كيف تعمل أجهزة الحاسوب

أول نظام تشغيل كمبيوتر في التاريخ كان هو “GM-NAA I/O” والذي تم إنشاؤه في عام 1955 من قبل شركة جنرال موتورز (GM) والإدارة الوطنية للطيران والفضاء (NAA) لإدارة البيانات والإدخال/الإخراج في أجهزة الحاسوب الكبيرة. كان يعمل على جهاز Univac I الأول في العالم الذي تم تصنيعه في عام 1951.

أنظمة التشغيل هي البرامج الأساسية التي تدير وتشغل أجهزة الحاسوب. تتمثل مهمة أنظمة التشغيل في إدارة الموارد الحاسوبية مثل المعالج والذاكرة والقرص الصلب والشاشة والطابعة والماوس والكيبورد والأجهزة الأخرى، وكذلك إدارة البرامج والتطبيقات التي يستخدمها المستخدم.

تتم تصميم أنظمة التشغيل بشكل متعدد الطبقات، حيث تتألف من النواة (kernel) والطبقة الوسيطة (middleware) والطبقة العليا (user interface). النواة هي الجزء الأساسي من النظام الذي يدير الموارد الحاسوبية ويوفر واجهات البرمجة التطبيقية (API) للطبقة الوسيطة والطبقة العليا. الطبقة الوسيطة توفر مكتبات البرمجة والخدمات التي يحتاجها المطورون لإنشاء تطبيقاتهم، بينما الطبقة العليا توفر واجهة المستخدم الرسومية والتطبيقات المختلفة التي يستخدمها المستخدمون.

يتم تنظيم أنظمة التشغيل في أجهزة الحاسوب بشكل متناغم مع الأجهزة الأخرى في الحاسوب. يتم تحميل النظام عند بدء تشغيل الحاسوب، ويتم تحميل البرامج والتطبيقات الأخرى عند الحاجة إليها. يتم تخزين البيانات والملفات في القرص الصلب، ويتم الوصول إليها من خلال واجهات النظام.

يوفر نظام التشغيل واجهة بسيطة للمستخدم للتفاعل مع الحاسوب، وتشمل هذه الواجهة الرسومية والأوامر النصية. كما يتيح نظام التشغيل أيضاً إمكانية تخصيص الإعدادات والتفضيلات وتنصيب برامج إضافية والتعامل مع ملفات النظام والبيانات المهمة.

أنظمة التشغيل النووي (Kernel) هي البرامج الرئيسية التي تدير وتتحكم في عمل أجهزة الحاسوب وتسمح بتشغيل البرامج والتطبيقات. وتقوم هذه الأنظمة بإدارة الموارد المتاحة في الحاسوب مثل المعالج والذاكرة والملفات والشبكة والجهاز الحساس للحركة، وتوفر واجهة برمجية للتعامل مع هذه الموارد. ومن أمثلة أنظمة التشغيل النووي المعروفة: لينكس، وماك أو إس، وويندوز.

أنظمة التشغيل هي برامج تمكن الحواسيب والأجهزة المختلفة من العمل والتفاعل مع المستخدمين والبرامج. وتشمل المفاهيم الأساسية لأنظمة التشغيل:

1- بيئة التشغيل: وهي الوسط الذي تعمل به البرامج وتتفاعل معه المستخدمون.

2- الجدولة والتخصيص: وهي العملية التي تقوم بها أنظمة التشغيل لتخصيص الموارد المتاحة للبرامج وجدولتها لتحقيق أفضل أداء ممكن.

3- إدارة الذاكرة: وهي العملية التي تقوم بها أنظمة التشغيل لتخزين وتنظيم البيانات في الذاكرة العشوائية الخاصة بالجهاز، وتخصيص الذاكرة اللازمة للبرامج المختلفة.

4- إدارة الملفات: وهي العملية التي تقوم بها أنظمة التشغيل لتنظيم وإدارة الملفات والمجلدات المخزنة على القرص الصلب أو ذاكرة التخزين المؤقت.

