظام الملفات (File System): ينظم تخزين الملفات على الأقراص. أمثلة: NTFS (Windows)، ext4 (Linux)، APFS (macOS).

5. مقارنة بين أنظمة التشغيل الشائعة:

• Windows: الأكثر انتشاراً، واجهة رسومية سهلة، دعم كبير للتطبيقات والألعاب
• macOS: نظام أبل، مستقر وآمن، واجهة أنيقة، خاص بأجهزة ماك
• Linux: مفتوح المصدر ومجاني، عالي الأمان والاستقرار، يستخدم بكثرة في الخوادم والتطوير

6. أمثلة على أوامر أساسية في Linux:

• ls — عرض محتويات المجلد
• cd — تغيير المجلد الحالي
• mkdir — إنشاء مجلد جديد
• cp — نسخ الملفات
• mv — نقل أو إعادة تسمية
• rm — حذف الملفات
• chmod — تغيير صلاحيات الملفات

تمارين محلولة

التمرين 1:

السؤال: ما الفرق بين نظام التشغيل أحادي المهام ونظام التشغيل متعدد المهام؟

الإجابة النموذجية: نظام التشغيل أحادي المهام يمكنه تشغيل برنامج واحد فقط في كل مرة (مثل MS-DOS القديم)، بينما نظام التشغيل متعدد المهام يمكنه تشغيل عدة برامج في وقت واحد عن طريق توزيع وقت المعالج بينها بتقنية تسمى تقسيم الوقت (Time Sharing)، مما يعطي انطباعاً بأنها تعمل بالتزامن. معظم الأنظمة الحديثة (Windows، Linux، macOS) هي أنظمة متعددة المهام.

التمرين 2:

السؤال: اذكر ثلاثة أدوار أساسية للنواة (Kernel) في نظام التشغيل.

الإجابة النموذجية: النواة هي قلب نظام التشغيل وتقوم بالأدوار التالية: (1) إدارة العمليات (Process Management): إنشاء، جدولة، وإنهاء العمليات وتوزيع وقت المعالج. (2) إدارة الذاكرة (Memory Management): توزيع الذاكرة على التطبيقات وحماية مساحاتها. (3) إدارة الأجهزة (Device Management): التعامل مع وحدات الإدخال والإخراج عبر برامج التشغيل (Drivers).

التمرين 3 (نمط بكالوريا):

السؤال: قارن بين نظامي التشغيل Windows وLinux من حيث: الترخيص، الأمان، واجهة المستخدم، والتطبيقات.

الإجابة النموذجية: Windows هو نظام تجاري مملوك لشركة مايكروسوفت، يتميز بواجهة رسومية سهلة الاستخدام ودعم كبير للتطبيقات والألعاب، لكنه أقل أماناً نسبياً بسبب كثرة الهجمات الموجهة إليه. Linux هو نظام مفتوح المصدر ومجاني، يتميز بأمان عالٍ واستقرار كبير، ويستخدم بشكل واسع في الخوادم والبرمجة، لكن واجهته الرسومية أقل سهولة وقد يحتاج المستخدم لتعلم أوامر سطر الأوامر. Windows يدعماً كبيراً من الشركات المطورة للبرامج، بينما Linux يعتمد على البرامج مفتوحة المصدر ومجتمع المطورين.

---

📍 دروس مشابهة:

• أنظمة الترقيم في الحاسوب: النظام الثنائي والثماني والست عشري
• العتاد (Hardware): مكونات الحاسوب المادية