سیستم عامل

سیستم عامل چیست؟ واژه OS مخفف عبارت Operating System به معنای "سیستم عامل" است.سیستم عامل مهم ترین نرم افزاریست که در کامپیوتر نصب می‌شود. یک نرم افزار سیستمی که منابع سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوتر را مدیریت می کند و خدمات مشترکی را به سایر برنامه های کامپیوتری می دهد.همچنین سیستم عامل به عنوان رابط میان کاربر و سخت افزار نیز عمل می‌کند. سیستم عامل چه کاری میکند؟سیستم عامل یک نرم افزار سطح بالا میباشد که وظیفه دارد تا انواع منابع سخت افزاری و نرم افزاری را مدیریت کند . مدیریت دستگاه (سخت افزار)سیستم عامل با کمک درایورهای مربوطه، دستگاه را مدیریت می‌کند. مجموعه کارهایی که برای مدیریت دستگاه انجام می‌شود، به شرح زیر است. • تمام دستگاه‌های متصل به یک سیستم را تحت نظر دارد. • در مورد نوع فرایند و مدت زمان دسترسی به دستگاه تصمیم‌گیری می‌کند. • دستگاه‌ها را به روشی موثر و کارآمد در دسترس قرار می‌دهد. همچنین در صورت عدم نیاز، دسترسی به دستگاه‌ها را رد می‌کند. مدیریت پردازنده مدیریت پردازنده شامل موارد زیر است.• اطمینان حاصل کردن از اینکه هر برنامه اجرایی وفرایند، زمان کافی را برای پردازش دریافت می‌کند.• پیگیری وضعیت پروسه‌ها. مدیریت حافظه عملکردهای سیستم عامل برای مدیریت حافظه‌ی اولیه یا اصلی یک کامپیوتر به شرح زیر است. • در صورت وجود درخواست، دسترسی به حافظه را برای پروسه امکان‌پذیر می‌کند. با تکمیل شدن پروسه، امکان دسترسی آن به حافظه نیز برداشته می‌شود. • حافظه اولیه را زیر نظر می‌گیرد. مدیریت فایلیک سیستم عامل می‌تواند فعالیت‌های مربوط به مدیریت فایل را نیز انجام دهد:. • محل ذخیره‌سازی اطلاعات را تحت نظر دارد. • تنظیمات دسترسی کاربر، وضعیت هر فایل و موارد دیگر را مدیریت می‌کند. این امکانات به طور کلی سیستم فایل را تشکیل می‌دهند. برنامه‌ریزی کارها• سیستم عامل می‌تواند کارهایی که در اولویت هستند را شناسایی کرده و ابتدا آن‌ها را مورد پردازش قرار دهد. آن‌ها زمان و منابع استفاده شده توسط کارها یا کاربران را نیز تحت نظر خواهند داشت. مدیریت خطا• سیستم عامل روی خطاهای رخ داده نظارت دارد و اشکالات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری را مورد بررسی قرار می‌دهد. مزایای سیستم عامل• اشتراک منابع• امنیت• توانایی انجام چندکار همزمان• کاربر پسندمعایب سیستم عامل• هزینه• حملات ویروسی• خرابی سیستمرابط کاربری در سیستم عامل‌ها:هر سیستم عاملی که توسط انسان کنترل شود نیازمند یک رابط کاربری (User Interface) است که اغلب پوسته (Shell) نیز نامیده می‌شود.یک سیستم عامل ممکن است رابط گرافیکی یا رابط خط فرمانی (Command Line) را برای ارتباط با کاربر داشته باشد.