سیستم‌عامل یا سامانهٔ عامل نرم‌افزاری است که مدیریت منابع رایانه را به عهده گرفته و بستری را فراهم می‌سازد که نرم‌افزار کاربردی اجرا شده و از خدمت‌ها ثانیه استفاده کنند. سیستم‌عامل جزء ضروری‌ترین نرم‌افزارهای یک جهاز کامپیوتری است. سیستم‌عامل خدماتی به برنامه‌های کاربردی و کاردان ارائه می‌دهد. برنامه‌های کاربردی الا از طریق واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی [یادداشت ۱] و الا از طرق فراخوانی‌های سیستم به این خدمت‌ها دسترسی دارند. با فراخوانی این واسط‌ها، برنامه‌های کاربردی می‌توانند سرویسی را از سیستم‌عامل استدعا کنند، پارامترها را جابجایی دهند، و پاسخ عملیات را دریافت کنند. ممکن است کاربران حرف بعضی انواع واسط کاربری نرم‌افزار الگو واسط خط فرمان یا یک واسط گرافیکی کاردان با سیستم‌عامل تعامل کنند. برای کامپیوترهای دستی و رومیزی، عموماً واسط کاربری به سمت آغاز بخشی از سیستم‌عامل در نظر گرفته میشود. باب سیستم‌های بزرگ و چند کاربره الگو یونیکس و سیستم‌های شبیه یونیکس، واسط کاربری معمولاً به عنوان یک برنامه کاربردی که خارج از سیستم‌عامل اجرا میشود پیاده‌سازی میشود. نمونه‌هایی از محبوب‌ترین سیستم‌عامل‌های نوین شامل: اندروید، بی‌اس‌دی، آی‌اواس، لینوکس، اواس ده، کیوان‌اکس، مایکروسافت ویندوز، ویندوز فون و زد/اواس می‌باشند.
انواع سیستم‌عامل
سیستم‌های بی‌درنگ
سیستم‌های بی‌درنگ یا دوران حقیقی یک سیستم عامل چند وظیفه‌ای است که معمولاً بعنوان یک کنترل کننده در یک کاربرد خاص استفاده میشوند. سیستم باب این حالت می‌بایست در زمانی مشخص و معین حتماً جواب مورد تماشا را بدهد. سیستم‌های بازدید آزمایش‌های علمی، تصویربرداری پزشکی، بازدید صنعتی و برخی از سیستم‌های نمایش از این دسته‌اند. هدف اصلی استفاده از سیستم‌های بی‌درنگ واکنش برق‌آسا و پشتوانه شده در برابر یک رویداد خارجی میباشد. باب سیستم‌های بی‌درنگ معمولاً وسایل ذخیره‌سازی ثانویه وجود ندارد و به سمت جای آن از حافظه‌های ROM استفاده میشود. سیستم‌عامل‌های پیشرفته نیز در این سیستم‌ها بود ندارند برای‌چه که سیستم‌عامل کاربر را از سخت‌افزار جدا میکند و این جداسازی باعث عدم قطعیت در زمان پاسخ‌گویی میشود. سیستم‌هایی که باب آن مهلت زمانی [یادداشت ۲] باید پاسخ داده شود را آن سخت و سیستم‌هایی که اجل زمانی را پشتیبانی نمی‌کنند بی‌درنگ نرم می‌نامند. از کاربرد سیستم‌های بی‌درنگ پیچیده می‌توان به سمت کنترل موتور یک خودرو (پاسخ با تأخیر میتواند نتایج فاجعه‌باری را به همراه داشته باشد) و در سیستم‌های بی‌درنگ نرم می‌توان به اسکن بارکد در پایانه فروشگاه (با اینکه سرعت پاسخ‌دهی باید سریع باشد اما به حادّی سیستم‌های سخت نمی‌باشد) اشاره کرد
سیستم‌های قید کاربره
سیستم‌های چند کاربره اجازه می‌دهند تا کاربران متعدد بصورت همزمان به سمت یک سیستم کامپیوتری دسترسی داشته باشند. سیستم‌های اشتراک زمانی و کارساز وب را می‌توان بعنوان سیستم‌های چند کاربره طبقه‌بندی کرد. در سیستم‌های آبونه زمانی تنها یک پردازنده قرار دارد که میانجیگری مکانیزم‌های زمانبندی بین برنامه‌های مختلف کاربرها با تعجیل زیاد سوئیچ میشود و ازاین‌رو هر کاربر تصور میکند کل رایانه در اختیار اوست
سیستم‌عامل تک پردازنده
این سنخ سیستم‌عامل‌ها، سیستم‌عامل‌های نسل چهارم (نسل فعلی) هستند که بر روی یک پردازنده ادا میشوند. از قبیل XP,Vista,98,Me که بیشتر محصول کارتل مایکرو سافت می‌باشند.
