آشنایی با طرز کار و عملکرد سیستم عامل (Operating System)

در حقیقت سیستم عامل اولین نرم افزار کاربردی نصب شده روی کامپیوتر شماست. شاید برایتان جالب باشد که بدانید بسیاری از دستگاه های دیجیتالی اطرافتان دارای سیستم عامل هستند. از گوشی تلفن همراه گرفته تا «آی پد» و نقطه دسترسی بیسیم (Wireless Access Point) منزل یا محل کارتان.

ولی فر مایکروویو منزلتان دارای سیستم عامل نیست. در حقیقت نیازی به سیستم عامل ندارد چون تمامی تنظیمات و کارکرد آن در چند خط برنامه خلاصه شده است و در یک حافظه کوچک ذخیره شده. گوشی های تلفن همراه آنقدر پیشرفته شده اند که این روزها سیستم عامل اکثر تلفن های همراه پیشرفته تر و پیچیده تر از سیستم عامل های کامپیوترهای 20سال گذشته است.

نیاز دستگاه های دیجیتالی و مخصوصا کامپیوتر به سیستم عامل از آنجا شروع می شود که با استفاده از سیستم عامل می توان کار اجزای سخت افزاری آن ها را خیلی بهتر و کارآمد تر مدیریت کرد. و یا حتی اجزای سخت افزاری آن ها را تحت سیستم عامل کنترل کرد. این امر برای یک کامپیوتر شامل اضافه کردن برنامه ها و تغییر در ساختار خود سیستم عامل است. وقتی برنامه ای را روی کامپیوتر خود نصب می کنید، قطعات کامپیوترتان تحت فرمان آن برنامه در می آیند. برای مثال وقتی با یک برنامه اجرای موسیقی کار می کنید، کارت صدای کامپیوترتان با برنامه پخش موسیقی همکاری می کند و یک آهنگ یا فایل صوتی را از طریق بلندگوی کامپیوترتان پخش می کند. این ارتباط بین نرم افزار و سخت افزار توسط سیستم عامل انجام می شود. این تنها قسمتی کوچک  از کار سیستم عامل است. تا اینجا با اهمیت کار سیستم عامل پی بردید. بیایید به درون سیستم عامل نگاهی بیندازیم تا کارکرد آن را بهتر درک کنیم و با آن بیشتر آشنا شویم.

در ابتدایی ترین نگاه اساس و بنیان کار سیستم عامل مدیریت سخت افزار است. از مدیریت سخت افزار هایی مثل کارت گرافیک و کارت صدا گرفته تا مدیریت ذخیره اطلاعات روی حافظه ها و هارد دیسک. همچنین سیستم عامل اطلاعات را برای پردازش به سمت پردازشگر هدایت می کند. این امر شامل قسمتی دیگر نیز هست. اگر هزاران برنامه مختلف روی کامپیوترتان نصب کنید و یا اگر چندین سخت افزار جدید به کامپیوترتان اضافه کنید، سیستم عامل بدون تغییر ظاهری باقی می ماند. یکی از هدف های سازندگان سیستم های عامل همین است. اینکه سیستم عامل خود را انعطاف پذیر و سازگار با سیستم های دیگر تولیود کنند.

از انواع مختلف سیستم عامل می توان به چند سیستم زیر اشاره کرد:

● Real Time Operating System: در دستگاه های صنعتی کاربرد دارد. دستگاه هایی مثل CNC که برای انجام تراش قطعات صنعتی به نوعی برنامه نویسی نیاز دارد. این نوع سیستم ها توانایی تغییر بسیار کمی دارند و هر بار که کاری توسط دستگاه انجام می شود آن را در زمان معین و ثابتی انجام می دهد.

● Single User ,Single Task: همان طور که از نام آن پیداست فقط برای کار توسط یک کاربر در یک زمان است. سیستم عامل Palm نمونه مناسبی برای این سیستم است.

● Single User ,MultiTasking: این همان سیستم عاملی است که در کامپیوتر از آن استفاده می شود و به یک کاربر اجازه اجرای چندین برنامه را می دهد.سیستم عامل های ویندوز و مکینتاش از این نوع هستند.