رابط گرافیکی• رابط گرافیکی (Graphical User Interface یا GUI) رابط محبوب میان کاربران است. در رابط، همه چیز بر اساس تصاویر، منوها، رنگ‌ها و به طور کلی گرافیکی، ساخته شده و کارکردن کاربر را آسان می‌کند. • اکثر سیستم عامل‌ها (مانند ویندوز، لینوکس، OSX و ...) معمولاً برپایه رابط گرافیکی طراحی می‌شوند که البته مزایا و معایب خود را دارند. وجود کارت‌های گرافیک، بار زیادی از روی CPU از لحاظ پردازش گرافیکی، برداشته شده است. میزان استفاده از منابع سخت افزاری سیستم در این رابط بسیار بیشتر از رابط خط فرمان است. رابط خط فرمان• در طرف دیگر، رابط خط فرمان (Command Line Interface، به صورت مخفف CLI) نیز به دلیل داشتن سرعت بالا، استفاده کمتر از منابع سخت افزاری و برخی موارد دیگر، میان متخصصان محبوب است. در این رابط تقریبا همه چیز برپایه دستورات و ورودی و خروجی‌هایی بر اساس متن ها ساخته شده اند. معمولاً در سیستم عامل‌های برپایه خط فرمان، خبری از ماوس نیست و اجزای گرافیکی نیست. انواع سیستم عاملویندوز (Microsoft Windows )• این سیستم عامل اولین بار در سال 1985 توسط تیم Microsoft با بنیانگذاری ویلیام هنری گیتس و پل گاردنر آلن به عنوان ویرایش 1,0 توسعه یافته و روانه بازار شد و با توسعه یافتن در طول سال های گذشته نسخه های ویندوز دو، ویندوز سه، ویندوز ۹۵، ویندوز ۹۸، ویندوز ۲۰۰۰، ویندوز xp، ویندوز ویستا، ویندوز ۷، ویندوز ۸، ویندوز ۱۰، و ویندوز 11 که در تاریخ 24 ژوئن 2021 به صورت رسمی منتشر شد. • ویندوز در حال حاضر بزرگ‌ترین پایگاه کاربری جهان را در اختیار دارد. با مجموعه‌ای از بروزرسانی‌های سالانه و ویژگی‌های گرافیکی رابط کاربری منحصربه‌فردی ارائه می‌شود، که کاربران با استفاده از آن می‌توانند فایل‌ها و کارهایشان را روی آن سیستم ببینند. • این سیستم‌عامل، نسخه‌های متعددی دارد که تاکنون به بازار عرضه شده‌اند. خانواده‌های فعال ویندوز شامل ویندوز ان‌تی، ویندوز امبدد و ویندوز فون است. هریک از این خانواده‌ها ممکن‌است شامل چند زیرمجموعه باشد .• ویندوز فون • این نسخه از ویندوز مخصوص تلفن‌های هوشمند است که آخرین نسخهٔ آن ویندوز فون ۱۰ یا نام دیگر آن ویندوز ۱۰ موبایل است. • ویندوز سی ای • ویندوز سی ای (به‌طور رسمی به عنوان ویندوز توکار فشرده شناخته می‌شود)، نسخه‌ای از ویندوز است که بر روی رایانه‌های کمینه شده اجرا می‌شود، مانند سیستم‌های هدایت ناوبری ماهواره‌ای و بعضی از گوشی‌های همراه. ویندوز توکار فشرده بر پایه هسته اختصاصی خود است. • امنیت در سیستم‌عامل ویندوز از مهم‌ترین نقاط ضعف آن بوده است. طبق آمار ۸۰٪ از کاربران Windows حداقل به یک ویروس یا نرم‌افزار جاسوس آلوده هستند. لینوکس (Linux)لینوکس یک سیستم عامل متن باز (OPEN SOURCE) است که در سال 1991 توسط لینوس بندیکت توروالدز مهندس نرم‌افزار فنلاندی-مآمریکایی آغاز و توسعه یافت. لینوکس به دلیل قابلیت‌ها، امکانات و قدرت انعطاف پذیری فوق العاده، به سرعت جایگزین سایر سیستم عامل‌ها در میان متخصصان شد. اگرچه ابتدا لینوکس فقط برای استفاده روی