أنظمة التشغيل: مفهومها ووظائفها وأنواعها – الأولى ثانوي (شعبة تقني رياضي) – الإعلام الآلي

أنظمة التشغيل: مفهومها ووظائفها وأنواعها

بطاقة الدرس

الأهداف التعليمية:

• أن يتعرف التلميذ على مفهوم نظام التشغيل ودوره في الحاسوب
• أن يميز بين أنواع أنظمة التشغيل المختلفة
• أن يفهم وظائف نظام التشغيل الأساسية (إدارة العمليات، الذاكرة، الملفات)
• أن يتعرف على أمثلة عملية لأنظمة تشغيل مستخدمة

1. مفهوم نظام التشغيل (Le système d’exploitation)

تعريف: نظام التشغيل (Operating System – OS) هو مجموعة من البرامج التي تعمل كوسيط بين المستخدم وعتاد الحاسوب (Hardware). هو البرنامج الأساسي الذي يُشغّل الحاسوب ويسمح بتشغيل البرامج التطبيقية.

ببساطة، عندما تضغط على زر التشغيل في حاسوبك، فإن أول برنامج يُحمّل هو نظام التشغيل. بدونه، لا يمكنك استخدام الحاسوب لأنك ستضطر للتعامل مباشرة مع لغة الآلة (0 و1).

2. مكونات الحاسوب الأساسية (لمراجعة سريعة)

لفهم دور نظام التشغيل، يجب أن نتذكر المكونات الأساسية للحاسوب:

• المعالج (CPU/Processeur): عقل الحاسوب، يقوم بتنفيذ التعليمات
• الذاكرة الرئيسية (RAM/Mémoire vive): ذاكرة مؤقتة تخزن البرامج والبيانات أثناء التشغيل
• الذاكرة الثانوية (Disque dur/SSD): تخزين دائم للملفات والبرامج
• الأجهزة الطرفية (Périphériques): لوحة المفاتيح، الفأرة، الشاشة، الطابعة…

نظام التشغيل هو المسؤول عن التنسيق بين هذه المكونات جميعها.

3. تاريخ تطور أنظمة التشغيل

• الجيل الأول (1940-1950): لا يوجد نظام تشغيل — البرامج تُحمّل يدوياً عن طريق بطاقات مثقبة (cartes perforées)
• الجيل الثاني (1950-1960): أنظمة المعالجة بالدفعات (Batch Processing) — تنفيذ البرامج تباعاً
• الجيل الثالث (1960-1970): أنظمة متعددة البرمجة (Multiprogrammation) — تشغيل عدة برامج معاً
• الجيل الرابع (1970-1990): أنظمة مشاركة الوقت (Time Sharing) — UNIX، MS-DOS
• الجيل الخامس (1990-الآن): أنظمة ذات واجهة رسومية — Windows، Linux، macOS، Android، iOS

4. وظائف نظام التشغيل الأساسية

نظام التشغيل يؤدي عدة وظائف حيوية، يمكن تصنيفها كالتالي:

4.1. إدارة العمليات (Gestion des processus)

العملية (Processus) هي برنامج قيد التنفيذ. نظام التشغيل هو المسؤول عن:

• إنشاء العمليات وإنهائها (Création et terminaison)
• تبديل التنفيذ بين العمليات (Ordonnancement / Scheduling)
• المزامنة والتواصل بين العمليات (Synchronisation et communication)
• تجنب حالات التوقف التام (Deadlocks)

4.2. إدارة الذاكرة (Gestion de la mémoire)

نظام التشغيل يدير الذاكرة الرئيسية (RAM) عن طريق:

• تتبع أي أجزاء الذاكرة مستخدمة ومن يستخدمها
• تخصيص الذاكرة للبرامج عند طلبها
• تحرير الذاكرة عند انتهاء البرامج
• استخدام الذاكرة الافتراضية (Mémoire virtuelle) لتوسيع سعة الذاكرة الظاهرية باستخدام القرص الصلب

4.3. إدارة الملفات (Gestion des fichiers)

