سیستم عامل چیست؟

همه ی ما روزانه از وسایل دیجیتال مختلفی استفاده می کنیم مثل : تلفن همراه و کامپیوتر خانگی ، همه ی آنها برای کارآیی کامل و درست نیاز به سیستم عامل دارند تا ارتباط بین سخت افزار و نرم افزار را فراهم کند. در ادامه به توضیح بیشتر در مورد سیستم عامل می پردازیم.

سیستم عامل یا operating system یا به اختصار OS اولین نرم افزاری است که روی سخت افزار پیاده می شود و شروع به مدیریت سخت افزار و نرم افزار می کند.سیستم عامل با استفاده از درایور های دستگاه های مورد نظر کنترل و مدیریت آنها را به عهده می گیرد و تمام وسایل سخت افزاری نظیر کیبورد و موس تا پردازشگر را مدیریت می کند. سیستم‌ عامل ‌ها می توانند شامل نرم ‌افزارهای بسیاری بشوند. نرم‌ افزار هایی مثل سرویس‌ های معمول سیستم، کتابخانه‌ ها و رابط‌ های برنامه ‌نویسی اپلیکیشین ‌ها (API) که برنامه ‌نویسان از آن‌ ها استفاده می ‌کنند تا برنامه‌ هایی را که روی سیستم عامل اجرا می ‌شوند، بنویسند.

در واقع سیستم ‌عامل بین اپلیکیشن‌ ها و سخت‌ افزار سیستم قرار می‌ گیرد و از درایورهای هر کدام از سخت‌ افزار به عنوان رابط میان این دو بخش استفاده می ‌کند. برای نمونه، هر گاه یک اپلیکیشن بخواهد از فایلی پرینت بگیرد، انجام آن کار را به سیستم‌ عامل می سپارد. سیستم عامل هم دستورالعمل انجام کار را برای پرینتر می ‌فرستد؛ سیستم عامل نیز برای ارسال درست سیگنال به پرینتر، از درایورهای پرینتر استفاده می ‌کند.

یکی دیگر از مسئولیت های مهم سیستم عامل مدیریت چند کار همزمان است. در واقع سیستم شما پس از فعال شدن در ساده ترین حالت روی چندین پروژه دارد کار می کند، حتی اگر شما هیچ کاری با آن نکنید. اما مدیریت این فعالیت ها و تخصیص منابع سخت افزاری به صورت اشتراکی بی این فرایند ها به عهده سیستم عامل است. اگر کامپیوترتان CPU های متعدد یا همان هسته ‌های متعدد داشته باشد، سیستم عامل وظیفه دارد پردازش ‌ها را میان CPU های مختلف تقسیم کند و با این کار امکان اجرا شدن پردازش ‌های متعدد را به موازات هم و به طور همزمان فراهم می ‌کند. همچنین با تقسیم کردن حافظه میان اپلیکیشن‌ های در حال اجرا، مموری داخلی سیستم را نیز مدیریت می ‌کند. سیستم‌ عامل یک بخش بزرگ و مهم از نرم ‌افزار است که نمایش را اجرا می‌کند و مسئولیت همه چیز در نرم افزار و سخت افزار با آن است. برای نمونه، سیستم عامل حتی فایل ‌ها و منابعی که برنامه‌ ها (Program) اجازه دسترسی بهشان را دارند نیز کنترل می‌ کند.

توجه داشته باشید که سیستم عامل فقط مخصوص کامپیوترهای رومیزی نیست. گوشی‌های هوشمند نیز کامپیوتر هستند؛ ضمن آنکه تبلت‌ها، تلویزیون‌های هوشمند، کنسول‌های گیم، ساعت‌مچی‌های هوشمند و روترهای وای‌فای نیز کامپیوتر هستند.

با وجود این اهمیت بالا که سیستم عامل دارد اما تعریف دقیقی از آن وجود ندارد و اگر بخواهید بدانید تفاوت سیستم عامل و برنامه (Program) چیست این می ‌تواند گاهی اوقات کمی نامعلوم و تار باشد.

هسته ی هر سیستم عاملی یک برنامه است. در واقع kernel یا همان هسته اصلی برنامه هسته ای کامپیوتر است. این برنامه یکی از اولین چیز هایی است که هنگام اجرا شدن سیستم عامل یا به اصطلاح بالا آمدن آن اجرا می شود. از مسئولیت های کرنل می توان به تقسیم کردن مموری، تیدیل فرایند های نرم افزاری به دسنورالعمل های قابل اجرا برای پردازشگر و کنترل و مدیریت ورودی و خروجی های سخت افزاری اشاره کرد. در واقع کرنل در محیطی ایزوله شده اجرا می ‌شود تا از دخالت سایر نرم ‌افزارهای موجود روی کامپیوتر در کارش جلوگیری شود. کرنلِ سیستم عامل بسیار مهم می‌ باشد، منتهی کرنل نیز فقط بخشی از سیستم ‌عامل است.برای مثال، لینوکس تنها یک کرنل است. با این وجود، لینوکس هم خیلی اوقات سیستم عامل خوانده می شود. اندروید هم با اینکه به مرکزیت کرنل لینوکس (Linux Kernel) ساخته شده است، با نام سیستم عامل شناخته می‌شود. نسخه ‌های توزیع ‌شده لینوکس، مثل Ubuntu، کرنل لینوکس را بر می‌ دارند و به آن نرم ‌افزارهای جانبی اضافه می ‌کنند؛ و با این وجود، حتی به آن‌ ها نیز عنوان «سیستم عامل» اطلاق می ‌شود.

وقتی یک کامپیوتر امروزی بوت می‌ شود، فریمور UEFI را از روی مادربورد اجرا می‌ کند. فریمور، نرم ‌افزار سطح پایینی است که به سرعت سخت‌ افزار کامپیوتر را به حالت اجرایی می برد. در مرحله بعد سیستم‌ عامل را از روی درایو سخت یا همان هارد درایو، بوت می ‌کند.
تفاوت میان فریمور و سیستم ‌عامل نیز ممکن است کمی پیچیده و گنگ باشد. برای نمونه، سیستم عامل آیفون‌ ها و آیپد های اپل – که iOS نام دارند – خیلی از اوقات نیز با نام «فریمور» شناخته می ‌شوند. سیستم عامل پلی استیشن 4 نیز به صورت رسمی «فریمور» نامیده شده است.