ریزپردازنده‌ هایی با معماری ۸۰۳۸۶ اینتل طراحی شده بود، اما امروزه انواع گوناگون معماری‌ها را پشتیبانی می‌کند و در انواع و اقسام وسایل از رایانه شخصی گرفته تا ابررایانه‌ها و تلفن‌های همراه و سرورها به کار می‌رود. لینوکس می‌تواند سخت‌افزارهای مختلفی از جمله انواع مختلف تلفن همراه، تبلت، مسیریاب، و کنسول بازی تا رایانه‌های رومیزی، رایانه‌های بزرگ و ابررایانه‌ها و رایانه‌های تک‌ بردی (SBC) را پشتیبانی کند. به طور کلی می‌توان گفت هر سیستم عاملی دارای هسته یا کرنل و رابط بین نرم افزار و سخت افزار سیستم است، در واقع می‌توان گفت وظیفه انجام کارهای اساسی و پایه برعهده هسته یا کرنل است. از مهمترین وظایف هسته نرم افزار لینوکس می توان به موارد زیر اشاره کرد. • ذخیره سازی داده‌ها: ذخیره سازی داده‌ها در حافظه‌ای که با دسترسی تصادفی کار می‌کند یا در حافظه دائمی و یا در فایل سیستم مجازی صورت می‌گیرد. • دسترسی به شبکه کامپیوتری • زمانبندی • استفاده از ابزارهای ورودی و خروجی مانند موس، کیبورد، وب کم و فلش usb • امنیت: به دلیل متن باز بودن برنامه لینوکس ، امنیت سیستم عامل آن بسیار بالاست. در نتیجه برای سازمان هایی که نیاز به حد بالای امنیت هستند بسیار کاربردی است. این نرم افزار به عنوان سیستم عامل محبوب در شبکه‌ها و محیط‌ های شبکه‌ای استفاده می‌شود و می‌توان گفت که ۷۰ درصد فایروال‌های مورد استفاده در شبکه‌های دنیا، از سیستم عامل لینوکس استفاده می‌کنند. • از توزیع‌های معروف لینوکس میتوان به Ubuntu، Parrot، Debian، Linux Mint، Fedora، Kali Linux و غیره اشاره کرد ازمزایا و دلیل محبوبیت لینوکس میتوان به موارد زیر اشاره کرد• رایگان است: لینوکس به دلیل اینکه متن باز بوده و بصورت رایگان در اختیار دیگران قرار می گیرد، مزیتی بسیار ویژه نصبت به بقیه سیستم عامل ها دارد. چرا که هزینه ای برای فرد استفاده کننده ندارد. • امنیت بالا: به دلیل متن باز بودن لینوکس همه روزه افراد بسیاری بر روی امنیت آن کار کرده و حفره های نا امن را مسدود می کنند. • سریع بودن لینوکس • پشتیبانی قوی • نیازی به نصب درایور نیست • چند کاربره بودن • سبک بودن • انعطاف پذیریو از معایب این سیستم عامل میتوان به • user friendly نبودن سیستم عامل لینوکس • کمبود برنامه های اختصاصی برای لینوکس • نبود درایور برخی از سخت افزارها اشاره کرد.مک او اس (MacOS)سیستم عامل MacOS (با نام‌های قبلی Mac OS X و سپس OS X) یک سری از سیستم‌عامل‌های Unix است که توسط شرکت اپل توسعه، عرضه و فروخته می‌شود. این سیستم‌عامل به صورت انحصاری بر روی کامپیوترهای Macintosh و تمام مک‌هایی که از سال ۲۰۰۲ عرضه شده‌اند اجرا می‌شود. MacOS بعد از Microsoft Windows، دومین سیستم عامل مورد استفاده در جهان در زمینه رایانه های شخصی (DeskTop) است.