1. نظام التشغيل ما هو نظام التشغيل لمحة تاريخية عن تطور النظام الحاسوبي
تطور نظم التشغيل
النظم الدُفعية البسيطة Simple Batched Systems
النظم الدُفعية متعددة البرمجة Multiprogramming Batched Systems
نُظم تقاسم الزمن Time-Sharing System
نُظم الحواسيب الشخصية Personal-Computer Systems
النُظم التفرعية Parallel Systems
النُظم الموزعة Distributed Systems
نُظم الزمن الحقيقي Real -Time Systems
الفصل الأول

2. ما هو نظام التشغيل
برنامج يخدم كواجهة بين العتاديات والمستخدم (برامج التطبيقات).
الهدف من نظام التشغيل:
تنفيذ برامج المستخدمين وتسهيل عملهم
جعل النظام الحاسوبي سهل الاستخدام
استثمار العتاد الحاسوبي على نحو فعّال
حكومة لا تقوم ذاتها بأي عمل مفيد.
الفصل الأول

3. مكونات النظام الحاسوبي
عتاد: يقدم الموارد الحسابية الأساسية (وحدة معالجة، ذاكرة، أجهزة دخل/خرج)
نظام تشغيل: يتحكم وينظم استخدام العتاديات بين برامج التطبيقات لصالح عدة مستخدمين
برامج التطبيقات: تعرف طريقة لاستثمار موارد النظام وتُستخدَم مسائل المستخدمين الحاسوبية (مترجمات، أنظمة قواعد معطيات، ألعاب، برامج تجارية،…)
المستخدمين: أشخاص، أجهزة، حواسيب أخرى.
الفصل الأول

4. أنظمة تصميم بمساعدة الحاسوب
بنية النظام الحاسوبي
لغة الآلة
نظام التشغيل
مفسر أوامر
محررات نصوص (Editors)
العتاد
Hardware
مترجمات
Compilers
برامج قواعد معطيات
ألعاب
نظام مصارف
أنظمة تصميم بمساعدة الحاسوب
أدوات
الفصل الأول

5. لمحة تاريخية عن تطور الحاسوب
الجيل الأول (جيل الصمامات): ( )
Electronic Numerical Integrator and Computer: ENIAC
University of Pennsylvania
الوزن: 30 طن
المساحة: 200 م2
الاستطاعة المستهلكة : 160 كيلو وات
المكونات: صمام، 6000 قاطع
Universal Automatic Computer : UNIVAC
طور عام 1951
حاسوب تجاري
لا يوجد نظام تشغيل : تحكم يدوي
البرمجة بترميز الآلة: Machine Code
الفصل الأول

6. لمحة تاريخية عن تطور الحاسوب
الجيل الثاني (جيل الترانزستورات): ( )
Stretch, LARC
IBM1401
نظام تشغيل بسيط (نظام دُفعي)
عتاد إضافي: قارئ بطاقات مثقبة، أشرطة مغناطيسية، طابعة، أقراص مغناطيسية...
لغة برمجة: Assembly, Fortran, Cobol
الجيل الثالث (جيل الدارات المتكاملة): ( )
دارات متكاملة جعلت الحواسيب أصغر وأسرع
تطور العتاديات المرفقة
نظم تشغيل محسنة: متعددة البرمجة، تقاسم الزمن، متعددة المستخدمين
الفصل الأول

7. لمحة تاريخية عن تطور الحاسوب
الجيل الرابع :( 1971)
دارات عالية التكامل: Large Scale Integration، LSI، VLSI، ULSI
المعالجات الصغيرة (MicroProcessors)
Intel :4004, 8080,8086, 80186,80286
RISC Processors
حواسيب متنوعة: Mainframe, Minicomputer, PC.
نظم تشغيل متنوعة ومتطورة: تفرعية، شبكية، موزعة...
الفصل الأول

8. تطور نظم التشغيل النظم الدُفعية البسيطة Simple Batched Systems
النظم الدُفعية متعددة البرمجة Multiprogramed Batched Systems
نُظم تقاسم الزمن Time-Sharing System
نُظم الحواسيب الشخصية Personal-Computer Systems
النُظم التفرعية Parallel Systems
النُظم الموزعة Distributed Systems
نُظم الزمن الحقيقي عودة التحكم إلى المراقب
الفصل الأول

9. النظم الدُفعية البسيطة Simple Batched Systems
تنفيذ سلسلة من الأعمال (Jobs) الواحد تلو الآخر.
مثال: تنفيذ برنامج فورتران: تحميل شريط المترجم وتنفيذه، نزع شريط المترجم وتحميل شريط مترجم لغة المجمع وتنفيذه، تحميل البرنامج الغرضي الناتج وتنفيذه.
مشغِّل operator : (مستخدم ± مشغِّل): خبرة وسرعة في تحميل البرامج وتشغيل النظام
مراقب قاطن في الذاكرة:
تحميل المهمة
انتقال التحكم إلى المهمة
عودة التحكم إلى المراقب
قارئ بطاقات
وحدة معالجة
طابعة
مثقب بطاقات
الفصل الأول

