نظم التشغيل: المبادئ الأساسية والإدارة — محاضرات جامعية

مقدمة في نظم التشغيل

نظام التشغيل (Operating System) هو برنامج وسيط يدير موارد الحاسوب (المعالج والذاكرة والتخزين والأجهزة الطرفية) ويوفر واجهة للتفاعل بين المستخدم والتطبيقات من جهة والعتاد المادي من جهة أخرى. من أمثلة نظم التشغيل: Windows وLinux وmacOS للأجهزة الشخصية، وAndroid وiOS للأجهزة المحمولة. يقوم نظام التشغيل بوظائف أساسية كإدارة العمليات والذاكرة والملفات وإدخال/إخراج البيانات.

إدارة العمليات (Process Management)

العملية (Process) هي برنامج قيد التنفيذ. تقوم نواة نظام التشغيل (Kernel) بإدارة دورة حياة العمليات من الإنشاء إلى الإنهاء. حالات العملية الأساسية: جديدة (New)، جاهزة (Ready)، قيد التشغيل (Running)، في انتظار (Waiting)، منتهية (Terminated). يستخدم نظام التشغيل خوارزميات جدولة (Scheduling) لتوزيع وقت المعالج بين العمليات: First-Come First-Served (FCFS)، Round Robin (RR)، Shortest Job First (SJF)، الجدولة متعددة المستويات (Multilevel Queue). مفهوم الترابط (Threading) يسمح بتنفيذ أجزاء متعددة من نفس العملية بشكل متزامن.

إدارة الذاكرة (Memory Management)

يدير نظام التشغيل الذاكرة الرئيسية (RAM) ويوزعها بين العمليات بكفاءة وأمان. تشمل تقنيات إدارة الذاكرة: التقسيم (Partitioning) بتقسيم الذاكرة إلى أجزاء ثابتة أو متغيرة. التقسيم بصفحات (Paging): تقسيم الذاكرة إلى صفحات (Pages) ذات حجم ثابت، مما يلغي التجزؤ الخارجي. الذاكرة الافتراضية (Virtual Memory): استخدام مساحة القرص الصلب كذاكرة إضافية، مما يسمح بتشغيل برامج أكبر من الذاكرة الفعلية باستخدام التبديل (Swapping). المقاطعة (Interrupts): آلية توقف المعالج مؤقتاً لمعالجة حدث عاجل كإشارة من لوحة المفاتيح أو وصول حزمة بيانات من الشبكة.

مثال: إدارة الملفات في Linux

نظام الملفات (File System) ينظم كيفية تخزين البيانات واسترجاعها. في Linux، نظام الملفات الشجري يبدأ من الجذر (/). أمثلة على أنظمة الملفات: ext4 (Linux)، NTFS (Windows)، FAT32. الصلاحيات في Linux تحدد حق القراءة (r) والكتابة (w) والتنفيذ (x) للمالك والمجموعة والآخرين. مثال: chmod 755 script.sh يمنح المالك جميع الصلاحيات والمجموعة والآخرين حق القراءة والتنفيذ. الأجهزة في Linux تُمثل كملفات في /dev تسمى (Device Files).

خلاصة

نظم التشغيل هي الأساس الذي تقوم عليه كل البرامج والتطبيقات، وفهم آلياتها ضروري لأي مختص في علوم الحاسوب. راجع الذكاء الاصطناعي ودرس هياكل البيانات.

📍 دروس مشابهة:

• الرياضيات — المضلعات — الأولى متوسط — المنهاج الجزائري
• التاريخ — علم المخطوطات: تحقيق المخطوطات وفهرستها — مستوى جامعي
• وضعية انطلاق في الرياضيات – المقطع الاول هندسة – للسنة الأولى متوسط 2017/2016