● Multi User: این نوع سیستم به چندین کاربر توانایی استفاده همزمان و دسترسی به برنامه های مختلف را در یک زمان ثابت می دهد. سیستم عامل «یونیکس» و سیستم عامل های ابرکامپیوتر ها مانند MVS از این قبیل هستند.

در اینجا کمی سخت است که بین سیستم عامل های شبکه و سیستم عامل های MultiUser تفاوت قایل شد. سیستم عاملی مثل ویندوز 2000 در حقیقت مانند باقی ویندوزها یک سیستم عامل SingleUser است و تفاوت آن با سیستم عامل های MultiUser این است که تنظیمات شبکه و اطلاعات کاربران شبکه فقط به صورت یک برنامه روی آن اجرا می شود و کاربران دیگر شبکه توسط سیستم عامل ویندوز 2000روی شبکه قرار می گیرند و باقی کارکرد آن ها توسط سیستم عامل کامپیوتر خودشان انجام می گیرد.

وقتی کامپیوترتان را روشن می کنید، برنامه ای به نام ( POST(Power On Self Test از روی ROM اجرا می شود. این برنامه کوچک، تمام قطعات کامپیوتر را چک می کند. ابتدا پردازشگر و بعد RAM و BIOS [چطور حافظه کامپیوتر کار می کند؟]. سپس برنامه دیگری از ROM اجرا می شود که هارد دیسک شما را فعال می سازد و به دنبال اولین قسمت سیستم عامل یعنی BootstrapLoader می گردد. Bootstrap سیستم عامل را به ترتیب اجرا می کند تا جایی که کنترل کامپیوتر را به آن می سپارد.

پیش از این گفتیم که مدیریت و هدایت پردازش های کامپیوتر توسط سیستم عامل انجام می شود. مدیریت پردازش شامل تقسیم بندی و اولویت دهی به پردازش ها است. نرم افزاری که سیستم عامل برای اینکار از آن استفاده می کند به نام Process یا Thread معروف است.

در حقیقت سیستم عامل کار برنامه ها را به صورت پردازش در می آورد و آن ها را به پردازشگر می فرستد. مشکلی که در اینجا با آن روبرو می شویم این است که پردازشگر فقط توانایی انجام یک پردازش در یک لحظه را دارد. برای اینکه کار سیستم MultiTask یا چند کاره به نظر برسد، پردازشگر باید چندین بار در هر لحظه به چندین پردازش مخ تلف بپردازد. بیایید به این عملیات به صورت نزدیک تری نگاه کنیم.

فرض کنید دو برنامه داریم که هر کدام پردازش های خود را به پردازشگر می فرستد. ابتدا برنامه ای که اولویت بیشتری دارد پردازش می شود. پردازش اول کامل نمی شود و پردازشگر اطلاعات برنامه اول را تا جایی که پردازش شده، ضبط می کند. سپس نوبت به برنامه دوم می رسد. همین اتفاق برای برنامه دوم می افتد. سپس پردازشگر از همانجایی که برنامه اول متوقف شده شروع به پردازش می کند. و بعد نوبت به تمام کردن پردازش دوم می رسد. این اطلاعات پردازش ها در قسمتی از RAM به نام Process Control Block ذخیره می شود. این اطلاعات شامل شماره مخصوصی است که به هر پردازش داده می شود. اولویت پردازش، محلی که پردازش درآنجا متوقف شده، تعداد فایل هایی که توسط پردازش ها باز شده و اطلاعات سخت افزار های خروجی/ ورودی که توسط پردازش مورد استفاده قرار گرفته اند، نیز در این اطلاعات وجود دارد.

هر پردازشی با توجه به اولویت و مرحله ای که در آن قرار دارد یک وضعیت (Status) دریافت می کند. برای مثال پردازشی که برای اجرا شدن نیاز به دستور کاربر دارد، تا زمانی که این دستور برای مثال توسط فشاردادن دکمه صفحه کلید وارد نشود، این پردازش به صورت غیر فعال و در حالت انتظار (Pending) قرار می گیرد و در این حالت پردازشگر را مشغول نمی سازد.

