أنــــــواع الحاســــبات الآليـــــــــة

أنواع الحاسبات الآلية :

الحاسبات الآلية منذ أن ظهرت على حيز الوجود وحتى الآن مرت بالعديد من المراحل و التطورات التي أنتجت لنا العديد من أنواع الحاسبات الآلية وقد قام العلماء في هذا المجال بتصنيف الحاسبات الآلية بعدة طرق فمنها من صنفها حسب الحجم والإمكانيات و منهم من صنفها حسب طريقة عملها ومنهم من صنفها حسب الغرض المصنوعة من أجله وفيما يلي سنتناول أهم هذه التصنيفات وهو التصنيف حسب حجم الحاسبات الآلية و إمكانياتها وقدراتها في المعالجة :

1- الحاسب الآلي الممتاز Super Computer :

هذا الحاسب الآلي هو حاسب آلي عملاق ذو إمكانيات هائلة جداً يستخدم لمعالجة كم هائل جداً من البيانات وله القدرة على تخزين كم هائل جداً من البيانات و المعلومات والبرامج وهو لا يصلح للاستخدام الشخصي أو على مستوى مؤسسة محدودة إنما يستخدم على نطاق دولي حيث يمكنه ربط شبكة حاسبات آلية كبيرة جداً على نطاق واسع جداً حيث تتدفق إليه البيانات من عدد كبير جداً من الحاسبات الآلية ليقوم بمعالجتها و الحصول على نتائج المعالجة وتخزين ما يلزم منها كي تصبح جاهزة لأي حاسب آلي أخر مرتبط معه ويحتاج الحصول على هذه المعلومات.

2- الحاسب الآلي الكبير Mainframe :

ويسمى الحاسب الآلي المركزي حيث يستخدم لربط شبكة من الحاسبات الآلية على نطاق واسع قد يكون على مستوى مدينة كاملة أو شركة كبيرة وبه إمكانيات هائلة إلا أنها لا تصل إلى مستوى إمكانيات الحاسب الآلي الممتاز.

3- الحاسب الآلي المتوسط Minicomputer :

هو حاسب آلي ذو إمكانيات تؤهله لخدمة شبكة من الحاسبات الآلية على نطاق مؤسسة أو شركة صغيرة حيث يقوم بمعالجة بيانات هذه المؤسسة وتخزينها و تلبية احتياجات الحاسبات الآلية المرتبطة به داخل هذه المؤسسة .

4- الحاسب الآلي الصغير Microcomputer :

الحاسبات الآلية الصغير لها عدة أشكال هي :

أ – الحاسوب الشخصي Personal Computer :

أشهرها على الإطلاق وهو الحاسوب الذي نتعامل معه الآن بشكل واسع وهو ينتشر بشكل كبير جداً وذلك لرخص سعره أولاً ولكونه في تطور مستمر و يعتبر ذو إمكانيات هائلة جداً على النطاق الشخصي.

ب – الحاسوب المحمول Portable Computer :

يطلق على الحاسوب المحمول اسم Lab Top هو يشبه إلى حد كبير الحاسوب الشخصي إلا أنه صغير الحجم يمكن حمله كحقيبة مستندات ويزود ببطارية يمكن شحنها كي يمكن استخدامه في أي مكان وفي أي وقت وهو يناسب هؤلاء الذين يتنقلون باستمرار وتتطلب طبيعة عملهم السفر و الترحال من مكان لآخر ، كرجال الأعمال والصحفيين وغيرهم.

جـ- الحاسوب المنزلي Home Computer :

هو حاسوب يستخدم على نطاق المنزل حيث يستخدمه الأطفال للتعود على الحاسوب والاستفادة منه في جوانب خاصة بهم مثل التعليم والترفيه وهو بالطبع أقل إمكانيات من الحاسوب الشخصي.

ملاحظات :