سیستم‌عامل شبکه‌ای
سیستم عاملهایی مثل ناول نت که زیادترین استعمال و امکانات این سیستم عامل برای شبکه میباشد.
سیستم‌عامل پخش شده
این سیستم‌عامل‌ها خود را مانند سیستم‌عامل‌های تک پردازنده به کاربر معرفی می‌کنند، اما در عمل از چندین پردازنده استعمال می‌کنند. این نوع سیستم‌عامل در یک محیط شبکه‌ای ادا میشود در این نوع جهاز یک برنامه پس از اجرا در کامپوترهای مختلف جواب نهایی به سیستم اصلی کاربر برمی‌گردد سرعت پردازش در این نوع سیستم بسیار بالاست.
دلایل ابداع سیستم‌عامل
یک سیستم کامپیوتری آباد از یک یا چند پردازنده، مقداری حافظه اصلی، دیسک‌ها، چاپگرها، صفحه‌کلید، برگ نمایش، واسط‌های شبکه‌ای و دیگر دستگاههای ورودی و خروجی تشکیل شده‌است. اگر جهاز یکپارچه‌ای برای مدیریت این منبع‌ها وجود نداشته باشد، هر برنامه باید به تنهایی این کار را انجام دهد. سیستم‌عامل یک لایه نرم‌افزاری آماده میکند که وظیفه تدبیر منابع سیستم را از دوش برنامه‌های کاربردی رهانیده و کار برنامه‌نویسی را ساده‌تر می‌نماید؛ که با توجه به نسخه‌های جدید سیستم عامل‌ها که به دلیل بهره‌مندی از تکنولوژی گرافیک و امکان استفاده از ماوس، امکان استفاده ساده و آسان را برای کاربران مبتدی فراهم نموده‌است. باب صفت سیستم‌عامل واسط بین سخت‌افزار رایانه و کاربر میباشد.
وظایف سیستم‌عامل
سیستم‌عامل دو کار عمده انجام می‌دهد:
- در تماشا پایین به سمت بالا، منابع منطقی (مانند فایل‌ها) و منابع فیزیکی (مانند دستگاههای سخت‌افزاری) رایانه را مدیریت و کنترل میکند.
- در نگرش بالا به پایین، وظیفه سیستم‌عامل این است که یک ماشین توسعه یافته[یادداشت ۳]یا ابزار مجازی را به سمت کاربران عرضه کند تا آنها بتوانند آسان‌تر برنامه‌نویسی نمایند و درگیر پیچیدگی‌های سخت‌افزاری رایانه نشوند. [نیازمند منبع]
به طور کلی، وظایف سیستم‌عامل شامل موارد زیر است:
- استفاده بهینه‌تر از منبع‌ها و پیشگیری از به هدر رفتن آنها
- اختصاص و آزاده سازی منابع
- دائره صف‌ها و زمانبندی استعمال از منابع
- محاسبه‌گری میزان استعمال از منابع
- ابداع امنیت
- ایجاد، حذف و اداره فرایندها
- ایجاد مکانیسم‌های ارتباط بین فرایندهاو همگام‌سازی آنها
- مدیریت فایل‌هاو پوشه‌ها
- تدبیر حافظه‌های اصلی و جانبی
- برقراری امکان دسترسی چندتایی و اجرای بازهم جریان فرایندها
- به اشتراک گذاری منابع
- تعیین راهکارهایی برای اداره بن‌بست
- پیشگیری از چگونگی رقابتی و تداخل یا باب هم بسته شدن فرایندها
- پیشگیری از گرسنگی
سیستم‌عامل‌های جاری
در سالهای اخیر رقابت بیشتر بین سیستم‌عامل‌های مایکروسافت ویندوز، اپل مک اواس و لینوکس روانی دارد که آماری که در ماه ژوییه ۲۰۱۱ توسط وب‌گاه W3Schools به ثبت رسیده حاکی از آن است که هم اکنون بیش از ۸۰ درصد کاربران اینترنت از سیستم‌عامل ویندوز استعمال می‌کنند.
