ملخص ل 8 محاضرات من نظم التشغيل - د.أحمد مشعل

--- نبدء بسم الله ----

تم الحل والكتابه بواسطه (Mostafa Gamal ) 

= 

الفصل الاول :- 

=========

1- تعريف الحاسب الالي :-

=================

 هو عبارة عن أحد الأجهزة الإلكترونية والتي تكون قادرة على أن تستقبل البيانات وتعالجها حتى تحولها إلى معلومات لها فاعليتها وقيمتها يمكن أن تستخدم في مجالات متعددة .

2- مكونات نظام الحاسب :-

================ 

- المكونات الماديه Hardware :- امثله ( وحدات الادخال والاخراج - وحده المعالجه - المركزيه - وحدات التخزين - غيرها )

- البرمجيات software :- وهي كل البرامج التي نستخدمها للاستفاده من الحاسب وبدونها يصبح الحاسب مجموعه من الاسلاك والدوائر الكهربيه لا فائده منها ( تماما كأنسان بلا روح )

- العنصر البشري :- مثل ( المستخدمين - المبرمجين - مختبرو البرامج ... وغيرها ) 

- البيانات :- وهي كل مايتم تجميعه وادخاله ومعالجته من بيانات في الحاسب 

3- اقسام برمجيات الحاسب :- 

=================

1- برامج التطبيقات :- وهي برمجيات تطوع الحاسوب من اجل تنفيذ وظائف معيبنه تلبي احتياجات المستخدمين . 

2- برامج النظام :- وهي عباره عن عده برامج تساعد علي الاستخدام الامثل للحاسب فهي المسئوله عن تشغيل الحاسوب وتنفيذ البرامج التطبيقيه واحكام السيطره والرقابه علي مختلف الانشطه والموارد في نظام الحاسب كما تقوم بعمل الاعدادات اللازمه للجهاز كالتعرف علي الطابعه المستخدمه وضبط التاريخ والوقت وترتيب وتنظيم الملفات على وحدات التخزين وحمايه الحاسوب من المتسللين ومن الفيروسات وغيرها تلك البرامج تساعد المستخدم كثيرا لااداء مهامه وبدونها لا يمكن تشغيل الحاسب .

4- أهداف ومهام نظام التشغيل :-
=================== 

- متابعه ومراقبه الموارد الاليه والبرمجيه للنظام 

- يشرف ويوزع الموارد علي المهام 

- يتابع تنفيذ البرامج والتنسيق بين الموارد المختلفه 

- يستعيد الموارد متي اتم الحاسب تنفيذ المهمه 

- تنظيم وتحميل البرامج الى الحاسب لضمان الاستغلال الامثل للموارد وضمان الرد السريع علي تساؤلات المستخدم 

- يفرض سيطرته علي معدات الادخال والاخراج ويختار منها مايناسب الاستخدام المحدد في البرنامج 

- يحمي البرامج والمعدات والبيانات من التدخل الخاطئ لمستخدم ليس له الصلاحيه في التعامل مع البيانات 

- يستدعي الى الذاكره الاساسيه البرامج والروتينات المكلفه باجراء العمليات الحسابيه 

- يقدم لمستخدم الحاسب رسائل ارشاديه او انذاريه ويحدد الخطأ وكيفيه علاجه 

- يرصد أداء الحاسب ويقدم تقرير شاملا عن كل الاحداث التي جرت علي النظام اثناء فتره معالجه البيانات وتنفيذ البرامج 