5- التواصل والتحكم بالأجهزة: وهي العملية التي تتيح لأنظمة التشغيل التفاعل مع أجهزة الحاسوب المختلفة المثبتة على الجهاز، مثل لوحة المفاتيح والماوس والشاشة والطابعة والمودم وغيرها.

هناك العديد من أنظمة التشغيل المختلفة، ومن بينها:

1- نظام تشغيل ويندوز: يستخدم في الكثير من أجهزة الكمبيوتر ويتميز بواجهة سهلة الاستخدام.

2- نظام تشغيل ماك: يستخدم في أجهزة الحاسوب المصممة من قبل شركة أبل، ويتميز بتصميم جذاب وواجهة سهلة الاستخدام.

3- نظام تشغيل لينكس: يستخدم في العديد من أجهزة الكمبيوتر ويتميز بكونه مفتوح المصدر ويتيح للمستخدمين تعديله وتحسينه.

4- نظام تشغيل iOS: يستخدم في الأجهزة المحمولة التي تصنعها شركة أبل، ويتميز بتصميم جذاب وأداء سريع.

5- نظام تشغيل أندرويد: يستخدم في الأجهزة المحمولة من شتى الشركات، ويتميز بأنه مفتوح المصدر ويتيح للمستخدمين تعديله.

تختلف أنظمة التشغيل عن بعضها البعض في العديد من الجوانب، مثل واجهة المستخدم، والأداء، والأمان، والتوافق مع البرامج والتطبيقات، والتحديثات، والدعم الفني. كما تختلف أيضًا في قدرتها على التعامل مع البرامج والتطبيقات المختلفة، وفي قدرتها على التعامل مع الأجهزة المختلفة.

تعتبر أنظمة التشغيل الأكثر استخدامًا في أجهزة الكمبيوتر هي:

1. ويندوز (Windows): يعتبر نظام التشغيل الأكثر انتشارا وشهرة في العالم ويستخدم في أكثر من 80 ٪ من الأجهزة الشخصية.

2. ماك أو إس (Mac OS): يُستخدم في أجهزة الحواسيب المكتبية واللابتوبات التي تنتجها شركة Apple ويمتاز بتصميمه الجذاب والبسيط والمميز.

3. لينكس (Linux): يعد نظام تشغيل حر ومفتوح المصدر يستخدم في أجهزة الحاسوب، ويعتمد عليه العديد من المؤسسات الحكومية والتجارية والتعليمية لأنه يمتاز بالأمان والاستقرار.

4. أندرويد (Android): يقوم على تشغيل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ويعتبر النظام الأكثر انتشارا في العالم حيث يستخدم في أكثر من 60 ٪ من الأجهزة المحمولة.

5. آي أو إس (iOS): يستخدم في هواتف آيفون وأجهزة الآيباد وهو نظام تشغيل مصمم خصيصا لأجهزة Apple ويتمتع بالتكامل والأمان والسلاسة.

نظام التشغيل Windows هو نظام تشغيل كمبيوتر شخصي تم تطويره من قبل شركة Microsoft. يتميز هذا النظام بتوافقه المتعدد مع مختلف الأجهزة والتطبيقات والبرامج، كما يتميز بسهولة الاستخدام والتعلم.

يعتبر نظام التشغيل Windows من أكثر أنظمة التشغيل استخدامًا وانتشارًا بسبب عدة أسباب، منها:

1- سهولة الاستخدام والتعلم: يتميز Windows بواجهة مستخدم سهلة الاستخدام ومألوفة لدى معظم مستخدمي الحاسوب، كما يحتوي على العديد من الأدوات والتطبيقات التي تسهل استخدامه.

2- توافق مع مختلف الأجهزة: يمكن تثبيت Windows على معظم أجهزة الحاسوب الموجودة في السوق، كما يتوافق أيضاً مع مختلف تقنيات البرمجة وبرامج الألعاب وتطبيقات الإنتاجية والإدارية.

3- دعم المستخدم: يوفر Windows دعمًا فنيًا كبيرًا للمستخدمين، وعادة ما تتوفر أدوات المساعدة والشروحات اللازمة عبر مواقع الإنترنت.