عملیات تغییر وضعیت پردازش ها و جابجایی بین آن ها نیز بخشی از ظرفیت پردازشگر را اشغال می کند. اگر سیستم عامل در انجام این عملیات دارای خطا باشد، بجای کنترل کردن درست پردازش ها و هدایت آن ها به سمت پردازشگر تمام ظرفیت پردازشگر را برای جابجا کردن پردازش ها صرف می کند. این کار سرعت کامپیوتر را به شدت کاهش می دهد. این مشکل به Thrashing معروف است.

توضیحاتی که تا اینجا داده شد برای سیستم هایی است که با یک پردازشگر کار می کند. سیستم عامل های Asymmetric(نا متقارن) کار های مخصوص به خود را توسط یک پردازشگر انجام می دهند و پردازش های دیگر را با پردازشگر های دیگر تقسیم می کنند. پردازشگر های Symmetric(متقارن) تمام پردازش ها و حتی پردازش های داخلی خود را با تمام پردازشگر ها تقسیم می کنند.

وظیفه بعدی سیستم عامل مدیریت حافظه کامپیوتر است. برای توضیح این کار بیایید به یک مثال توجه کنیم.

کامپیوتری را فرض کنید که دارای یک گیگابایت (1000مگابایت) RAM است و سیستم عامل برای شروع نیاز به 300مگابایت RAM و سخت افزار ها و گرداننده های آن ها(Driver) نیز نیاز به 200مگابایت ازRAM دارند. در اینجا سیستم 500مگابایت RAM برای اجرای برنامه ها و انجام پردازش ها دارد. اطلاعات در RAM در حجم های مختلف بسته بندی می شوند. این حجم بستگی به تنظیمات سیستم دارد. اگر این مقدار 2کیلوبایت باشد تمام بسته هایی که به RAM منتقل می شوند 2کیلوبایت خواهند بود. هر کدام از بسته ها نیز با 4 یا 8 بایت در ابتدا و انتهای آن ها بسته می شود. این ابتدا و انتها به شناسایی بسته ها کمک می کند. با اطمینان حاصل کردن از این امر، سوال بعدی این است که وقتی که این 1گیگابایت RAM تمام شد، سیستم چگونه کار خواهد کرد؟

ارتقاء RAM اکثر کامپیوترها امکان پذیر است ولی اگر به مثال بالا که تقریبا واقعی و کاربردی است توجه کنید، متوجه می شوید که اگر کامپیوتر شما فقط به این ترتیب کار کند، برای اجرا هر برنامه نیاز به یک RAM اضافی دارید. ولی در حقیقت کامپیوتر به نحوی دیگر کار می کند. در هر لحظه پردازشگر تنها به یک نقطه از RAM دسترسی پیدا می کند و بعضی از اطلاعات وقتی که برای یک بار مورد استفاده قرار می گیرند، برای مدت زیادی بدون استفاده باقی می مانند. با انتقال این اطلاعات به هارد دیسک، می توان فضای RAM را برای فعالیت های مهم تر خالی کرد. این تکنیک جابجا کردن اطلاعات از RAM به هارد دیسک Virtual Memory Management نامیده می شود.

هارد دیسک تنها یکی از انواع حافظه هاست که توسط سیستم عامل مدیریت می شود. دسته بندی این حافظه ها به ترتیب سرعت به صورت زیر است:

● High Speed Cache: این نوع حافظه دارای ارتباط مستقیم با پردازشگر است و به پردازشگر در دسترسی به اطلاعات کمک می کند. [چطورCache کار می کند؟]

● Main Memory: که همان RAM است. [چطورRAM کار می کند؟]

● Secondary Memory: این نوع حافظه که معمول ترین نوع آن حافظه دائمی یا همان هارد دیسک است، تحت مدیریت حافظه سیستم عامل به صورت Virtual RAM در می آید.

سیستم عامل مسئولیت ایجاد توازن بین این حافظه ها که همان منابع کامپیوتر هستند را دارد.

ارتباط بین سخت افزار کامپیوتر و سیستم عامل توسط برنامه ای به نام «گرداننده» (Driver) کنترل می شود. وظیفه این برنامه ترجمه سیگنال های الکتریکی به برنامه های نرم افزاری و برعکس است. این برنامه نیز مانند سایر برنامه ها کار می کند ولی تنها وقتی فعال می شود که سخت افزار مربوط مورد استفاده قرار گیرد و در غیر این صورت در حالت انتظار(Pending) می ماند.

