بسم اللّه الرحمن الرحيم
والصلاة والسلام على أشرف الأنبياء والمرسلين
نبينا محمد صلى الله عليه وسلم
أما بعد
🎯 أهداف الدرس Learning Outcomes
- تعريف نظام التشغيل وشرح أهميته كبرنامج أساسي لتشغيل الحاسب.
- التعرف على وظائف نظام التشغيل الأساسية:
- إدارة العمليات، الذاكرة، أجهزة الإدخال/الإخراج، الملفات، وواجهة المستخدم.
- شرح حالات العملية جديدة – جاهزة – تشغيل – انتظار – منتهية وربطها بأمثلة واقعية (Word/Excel).
- تصنيف أنظمة التشغيل حسب المهام، المستخدمين، الزمن، والغرض.
- التمييز بين الأنظمة مفتوحة المصدر ومغلقة المصدر مع المزايا والعيوب.
- التعرّف على إصدارات Windows (Home, Pro, Pro Education, Workstations, Enterprise) والفئة المستهدفة لكل إصدار.
- المقارنة بين الأنظمة الشائعة: Windows, macOS, Linux, Android, iOS, UNIX.
📘 مقدمة: ما هو نظام التشغيل؟
نظام التشغيل (OS) هو العقل المدبر الذي يدير العتاد والبرمجيات ويتيح للمستخدم تشغيل الجهاز والتطبيقات. بدونه لا يعمل الحاسب ولا الهاتف.
1 يربط المستخدم بالتطبيقات والعتاد.
2 يخصص الموارد: CPU، الذاكرة، التخزين، الأجهزة الطرفية.
3 يوفّر واجهة: رسومية (GUI) وسطر أوامر (CLI).
🧩 الوظائف الأساسية لنظام التشغيل
إدارة العمليات
- تخطيط وتنفيذ العمليات (البرامج أثناء العمل).
- تعدد المهام والتبديل السريع بين البرامج.
إدارة الذاكرة
- تخصيص واسترجاع الذاكرة لكل عملية.
- حماية العناوين ومنع التداخل.
إدارة الإدخال/الإخراج
- التحكم بالطابعة، الشاشة، لوحة المفاتيح… عبر Drivers.
- استخدام مخازن مؤقتة لموازنة السرعات.
إدارة الملفات
- تنظيم البيانات كملفات ومجلدات وصلاحيات.
- أنظمة ملفات بهيكلية شجرية.
🖥️ إدارة العمليات (Process Management)
- العملية = برنامج قيد التنفيذ.
- النظام يختار من ينفّذ الآن ومن ينتظر وفق سياسات الجدولة.
- مثال عملي: تشغيل Word وExcel معًا.
Word: جديدة → جاهزة → تشغيل → انتظار (طباعة) → جاهزة → منتهية
أثناء كتابة المستند في Word يكون Word في تشغيل، وExcel مفتوح في الذاكرة لكن ينتظر دوره في جاهزة.
🔄 حالات العملية (Process States)
| الحالة | الوصف | مثال واقعي |
|---|---|---|
| جديدة (New) | تم إنشاء العملية للتو ولم تبدأ بعد. | النقر على أيقونة Word. |
| جاهزة (Ready) | محمّلة بالذاكرة وتنتظر المعالج. | Excel مفتوح بينما Word قيد التنفيذ. |
| تشغيل (Running) | تنفَّذ فعليًا على المعالج. | الكتابة داخل Word. |
| انتظار (Waiting) | مؤقتًا بانتظار إدخال/إخراج. | Word ينتظر الطابعة. |
| منتهية (Terminated) | انتهت العملية وتحرّرت مواردها. | إغلاق Word بعد الحفظ. |
💾 إدارة الذاكرة (Memory)
التخصيص والحماية
- تخصيص مساحة لكل عملية.
- منع تداخل العناوين بين العمليات.
المنطقي والفعلي
- العنوان المنطقي (يراه البرنامج) ↔ العنوان الفعلي (RAM).
- ربط العناوين (Address Binding).
⌨️ إدارة الإدخال/الإخراج (I/O)
- Drivers لتمكين التواصل مع الأجهزة (طابعة، شاشة، ماسح…).
- Buffer لتجاوز فرق السرعة بين CPU والأجهزة الطرفية.
- أمثلة: الطباعة، نسخ الملفات من USB، عرض الفيديو.
📂 إدارة الملفات (Files)
- تنظيم البيانات كملفات داخل مجلدات على وحدات التخزين (HDD/SSD/USB).