آمار حاضر که مربوط به اوت ۲۰۱۰ میباشد به شرح زیر است:
- ویندوز ۷: ۳۷٫۸٪
- ویندوز ویستا: ۶٫۷٪
- ویندوز اکس اساس : ۳۹٫۷٪
- ویندوز ۲۰۰۳: ۰٫۹٪
- درست اواس : ۸٫۱٪
- توزیع‌های گنو/لینوکس: ۵٫۲٪
از سیستم‌عامل‌های مشهور کامپیوترهای شخصی می‌توان به سمت اسامی پایین اشاره کرد:
همچنین از سیستم‌عامل‌های حاضر روی گوشی‌های تلفن همراه نسل اخیر می‌توان به اسامی زیر اشاره کرد:
تاریخچه سیستم آژانس
در آغاز
اولین کامپیوترها فاقد سیستم‌عامل بودند. در اوایل واحد زمان ( ۱۹۶۴ فروشندگان کامپیوترهای تجاری ابزار کاملاً گسترده‌ای را برای تسهیل توسعه، زمانبندی، و اجرای کارها روی یک جهاز پردازش دسته‌ای فراهم می‌کردند. از بهر مانند رایانه تولید شده توسط UNI VAC.
در ابتدا سیستم‌عامل روی خمپاره فریم‌ها استوار می‌شد و کمی بعد سیستم‌عامل میکروکامپیوترهای ابتدایی که فقط از یک برنامه در هر زمان پشتیبانی می‌کردند و به یک زمانبند بسیار ابتدایی نیاز داشتند. هر برنامه زمانی که باب اسم اجرا بود تحت کنترل کامل ماشین قرار داشت. چند وظیفه‌ای (اشتراک زمانی) اولین بار در مین فریم‌ها و در ۱۹۶۰ ارائه شد. ابتدا کامپیوترها بسیار ارجمند و جاگیر بودند لیک امروزه در کف یک دست جا می‌گیرند.
مین فریم‌ها
میکرو کامپیوترها
میکروکامپیوترهای اولیه نیاز یا گنجایش داشتن یک سیستم‌عامل بغرنج که روی مین فریم‌ها توسعه یافته بود نداشتند.
سيستم آژانس
سيستم آژانس بدون شک مهمترين نرم آلت در کامپيوتر است . پشت از روشن کردن کامپيوتر اولين رقیق افزاری که مشاهده می گردد سيستم عامل بوده و آخرين نرم افزاری که قبل از خاموش کردن کامپيوتر مشاهده خواهد شد، نيز سيستم عامل است . سيستم عامل رقیق افزاری است که امکان اجرای تمامی برنامه های کامپيوتری را آماده می آورد. سيستم عامل با سازماندهی ، مديريت و بازدید منابع سخت افزاری امکان استفاده بهينه و هدفمند آنها را فراهم می آورد. سيتم عامل فلسفه وجود داشتن پیچیده افزار را بدرستی تفسير و در اين راستا امکانات متعدد و ضروری جهت حيات ساير برنامه های کامپيوتری را فراهم می آورد.
تمام کامپيوترها از سيستم عامل استعمال نمی نمايند. مثلا" آتشگاه های مايکرويو که در آشخانه استفاده شده دارای نوع خاصی از کامپيوتر بوده که از سيستم عامل استفاده نمی نمايند. باب اين نوع سيستم ها بدليل انجام عمليات بسته و ساده، نيازی به وجود سيستم عامل نخواهد بود. اطلاعات ورودی و خروجی با استعمال از دستگاههائی نظير برگ کليد و نمايشگرهای LCD ، باب اختيار سيستم گذاشته باده گردند. ماهيت عمليات اجرا شده در يک آتشگاه گاز مايکروويو بسيار محدود و مختصر است، بنابراين همواره يک برنامه در تمام حالات و اوقات اجراء خواهد شد.
برای سيستم های کامپيوتری که دارای عملکردی بمراتب پيچيده تر از اجاق گاز مايکروويو می باشند، بخدمت ستاندن يک سيستم عامل باعث افزايش کارآئی سيستم و تسهيل در امر پياده سازی برنامه های کامپيوتری می گردد. تمام کامپيوترهای خصوصی دارای سيستم آژانس می باشند. ويندوز يکی از متداولترين سيستم های آژانس است . يونيکس يکی ديگر از سيستم های عامل مهم در اين زمينه است . صدها نوع سيستم عامل تاکنون حرف توجه به سمت اهداف متفاوت طراحی و عرضه شده است. سيستم های عامل مختص کامپيوترهای بزرگ، سيستم های روبوتيک، سيستم های کنترلی بلادرنگ ، نمونه هائی باب اين زمينه می باشند.