• تطور الحاسوب الشخصي بشكل كبير و تطور البرمجيات الخاصة به أدت إلى عدم الاهتمام بالأنواع الأخرى من الحواسيب لدرجة يمكن القول أن معظم تلك الأنواع من الحواسيب أوشكت على الانقراض ، هذا إن لم تنقرض بعد حيث ينصب الاهتمام فعلياً على الحاسوب الشخصي و أيضاً الحاسوب المحمول ولم نعد نسمع بالحاسوب المركزي أو المتوسط ولا حتى الممتاز أو المنزلي فقد حل محلها الحاسوب الشخصي بعد أن وصل إلى موصفات تضاهي في الإمكانيات كل أنواع الحواسيب المستخدمة في العالم .
• تم الاتفاق على أن يسمى الكومبيوتر Copmuter بالحاسوب وهذه الكلمة هي كلمة حديثة في اللغة العربية حيث يسمى الكومبيوتر في بعض الكتب العربية بالحاسب الآلي وكلا الاسمين صحيح .
وبعد أن تعرفنا على فكرة عمل الحاسوب وأهم أنواعه وبعد أن عرفنا أن الحاسوب الشخصي هو الحاسوب الأكثر شهرة والأكثر استخداماً و الأكثر اهتماماً من قبل الجميع سواء المستخدمين أو المطورين فإن دراستنا بإذن الله سترتكز على دراسة الحاسوب الشخصي بشكل خاص .
الآن سنقوم بتناول عناصر علم الحاسوب كلاً على حدا وسنبدأ بالمعدات والأجهزة المكونة للحاسوب .

نظم التشغيل

النواة (kernel) هي قلب أي نظام تشغيل للحاسوب حيث تقوم بدور حلقة الوصل بين عتاد الحاسوب وبرمجياته و تقوم أيضا بعملية التحكم بمصادر الجهاز. كحلقة وصل بين العتاد والبرمجيات تقوم النواة بتوفير طبقة يمكن للبرمجيات الاتصال بها مما يوفر إمكانيات الحاسب الآلي للبرمجيات التي تعمل في مجال المستخدم.
وظائف النواة تقوم بها كل نواة بصورة مختلفة عن الأخرى. فمثلا تقوم النواة الأحادية (monolithic kernel) بالعمل في حيز واحد من الذاكرة و بهذا تحقق تحسن في أداء النظام. أما النواة المصغرة (النوية microkernel) فتقوم بتنفيذ معظم عملياتها في حيز المستخدم لكي تحافظ على توزيع و تفرقة المهام عن بعضها و بهذا تسهل عملية تحسين وتطوير الشيفرة البرمجية للنواة وإصلاحها.

نظرة عامة

معظم أنظمة التشغيل الحديثة تعتمد على وجود نواة للنظام. في معظم الحالات يقوم محمل نظام التشغيل بتحميل النواة كعملية أثناء بداية تشغيل الحاسب الآلي و عند اكتمال تحميل نظام التشغيل تصبح هذه العملية مجموعة متكاملة من الوظائف التي يمكن أن تستخدمها البرمجيات عن طريق الاتصال بالنواة لكي تتمكن البرمجيات من القيام بعمليات تحتاج للوصول لعتاد الحاسب الآلي مثل الكتابة على القرص الصلب..

روتين المقاطعة (نظام التشغيل)

روتين المقاطعة (بالإنجليزية: Interrupt handler) يمكن تسميته أيضا interrupt service routine (ISR) هو عبارة عن مجموعة من الأوامر يقوم المعالج بتنفيذها في حال حدوث مقاطعة لكل نوع مقاطعة يوجد روتين خاص بها يختلف عن باقي أنواع المقاطعات و تختلف مهام الروتين حسب سبب حدوث المقاطعة أو حسب السرعة المطلوبة لتنفيذ الروتين .

مقدمة للبرامج

وهي عبارة عن التعليمات التي وبالتالي عمل الغرض الذي من أجله كتب البرنامج ، يستقبل العتاد الأوامر من البرامج ويقوم بتنفيذها ، ويقوم البرنامج بإصدار الأوامر بناءً على توجيهات المستخدم .

برنامج القيادة

برنامج القيادة * هو عبارة عن برنامج تنتجه الشركة المصنعة للعتاد ، و يركب في الحاسب ليتيح له التعرف على وجود و التعامل مع عتاد معين ، ولكل موديل من العتاد برنامج القيادة الخاص به ، فلكل بطاقة فيديو برنامج القيادة الخاص بها ولكل طابعة برنامج قيادة خاص بها وهكذا .
وبرنامج القيادة تتم كتابته لنظام تشغيل معين ، مثلاً بطاقة الصوت الفلانية لها برنامج قيادة لوندوز بينما ليس لها برنامج قيادة للينكس ، والطابعة الفلانية يتوفر لها برنامج قيادة لوندوز فقط وهكذا ، ويأتي برنامج القيادة عادة مع العتاد عند شرائه في أقراص مدمجة أو أقراص مرنة .
ولا يحتاج جميع أنواع العتاد لبرنامج قيادة حيث أن اللوحة الأم ومحرك الأقراص المرنة والمعالج والذاكرة العشوائية والأقراص الصلبة لا تحتاج لبرنامج قيادة ، بينما تحتاج سواقة الأقراص المدمجة وبطاقات الصوت والماسحات الضوئية والطابعات وبطاقات الفيديو لبرامج قيادة ، لاحظ أن الكلام السابق ليس صحيحاً في جميع الأحوال حيث أن الطابعة يمكن أن تطبع بدون برنامج قيادة في نظام التشغيل دوس مثلاً كما لا تحتاج سواقة الأقراص المدمجة أية برامج قيادة في وندوز 95 وما بعده ، دعني لا أعقد الأمور عليك وما عليك الآن إلا أن تعرف أن بشكل عام لكل جهاز برنامج لقيادته .
ومهمة برنامج القيادة هو لعب دور الوسيط بين نظام التشغيل * وبين العتاد ، حتى يتمكن كلا الطرفين من التفاهم مع بعضهما.