10. النظم الدُفعية البسيطة Simple Batched Systems
محتويات الذاكرة
نظام التشغيل
Operating System
(Monitor)
برنامج المستخدم
User Program
الفصل الأول

11. النظم الدُفعية البسيطة Simple Batched Systems
Simultaneous Peripheral (Print) Operations On Line: Spooling
تداخل عمليات الدخل/الخرج مع عملية الحساب لأعمال (برامج) أخرى
Disk
CPU
دخل Input
خرج Output
الفصل الأول

12. النظم الدُفعية متعددة البرمجة Multiprogramed Batched Systems
تحفظ عدة برامج في الذاكرة
تنفذ مهمة واحدة إلى أن تنتهي أو تطلب عملية دخل خرج.
انتقاء مهمة أخرى وتنفيذها (أو متابعة تنفيذها).
مهمة 1
Job 1
نظام التشغيل
Operating System
مهمة 2
Job 2
مهمة 3
Job 3
الفصل الأول

13. النظم الدُفعية متعددة البرمجة Multiprogramed Batched Systems
خصائص
يزود النظام إجرائيات الدخل/الخرج مسواق دخل/خرج (Driver)
يحصص النظام الذاكرة لعدة إجراءات إدارة الذاكرة
يختار النظام أحد المهمات من أجل تنفيذها جدولة وحدة المعالجة
يحجز النظام جهاز دخل/الخرج لأحد المهمات تحصيص الأجهزة
الفصل الأول

14. نُظم تقاسم الزمن Time-Sharing System
يتناوب على وحدة المعالجة عدة مهمات موجودة في الذاكرة أو على القرص
تُحصص وحدة المعالجة لمهمة ما إذا كانت موجودة في الذاكرة فقط
تُنقَل المهمة بين القرص والذاكرة
يسمح ذلك بالحصول على نظام تفاعلي ويعطي إمكانية التفلية Debugging
يسمح بإمكانية تعدد المستخدمين
الفرق بين:
تقاسم الزمن
تعدد المهام
تعدد المستخدمين
الفصل الأول

15. نُظم الحواسيب الشخصية Personal-Computer Systems
الحاسوب مخصص لمستخدم وحيد
تلائم مع حاجات المستخدم من سهولة الاستخدام وسرعة الاستجابة
لا تحتاج إلى استخدام متقدم لوحدة المعالجة
لا تحتاج إلى حماية قوية
الفصل الأول

16. النُظم التفرعية Parallel Systems
عدة معالجات تتشارك الذاكرة والساعة
مزايا
زيادة قوة المعالجة
اقتصادية
زيادة الوثوقية (تعطل معالج لا يؤدي إلى توقف النظام)
تعدد معالجات متناظرة
كل معالج له نسخة مطابقة من نظام التشغيل
كل معالج ينفذ إجراء مستقل
مشكلة: عدم توافق في تقاسم الأعباء (معالج مشغول والآخرين غير مشغولين).
تعدد معالجات غير متناظرة
هناك معالج سيد Master، ومعالجات تابعة Slave.
يوزع المعالج السيد المهام على المعالجات الأخرى.
الفصل الأول

17. نظم الزمن الحقيقي Real-Time Systems
تستخدم كأنظمة تحكم في تطبيقات خاصة (آلات صناعية، تجارب علمية،...)
شروط زمنية معرفة جيداً
نظم زمن حقيقي قاسية
المهام الحرجة يجب أن تُنجز ضمن مدة محددة
تخزن المعطيات في ذاكرة رئيسية (RAM, ROM)
تتعارض مع نظم تقاسم الزمن
نظم زمن حقيقي لينة
المهام الحرجة لها الأولوية على غيرها.
استخدام محدود في التحكم الصناعي والأتمتة
مفيدة في حالة تطبيقات تعدد الوسائط والحقيقة الافتراضية
الفصل الأول

18. النظم الموزعة Distributed Systems
توزيع العمل على عدة معالجات لكل منها ذاكرته الخاصة
تتخاطب المعالجات فيما بينها عن طريق ممر خاص أو شبكة،...
فوائد
تشارك الموارد
زيادة سرعة المعالجة وتقاسم الحمل (Load Sharing)
وثوقية
توفير وسائل اتصال بين البرامج
الفصل الأول

19. مراجع Operating Systems Concepts (4th Edition)
Abraham Silberschatz & Peter Baer Galvin
Addison Wesley
Modern Operating Systems
Andrew Tanenbum
الفصل الأول