هسته این سیستم‌عامل نوعی Unix بر اساس BSD بوده که توانایی اجرای نسخه‌های بازنویسی‌شده از نرم‌افزارهای متن باز را دارد و به نام «داروین» شناخته می‌شود. این سیستم‌عامل همچنین از رابط گرافیکی پیشرفته‌ای بنام آکوا (Aqua) بهره می‌برد. ویژگی های سیستم عامل (MacOS)• با استفاده از تکنولوژی های پی دی اف و کوارتز یک گرافیک برداری در سراسر سیستم ارائه می شود.• این سیستم با استفاده از نماد های رنگی و قابل تغیر تا اندازه 512×512 پیکسل پشتیبانی می کند.• تمام قسمت های متنی سیستم شامل راهنمای اصلاح املا، تصحیح املا، فرهنگ لغت، انتخاب سبک های مختلف، تکمیل خودکار، کشیدن و رها کردن هستند. به عبارتی دیگر ویژگی های ذکر شده در هر قسمت متنی موجود می باشد و نیاز به نرم افزار خاصی ندارد. • سایه پردازی تصویر با کیفیت بالا• دسترسی آسان به پنجره های باز شده• با استفاده از ویژگی color sync به طور خودکار کالبیراسیون رنگی تصاویر انجام می شود. • با استفاده از openGL می توانید به طراحی های گرافیکی خود سرعت ببخشید. • با استفاده از ویژگی MISSION CONTROL همهٔ پنجره های باز با یک کلیک نشان داده می شوند. • بیشتر برنامه های سیستم با ویژگی file valut و با استفاده از AES-128 داده های کاربر را کدگذاری می کنند. • جستجوی محتوا با قابلیت spot light بسیار سریع اتفاق می افتد. این برنامه می تواند پرونده‌ها، تصاویر، نامه های الکترونیکی، آدرس ها، محتوا و موارد دیگر را در کل سیستم جستجو می کند. همچنین نتایج جستجو را می توان به شکل پوشه های مجازی ذخیره کرد.• با Quick look تقریبا هر فایلی در سیستم بدون نیاز به اجرای برنامهٔ ایجاد کنندهٔ پرونده قابل مشاهده است.• Automotor نرم افزاری است که می تواند وظایف معمول را برای کاربران به طور خودکار انجام دهد. این اپل اسکرپیت که مدت ها پیش توسط اپل ساخته شده بود تبدیل به یک تکنولوژی کاربردی تر شده است.• با استفاده از فناوری voice over ویژگی فرمان صوتی انگلیسی و خواندن متن در سراسر سیستم در دسترس است. سیستم عامل مک او اس به کاربران کم بینا و نابینا کمک می کند تا بفهمند چه اتفاقی بر روی صفحه نمایش در حال رخ دادن است.• نرم افزار استاندارد شده ichat به افراد امکان می دهد تا 3 نفر به طور همزمان از کنفرانس ویدیوئی بهره مند شوند و همچنین به 10 نفر امکان برقراری تماس صوتی به صورت همزمان را می دهد.• قابلیت ماشین زمان به شما این امکان را می دهد تا از زمان راه اندازی سیستم خود به هر زمان دیگری دسترسی داشته باشید و پرونده هایی را که به طور تصادفی فایل های آن ها را پاک کرده و یا خراب کرده اید را بازیابی کنید. می توانید هرگونه تغیر در پرونده ها را لغو کنید و همچنین می توانید در میان انبوهی از فایل های قبلی جستجو کنید.• با استفاده از نرم افزار apple mail می توانید یک لیست از کارهای خود تهیه کنید، یادداشت برداری کنید و محتوا های خود را در برنامهٔ (ilife) با دیگران به اشتراک بگذارید.• با استفاده از (spaces) می توانید چندین میز کاری مجازی تعریف کنید.