گرداننده معمولا جدا از سیستم عامل کار می کنند. به این دلیل که با تغییر در ساختار سخت افزار، نیازی به تغییر سیستم عامل نباشد.

مدیریت سخت افزار ورودی و خروجی به معنی مدیریت کردن سرعت بارگذاری اطلاعات از سخت افزار بر روی پردازشگر است. این امر شامل مدیریت این بارگذاری به ترتیبی است که پردازشگر توانایی پردازش اطلاعات این سخت افزار به طور منظمی را داشته باشد.

تا اینجا متوجه شدید که کار سیستم عامل مدیریت تمامی منابع کامپیوتر است. منابع کامپیوتر شامل چرخه های پردازش (Cycle) و حافظه ها و تمامی سخت افزار است. هر قدر هم که منابع کامپیوترتان پیشرفته و گسترده باشد، بدون داشتن سیستم عامل مناسب نمی توانید از هیچ کدام آن ها بهره مند شوید.

لینوکس‌ در‌ برابر ‌‌ویندوز ( قسمت اول )

هسته اساسی یک کامپیوتر، سیستم عامل است. سیستم عامل، نرم‌افزاری است که سخت‌افزار را کنترل و همان‌گونه که از نام آن مشخص است باعث انجام عملیات در کامپیوتر می‌گردد. سیستم عامل، برنامه‌ها را به درون حافظه کامپیوتر استقرار و زمینه اجرای آنان را فراهم می‌سازد.

سیستم عامل دستگاه‌های جانبی، نظیر دیسک‌ها و چاپگرها را مدیریت می‌کند. کامپیوتر و چاپگرهای موجود در یک محیط کامپیوتری را می‌توان به یکدیگر مرتبط تا زمینه مبادله اطلاعات و  داده‌ها، فراهم گردد.
ویندوز و لینوکس انواع مختلفی دارند. تمامی انواع ویندوز را مایکروسافت تولید می‌کند، اما توزیع متنوع لینوکس از سوی شرکت‌های متعددی مانند Linspire ، Red Hat، SuSE، Ubunta، Mandriva، Knoppix، Slackware و Lycoris صورت می‌گیرد. ویندوز دو خط اصلی دارد که می‌توان آنها را Win9x که شامل ویندوزهای 95، 98، 89 SE ، Me و کلاس NT که ویندوزهای NT، 2000‌ و XP را در خود جای داده است، اشاره کرد. ویندوز در واقع کار خود را با نسخه 3x آغاز کرد و پس از چند سال ویندوز 95 را روانه بازار کرد.

لینوکس نسخه‌ها و توزیع های مختلفی دارد. تمامی توزیع‌های لینوکس که در چارچوب زمانی یکسان منتشر شده، از یک هسته اصلی (مهم‌ترین بخش سیستم عامل) تبعیت می‌کنند. تفاوت آنها در نرم‌افزارهای اضافی ارایه شده، واسطه گرافیکی کاربر، فرایند نصب، قیمت، اسنادسازی و پشتیبانی‌های فنی است. ویندوز و لینوکس هر دو در desktop و ویرایش‌های سروری ظاهر می‌شوند.
لینوکس می‌تواند کارایی کامپیوترهای قدیمی را نیز بالا ببرد ولی ویندوز این قابلیت را ندارد. برخی از نسخه‌های لینوکس هدفمند است. به‌عنوان مثال NASLite نسخه‌ای از لینوکس است که با استفاده از یک فلاپی دیسک، رایانه قدیمی را تبدیل به یک فایل سرور می کند. این نسخه از لینوکس قادر به اتصال به شبکه، تقسیم فایل‌ها و عملکرد به‌عنوان یک وب سرور است.

گنو/لینوکس یک سیستم عامل آزاد و متن باز است. کد منبع آن در اختیار همگان قرار دارد و همه می‌توانند در کدهای آن تغییر ایجاد کرده و بنا به نیازشان استفاده کنند. آزاد و در دسترس بودن کدهای منبع سبب می‌شود تا بتوانید از طرز کارکرد دقیق سیستم عامل مطلع شوید. شما بسیاری از توزیع های گنو/لینوکس را می‌توانید به هر تعداد کپی کرده و بین دوستانتان پخش کنید. در سمت مقابل، ویندوز یک سیستم عامل اختصاصی است که کد منبع آن سری نگه داشته شده و برای همگان در دسترس نیست.