- صلاحيات الاستخدام: قراءة، كتابة، تعديل، حذف.
- هيكلية شجرية لمسارات الملفات.
🧭 واجهة المستخدم
GUI (رسومية)
- نوافذ/أيقونات وسحب وإفلات.
- مناسبة للمستخدم العام.
CLI (سطر أوامر)
- أوامر نصية (CMD/Terminal).
- قوية للمستخدمين المتقدمين والأتمتة.
🏷️ تصنيفات أنظمة التشغيل
أحادي المهام ↔ متعدد المهام
أحادي المستخدم ↔ متعدد المستخدمين
تفاعلي ↔ زمني حقيقي (Real-Time)
عام ↔ خاص (Embedded)
- أمثلة متعدد المهام: Windows, Linux.
- زمني حقيقي: أجهزة طبية، سيارات، طائرات.
- Embedded: الصرافات، الغسالات الذكية، أنظمة السيارات.
🔐 مفتوحة المصدر vs مغلقة المصدر
مفتوحة المصدر
- الكود متاح للتعديل والمراجعة.
- غالبًا مجانية أو شبه مجانية.
- أمثلة: Linux, Android, FreeBSD.
- مزايا: مرونة، تعلم، أمان بالمراجعة المجتمعية.
- عيوب: تحتاج خبرة، دعم رسمي أقل أحيانًا.
مغلقة المصدر
- الكود غير متاح، يتطلب ترخيصًا.
- أمثلة: Windows, macOS, iOS.
- مزايا: تجربة سلسة، دعم قوي، توافق واسع.
- عيوب: تكلفة، قلة المرونة في التعديل.
🪟 إصدارات Windows الحديثة
| الإصدار | الفئة المستهدفة | أهم الميزات |
|---|---|---|
| Home | الأفراد والمنزل | واجهة رسومية كاملة، شبكات بسيطة (Peer-to-Peer). |
| Pro | شركات صغيرة/متوسطة | BitLocker، Remote Desktop، Group Policy. |
| Pro Education | المدارس والجامعات | ميزات Pro مع أدوات إدارة تعليمية. |
| Pro for Workstations | أعمال احترافية ثقيلة | حتى 4 معالجات، حتى ~6TB RAM، أداء ملفات وشبكات أعلى. |
| Enterprise | المؤسسات الكبرى | كل ميزات Pro + أمان/إدارة متقدمة، تراخيص حجمية. |
✅ كيف أختار نسخة Windows المناسبة؟
- منزلي/طالب: Home يكفي للاستخدام اليومي.
- معمل/مدرسة: Pro Education لإدارة الأجهزة والسياسات.
- شركة صغيرة: Pro لتشفير BitLocker والتحكم عن بُعد.
- تصميم/هندسة/علم بيانات ثقيل: Pro for Workstations.
- منظمة كبيرة: Enterprise للأمان والإدارة المتقدمة.
⚖️ مقارنة سريعة بين أنظمة شائعة
| النظام | المصدر | أبرز الاستخدامات |
|---|---|---|
| Windows | مغلق | الأكثر شيوعًا للأفراد والشركات والتطبيقات العامة. |
| macOS | مغلق | أجهزة Apple، تصميم ومونتاج وإنتاج وسائط. |
| Linux | مفتوح | الخوادم، الشبكات، الأمن السيبراني، التعلم. |
| Android | مفتوح (مبني على Linux) | الهواتف والأجهزة المحمولة. |
| iOS | مغلق | هواتف وأجهزة Apple اللوحية. |
| UNIX | متنوع (مفتوح/مغلق) | خوادم قوية، بحث علمي، بنى مؤسسية. |
🧪 أمثلة تطبيقية من الواقع
تحرير مستند
- النظام يخصص ذاكرة لبرنامج Word.
- يدير لوحة المفاتيح لإدخال النص.
- ينظم حفظ الملف في القرص مع صلاحياته.
تشغيل أغنية
- قراءة الملف من التخزين.
- فك الترميز على CPU.
- إرسال الصوت لبطاقة الصوت ثم السماعات.
📝 الخلاصة
- نظام التشغيل = العقل المدبر الذي ينسّق كل شيء.
- يدير العمليات، الذاكرة، الإدخال/الإخراج، الملفات، وواجهة المستخدم.
- حالات العملية الخمس تشرح دورة حياة البرنامج عمليًا.
- اختيار النظام/النسخة يعتمد على الغرض: منزلي، تعليمي، مهني، مؤسسي.