نظام التشغيل (OS) هو برنامج يدير أجهزة الكمبيوتر ويوفر الخدمات والوظائف المشتركة اللازمة للبرامج لتشغيل الأجهزة والتفاعل معها. وهو يعمل كوسيط بين المستخدمين وأجهزة الكمبيوتر، مما يمكّن المستخدمين من التفاعل مع الكمبيوتر وتشغيل التطبيقات.

تشمل الوظائف الرئيسية لنظام التشغيل ما يلي:

1. إدارة العمليات: يقوم نظام التشغيل بإدارة العمليات (البرامج قيد التنفيذ)، وتخصيص موارد النظام مثل وقت وحدة المعالجة المركزية، والذاكرة، وأجهزة الإدخال/الإخراج (I/O) لكل عملية. كما يوفر آليات لإنشاء العمليات وجدولةها وإنهائها.

2. إدارة الذاكرة: يقوم نظام التشغيل بتخصيص موارد الذاكرة وإدارتها، مما يضمن وصول كل برنامج إلى الذاكرة التي يحتاجها للتشغيل. يتضمن ذلك إدارة الذاكرة الافتراضية، والتي تسمح للبرامج باستخدام ذاكرة أكبر من المتوفرة فعليًا عن طريق تبديل البيانات بين ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وتخزين القرص.

3. إدارة نظام الملفات: يوفر نظام التشغيل نظام ملفات ينظم ويخزن البيانات على أجهزة التخزين مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) والوسائط القابلة للإزالة. وهو يدير أذونات إنشاء الملفات وحذفها وتعديلها والوصول إليها، بالإضافة إلى هياكل الدليل وبيانات تعريف الملف.

4. إدارة الأجهزة: يتحكم نظام التشغيل في الاتصال بالأجهزة وينسقها مثل الطابعات ومحركات الأقراص ومحولات الشبكة وأجهزة الإدخال/الإخراج (I/O) مثل لوحات المفاتيح وأجهزة الماوس. فهو يوفر برامج تشغيل الأجهزة التي تمكن التطبيقات من التفاعل مع الأجهزة باستخدام واجهات قياسية.

5. واجهة المستخدم: يوفر نظام التشغيل واجهة مستخدم (UI) تتيح للمستخدمين التفاعل مع نظام الكمبيوتر وتشغيل التطبيقات. قد يشمل ذلك واجهات المستخدم الرسومية (GUIs) مع النوافذ والأيقونات والقوائم والمؤشرات (WIMP)، أو واجهات سطر الأوامر (CLIs) التي تقبل الأوامر النصية، أو أنواع أخرى من الواجهات.

6. الأمان: ينفذ نظام التشغيل إجراءات أمنية لحماية النظام وبياناته من الوصول غير المصرح به والبرامج الضارة والتهديدات الأمنية الأخرى. يتضمن ذلك مصادقة المستخدم وآليات التحكم في الوصول والتشفير وتصحيحات الأمان والتحديثات.

تتضمن أمثلة أنظمة التشغيل الشائعة ما يلي:

– Microsoft Windows: عائلة من أنظمة التشغيل التي طورتها شركة Microsoft، وتستخدم بشكل شائع على أجهزة الكمبيوتر الشخصية (Windows 10، Windows 11).
– macOS: نظام تشغيل طورته شركة Apple لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Macintosh.
– Linux: نواة نظام تشغيل شبيهة بـ Unix والبرامج المرتبطة بها، وهي متاحة في توزيعات مختلفة (مثل Ubuntu وFedora وDebian).
– Unix: عائلة من أنظمة التشغيل متعددة المهام والمستخدمين التي تم تطويرها في الأصل بواسطة AT&T Bell Labs.
– Android: نظام تشغيل متنقل يعتمد على نواة Linux، تم تطويره بواسطة Google للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
– iOS: نظام تشغيل محمول تم تطويره بواسطة شركة Apple Inc. لأجهزة iPhone وiPad وiPod Touch.

تلعب أنظمة التشغيل دورًا حاسمًا في بيئات الحوسبة الحديثة، حيث تمكن المستخدمين من التفاعل مع الأجهزة والبرامج بطريقة سلسة وفعالة.