نظام التشغيل ينظم الملفات في هيكل هرمي (شجري) عبر المجلدات (Dossiers/Répertoires). وظائفه في هذا المجال:

• إنشاء، حذف، قراءة، وكتابة الملفات
• تنظيم الملفات في هيكل دليلي (Arborescence)
• إدارة صلاحيات الوصول (Droits d’accès): قراءة، كتابة، تنفيذ
• إدارة أنظمة الملفات (FAT32، NTFS، ext4)

C:\ (جذر القرص)
├── Windows\        (ملفات النظام)
├── Program Files\  (البرامج المثبتة)
├── Users\
│   ├── Ahmed\      (ملفات المستخدم أحمد)
│   └── Sara\       (ملفات المستخدم سارة)
└── Documents\      (المستندات)

4.4. إدارة الأجهزة الطرفية (Gestion des périphériques)

نظام التشغيل يتواصل مع الأجهزة الطرفية عبر برامج التشغيل (Drivers/Pilotes) — وهي برامج خاصة تعرف نظام التشغيل بكيفية التعامل مع كل جهاز:

• الطابعة (Imprimante)
• بطاقة الرسوميات (Carte graphique)
• بطاقة الصوت (Carte son)
• لوحة المفاتيح والفأرة

4.5. الأمان والحماية (Sécurité)

• التحكم في صلاحيات المستخدمين (Comptes utilisateurs)
• حماية الملفات من الوصول غير المصرح به
• التشفير (Cryptage) لحماية البيانات
• كشف الفيروسات والبرامج الضارة (بالتعاون مع برامج الحماية)

5. أنواع أنظمة التشغيل

يمكن تصنيف أنظمة التشغيل حسب عدة معايير:

5.1. حسب نوع الواجهة (Interface)

5.2. حسب طبيعة العمل

6. أمثلة على أنظمة تشغيل مشهورة

• 🪟 Windows (مايكروسوفت): الأكثر انتشاراً على الحواسيب الشخصية. واجهة رسومية سهلة. إصداراته: Windows 10، Windows 11. يستخدم نظام ملفات NTFS. يدعم تعدد المهام والمستخدمين.

• 🐧 Linux (لينكس): نظام مفتوح المصدر (Open Source) مجاني. يتميز بالأمان والاستقرار. تستخدمه الخوادم (Serveurs) بكثرة. توزيعاته المشهورة: Ubuntu، Fedora، Debian. يستخدم نظام ملفات ext4.

• 🍎 macOS (أبل): نظام تشغيل حواسيب Mac من Apple. واجهة أنيقة، تكامل ممتاز مع أجهزة Apple الأخرى. يعتمد على نواة UNIX.

• 📱 Android (أندرويد): نظام تشغيل الهواتف الذكية من Google. مبني على نواة Linux. الأكثر انتشاراً عالمياً في الهواتف.

7. تمرين بكالوريا محلول

8. أسئلة تقويمية (للاختبار الذاتي)

1. ما هو نظام التشغيل؟ اشرح بجملتين.
2. اذكر أربعة أنواع من أنظمة التشغيل مع مثال لكل نوع.
3. ما الفرق بين إدارة العمليات وإدارة الذاكرة؟
4. ما هو برنامج التشغيل (Driver)؟ ولماذا يحتاجه نظام التشغيل؟
5. قارن بين نظامي Windows و Linux من حيث الترخيص والواجهة والأمان.
6. اشرح مفهوم “الذاكرة الافتراضية” (Virtual Memory) بأسلوب بسيط.
7. ما الفرق بين نظام التشغيل أحادي المهام ومتعدد المهام؟ أعط مثالاً لكل منهما.

9. الخلاصة

📍 دروس مشابهة

• الخوارزميات المتقدمة: المصفوفات والدوال في البرمجة – الثالثة ثانوي (بكالوريا) إعلام آلي
• الخوارزميات (مفهومها وتمثيلها) — الإعلام الآلي للسنة الرابعة متوسط
• الإعلام الآلي السنة الأولى متوسط — الحاسب الآلي ومكوناته