یکی از نخستین سوالاتی که در ذهن هر کاربری که به‌تازگی نام گنو/لینوکس به گوشش خورده، مطرح می‌شود، این است که خوب گنو/لینوکس چه تفاوتی با ویندوز دارد؟ در این مقاله قصد داریم بدون این‌که وارد مسایل خیلی فنی شویم، به‌طور اجمالی این موضوع را تشریح کنیم.
لینوکس به‌خودی خود، یک هسته(Kernel) است. هسته، بخش اصلی سیستم عامل را تشکیل می‌دهد که کار آن کنترل داده‌ها، مدیریت حافظه، سخت‌افزار، ورود و خروج داده‌ها و همه موارد اصلی سیستم عامل است.
همان‌طور که گفتیم، لینوکس به‌خودی خود سیستم عامل به‌شمار نمی‌رود، بلکه با استفاده از ابزارهایی که پروژه گنو(GNU) برای آن تولید کرده است، تبدیل به یک سیستم عامل کامل می‌شود (به همین دلیل است که لینوکس را معمولا گنو/لینوکس یا GNU/Linux می‌نامند) و با اضافه کردن سایر نرم‌افزارهای رایگان به آن، می‌توان از آن در موارد متعددی مانند سرویس دهنده‌ها، ایستگاه‌های کاری، کامپیوترهای روی میزی، ابر رایانه‌ها، ابزارهای صنعتی و پزشکی که دارای سیستم‌های درونه‌ای(Embedded) هستند، استفاده کرد.

از نظر فنی، گنو/لینوکس را می‌توان نمونه کد باز و آزاد سیستم عامل‌های خانواده یونیکس نامید. زیرا بر اساس استاندارد POSIX پیاده‌سازی شده و کاملا با آن سازگار است. بنابراین گنو/لینوکس را می‌توان نواده سیستم عامل پرسابقه و مستحکم یونیکس دانست که البته خواص خوب آن‌را نیز به ارث برده است. اکنون تفاوت‌های اصلی گنو/لینوکس و ویندوز را با هم می‌شماریم:

امنیت در لینوکس و ویندوز:
امروزه در دنیایی متکی بر فناوری اطلاعات زندگی می‌کنیم که هر لحظه به خطر افتادن جریان اطلاعات منجر به بروز خسارت‌های تجاری جبران ناپذیری خواهد شد. امروزه همه به‌دنبال یک سکوی(Platform) امن‌تر برای اجرای برنامه‌های کاربردی و سرویس‌دهنده‌ها هستند. با این‌که مبحث امنیت یک مقوله نسبی است، گنو/لینوکس حرف‌های زیادی برای گفتن در سمت امنیت دارد. بسیاری از قابلیت‌های امنیتی که در ویندوز وجود ندارند و یا فقط با اضافه کردن نرم‌افزارهای اضافی قابل دسترسی هستند، به‌طور درونی و پیش‌گزیده در گنو/لینوکس پیاده‌سازی شده‌اند.

گنو/لینوکس از ابتدا برای محیط‌های شبکه‌ای و چندکاربره طراحی شده است و همین باعث رعایت مسایل امنیتی از ابتدا در آن شده است، در‌ حالی که ویندوز این‌گونه نبوده و درحال حاضر نیز از نظر امنیتی دارای نقاط ضعف فراوانی است. مثلا یک برنامه مخرب با استفاده از همین ضعف‌های امنیتی می‌تواند کل سیستم عامل را نابود کند، ولی در صورتی که مورد مشابهی در گنو/لینوکس وجود داشته باشد، حداکثر به دایرکتوری خانگی کاربر اجرا کننده آسیب خواهد رسید، نه کل سیستم عامل. این‌طور نیست که گنو/لینوکس فاقد هر گونه اشکال امنیتی باشد، خیر، ولی باز بودن کد منبع آن باعث می‌شود تا بسیاری از اشکالات امنیتی پیش از ایجاد خسارت و در مراحل توسعه و برنامه نویسی برنامه پیدا شده و رفع شوند. در صورتی که اشکالی نیز در برنامه‌های منتشر شده یافت شود، به‌دلیل موجود بودن کد منبع به‌سرعت برطرف می‌گردد. در صورتی که در سیستم عامل ویندوز شما باید منتظر مایکروسافت بمانید.