5- الفروق بين نظم التشغيل وبرامج التطبيقات :-
===========================

1- الوظيفه الرئيسيه :- 

نظام التشغيل :-
أ - الوظيفه الرئيسيه :- تشغيل الحاسب واداره و تخصيص موارده
- توقيت الانتقال للذاكره :- عند تشغيل الحاسب
- مدي استمراريه البقاء بالذاكره بعد التحميل :- يستمر حتي اغلاق الحاسب
- النتائج المترتبه علي تعطل البرنامج :- يتوقف الحاسب عن العمل
ب - برامج التطبيقات :-
- الوظيفه الرئيسيه :- تلبيه احتياجات المستخدم بحل مشكلاته
- توقيت الانتقال للذاكره :- عند تشغيل البرنامج
- مدي استمراريه البقاء بالذاكره بعد التحميل :- يستمر انهاء البرنامج
- النتائج المترتبه علي تعطل البرنامج :-يتوقف البرنامج فقط عن العمل
=========== الفصل الثاني ==================
1- أجيال نظم التشغيل :-
===============
- جيل الصمامات المفرغه :- فقد أستخدم الصينيون من عام 2000 قبل الميلاد العداد المسمي اباكوس لاجراء العمليات الحسابيه وكان عباره عن صفوف من الخرز على اسلاك تسمح بااجراء العمليات الحسابيه بسرعه ودقه (لا تزال تستخدم حتي الان في تعلم العدد في الصفوف الدراسيه الاولي ) وقام العالم باسكال بااختراع اول حاسبه عام 1642 م وكانت هذه الاله تستطيع اجراء عمليات الطرح والجمع فقط وسميت لغه البرمجه باسكال علي اسم هذا المخترع .
اول حاسب رقمي ظهر علي يد عالم يسمي charles babbage عام 1871 م ولم يكن هذا الجهاز دقيق بشكل جيد وسميت لغه البرمجه الشرهيه ada سميت اقتداء بها
وفي حوالي العام 1945 م قام مجموعه من الاشخاص ببناء اول حاسب الكتروني رقمي يعمل بالطاقهالكهربائيه باستخدام الصمامات وهم howaed aiken من جامعه harvard و john von من مختبر الابحاث العليا في princeron و presper eckert و william من جامعه pennsylvania و kornard من المانيا واخرون . هذا الحاسب الذي بنوه وكان اسمه eniac وكان يتكون من 18000 صمام مفرغ .
2- جيل الترانزستور :-
=============
- في خمسينيات القرن الماضي تم اختراع الترانزستور وبدل ان تاخد الاجهزه غرف ضخمه اصبحت تاخد غرف صغيره وظهر لغه التجميع assembly التي استخدمت في كتابه البرامج وتعتمد علي تجميع مجموعه من المهام ثم تحويلها الي اشرطه مغناطيسيه بواسطه حاسب رخيص ثم نقلها الى الحاسب الرئيسي الذي يثوم بمعالجتها دفعه واحده .
ويقوم مشغل الحاسب operator بتجميع جميع الوظائف في مجموعه واحده من البطائات التي يتعرف عليها الجهاز ثم يقوم بمعالجتها ويفصل بين كل وظيفه واخري بطاقه تحكم وهذه البطاقات تتحكم بالاجهزه
- العيوب كانت :- نظم التشغيل انه عند طلب وظيفه ما لاامر ادخال او اخراج فان المعالج يظل في وضع انتظار لحين تلبيه الطلب مما يهدر وقت وخده المعالجه المركزيه لكونها بلا عمل حيث ان سرعه وحدات الادخال والاخراج الميكانيكيه ابطأ بالضروره من وحده المعالجه الالكترونيه وقد استمرت المعاناه من هذه المشكله مع مرور السنين ومع استمرار تطور انظمه التشغيل بحيث ما زال تذايد سرعه المعالج اكبر بكثير من التطورات وحدات الادخال والاخراج
- تقنيه قرص التخزين :-
ظهرت هذه التنقيه الجديده اطلق عليها اسم تقنيه قرص التخزين والتي ساهمت بامكانيه جدوله كافه الاعمال التي ينبغي ان يقوم بها نظام التشغيل من خلال تخزينها على القرص بدلا من ابقائها في قارئ البطاقات التسلسليه ( البطاقات المثقبه ) كما يوضح الشكل التالي - صفحه 19 -
3- جيل الدوائر المتكامله :-
================
في نهايه الستينات انتجت الشركات نوعين من اجهزه الحاسب النوع الاول وهو الحاسب العلميه الكبيره مثل ibm7094 والنوع الثاني وهو الحواسب التجاريه الصغيره نسبيا