4- توافق مع برمجيات Microsoft: يتميز Windows بتوافقه المتعدد مع برامج Microsoft الأخرى مثل مجموعة برامج Office، الأمر الذي يسهل على المستخدم استخدام هذه البرامج بشكل متكامل.

5- أمان النظام: يوفر Windows أدوات أمان قوية تحمي النظام من الفيروسات والبرامج الضارة والهجمات الإلكترونية المحتملة.

بشكل عام، نظام التشغيل Windows يعتبر من أفضل وأكثر نظم التشغيل شعبية واستخدامًا في العالم، ويتميز بسهولة الاستخدام والتوافق مع مختلف الأجهزة والبرامج والتطبيقات.

توجد العديد من أنظمة التشغيل الأساسية للحاسوب المختلفة، وهي:

1. ويندوز: يعد ويندوز من أكثر الأنظمة الأساسية شيوعًا في العالم، ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الحواسيب الشخصية واللابتوبات والأجهزة اللوحية.

2. ماك أو إس: هذا النظام الأساسي يستخدم في معظم أجهزة حواسيب شركة آبل، وهو نظام مغلق غير متاح لأجهزة الحواسيب غير المصنعة من قِبل آبل.

3. لينكس: هو نظام أساسي مفتوح المصدر ومجاني يمكن تنصيبه على مختلف أنواع الحواسيب، بما في ذلك أجهزة الحاسوب ذات المعالجات القوية والخوادم.

4. Unix: يستخدم نظام Unix في العديد من الأنظمة والخوادم والأجهزة الطرفية.

5. أنظمة التشغيل المدمجة: تستخدم أنظمة التشغيل المدمجة في مجموعة متنوعة من الأجهزة الطرفية والأجهزة المدمجة، بما في ذلك مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الصراف الآلي والأدوات الصناعية.

توجد العديد من أنواع الخوادم المستخدمة في شبكات الحاسوب، بما في ذلك:

1- خادم الويب (Web Server) : يستخدم لاستضافة ملفات الويب وصفحات الويب وتقديم خدمة الويب.

2- خادم البريد (Mail Server): يستخدم لإدارة البريد الإلكتروني (الإرسال والاستقبال).

3- خادم قواعد البيانات (Database Server): يستخدم لتخزين البيانات وإدارة قواعد البيانات.

4- خادم الملفات (File Server): يستخدم لمشاركة الملفات بين أجهزة الحاسوب في الشبكة.

5- خادم الشبكة (Network Server): يستخدم للتحكم في عملية التوزيع الجغرافي للأجهزة وضبط إعدادات الإنترنت وتوزيع البرمجيات.

6- خادم النفاذ البعيد (Remote Access Server): يستخدم للسماح للمستخدمين بالاتصال بالشبكة عن بعد والوصول إلى محتوياتها.

7- خادم العميل /الخادم(Client/Server): يستخدم لتشغيل تطبيقات الشبكة الثقيلة والمرتبطة بالبيانات.

تشمل التهديدات السيبرانية التي تهدد القطاع التعليمي:

1- الاختراقات الإلكترونية لمواقع الويب والنظام الإداري للمدارس والجامعات.
2- البرامج الضارة والفيروسات التي تستهدف أجهزة الحاسوب والأجهزة الذكية المستخدمة في القطاع التعليمي.
3- الهجمات على الشبكات اللاسلكية والتحايل على نظم الحماية للوصول إلى بيانات الطلاب والموظفين.
4- الاحتيال الإلكتروني والرسائل الاحتيالية التي تستهدف الموظفين والطلاب وتحاول خداعهم للحصول على معلومات شخصية أو بيانات دخول إلى النظام.
5- الهجمات السيبرانية على الأنظمة الحيوية والبحوث العلمية المهمة والحساسة. يمكن أن تؤدي الهجمات على هذه الأنظمة إلى تدمير بيانات مهمة أو تعطيل الأنظمة الحيوية وبالتالي خسائر كبيرة في الأرواح البشرية والمكاسب العلمية.