سیستم عامل (Operating System یا OS) نرم‌افزاری است که به مدیریت منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری یک رایانه پرداخته و امکان تعامل کاربر با سیستم را فراهم می‌آورد. این نرم‌افزارها مسئول هماهنگی و نظارت بر فعالیت‌های مختلف رایانه مانند پردازش داده‌ها، مدیریت حافظه، مدیریت ورودی و خروجی‌ها، و مدیریت فایل‌ها هستند. سیستم عامل‌ها اساساً رابط میان سخت‌افزار و نرم‌افزارهای کاربردی قرار دارند و بدون آن‌ها، رایانه قادر به انجام عملیات‌های پیچیده و اجرای برنامه‌های مختلف نخواهد بود.
در این مقاله، به بررسی نقش سیستم‌های عامل در رایانه‌ها و اجزای مختلف آن‌ها پرداخته می‌شود.
مدیریت پردازنده (CPU) یکی از مهم‌ترین وظایف سیستم عامل، مدیریت پردازش‌ها و تخصیص زمان پردازنده به برنامه‌ها است. سیستم عامل به‌طور مؤثر زمان پردازنده را میان برنامه‌های مختلف تقسیم می‌کند و به هر برنامه اجازه می‌دهد که از پردازنده به‌طور عادلانه استفاده کند.
مدیریت حافظه سیستم عامل وظیفه دارد که حافظه‌ی موقت (RAM) را میان برنامه‌ها تقسیم کند. این کار شامل تخصیص و آزادسازی حافظه برای هر برنامه است. سیستم عامل همچنین باید اطمینان حاصل کند که برنامه‌ها نمی‌توانند به حافظه‌ی برنامه‌های دیگر دسترسی غیرمجاز پیدا کنند.
مدیریت دستگاه‌های ورودی/خروجی سیستم عامل‌ها مسئول مدیریت دستگاه‌های ورودی و خروجی (I/O devices) مانند صفحه‌کلید، ماوس، چاپگر و هارد دیسک‌ها هستند. آن‌ها به دستگاه‌های سخت‌افزاری این امکان را می‌دهند که با یکدیگر و با برنامه‌ها تعامل داشته باشند.
مدیریت فایل‌ها سیستم عامل وظیفه دارد که فایل‌ها را ذخیره، بازیابی و مدیریت کند. این شامل ایجاد، حذف، تغییر نام، و تغییر محتویات فایل‌ها می‌شود. همچنین، سیستم عامل‌ها معماری خاصی برای سازماندهی فایل‌ها (مانند سیستم فایل‌ها) دارند که به کاربران و برنامه‌ها کمک می‌کند تا فایل‌های خود را به راحتی مدیریت کنند.
امنیت و دسترسی یکی دیگر از وظایف اساسی سیستم عامل، تأمین امنیت و مدیریت دسترسی به منابع سیستم است. این شامل مدیریت حساب‌های کاربری، تنظیم سطح دسترسی، رمزگذاری داده‌ها و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به داده‌ها و منابع سیستم است.
سیستم‌های عامل دسکتاپ این سیستم‌ها برای استفاده در رایانه‌های شخصی طراحی شده‌اند و معمولاً به کاربران این امکان را می‌دهند که از نرم‌افزارهای مختلف استفاده کنند و با سخت‌افزارهای مختلف تعامل داشته باشند. برخی از سیستم عامل‌های مشهور دسکتاپ عبارتند از:
ویندوز (Windows): یکی از معروف‌ترین سیستم عامل‌ها که توسط شرکت مایکروسافت توسعه یافته است و به‌طور گسترده در رایانه‌های شخصی استفاده می‌شود.
مک‌اواس (macOS): سیستم عامل اختصاصی شرکت اپل است که در کامپیوترهای مک (Mac) استفاده می‌شود.
لینوکس (Linux): یک سیستم عامل متن‌باز و رایگان است که در انواع مختلفی وجود دارد و به‌ویژه برای سرورها و سیستم‌های پیشرفته کاربرد دارد.