وكانت عمليه البرمجه صعبه جدا .. قامت شركه IBM بحل تلك المشكله وذلك من خلال تطوير جيل جديد من الحواسيب وتسمي system/360 المتوافقه مع بعضها البعض من الناحيه البرمجيه وتتدرج بالحجم من الكبير الى الصغيره التجاريه
وتتطورت هذه الاجهز الى اصدارات 3080 .. 4300 .. 3700 .. 3090
ومن اهم نظم التشغيل في هذا الجيل هما :-
=======================
1- نظم المهمات المتعدده :- فايتم قراءه مجموعه من الاعمال المخزنه علي القرص التخزين ونقلها الى الذاكره لكي يتم تنفيذها معا .
- اختيا احد تلك الاعمال والبدء بتنفيذها
فااذا تطلب العمل اجراء عمليه ادخال او اخراج يتم الانتقال الي العمل التالي والبدء بتنفيذه حتي ينتهي العمل الاول من الاجراء عمليه الادخال او الاخراج وذلك حتي يتم استغلال وقت المعالج باافضل طريقه وبالتالي لا تظل وحده المعالجه المركزيه بدون عمل
- يتم تكرار الاسلوب السابق طالما وجدت اعمال للتنفيذ .
وفي الجدول التالي يوضح شكل الذاكره الرئيسيه في نظم التشغيل المتعدده :-
                                        نظام التشغيل
                                     مهمه أ - تنفيذ Run
                                     مهمه ب - انتظار wait
                                     مهمه ج - جاهزه Ready
- العيوب -
=======
عند وجود مهمه كبيره الحجم يستغرق وقت طويل جدا في انجازها مما قد يعطل بعض المهام الصغيره وقد اكتشف نظام المشاركه بالوقت ..
- المشاركه بالوقت -
============
ويكون النظام هو نفسه نظام متعدد المهام ولكن بتعديل بسيط اذا يخصص المعالج لكل وظيفه وقت محدد ثابت للعمل عليها وعند انتهاء هذا الوقت سواء انتهت الوظيفه ام لي تنتهي يتم الانتقال للوظيفه الثانيه وبعد نفس الفتره الزمنيه ينتقل للوظيفه التي بعدها وهكذا.
ويعتبر نظام CTSS الذي ظهر عام 1962 اول نظام للمشاركه الزمنيه ثم جاء بعده نظام Multics الذي تعثر في بادئ الامر وذلك بسبب انه كان مكتوب بلغه PL/L وانه كان معقدا جدا لكنه في النهايه استطاع ان يشق طريقه الى الشركات والجامعات حول العالم وظل مستخدما حتي اواخر التسعينات تقريبا .
4-جيل الدوائر المتكامله واسعه النطاق -
======================
1- نظم تشغيل الحاسبات الشخصيه :- مع الانخفاض الشديد في تكلفه الحاسبات الصغيره مقارنه بالحاسبات الكبيره اصبح بالامكان امتلاك المستخدم لنظامه الحاسبوي الخاص به واطلق عليه اسم نظم الحاسبات الشخصيه
وكان التطوير في هذا النظام كبير جدا فكان بالاستطاع استخدام لوحه المفاتيح الفاره كما تغيرت معظم اساليب الادخال والاخراج لتصبح من خلال شاشات العرض او طابعات صغيره الحجم والتطور الاهم في مكونات الحاسب هو بدايه استخدام الدوائر المتكامله ذات النطاق الواسع
وفي الثامنيات دخلت IBM عالم الحواسيب الشخصيه مغيره بذلك مجري تاريخ نظم التشغيل المكرسه لهذه الحواسيب ولم يستطع اي مش الشركات الاخري دخول سوق الحواسيب الا عندما ظهر نجاح شركه ابل خاصه بعد دمجها برامج اداره الاعمال مثل محرر البيانات والجداول مع نظام تشغيلها
وبسبب هذا انتجت شركه IBM اجهزه مبنيه حول اسرع معالج في تلك الفتره وكانت مشكلتها الوحيده هو نظام التشغيل وبسبب هذا فقدت تعاقدت مع Bill Gates لانتاج النظام تشغيل خاص بأجهزتها . وللحصول علي حقوق النظام وبعد اجراء التعديلات تمت تسميته Ms-DOS وبذلك في عام 1991 م اصبح 1700 جهاز منزلي متوفرا للشراء بسعر في متناول الاشخاص العاديين
2- النظم متعدده المعالجات :- تمتلك اكثر من معالج داخل الحاسب الواحد بحيث نتشارك المعالجات بكل اجهزه الحاسب مثل الذاكره والاجهزه الطرفيه واجهزه االتخزين وغيرها ..
ومن الخصائص :-
- توفير الوقت
- توفير في تكاليف المعدات
- درجه موثوقيه اعلي
---- أنواع نظم التشغيل متعدده المعالجات ---
1- نظام تناظري
