معرفی کامل درس: سیستم‌ عامل

درس سیستم‌های عامل یکی از دروس اصلی و مهم رشته‌ مهندسی کامپیوتر در مقطع کارشناسی است. سیستم‌عامل شامل کنترل تمام برنامه‌هایی است که یک رایانه یا دستگاه تلفن همراه قادر به اجرا هستند. به عبارتی به معنای مدیریت عملکردهای نرم‌افزاری و سخت‌افزاری دستگاه است.
چنانچه قصد تحصیل و فعالیت در زمینه فناوری اطلاعات و کامپیوتر را دارید، باید دانش قوی در مورد سیستم عامل ها داشته باشید تا مطمئن شوید که برای تمام مهارت‌هایی که برای موفقیت در رشته خود نیاز دارید، آماده هستید. در این بخش راجع به ویژگی‌ها و اهداف درس سیستم‌های عامل صحبت خواهیم کرد.

سیستم عامل چیست؟

سیستم عامل برنامه‌ای است که به‌عنوان رابط بین کاربر کامپیوتر و سخت افزار کامپیوتر عمل می‌کند و کنترل اجرای برنامه‌ها را بر عهده دارد. سیستم عامل مهم‌ترین نرم‌افزاری است که روی کامپیوتر اجرا می‌شود. اولین نرم‌افزاری است که با روشن کردن کامپیوتر شروع به کار می‌کند و آخرین نرم‌افزاری است که قبل از خاموش کردن، مشاهده می‌شود. سیستم عامل مدیریت برنامه‌ها، حافظه، فرآیندهای کامپیوتر و همچنین تمامی نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای را بر عهده دارد و به شما این امکان را می‌دهد که بدون آشنایی با زبان کامپیوتر، با آن ارتباط برقرار کنید. مایکروسافت ویندوز، مک و لینوکس سه سیستم عامل رایج برای رایانه‌های شخصی هستند.

سیستم عامل‌ها در طول سال‌ها تکامل یافته‌اند. در دهه 1950، رایانه‌ها مانند ماشین‌حساب به اجرای یک برنامه در یک زمان محدود می‌شدند، اما بعدها رایانه‌ها شروع به گنجاندن برنامه‌های نرم‌افزاری بیشتر و بیشتری کردند که اساس سیستم‌عامل‌های امروزی را تشکیل می‌دهند. اولین سیستم عامل در سال 1956 توسط جنرال موتورز برای راه‌اندازی یک کامپیوتر اصلی IBM ایجاد شد که نام آن IBM 704 بود. IBM اولین تولید‌کننده کامپیوتر بود که سیستم عامل ها را توسعه داد و در دهه 1960 آن‌ها را در رایانه‌های خود توزیع کرد.
عملکردهای یک سیستم عامل به اختصار عبارت‌اند از:

• بوت کردن
• مدیریت حافظه
• بارگذاری و اجرا
• امنیت داده ها
• مدیریت دیسک
• مدیریت فرآیند
• کنترل دستگاه
• کنترل چاپ
• رابط کاربری

اهمیت درس سیستم عامل در علوم کامپیوتر

سیستم عامل به عنوان ستون فقرات یک کامپیوتر عمل می‌کند. بدون سیستم عامل، کامپیوتر هیچ رابطی برای ارتباط بین سخت‌افزار، نرم‌افزار و کاربر نخواهد داشت. این سیستم عاملی است که تمام منابع مورد نیاز برای کار با کامپیوتر و اجرای انواع نرم افزارها را مدیریت می‌کند و هر زمان که لازم باشد، آن‌ها را به برنامه‌ها و کاربران خاصی اختصاص می‌دهد. بنابراین، سیستم عامل مدیر منبع است که می‌تواند منابع یک سیستم کامپیوتری را به صورت داخلی مدیریت کند.
سیستم‌های عامل مفاهیم بسیاری از حوزه‌های دیگر علوم کامپیوتر از جمله معماری، زبان‌ها، ساختارهای داده، الگوریتم‌ها و غیره را ترکیب می‌کنند. بنابراین یک سیستم عامل مهم‌ترین نرم‌افزاری است که روی هر سیستمی اجرا می‌شود و آشنایی با مفاهیم و اصول آن برای تمامی افرادی که مایل به فعالیت در حوزه کامپیوتر و فناوری اطلاعات هستند ضروری است.