سیستم عامل ویندوز دارای اشکالات امنیتی بسیاری است که به‌راحتی هم کشف نمی‌شوند و هنگامی کشف می‌شوند که خسارات جبران‌ناپذیری در اثر حمله از طریق آن ضعف‌های امنیتی رخ دهد که امثال آن را شاهد هستیم. در دنیای امنیت ضرب‌المثلی وجود دارد که امنیت با مخفی کاری حاصل نمی‌شود.
می‌توان ادعا کرد که تقریبا هیچ ویروسی برای گنو/لینوکس وجود ندارد و این درحالی است که سالیانه بیش از 1000 ویروس و کرم مختلف برای سیستم عامل ویندوز ایجاد می‌شود. این به‌خاطر عدم گسترده بودن گنو/لینوکس نیست (حدود 70 درصد از سایت‌های وب در جهان بر روی سیستم عامل‌های خانواده یونیکس و گنو/لینوکس و سرویس‌دهنده وب آپاچی در حال اجرا هستند) بلکه به‌دلیل وجود حفره‌های امنیتی متعدد ویندوز و سیاست انحصارگرایی مایکروسافت است.
یعنی چه؟ مایکروسافت طوری رفتار و سیاست‌گذاری کرده است که مشتریان خود را فقط به محصولات خودش عادت دهد. بسیاری از کاربران ویندوز از اینترنت اکسپلورر و آوت‌لوک برای مرور وب و پست الکترونیک استفاده می‌کنند.

گنو/لینوکس: تنوع در انتخاب‌:
به‌دلیل آزاد بودن سیستم عامل گنو/لینوکس، هر گروه یا موسسه تجاری، یک نسخه خاص از آن که به توزیع یا پخش(Distribution) معروف هستند، منتشر ساخته است.
این توزیع‌های مختلف همگی گنو/لینوکس هستند، ولی هر یک معمولا برای یک یا چند امر خاص مانند سرویس‌دهنده، دیوار آتش، میزکار و ... طراحی شده‌اند و هریک قابلیت‌ها و بهینه‌سازی‌های خاص خودشان را به کاربران ارایه می‌کنند. کاربران در این میان آزادی انتخاب زیادی داشته و می‌توانند چیزی که کاملا نیازشان را برطرف می‌کند، انتخاب کنند. چیزی که در ویندوز نمی‌توان مفهومی برای آن پیدا کرد.

● سایر مقالات مرتبط با این موضوع

سیستم عامل چیست ؟

در فرهنگ رایانه سیستم عامل (به انگلیسی: Operating System) اساسی‌ترین برنامه سیستمی است که مدیریت کلیه منابع سیستم را به عهده گرفته و بستری را فراهم می سازد که برنامه‌های کاربردی می‌توانند بر روی آن اجرا شوند.

دلایل ایجاد سیستم عامل:
یک سیستم کامپیوتری پیشرفته از یک یا چند پردازنده ، مقداری حافظه اصلی ، دیسک ها ، چاپگر ها ، صفحه کلید ، صفحه نمایش ، واسط های شبکه ای و دیگر دستگاه های ورودی و خروجی تشکیل شده است . این اجزا در کنار یکدیگر یک سیستم پیچیده را به وجود آورده اند . نوشتن برنامه هایی که تمامی این عناصر را مدیریت کرده و از آنها به طور صحیح ، بهینه و کارآمد استفاده نماید ، کار بسیار مشکلی است . اگر هر برنامه نویس مجبور باشد با مفاهیمی نظیر نحوه کار دستگاه های ورودی خروجی گوناگون آشنا باشد ، بسیاری از برنامه ها هرگز نوشته نخواهد شد . به همین دلیل ، از سالها قبل به وضوح مشخص بود که باید روش هایی یافت که برنامه نویسان را از پیچیدگی های سخت افزار دور نگه دارد . تلاش های گسترده ، منجر به ایجاد یک لایه نرم افزاری روی سخت افزار شد که همه اجزای سیستم را کنترل نموده و کار برنامه نویسان را راحت تر کند . به این لایه نرم افزاری سیستم عامل می گویند.