فإذا اشتريت بطاقة صوت جديدة مثلاً فإنها لن تعمل بمجرد تركيبها في الحاسب بل يجب عليك تركيب برنامج القيادة الذي أتى معها ومن ثم ستعمل ، وهذا ينطبق على كل الأشياء التي تحتاج برامج قيادة وسبق ذكرها .

نظام التشغيل

نظام التشغيل هو عبارة عن برنامج مثل باقي البرامج مع اختلاف مهم ، أنه هو البرنامج الأساسي الذي يسيطر سيطرة كاملة على جهاز الحاسب ويسمح لعدة برامج أن تتشارك على الجهاز نفسه وأن تعمل كلها جنباً إلى جنب ويقوم نظام التشغيل بالتنسيق فيما بينها لكي تقوم بالعمل المناطة به.



هناك العديد من أنظمة التشغيل للأجهزة الشخصية ولكن أشهرها وأكثرها انتشاراً على الإطلاق هو نظام التشغيل “وندوز” windows من شركة مايكروسوفت .
يؤثر نظام التشغيل الذي تستخدمه على أداء وعمل حاسبك بشكل مباشر وكبير :

• نظام التشغيل يحدد العتاد الذي تستخدمه : بعض قطع العتاد لا تعمل على بعض أنظمة التشغيل خاصة لعدم توفر برامج القيادة لها على نظام تشغيل معين.
• نظام التشغيل يحدد اللغة التي تستخدمها : كثير من أنظمة التشغيل لا تتوفر بالعربية مما يحد من فائدة استخدامها للمستخدم العربي .
• نظام التشغيل يحدد البرامج التي تستطيع تشغيلها : كل برنامج له نظام تشغيل معني به ، ولا يعمل على غيره ، فمثلاً لا يتوفر برنامج مايكروسوفت الشهير “أوفس” على أنظمة تشغيل لينكس.
• نظام التشغيل يحدد السهولة التي تستخدم فيها جهازك : بعض أنظمة التشغيل كـ “دوس ” صعبة الاستخدام .
• نظام التشغيل يحدد استقرار حاسبك : بعض أنظمة التشغيل تتوقف عن العمل أحياناً حتى بدون سبب مقنع.
بالنسبة لنظام التشغيل وندوز فإنه يتوفر بأغلب اللغات المستخدمة اليوم ومنها العربية ، كما يتفوق على منافسيه بدعمه لأكبر قدر من العتاد ، ولأنه هو نظام التشغيل الأكثر شيوعاً فإن المبرمجين ينتجون له أكبر عدد من البرامج ، وعلى الرغم من مشاكله الكثيرة فإنه يعتبر نظام التشغيل الأول في هذه الأيام.
يتوفر هذا النظام بالكثير من الإصدارات منها القديم مثل ندوز 3.11 (لاحظ أن أنظمة التشغيل تعطى أرقاماً للدلالة على مراحل تطورها فمثلاً وندوز 3.1 أقل مميزات من وندوز 3.11 وهكذا) ومنها الجديد كوندوز 2000 وبينهما وندوز 95 و 98
مقدمة عن نظام التشغيل

نظام التشغيل بصفة عامة هو عبارة عن وسيط بين مستخدم الحاسب الآلي وبين المكونات المادية للحاسب الآلي , ووظيفته هو تمكين المستخدم من استخدام كافة القدرات المتاحة في المكونات المادية بكفاءة عالية ويسمى هذا بال resource manager والوظيفة الأخرى هي جعل الحاسب الآلي مريح وسهل الاستعمالvirtual machine.
يمكن اعتبار أنظمة التشغيل كأنها حكومة مع الفرق طبعا حيث إنها توفر البيئة التي يمكن لجميع الشركات والهيئات أن تعمل فيها وفق قوانينها ويمكن اعتبار هذه الشركات هي البرامج والتطبيقات.

