تُعتبر أنظمة التشغيل من الأنظمة البرمجية الأساسية، حيث تشكل الوسيلة الحيوية للتفاعل بين المستخدم والجهاز الحاسوب. وتلعب هذه الأنظمة دورًا محوريًا في إدارة موارد الحاسوب، حيث تعمل كمترجم بين مكونات الكمبيوتر واحتياجات المستخدمين. في هذه المقالة، سوف نستعرض كيفية تطوير نظام تشغيل بشكل واضح ومفصل.
خطوات تطوير نظام تشغيل
تسمح أنظمة التشغيل للمستخدمين بتصفح أجهزة الكمبيوتر وإدارة مساحات التخزين الشخصية. وسنقوم بمناقشة خطوات تطوير نظام تشغيل كما يلي:
- ابدأ بتعلم البرمجة، حيث تُعد خطوة أساسية لفهم لغات البرمجة الخاصة بالكمبيوتر.
- حدد أنواع الوسائط التي ترغب في دعمها، مثل محركات الأقراص المرنة أو الصلبة، بالإضافة إلى الأقراص الضوئية مثل سي دي أو دي في دي.
- قم بتحديد الفكرة الأساسية لنظام التشغيل، فعلى سبيل المثال يمكن أن تكون الفكرة هي توفير واجهة مستخدم بسيطة وسهلة الاستخدام.
- اختر هيكل المعلومات الذي سيدعمه نظام التشغيل، حيث تعد معالجات IA-32 وARM وx86_64 من أكثر المعالجات شيوعًا.
- قرر ما إذا كنت ستقوم ببناء نظام التشغيل بالكامل من الصفر أم لا.
- حيث يتعين عليك اختيار محمل الإقلاع المناسب، سواء كان موجودًا مسبقًا مثل GRUB أو ستقوم بتطوير واحد خاص بك.
- اختر لغة البرمجة المناسبة لك، ويفضل استخدام سي ولغة التجميع، رغم إمكانية استخدام لغات أخرى مثل باسكال أو بيسك.
- اختر واجهة برمجة التطبيقات، وقد يكون POSIX خيارًا جيدًا نظرًا للدعم الوثائقي الغني والمميزات في نقل برامج أنظمة يونكس.
- قم بتحديد تصميم النظام، حيث يمكنك اختيار بين نواة أحادية ونواة مصغرة. تتميز الأنوية الأحادية بقدرتها على تطبيق جميع الخدمات داخل النواة، بينما تعتمد الأنوية المصغرة على دمج نواة صغيرة مع مكونات المستخدم.
- فكر في كيفية تنظيم العمل ضمن فريق، حيث يمكن أن يساهم ذلك في تسريع عملية حل المشكلات وتطوير النظام.
- احذر من حذف كافة محتويات القرص الصلب، حيث سيؤدي ذلك إلى فقدان جميع البيانات. استخدم محمل الإقلاع GRUB أو أي محمل آخر لتشغيل نظامك بشكل آمن.
- ابدأ بشكل تدريجي من خلال تنفيذ مهام بسيطة، مثل عرض النصوص، قبل الانتقال إلى مهامات أكثر تعقيدًا مثل إدارة الذاكرة.
- احتفظ بنسخة احتياطية من النظام العامل، وذلك كإجراء أمان لمواجهة أي مشكلات قد تتعرض لها أثناء التطوير.
- اجعل اختبار نظام التشغيل الجديد ضمن بيئة افتراضية.
- قم بإصدار نسخة تجريبية، مما يتيح للمستخدمين مساعدتك في اكتشاف أية مشكلات محتملة.
- اجعل من السهل استخدام نظام التشغيل، لذا يجب أن تتضمن خصائص سهلة الاستخدام جزءًا أساسيًا من تصميم النظام.
مهام نظام التشغيل
يقوم نظام التشغيل بعدة مهام حيوية، وسنذكر البعض منها كما يلي:
- إدارة حركة البيانات.
- إدارة وحدات الإدخال والإخراج.
- الكشف عن الأعطال.
- التحكم في الذاكرة الرئيسية.
- التفاعل مع المستخدم.
- تحميل البرمجيات التطبيقية.
آلية عمل أنظمة التشغيل
يتبع نظام التشغيل مخططًا محددًا لعمله، ويمر بعدة مراحل، والتي سنقوم بتوضيحها كما يلي:
- التشغيل: يقوم نظام التشغيل بقراءة التعليمات من الذاكرة للقراءة فقط (ROM) عند بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر.
- الفحص: يتحقق نظام التشغيل من صحة وحدات الإدخال والإخراج.
- تحميل النظام: بعد التأكد من سلامة الوحدات، يُحمل نظام التشغيل من الوسائط.
- استلام الأوامر: يتلقى نظام التشغيل الأوامر من المستخدم وينفذها.
- تشغيل النظام: تُعتبر هذه المرحلة من أهم المراحل حيث يبدأ نظام التشغيل بتنفيذ الأوامر عبر البرامج التطبيقية.
- انتهاء العملية وتكرارها: في المرحلة الأخيرة، يعود النظام إلى بداية العملية في انتظار أوامر جديدة.
في الختام، قدمنا عرضًا شاملًا حول كيفية تطوير نظام تشغيل، مكوناته وآلية عمله، كما ناقشنا المهام التي يتولى نظام التشغيل تنفيذها. يعتبر نظام التشغيل الأداة الأساسية في تشغيل الحاسب الآلي.
