سیستم عامل یا سامانه عامل (Operating system) یا به اختصار OS نرم افزار سیستمی است که مدیریت منابع رایانه را به عهده گرفته و بستری را فراهم میکند که نرم افزار کاربردی اجرا شده و خدمت رسانی را انجام دهد.

در واقع مجموعه نرم افزار هایی که منابع یک سیستم را مدیریت میکنند سیستم عامل نامیده میشوند.این سخت افزار میتواند یک کامپیوتر، یک گوشی همراه و یا حتی یک تجهیز صنعتی مثل PLC باشد که قابل برنامه ریزی است.

وظیفه اصلی سیستم عامل در واقع هدایت و اجرای برنامه های کاربردی را در محیط سخت افزار بر عهده دارد و کنترل روی روند و ترتیب اجرای برنامه ها ، بر عهده OS است.

انواع سیستم عامل

سیستم عامل ها از نظر سخت افزار مورد استفاده به چهار دسته کلی تقسیم میشوند؛

سیستم عامل کامپیوتر

این دسته از سیستم عامل ها، برای اجرای نرم افزارها و برنامه های مخصوص کامپیوتر طراحی شده اند و خود به انواع مختلفی تقسیم بندی میشوند.

شرکت های معروفی نظیر مایکروسافت و اپل اقدام به توسعه و ارائه این سییتم عامل ها کرده اند که گاها اجرای نرم افزارها و حتی سخت افزارهای لازم برای این OSها، انحصاری است و فقط برای همان سیستم عامل خاص طراحی شده اند.

سیستم عامل موبایل

گوشی های موبایل نیز به دلیل استفاده از سخت افزارهای اختصاصی تولیدی توسط شرکت سازنده، ممکن است دارای سیستم عامل انحصاری خود باشند.

سیستم عامل(OS)در گوشی موبایل، وظیفه اجرای اپلیکیشن ها و مدیریت برنامه و فایل ها برعهده دارد.

اپلیکیشن های مختص هر سیستم عامل برای گوشی های تلفن همراه وجود داردهرچند ممکن است نسخه های مختلفی از یک نرم افزار یا اپلیکیشن خاص برای سیستم عامل های مختلف ارائه شده باشذ.

سیستم عامل سخت افزارهای شبکه

برخی از سخت افزارهای مخصوص شبکه نظیر روترها ، میکسرها ، سوئیچ ها و غیره، سیستم عامل مختص خود را دارند ؛ یعنی برای عملکرد صحیح این سخت افزارها، باید سیستم عامل مختص همان سخت افزار بر روی آن نصب گردد.

برخی از شرکت های سازنده سخت افزار شبکه مثل سیسکو و میکروتیک، سیستم عامل مختص خود را ارائه داده اند.

سیستم عامل صنعتی

این دسته از سیستم عامل ها به نوع بی درنگ یا فوری معروف هستند و در مصارف صنعتی برای کنترل کننده های هوشمند و مدارهای فرمان خودکار استفاده میشوند.

تجهیزات صنعتی نظیر کنترل کننده، PLCها ، PLRها و غیره ، همگی برای برنامه ریزی و اجرای دستورات نیاز به سیستم عامل دارند و اغلب به صورت اختصاصی توسط خود شرکت های سازنده برای آنها ارائه میشود.

 

سیستم عامل های مخصوص کامپیوتر از دیدگاه تعداد پردازنده های مورد استفاده برای اجرای سیستم عامل، به دو دسته کلی تقسیم میشوند؛

سیستم عامل های تک پردازنده

در این نوع که بیشتر سیستم عامل های فعلی در این دسته قرار میگیرند، OS تنها روی یک پردازنده نصب میشود و اجرای سایر برنامه ها نیز تحت مدیریت همین سیستم عامل و روی همان پردازنده مرکزی انجام خواهد شد.

سیستم عامل های توزیع شده یا چند پردازنده

در این مدل که بیشتر در شبکه بندی کامپیوترها مورد استفاده قرار میگیرد،سیستم عامل (OS) روی چندین پردازنده در کامپیوترهای مختلف نصب میگردد و یک کامپیوتر مرکزی نیز وظیفه نمایش نتایج پردازش را برعهده دارد.

وظایف سیستم عامل

سیستم عامل بسته به نوع کاربرد و سخت افزار مورد استفاده ممکن است وظایف مختلفی از جمله مدیریت حافظه، مدیریت فایل ها، پردازش اطلاعات، مدیریت سیستم و تجهیزات ورودی و خروجی، امنیت سخت افزار و غیره را برعهده داشته باشد.

