فرادرسسرویس ها در سیستم عامل — راهنمای جامع
یک سیستم عامل هم به کاربران و هم به برنامه‌ها سرویس ارائه می‌کند. از یک طرف سیستم عامل محیطی برای اجرای برنامه‌ها فراهم می‌کند و از سوی دیگر سرویس‌هایی به کاربران می‌دهد که بتوانند برنامه‌ها را در محیطی مناسب اجرا کنند.
در ادامه برخی از سرویس‌های رایج ارائه شده از سوی سیستم عامل ذکر شده‌اند:
- اجرای برنامه
- عملیات I/O
- دستکاری سیستم فایل
- ارتباط
- تشخیص خطا
- تخصیص منابع
- حفاظت
اجرای برنامه
سیستم‌های عملیاتی انواع مختلفی از فعالیت‌ها را مدیریت می‌کنند که از برنامه‌های کاربران تا برنامه‌های سیستمی مانند پرینتر، سرورهای نام (name server)، سرور فایل و موارد دیگر شامل می‌شود. هر یک از این فعالیت‌ها به صورت یک پروسس بسته‌بندی شده است.
هر پروسس از چارچوب اجرایی کاملی شامل کد اجرایی، داده‌هایی که باید دستکاری شوند، ثبّات‌ها و منابع مورد استفاده سیستم عامل تشکیل یافته است. در ادامه برخی از فعالیت‌های یک سیستم عامل با توجه به مدیریت برنامه ارائه شده است:
- بارگذاری یک برنامه در حافظه
- اجرای یک برنامه
- مدیریت اجرای برنامه
- ارائه سازوکاری برای همگام‌سازی پروسس
- ارائه سازوکاری برای ارتباط با پروسس
- ارائه سازوکار برای مدیریت بن‌بست‌ها
عملیات ورودی/ خروجی (I/O)
زیرسیستم I/O شامل دستگاه‌های ورودی/خروجی و نرم‌افزارهای درایور مربوط به آن‌ها است. درایورها مسائل خاص مربوط به سخت‌افزار را از دید کاربران پنهان می‌کنند.
یک سیستم عامل ارتباط بین دستگاه و کاربر را مدیریت می‌کند.
- عملیات I/O به معنی عملیات خواندن یا نوشتن هر فایل یا هر دستگاه خاص ورودی/خروجی است.
- سیستم عامل به دستگاه ورودی/خروجی، دسترسی‌ها را در موارد ضرورت ارائه می‌کند.
دستکاری سیستم فایل
فایل مجموعه‌ای از اطلاعات مرتبط با هم است. رایانه‌ها می‌توانند فایل‌ها را روی دیسک (حافظه جانبی یا ثانویه) به منظور ذخیره‌سازی بلندمدت نگهداری کنند. نمونه‌هایی از رسانه‌های ذخیره‌سازی شامل نوار مغناطیسی، دیسک مغناطیسی و درایوهای نوری مانند CD و DVD هستند. هر یک از این رسانه‌ها مشخصات خاص خود مانند سرعت، ظرفیت، نرخ انتقال داده و روش‌های دسترسی به داده را دارند.
یک سیستم فایل به طور معمول در دایرکتوری‌هایی تنظیم می‌شود تا امکان استفاده و حرکت بین فایل‌ها به صورتی راحت‌تر میسر شود. این دایرکتوری‌ها می‌توانند شامل فایل یا دایرکتوری‌های دیگری باشند. در ادامه برخی از فعالیت‌های مهم سیستم عامل در خصوص مدیریت فایل ارائه شده است:
- برنامه باید یک فایل را بخواند یا بنویسد.
- سیستم عامل مجوز عملیات روی فایل را به برنامه می‌دهد.
- این مجوزها از نوع فقط خواندنی (read-only) تا خواندن–نوشتن و موارد دیگر متفاوت هستند.
- سیستم عامل رابطی در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا فایل‌ها را ایجاد یا حذف کند.
- سیستم عامل رابطی در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا دایرکتوری‌ها را ایجاد یا حذف کند.