بعض أنواع أنظمة التشغيل: batch operating system

وهو من أقدم أنظمة التشغيل حيث كان يتعامل مع الأجهزة الضخمة mainframes
وكانت وظيفة مستخدم هذا النظام لا تتعدى أن يدخل البيانات إلى الحاسب ثم يقوم نظام التشغيل بعملية تنظيم ,حيث العمليات التي تحتاج إلى أولوية عالية يتم تنفيذها مع بعض وذلك لزيادة سرعة الحسابات , ومن ثم تخرج النتائج ربما بعد يوم أو شهر .

multiprograamed O/S
وهذا النظام ظهر نتيجة الحاجة لاستخدام الحاسب من قبل أكثر برنامج واحد , وعند استخدام الشخص للحاسب الآلي فأنه قد يعمل أشياء تحتاج إلى مدخلات , فليس من المعقول أن يبقى الحاسب ينتظر في أن يدخل الشخص المدخل وخاصة إذا كان الشخص غير موجود فتبقى العمليات التالية في حالة انتظار وتسمى حالة المعالج عندما ينتظر في مدخل من المستخدم ب IDLE إي ينتظر.
ولذلك فإذا كان البرنامج يحتاج إلى مدخلات فأنه يتحول إلى برنامج أخر ثم التالي ثم التالي إلى أن تدخل المدخلات وبهذا يكون قد شغل أكثر من عملية في وقت واحد CONCURRENCY
وتحفظ العمليات التي سيتم معالجتها في مكان يسمى ال JOB POOL وهي العمليات التي تنتظر أن تأخذ إلى الذاكرة ليتم بعدها معالجتها

time-sharing O/S
وهو نظام تشغيل يمكن أن يصنف مع الأنظمة السابقة غير انه يخدم عدة مستخدمين في وقت واحد وذلك بأن يعطي لكل مستخدم زمن معين لتنفيذ برامجه وهذا الزمن صغير بحيث لا يحس به المستخدمون .

multi-processor O/S

وهي من اسمها أنظمة تدعم وجود أكثر من معالج في نفس الوقت ويكون لهم نفس الذاكرة والناقلbus .
يوجد ما يسمى بمصطلح SMP or symmetric multiprocessor وفيه أن كل معالج يمتلك نسخة من نظام التشغيل ويمكن التخاطب بين المعالجات بطريقة معينة وكذلك مصطلح asymmetric multiprocessor حيث يوجد معالج رئيسي يمتلك نسخة من نظام التشغيل والمعالجات الأخرى تنتظر في أوامر من المعالج الرئيسي لتنفيذها >كما في حالة ال processor و ال co-processor ومن ميزات هذا النظام السرعة حيث يوجد أكثر من معالج ولكن السرعة مثلا في حالة 3 معالجات لا تكون ثلاثة أضعاف بل اقل , الميزة الثانية هي في حالة توقف المعالج لسبب أو لأخر فأنه يوجد من يعوزه من المعالجات الأخرى , والميزة الثالثة الاقتصاد حيث إنهم يشتركون في الذاكرة وفي كل شيء تقريبا

real time O/S

وهي أنظمة تتعامل مع الأشياء التي تحتاج إلى دقة كبيرة وسرعة عالية إي أن جميع المتغيرات المعرفة فيها ثابتة ولا يمكن تجاوزها بأي حال وإذا تم تجاوزها فأن جميع النتائج ستكون خاطئة حيث تستخدم مثلا في صناعة الروبوتات وفي القياسات البيولوجية والفضائية , ويوجد لها نوعان أولهما HARD REAL-TIME وفيه يتم اخذ جميع الحسابات التي يمكن أن تفكر فيها حتى زمن وصول المعلومات إلى الذاكرة وتأثير الحرارة مثلا على الزمن وغيرها من أدق التفاصيل كزمن جلب BIT مثلا.
النوع الثاني SOFT REAL-TIME وهي تهتم بالوقت الذي له علاقة بتجديد البيانات واخذ القراءات ولا تهتم بتفاصيل الزمن .

وهناك أنواع أخرى لأنظمة التشغيل للذي يحب الاطلاع

desktop o/s
distributed o/s
clustered systems
handheld systems

ما هي أهم الوظيفة التي يقوم بها نظام التشغيل كل وقت؟

ما يقوم به نظام التشغيل هو تنظيم تنفيذ العمليات التي يقوم بها المستخدم مع الأخرى الخاصة بنظام التشغيل وتسمى هذه العمليات بال process
ونتيجة لل multi programming التي تحدثنا عنها حيث عدة عمليات تنفذ في وقت واحد فأنه إذا لم يقوم نظام التشغيل بترتيب وتنظيم تعامل هذه العمليات مع معطيات نظام التشغيل فأنه سيحدث تداخل ولخبطة وضياع للمعلومات.