معایب سیستم عامل MacOS:• دسترسی محدود به برنامه ها: یکی از اشکالات سیستم عامل مک او اس دسترسی محدود به برنامه ها می باشد. سیستم عامل مک او اس در مقایسه با ویندوز از انتخاب های محدودی برای دسترسی برنامه برخوردار هست. • انعطاف ناپذیری برای و سفارشی سازی سخت افزار: یکی دیگر از نقطه ضعف های سیستم عامل مک او اس داشتن گزینه های محدود برای بروزرسانی سخت افزار است. همچنین اجزا لپ تاپ ها با کل سیستم سخت افزاری ادغام شده است و همین مسئله تعویض قطعات برای کاربران را غیر ممکن ساخته است. • گران بودن قیمت: با توجه به ویژگی های منحصر به فرد درسیستم ها عامل مک او اس دستگاه های مک بوک قیمت بالایی دارند. • مناسب نبودن برای گیمیرها: سیستم عامل مک او اس دارای گزینه های محدود بازی است و همین امر سبب مناسب نبودن این سیستم عامل برای گیمیر ها می باشد. • حالت تک پردازشی در این نسخه سیستم عامل و حالت چند پردازشی اشتراکی در نسخه های جدیدتر احتمال تداخل سیستم های عامل را فراهم می کند. • امکان مدیریت حافظه با مقدار کم و عدم استفاده از حافظه حفاظت شده از جمله معایب سیستم عامل مک او اس می باشد. اندروید (Android)اندروید یک سیستم‌عامل موبایل است که در اوت ۲۰۰۵ شرکت گوگل آن را خریداری کرد. شرکت کوچک اندروید که توسط «اندی رابین، ریچ ماینرز، نیک سیرز و کریس وایت» در پالو آلتو، کالیفرنیا راه‌اندازی شده بود، در زمینهٔ تولید نرم‌افزار و برنامه‌های کاربردی برای تلفن‌های همراه فعالیت می‌کرد. اندی رابین، مدیر عامل اجرایی این شرکت، پس‌از پیوستن اندروید به گوگل، به سمت قائم‌مقام مدیریت مهندسی این شرکت و مسئول پروژهٔ اندروید در گوگل منصوب شد. تیم اندروید به‌رهبری رابین فعالیت خود را برای تولید سکوی تلفن همراه مبتنی بر هسته لینوکس آغاز کردند و نتیجهٔ اولیهٔ این پروژه در نشست خبری شرکت گوگل در ۵ نوامبر سال ۲۰۰۷، مطرح‌ شد. این سیستم عامل نخست در دستگاه‌های لمسی مانند تلفن هوشمند و تبلت استفاده شد، نخستین گوشی مبتنی بر اندروید توسط شرکت HTC با همکاری T-Mobile تولید شد. این گوشی که به فاصلهٔ کمتر از یک سال از تشکیل اتحادیهٔ گوشی باز یعنی در ۲۲ اکتبر ۲۰۰۸ تولید شد، در بازارهای مختلف به نام‌های اچ‌تی‌سی دریم، تی-موبایل جی۱ و ارا جی۱ به بازار عرضه گردید. به تازگی گوگل Android TV را برای تلویزیون و Android Auto برای خودرو و Wear OS را برای پوشیدنی‌ها (مانند ساعت هوشمند) توسعه داده‌است. اندروید از سال ۲۰۱۱ پرکاربردترین سیستم‌عامل موبایل و از سال ۲۰۱۳ پرکاربردترین سیستم‌عامل برای تبلت‌ها بوده‌است. از سال ۲۰۱۷ نیز بیش از ۲ میلیارد کاربر فعال ماهانه داشته‌است. رابطه اندروید و جاوانرم‌افزارهای جانبی اندرویدی با استفاده از زبان جاوا نوشته می‌شوند و برای ارتباط با لایه‌های زیرین سیستم عامل می‌توانند از کتابخانه‌های جاوایی اندروید استفاده کنند. بخش رابط کاربری سیستم