أنظمة التشغيل: رحلة التطور من البدايات حتى الثورة الرقمية
أنظمة التشغيل: رحلة التطور من البدايات حتى الثورة الرقمية
أنظمة الباتش وتطور أنظمة التشغيل
أنظمة الباتش
ظهرت هذه الأنظمة في ستينات القرن العشرين، ويقصد بطريقة الباتش أن تُجمع جميع الوظائف في مجموعة واحدة من البطاقات التي يتعرف عليها الجهاز، ويفصل بين كل وظيفة وأخرى بطاقة تحكم مكتوبة بلغة Job Control Language (JCL). بعد انتهاء بطاقة وظيفة يقرأ الجهاز البطاقة التالية ليبدأ تنفيذ العملية الجديدة.
حتمية تطوير نظام تشغيل لإدارة مكونات الجهاز
مع تزايد تعقيد العمليات، أصبح من الضروري وجود نظام تشغيل يتحكم في إدارة مكونات الجهاز، ويتيح تشغيل البرامج بكفاءة، بدلًا من الاعتماد الكلي على البطاقات وأشرطة البيانات.
البرمجة المتعددة (Multiprogramming)
تطورت أنظمة المعالجة لتسمح بتنفيذ أكثر من وظيفة في نفس الوقت، حيث لاحظ المصممون أن المعالج يبقى في حالة انتظار عند تنفيذ أوامر الإدخال والإخراج. فكان الحل أن يتم استغلال هذا الوقت بتنفيذ وظائف أخرى، وهكذا ظهرت فكرة البرمجة المتعددة، التي رفعت من كفاءة استغلال المعالج والموارد.
مشاركة الوقت (Timesharing)
لتعزيز قابلية الخدمة لعدة مستخدمين في آن واحد، جاء مفهوم مشاركة الوقت حيث يُخصص المعالج لكل عملية وقتًا محددًا ثم ينتقل لغيرها. بهذه الطريقة يشعر كل مستخدم أن المعالج مخصص لبرنامجه فقط، رغم أنه يعمل على عدة برامج بالتوازي.
تطوير شبكات الكمبيوتر
في سبعينات القرن الماضي بدأ تطوير الشبكات، ما أوجد الحاجة إلى أنظمة تشغيل أكثر أمانًا. ومع توسع استخدام الشبكات في الجامعات والمنظمات، كان لابد من تطوير إمكانيات الحماية لمنع الاختراقات والفيروسات. في هذه الفترة ظهر نظام التشغيل يونكس (UNIX) المكتوب بلغة التجميع أولًا، ثم أعيد تطويره بلغة C ليصبح أكثر مرونة وقابلية للعمل على مختلف الأجهزة. وقد حظي بدعم كبير من معامل Bell Labs وانتشر في الجامعات والمنظمات.
ثورة الكمبيوتر الشخصي
في منتصف السبعينات لعبت شركة آبل بقيادة ستيف جوبز وستيف وزنياك دورًا كبيرًا في نشر فكرة الكمبيوتر الشخصي. كان الهدف تصميم جهاز بسيط وسهل الاستخدام يمكن تشغيله في المنازل. ومع دخول شركة IBM وظهور المعالج Intel 8086، تطور نظام تشغيل QDOS على يد تيم باترسون، والذي طوره لاحقًا بيل جيتس إلى MS-DOS عبر شركة مايكروسوفت. هذا التعاون التاريخي أدى إلى انتشار الكمبيوتر الشخصي بشكل غير مسبوق، وكان أساس الثورة التكنولوجية التي نعيشها اليوم.
وظائف نظام التشغيل
يقوم نظام التشغيل بعدة وظائف أساسية، منها:
إدارة الذاكرة: تتبع استخدام الذاكرة وتخصيصها أو تحريرها حسب حاجة البرامج.
إدارة المعالج: جدولة العمليات وتوزيع وقت المعالج عليها.
إدارة الأجهزة: التحكم في الأجهزة الطرفية عبر برامج التشغيل.
إدارة الملفات: تنظيم الملفات والأدلة وتحديد صلاحيات الوصول.
الأمان والحماية: حماية النظام من الاستخدام غير المشروع والهجمات.
مراقبة الأداء: قياس أزمنة الاستجابة وتحسين الكفاءة.
كشف الأخطاء: تسجيل الأخطاء وتوفير أدوات التصحيح.
التنسيق بين المستخدمين والبرامج: دعم المترجمات والمفسرات والمجمعات للمطورين والمستخدمين.
الانتقال نحو أنظمة أكثر ذكاءً
بعد نجاح أنظمة الباتش، ظهرت الحاجة إلى أنظمة تشغيل أكثر مرونة تسمح بتنفيذ أكثر من مهمة في وقت واحد. من هنا برز مفهوم البرمجة متعددة المهام (Multitasking)، والذي أتاح للمستخدمين تشغيل عدة برامج بشكل متزامن بدلًا من الانتظار حتى ينتهي برنامج واحد. هذا التطور أحدث قفزة كبيرة في الاستفادة من موارد الحاسوب وزاد من كفاءته.
الإرث الذي مهد للأنظمة الحديثة
كل مرحلة من مراحل التطور التاريخي لأنظمة التشغيل تركت بصمتها في تصميم الأنظمة الحالية مثل Windows وLinux وMacOS. فمكتبات الإدخال والإخراج أرست فكرة وجود أدوات برمجية جاهزة، بينما أنظمة الباتش علمتنا أهمية الأتمتة في تشغيل البرامج. اليوم، تستند الأنظمة الحديثة إلى هذه المبادئ الأساسية، ولكن مع تعزيزها بواجهات رسومية، وإمكانيات الشبكات، ودعم الأمان المتطور.