وظایف سیستم عامل:
سیستم عامل دو کار عمده انجام می‌دهد :
در نگرش پایین به بالا ، منابع منطقی ( مانند فایل ها ) و منابع فیزیکی ( مانند دستگاه های سخت افزاری ) رایانه را مدیریت و کنترل می‌کند .
در نگرش بالا به پایین ، وظیفه سیستم عامل این است که یک ماشین توسعه یافته ( Extended Machine ) یا ماشین مجازی ( Virtual Machine ) را به کاربران ارائه کند تا آنها بتوانند آسان تر برنامه نویسی نمایند و درگیر پیچیدگی های سخت افزاری رایانه نشوند .

به طور کلی ، وظایف سیستم عامل شامل موارد زیر است :
* استفاده بهینه از منابع و جلوگیری از به هدر رفتن آنها
* تخصیص و آزاد سازی منابع
* اداره صف ها و زمان بندی استفاده از منابع
* حساب داری ( Accounting ) میزان استفاده از منابع
* ایجاد امنیت ( security )
* ایجاد ، حذف و اداره فرایند ها
* ایجاد مکانیسم های ارتباط بین فرایند ها و همگام سازی آنها
* مدیریت فایل ها و پوشه ها
* مدیریت حافظه های اصلی و جانبی
* برقراری امکان دسترسی چندتایی ( Multiaccess ) و اجرای هم روند ( Concurrent ) فرایند ها
* به اشتراک گذاری منابع ( Resource Sharing )
* تعیین راهکار هایی برای اداره بن بست ( deadlock ) ها
* جلوگیری از شرایط رقابتی ( Race Condition ) و تداخل یا در هم قفل شدن ( Interlock ) فرایند ها
* جلوگیری از گرسنگی ( Starvation )

سیستم عامل های فعلی:
امروزه پرمصرف ترین سیستم عامل جهان ، ویندوز است که بر روی بیشتر رایانه‌های شخصی نصب شده ‌است.
نام چند ‌سیستم عامل معروف جهان در زیر آمده است :

* یونیکس
* لینوکس
* سولاریس (سیستم عامل)
* بی اس دی
* مک او اس
* ام وی اس.
* ویلز (سیستم عامل)
* ویندوز اکس‌پی
* ویندوز 7
* ویندوز ان‌تی
* ویندوز سی‌ئی
* پالم (سیستم عامل)
* سیمبیان (سیستم عامل)

انواع سیستم عامل:

سیستم عامل تک پردازنده:
این نوع سیستم عامل ها ، سیستم عامل های نسل چهارم ( نسل فعلی ) هستند که بر روی یک پردازنده اجرا می شوند .

سیستم عامل شبکه ای:
این نوع سیستم عامل ها ، از کنترل کننده های واسط شبکه و نرم افزار های سطح پایین به عنوان گرداننده استفاده می کنند و برنامه هایی برای ورود به سیستم های راه دور و دسترسی به فایل از راه دور در آنها به کار گرفته می شود .

سیستم عامل توزیع شده:
این سیستم عامل ها خود را مانند سیستم عامل های تک پردازنده به کاربر معرفی می کنند ، اما در عمل از چندین پردازنده اجرا می شوند. این نوع سیستم عامل در یک محیط شبکه ای اجرا می شود در این نوع سیستم یک برنامه پس از اجرا در کامپوترهای مختلف جواب نهایی به سیستم اصلی کاربر بر می گردد سرعت پردازش در این نوع سیستم بسیار بالاست.

سیستم عامل بی درنگ:
از این نوع سیستم‌های عامل برای کنترل ماشین آلات صنعتی، تجهیزات علمی و سیستم‌های صنعتی استفاده می‌گردد. یک سیستم عامل بلادرنگ دارای امکانات محدود در رابطه با بخش رابط کاربر و برنامه‌های کاربردی مختص کاربران هستند. یکی از بخش‌های مهم این نوع سیستم‌های عامل، مدیریت منابع موجود کامپیوتری بگونه‌ای است که یک عملیات خاص در زمانی که می‌بایست، اجراء خواهند شد , مهم‌تر اینکه مدیریت منابع بگونه ایست که این عمل در هر بار وقوع, مقدار زمان یکسانی بگیرد.