عامل اندروید با زبان جاوا نوشته شده‌است و بسیاری از برنامه‌های اندروید هم با جاوا نوشته شده‌اند. اما این سیستم عامل، Java Virtual Machine ندارد. برای اجرای برنامه‌های جاوایی روی این سیستم عامل، کدهای جاوا به کدهای Dalvik تبدیل می‌شوند و سپس روی Dalvik vitrual machine اجرا می‌شوند. دالویک یک ماشین مجازی جاوایی است که برای سیستم عامل اندروید بهینه شده‌است تا هم RAM و هم CPU و هم باتری کمتری مصرف کند). برنامه‌های جاوایی معمولی هم که روی گوشی‌های دیگر اجرا می‌شوند با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز جاوا مانند J2ME LOADER روی این سیستم عامل قابل اجرا هستند.نسخه‌های Android به شرح زیر میباشند:2009 — Cupcake (v. 1.5)2009 — Donut (v. 1.6)2009 — Eclair (vs. 2.0, 2.0.1, and 2.1)2010 — Froyo (vs. 2.2 through 2.2.3)2010 — Gingerbread (vs. 2.3 through 2.3.7)2011 — Honeycomb (vs. 3.0 through 3.2.6)2011 — Ice Cream Sandwich (vs. 4.0 through 4.0.4)2012 — Jelly Bean (vs. 4.1 through 4.3.1)2013 — KitKat (vs. 4.4 through 4.4W.2)2014 — Lollipop (vs. 5.0 through 5.1.1)2015 — Marshmallow (vs. 6.0 through 6.0.1)2016 — Nougat (vs. 7.0 through 7.1.2)2017 — Oreo (vs. 8.0 and 8.1)2018 — Pie (v. 9.0)2019 — Android 102020 — Android 112021 — Android 12 جدیدترین نسخه پایدار این سیستم عامل اندروید 12 است. ویژگی‌های اندروید• اندروید فناوری‌های اتصال(Connectivity) شامل (GSM/EDGE, CDMA, EV-DO, UMTS ) بلوتوث و وای-فای پشتیبانی می‌کند.• اندروید از فرمت‌های مختلف فایل‌های مالتی مدیا مثل (MPEG-4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPEG PNG, GIF ) پشتیبانی می‌کند.• اندروید برای ارسال پیغام‌های متنی یا همان اس‌ام‌اس(sms) از فرم‌های(SMS, MMS و XMPP)پشتیبانی میکند .• مرورگر موجود در اندروید بر اساس فریم ورک اوپن سورس (WebKit )توسعه یافته‌است.• اندروید برای ذخیره داده‌ها و مدیریت بانک‌های اطلاعاتی سبک از نرم‌افزار (SQLite )استفاده می‌کند.• ابزارهای مختلف اندروید برای توسعه دهندگان به راحتی در دسترس است و توسط شرکت گوگل پشتیبانی می‌شوند. این ابزارها شامل کتابخانه‌ها، خطایاب، شبیه‌ساز گوشی و یک پلاگین برای اکلیپس است.• اندروید از سخت‌افزارهای مختلف همچون جی پی اس و دوربین‌های متنوع سنسورهای مخصوص همچون سنسور مجاورت و… پشتیبانی می‌کند.• تصاویر و فایل‌های گرافیکی به وسیلهٔ (OpenGL )پردازش می‌شوند که کیفیت بالاتری خواهند داشت.• با استفاده از تکنولوژی نسبتاً جدید شرکت Adobe با نام AIR نیز می‌توان به توسعه برنامه‌های کاربردی تحت این سیستم عامل پرداخت. گردآورنده:زهرا بابارحمتینام استاد: دکتر مریم حاجی اسمعیلی(دکترای علوم کامپیوتر از دانشگاه کینگستون لندن)"Dr.Maryam Hajiesmaeili"PhD of computer science from Kingston university of London