اما به طور معمول یک سیستم عامل وظایف زیر را به عهده دارد:

-مدیریت فرایند:مدیریت فرایند در واقع به ایجاد، اجزا و حذف پروسه ها در یک سخت افزار اطلاق میشود. همچنین در یک سیستم عامل ، مکانیزم هایی برای همگام سازی و ایجاد ارتباط بین فرایند ها در نظر گرفته شده است.

مدیریت حافظه:ماژول مدیریت حافظه که تحت فرمان سیستم عامل است، وظیفه تخصیص و عدم تخصیص فضای حافظه را به برنامه هایی که به این منابع حافظه نیاز دارند،برعهده دارد.

مدیریت فایل ها: کلیه اقدامات مربوط به فایل ها مانند ذخیره سازی، سازماندهی ، بازیابی ، نام گذاری ، اشتراک گذاری و حفاظت از محتوای فایل در یک سخت افزار، برعهده سیستم عامل آن است.

مدیریت دستگاه:ماژول مدیریت دستگاه در واقع به عنوان یک کنترل کننده ورودی و خروجی شناخته میشود و ارتباط میان دستگاه موردنظر با سایر دستگاه ها را مدیریت میکند.

مدیریت سیستم ورودی و خروجی: یکی از اهداف اصلی یک سیستم عامل، مدیریت سیستم های ورودی و خروجی به یک سخت افزار است که در واقع اجرا و هماهنگی این سخت افزار باید به کمک سیستم عامل صورت گیرد.

مدیریت ذخیره سازی ثانویه: در سیستم های کامپیوتری، چندین سطح ذخیره سازی وجود دارد که شامل سطح اولیه، سطح ثانویه و ذخیره سازی کش است.

دستورالعمل ها و داده ها می بایست در ذخیره سازی اولیه و یا حافظه کش ذخیره شوند و فایل های اصلی در سطح ثانویه ذخیره سازی گردند. یکی از وظایف سیستم عامل،مدیریت سطح ذخیره سازی ثانویه برای فایل های دائمی است.

امنیت:ماژول امنیت در یک سیستم عامل از داده ها و اطلاعات یک سیستم کامپیوتری در مقابل دسترسی غیرمجاز و حملات سایبری، محافظت میکند.

تفسیر دستورات:این ماژول در سیستم عامل وظیفه دارد دستوراتی را که توسط سیستم و برای پردازش آنها ارسال شده است، تفسیر کند.

شبکه سازی: این وظیفه به خصوص در ساختارهای چند پردازنده و توزیع شده کاربرد دارد. یک شبکه از چندین سیستم گروهی با پردازنده ها، حافظه ها و سخت افزارهای مختلف تشکیل شده است که از طریق یک شبکه باهم در ارتباط هستند.

سیستم عامل در این ساختار، وظیفه ارتباط این سیستم ها را در قالب یک شبکه برعهده دارد.

مدیریت ارتباطات: هماهنگی و تعیین کامپایلرها،مترجم ها و منابع نرم افزاری دیگر کاربران در سیستم های کامپیوتری برعهده سیستم عامل است.

سیستم عامل یک نرم افزار است که به عنوان واسط بین کاربر و سخت افزار کامپیوتر عمل میکند.دسته بندی های مختلفی برای سیستم عامل وجود دارد که براساس نوع سخت افزار مورداستفاده و شرکت سازنده تقسیم بندی میشود.

سیستم های عامل در کامپیوترهای شخصی ابتدا برای اهداف دیگری نظیر مدیریت نوارهای مغناطیسی ارائه شد و بعدها با توسعه علم دیجیتال، برای فایل های دیجیتال در سخت افزارها مورد استفاده قرار گرفت.

هر سیستم عامل از دو بخش اصلی هسته و پوسته تشکیل یافته است که عملکرد اصلی و مدیریت منابع در هسته یا کرنل صورت میگیرد.

در مجموع فواید استفاده از OS بسیار زیاد بوده و عملکرد سخت افزارهای کامپیوتری تا حدی به وجود سیستم عامل وابسته است. میتوان گفت که امروزه هیچ سخت افزاری وجود ندارد که بدون سیستم عامل بتواند به اجرای دستورات و برنامه های مختلف بپردازد.