پیش نیاز درس سیستم‌های عامل

درس معماری کامپیوتر پیش‌نیاز و درس آزمایشگاه سیستم‌های عامل هم‌نیاز درس سیستم‌های عامل در مقطع کارشناسی مهندسی کامپیوتر است. همچنین خود این درس پیش‌نیاز درس سیستم‌های نهفته و بی درنگ در مهندسی کامپیوتر است.
داشتن درک قوی از معماری کامپیوتر و موضوعاتی چون مدیریت حافظه، زمان‌بندی CPU و سیستم‌های فایل، قبل از مطالعه درس سیستم‌های عامل مفید است. همچنین درک زبان‌های برنامه‌نویسی مانند C و C++ نیز تا حدی لازم است زیرا بسیاری از سیستم عامل ها به این زبان‌ها نوشته شده‌اند.

درس سیستم عامل

این درس یکی از دروس اصلی رشته‎ مهندسی کامپیوتر و یکی از دروس مهم کنکور کارشناسی ارشد علوم کامپیوتر است که در 3 واحد نظری ارائه می‌شود. هدف از ارائه این درس آشنایی دانشجویان با ساختار و سازمان سيستم‌های عامل است.

درس سیستم عامل در کنکور ارشد کامپیوتر

درس سیستم عامل در مجموعه دروس تخصصی 4 شامل 3 درس سیستم عامل، شبکه‌های کامپیوتری و پایگاه داده قرار دارد. اهمیت مجموعه دروس تخصصی شماره 4 این است که ضریب دروس این مجموعه برای تمامی گرایش‌های مهندسی کامپیوتر 3 یا 4 است. از طرف دیگر 7 تست از کنکور ارشد کامپیوتر به درس سیستم عامل اختصاص دارد که حاکی از اهمیت این درس در کنکور ارشد است.

منابع و سرفصل‌های درس سیستم عامل

کتاب سیستم عامل تننباوم و استالینگ، کتاب مفاهیم سیستم عامل اثر سیلبرشاتز و جی. گاجن از مراجع اصلی دانشگاهی درس سیستم‌های عامل در بسیاری از دانشگاه‌های مطرح بشمار می‌روند. از سرفصل‌های اصلی این درس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقدمه و ساختارهای سيستم عامل
• مدیریت فرآیندها
• ریسمان‌ها
• زمان‌بندی پردازنده
• همگام‌سازی فرآیندها
• مدیریت بن بست
• مدیریت حافظه اصلی
• مدیریت حافظه ثانویه
• مدیریت ورودی/خروجی
• سیستم و ساختار حافظه انبوه (دیسک، زمان‌بندی،RAID و مسائل مرتبط)
• محافظت و امنيت
• سيستم‌های عامل نهفته، ماشين های مجازی

کلام آخر

درس سیستم‌های عامل مبحثی نسبتا پیچیده است که یادگیری آن زمان و تلاش قابل‌توجهی را می‌طلبد. با این حال ارزش تلاش کردن را دارد. از آنجایی که سیستم عامل مهم‌ترین نرم‌افزار در کامپیوتر است، یادگیری و داشتن درک قوی از آن برای تمامی افرادی که به دنبال فعالیت در حوزه علوم کامپیوتر یا فناوری اطلاعات هستند، ضروری است. موفقیت در یادگیری درس سیستم‌های عامل مستلزم داشتن درک بالا از شبکه‌های کامپیوتری، نرم‌افزار و سخت‌افزار و زبان‌های برنامه‌نویسی است.