سيستم عامل با ساده ترين تحليل و امعان تاخت عمليات اساسی را در کامپيوتر انجام می دهد :
- مديريت منبع‌ها رقیق افزاری و سخت افزاری يک سِستم کامپيوتری را برعهده دارد. پردازنده ، حافظه، فضای ذخيره سازی الگو هائی از منابع اشاره شده می باشند .
- روشی پايدار و يکسان برای دستيابی و استفاده از سخت افزار را بدو ن نياز از جزئيات عملکرد هر يک از پیچیده افزارهای موجود را از بهر برنامه های کامپيوتری فراهم می نمايد
اولين وظيفه يک سيستم عامل، مديريت منابع سخت افزاری و نرم افزاری است . برنامه های متفاوت برای دستيابی به منابع سخت افزاری نظير: پردازنده ، حافظه، دستگاههای ورودی و خروجی، حافطه های جانبی، باب رقابتی سخت کارتل خواهند کرد. سيستم های آژانس بعنوان يک مدير عادل و آرام زمينه استفاده بهينه از منابع موجود را برای هر يک از برنامه های کامپيوتری فراهم می نمايند.
وظيفه دوم يک سيستم آژانس عرضه يک رابط ( اينترفيس ) يکسان برای ساير برنامه های کامپيوتری است . باب اين حالت زمينه استعمال بيش از يک نوع کامپيوتر از سيستم عامل فراهم شده و در صورت بروز تغييرات در سخت افزار سيستم های کامپيوتری نگرانی خاصی از جهت اجرای برنامه وجود نخواهد داشت، چراکه سيستم عامل بعنوان ميانجی بين برنامه های کامپيوتری و سخت افزار ايفای وظيفه کرده و مسئوليت مديريت منابع سخت افزاری به وی سپرده شده است . برنامه نويسان کامپيوتر نيز حرف استفاده از نقش سيستم عامل بعنوان يک ميانجی براحتی برنامه های خویش را طراحی و پياده سازی کرده و در رابطه با اجرای برنامه های نوشته شده بر روی ساير کامپيوترهای مشابه نگرانی نخواهند داشت . ( حتی ار ميزان حفظه موجود در دو کامپيوتر مشابه نباشد ) . باب صورتی که پیچیده افزار يک کامپيوتر بهبود و ارتقاء يابد، سيستم عامل اين تضمين را ايجاد خواهد کرد که برنامه ها، در ادامه بدون بروز اشکال قادر به ادامه حيات وسرويس دهی خود باشند. مسئوليت مديريت منابع سخت افزاری برعهده سيتم عامل خواهد بود خیر برنامه های کامپيوتری، بنابراين باب زمان ارتقای سخت افزار يک کامپيوتر مسئوليت سيتستم عامل در اين راستا اولويت خواهد داشت . ويندوز 98 يکی از بهترين الگو ها باب اين زمينه است . سيستم آژانس بالا بر روی سخت افزارهای متعدد توليد شده توسط توليدکنندگان متفاوت اجراء می گردد. ويندوز 98 قادر به سمت مديريت و استفاده از هزاران نوع چاپگر ديسک و ساير تجهيزات جانبی است .
سيستم های عامل را از بعد نوع کامپيوترهائی که قادر به بازدید آنها بوده و نوع برنامه های کاربردی که باقدرت به حمايت از آنها می باشند به چهار گروه عمده تقسيم می نمايند.
- سيستم آژانس بلادرنگ( RTOS). از اين سنخ سيستم های آژانس برای کنترل ماشين آلات صنعتی ، تجهيزات علمی و سيستم های صنعتی استفاده می گردد. يک سيستم آژانس بلادرنگ دارای امکانات محدود در رابطه حرف بخش رابط کاربر و برنامه های کاربردی مختص کاربران می باشند. يکی از بهر های مهم اين نوع سيستم های آژانس ، مديريت منابع موجود کامپيوتری بگونه ای است که يک عمليات خاص در زمانی که می بايست ، اجراء خواهند شد.
- صفت کاربره - تک کاره . همانگونه که از عنوان اين نوع سيستم های آژانس مشخص است، آنها بگونه ای طرح‌ریزی شده اند که قادر به مديريت کامپيوتر بصورتی باشند که يک کاربر در هر لحظه قادر به انجام يک کار باشد. سيستم عامل Palm OSبرای کامپيوترهای PDA الگو ای مناسب از يک سيستم عامل مدرن تک کاربره و صفت کاره است .
صفت کا