سیستم‌های عامل موبایل این سیستم‌ها برای استفاده در دستگاه‌های موبایل مانند گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها طراحی شده‌اند. معروف‌ترین سیستم‌های عامل موبایل عبارتند از:
اندروید (Android): سیستم عاملی مبتنی بر لینوکس است که به‌طور گسترده‌ای در گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شود.
iOS: سیستم عامل اختصاصی شرکت اپل برای دستگاه‌های موبایل مانند آیفون و آی‌پد است.
سیستم‌های عامل سرور این سیستم‌ها برای استفاده در سرورها طراحی شده‌اند و عمدتاً وظیفه مدیریت منابع شبکه، پردازش داده‌ها و سرویس‌دهی به کاربران متعدد را بر عهده دارند. برخی از سیستم عامل‌های معروف سرور عبارتند از:
ویندوز سرور (Windows Server): نسخه‌ای از ویندوز است که برای استفاده در محیط‌های سروری طراحی شده است.
لینوکس سرور (Linux Server): توزیع‌های مختلف لینوکس مانند Ubuntu Server، Red Hat Enterprise Linux (RHEL) و CentOS برای استفاده در سرورها بسیار محبوب هستند.
رابط کاربری گرافیکی (GUI)
اکثر سیستم‌های عامل مدرن دارای یک رابط کاربری گرافیکی هستند که امکان تعامل آسان‌تر با سیستم را برای کاربران فراهم می‌آورد. این رابط‌ها شامل پنجره‌ها، منوها، آیکون‌ها و دکمه‌ها هستند که به کاربر این امکان را می‌دهند که به‌طور بصری با رایانه تعامل کند.
ویندوز، macOS و گنوم (Gnome) در لینوکس از رابط‌های گرافیکی محبوب هستند.
رابط کاربری خط فرمان (CLI)
در این نوع رابط کاربری، کاربران باید دستورات را به‌صورت متنی وارد کنند. این نوع رابط کاربری در سیستم‌های قدیمی‌تر و برای کاربران حرفه‌ای یا برنامه‌نویسان بیشتر استفاده می‌شود.
ترمینال لینوکس، Command Prompt و PowerShell در ویندوز از نمونه‌های رابط‌های خط فرمان هستند.
هماهنگی میان سخت‌افزار و نرم‌افزار
سیستم عامل به‌عنوان رابط میان سخت‌افزار و نرم‌افزار عمل می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که برنامه‌ها می‌توانند به‌طور مؤثر از منابع سخت‌افزاری مانند پردازنده، حافظه، و دستگاه‌های ورودی/خروجی استفاده کنند.
پشتیبانی از برنامه‌ها و نرم‌افزارها
سیستم عامل‌ها مجموعه‌ای از APIها (رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی) را فراهم می‌کنند که به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد تا نرم‌افزارهایی ایجاد کنند که به‌طور صحیح بر روی سیستم‌های مختلف اجرا شوند.
مدیریت منابع سیستم
سیستم عامل‌ها از منابع رایانه (مانند پردازنده، حافظه، و فضای ذخیره‌سازی) به‌طور بهینه استفاده می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که هیچ منبعی به‌طور غیرمجاز یا ناکارآمد مصرف نشود.
سیستم‌های عامل نقش حیاتی در رایانه‌ها دارند و مدیریت تمام منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سیستم را بر عهده دارند. این سیستم‌ها به‌طور مؤثر کارکردهای مختلف رایانه را کنترل کرده و رابطی میان کاربر و سخت‌افزار فراهم می‌آورند. از سیستم‌های عامل دسکتاپ و موبایل گرفته تا سیستم‌های عامل سرور، این نرم‌افزارها برای اجرای برنامه‌ها، مدیریت منابع و فراهم کردن امنیت و قابلیت‌های مدیریتی اهمیت زیادی دارند.