أنواع أنظمة التشغيل الحواسيب:

1- نظام التشغيل يونكس UNIX : وهو أقدم أنظمة التشغيل المعروفة، النظام تجاري وسعر النسخة منه باهظة الثمن، يختص فقط بتشغيل الأجهزة العملاقة والشبكات، وقد ظهرت نسخاً ذات واجهات رسومية تقوم بتشغيل الأجهزة الشخصية طورها مجموعة من طلبة جامعة باركلي أطلق عليها اسم BSD وهو اختصار للجملة Berkeley Software Distribution، ومن أبرز أنواعه الحالية FreeBSD وOpenBSD وهذان النظامان يعمل عليها ما يزيد عن ثلاثة أرباع شبكات ومواقع الإنترنت الحالية.

2- نظام التشغيل دوس DOS: وهو اختصار لمصطلح نظام تشغيل القرص Disk Operating System وهو من الأنظمة القديمة جداً وهناك أنواع كثيرة تعمل على تشغيل الأجهزة ومن أشهرها نظام تشغيل دوس الخاص بشركة IBM الذي كان مخصصاً لتشغيل الأجهزة الشخصية IBM والأجهزة المتوافقة معها ، ثم تولى بل غيتس وشريكه تطوير هذا النظام عام 1981م حيث ظهر أول نظام تشغيل بمسمى MS-DOS فكان نواة شركة ما يكروسوفت. وهو نظام تشغيل مبني على الأوامر النصية المباشرة. وهذا النوع من الأنظمة لا يقبل تشغيل أكثر من تطبيق في نفس الوقت ولا عمل أكثر من شخص على النظام في نفس الوقت.

3- نظام OS/2 : هو نظام تشغيل قامت بتطويره شركة IBM عام 1985م حيث كان مجرد بيئة تشغيل نصية، واعتبر كنظام رسمي للأجهزة الشخصية التي تنتجها الشركة، واستمرت بتطويره بعد فض الشراكة بينها وبين مايكروسوفت، فأعلنت عن أول إصدارة بنظام 32بت في إبريل عام 1992، لكن هذا النظام لم يحض بالشعبية التي توقعتها الشركة، والمكانة التي نالتها ويندوز نظراً لرخص ثمن هذا الأخير وقتئذ، ولإقبال منتجي البرامج والعتاد على دعم أنظمة ويندوز.

4- ويندوز Windows : يعد ويندوز أحد أبرز وأشهر منتجات شركة مايكروسوفت، ظهر لأول مرة عام 1985كواجهة رسومية مساعدة بديلة عن كتابة الأوامر تعمل في بيئة نظام دوس، واستمر كذلك حتى عام 1993حيث ظهر أول نظام تشغيل للشبكات واسمه ويندوز NT وهو نظام التشغيل كخادم لبيئة الشبكات. وفي العام 1995أطلقت شركة مايكروسوفت Windows95 كأول نظام تشغيل مستقل لا يعتمد على نظام MS-DOS وh نقلب معه الحال ليصبح نظام MS-DOS تابعاً لويندوز بعد أن كان العكس، ثم تلاه ويندوز 98عام 1998ونظامي ويندوز ميلينيوم و 2000خلال العام 2000ثم ويندوز XP في 2001، وويندوز 2003المخصص للشبكات الكبيرة عام 2003، وفي مطلع هذا العام 2007أطلقت مايكروسوفت نظام تشغيل ويندوز فيستا.

5- أنظمة تشغيل Mac OS X : وهي الأنظمة المخصصة لأجهزة إبل ماكنتوش، وبالمناسبة هذا النظام بني أساساً على شيفرة يونكس BSD والذي يسمح ترخيصه باستخدام برنامج مفتوح المصدر وإغلاقه.
6- نظام التشغيل لينكس Linux : وهو نظام تشغيل مفتوح المصدر تعمل به الأجهزة الشخصية، وقد كان في السابق مجرد بيئة نصية معقدة تعتمد على الأوامر المباشرة أما الآن فأصبح من أسهل الأنظمة استخداماً وأكثرها أماناً. ويوجد حالياً مئات النسخ التي تسمى توزيعات من لينكس، تختلف من حيث القوة والسهولة وأسلوب تركيب البرامج. أشهر أنظمة لينكس Redhat و Debian و Slackware وGentoo وهي التوزيعات الرئيسة التي بنيت عليها الأنظمة المختلفة.