2- نظام غير تناظري
3- نظم المعالجه الموزعه
----- ومن خصائص نظم المعالجه الموزعه هيا -----
- التشاراك بالموارد
- الموثوقيه
- تسريع المعالجه
- نظم تشغيل الزمن الحقيقي
---- ومن أنواع نظم الزمن الحقيقي ----
- نظام الزمن الحقيقي القاسي
- نظام الزمن الحقيقي المرن
- انظمه التشغيل المضمنه
- انظمه تشغيل البطاقات الذكيه
---------- الفصل الثالث -----------
1- الوظائف الاساسيه لنظم التشغيل :-
======================
- يقوم الحاسب عند تشغيله بتنفيذ مجموعه من تعليمات مخزنه علي ذاكرة الحاسب تقوم ب:-
 - فحص المكونات الماديه والتأكد من سلامتها يسمي ب Power On Self Test ويقوم بالكشف على الاخطاء الناتجه من المعالج والذاكرة وانظمه الدخل والخرج الاساسيه ويخزنها في ذاكره خاصه .
- تنشيط مشغل الاقراص والبحث عن الجزء الاول من نظام التشغيل الذي يسمي Bootstrap loader وهو عباره عن برنامج صغير لديه مهمه واحده وهي تحميل نظام التشغيل في الذاكرة والسماح له ببدء التحكم في الحاسب .
-- وتتلخص وظائف التشغيل وبشكل عام في الاصناف الست التاليه :-
- أداره المعالج
- اداره الذاكرة
- اداره المكونات الماديه
 - اداره عمليه التخزين
- اداره الشبكات
- اداره واجهه المستخدم
===== لمعلومات اكثر عن وظائف التشغيل من صفحه 35 الي صفحه 50 من كتاب المعهد وشكرا ====
2- مكونات نظم التشغيل :-
===============
يتكون نظام التشغيل في أبسط صوره من :-
- البرنامج المشرف :- ووظيفته التنسيق الشامل بين مختلف الموارد الاليه والبرمجيه والبيانات وهو المسئول عن استدعاء البرامج المطلوبه للتنفيذ ووضعها في محلاتها المحدده داخل الذاكره الرئيسيه (الرام) وهذا البرنامج يتواجد بصفه دائمه داخل الذاكره الرئيسيه طالما الحاسب يعمل ويشمل :-
1- مشغل الاوامر : وهذا البرنامج هو المسئول عن ترجمه احتياجات المستخدم (أوامر المستخدم ) الى اجراءات ينفذها الحاسب من خلال نظام التشغيل .. ويقوم مشغل الاوامر بتحويلها الى لغه الاله واجبار المعدات علي التنفيذ مثل النسخ والحذف وغير ذلك
2- برامج التحكم في المدخلات والمخرجات :- وهي البرامج المسئوله عن التعامل مع معدات المدخلات والمخرجات .. فاذا حدد البرنامج  المشرف المهمه المطلوب تنفيذها والمسجله علي الاقراص تتولي برامج التحكم في المدخلات و المخرجات احضارها وادخالها الى مواقعها في الذاكره الرئيسيه .
3- برنامج منسق المكتبه :- برنامج يتولي اعداد فهارس توضح اسماء ومواقع البرامج والبيانات
4 - برامج الربط :- هي مجموعه برامج تتولي رابط البرنامج المترجم مع روتينات صغيره مثل الجمع والطرح مع البرنامج الهدف حتي يؤدي البرنامج الوظيفه المطلوبه منه
5- برنامج الخدمات :- هي مجموعه من البرامج تقدمها شركه الحاسبات بغرض توفير جهد المستخدمين في كتابه برامج فرز لدمج بيناتات عده مسفات وبرامج الدمج .
3- لغات نظام التشغيل :-
================
يستخدم في نظام التشغيل ثلات انواع من اللغات :-
- لغات الاوامر :- تستخدم هذه اللغه في صياغه الاوامر المناسبه لاجراء الاتصال بين نظام التشغيل ومستخدم الحاسب .. ومعظم هذه الاوامر تتطلب اجراء فوري من الحاسب لذا يتولي تفسيرها برنامج يطلق عليه مفسر الاوامر كما في نظم تشغيل الدوس
- لغه التحكم :- وتستخدم هذه اللغه في تعريف المهام والمعدات وتحديد متطلباتها الى نظام التشغيل ويستخدم في تنفيذها مفسر خاص
- لغه صياغه برامج نظم التشغيل :- معظم الايعازات بلغه التجميع لزياده كفاءه المعالجات علي الحاسب واحيانا تستخدم لغه سي كما في تشغيل لغه يونكس واحيانا تكتب بلغه الاله . . .
========== هذا الباب الاول - يتم كتابته في ورق وتسليمه للدكتور .. وبااذن الله الامتحان ميخرجشي منه شكرا ======

شارك هذا المنشور