- سیستم عامل رابطی در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا از سیستم فایل، پشتیبان تهیه کند.
ارتباط
در مورد سیستم‌های توزیع یافته که مجموعه‌ای از پردازنده‌ها هستند و حافظه، دستگاه‌های جانبی یا ساعت مشترکی ندارند، سیستم عامل ارتباط بین همه پردازنده را مدیریت می‌کند. بدین ترتیب پروسس‌های مختلف از طریق خطوط ارتباطی روی شبکه با هم ارتباط برقرار می‌کنند.
سیستم عامل راهبردهای مسیریابی و اتصال را مدیریت می‌کند و مسائل مربوط به اتصال و امنیت را مورد بررسی قرار می‌دهد. در ادامه برخی از فعالیت‌های عمده سیستم عامل در خصوص برقراری ارتباط را مشاهده می‌کنید:
- پروسس‌ها غالباً نیازمند این هستند که بین خود داده‌هایی مبادله کنند.
- پروسس‌های مختلف می‌توانند روی یک رایانه یا رایانه‌های متفاوت باشند، اما از طریق شبکه رایانه‌ای به هم متصل شوند.
- ارتباط می‌تواند به وسیله دو روش حافظه مشترک یا ارسال پیام برقرار شود.
مدیریت خطا
خطا هر زمان و هر کجا ممکن است رخ دهد. خطا ممکن است در پردازنده مرکزی، دستگاه‌های ورودی/خروجی و یا سخت‌افزار حافظه رخ دهد. در ادامه برخی از فعالیت‌های عمده سیستم عامل در خصوص مدیریت خطا را مشاهده می‌کنید:
- سیستم عامل به طور مداوم خطاهای احتمالی را بررسی می‌کند.
- سیستم عامل اقدامات مقتضی را اتخاذ می‌کند تا مطمئن شود که محاسبات صحیح و منسجم هستند.
مدیریت منابع
در مورد محیط‌های چندکاربره و چندوظیفه‌ای، منابعی مانند حافظه اصلی، چرخه‌های CPU و ذخیره فایل باید به هر کاربر یا وظیفه تخصیص یابند. در ادامه برخی از فعالیت‌های عمده سیستم عامل در خصوص مدیریت منابع را مشاهده می‌کنید:
- سیستم عامل همه منابع را با بهره‌گیری از جدول‌های زمان‌بندی مدیریت می‌کند.
- الگوریتم‌های زمان‌بندی CPU برای بهره‌گیری بهتر از پردازنده مرکزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
حفاظت
با در نظر گرفتن یک سیستم رایانه‌ای که چند کاربر دارد و پروسس‌های چندگانه‌ای را به طور همزمان اجرا می‌کند، این پروسس‌های مختلف باید از فعالیت‌های همدیگر مصون بمانند.
منظور از حفاظت سازوکار یا روشی است که دسترسی برنامه‌ها، پروسس‌ها یا کاربران به منابع تعریف شده از سوی سیستم رایانه‌ای را کنترل می‌کند. در ادامه برخی از فعالیت‌های عمده سیستم عامل در خصوص بحث حفاظت را مشاهده می‌کنید:
- سیستم عامل تضمین می‌کند که همه دسترسی‌ها به منابع سیستم تحت کنترل هستند.
- سیستم عامل تضمین می‌کند که دستگاه‌های ورودی/خروجی در برابر تلاش‌های دسترسی نامعتبر محافظت می‌شوند.
- سیستم عامل از طریق رمزهای عبور، ویژگی‌های احراز هویت را در اختیار هر کاربر قرار می‌دهد.
اگر این مطلب برایتان مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
- مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی کامپیوتر
- مفاهیم سیستم عامل — راهنمای جامع
- مجموعه آموزش‌های مهندسی نرم‌افزار
- آموزش سیستم های عامل
- مجموعه آموزش‌های نسخه‌های مختلف ویندوز
- آموزش سیستم عامل (مرور – تست کنکور ارشد)
- مجموعه آموزش‌های لینوکس
==
