انواع نرم افزار سیستمی

نرم افزار سیستمی، نوعی برنامه کامپیوتری است که برای اجرای سخت افزار و برنامه‌های کاربردی کامپیوتر طراحی شده است. اگر سیستم کامپیوتری را به عنوان یک مدل لایه‌ای در نظر بگیریم، نرم افزار سیستمی، رابط بین سخت افزار و برنامه‌های کاربردی کاربر است. سیستم عامل، شناخته شده ترین نمونه نرم افزار سیستمی است. سیستم عامل تمام برنامه‌های دیگر را در یک کامپیوتر مدیریت می‌کند.

نرم افزار سیستمی برای مدیریت خود کامپیوتر استفاده می‌شود. این در پس ‌زمینه اجرا شده و عملکردهای اساسی رایانه را حفظ می‌کند تا کاربران بتوانند نرم ‌افزارهای کاربردی سطح بالاتر را برای انجام وظایف خاص اجرا کنند. اساساً، نرم افزار سیستمی، بستری را برای اجرای نرم افزارهای کاربردی در بالای آن فراهم می‌نماید.

نرم افزار سیستمی چیست؟

نرم افزار سیستمی جزء ضروری هر سیستم کامپیوتری است. نرم افزار سیستمی یک برنامه کامپیوتری بوده که توسط سیستم برای مدیریت و عملکرد خود کامپیوتر استفاده می‌شود. کامپیوتر برای برقراری ارتباط با اجزای سخت افزاری مختلف متصل به سیستم، به انواع مختلفی از اجزای نرم افزاری سیستم نیاز دارد.

سیستم کامپیوتری از دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری تشکیل شده است. اجزای نرم افزار را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد که این شامل نرم افزارهای کاربردی و نرم افزارهای سیستمی می‌شود. خود سیستم عامل، نوعی نرم افزار سیستمی بوده که برای کار با سیستم کامپیوتری طراحی شده است. با این حال، سیستم عامل در داخل، از مجموعه دیگری از نرم افزارهای سیستمی استفاده می‌کند که برای مدیریت و کنترل اجزای سخت افزاری مختلفی استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های نرم افزار سیستمی

سازندگان رایانه معمولاً نرم افزار سیستمی را به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از رایانه توسعه می‌دهند. مسئولیت اصلی این نرم افزار، ایجاد رابط بین سخت افزار کامپیوتری که تولید می‌کنند و کاربر نهایی است. نرم افزار سیستمی به طور کلی دارای ویژگی‌های زیر است:

• سرعت بالا: نرم افزار سیستمی باید تا حد امکان کارآمد باشد تا بستری موثر برای نرم افزارهای سطح بالاتر در سیستم کامپیوتری فراهم کند.
• دستکاری سخت: این اغلب نیاز به استفاده از یک زبان برنامه نویسی دارد که استفاده از آن دشوارتر از یک رابط کاربری بصری تر (UI) است.
• به زبان کامپیوتری سطح پایین نوشته شده باشد: نرم افزار سیستمی باید به زبان کامپیوتری نوشته شود که واحد پردازش مرکزی (CPU) و سایر سخت افزارهای کامپیوتر قادر به خواندن آن باشند.
• نزدیک به سیستم: مستقیماً به سخت افزاری که رایانه را قادر به اجرا می‌کندف متصل می‌شود.
• همه کاره: نرم‌افزار سیستم باید هم با سخت ‌افزار تخصصی که روی آن اجرا می‌شود و هم با نرم ‌افزار کاربردی سطح بالاتری که معمولاً سخت ‌افزار آگنوستیک است و اغلب هیچ ارتباط مستقیمی با سخت ‌افزاری که روی آن اجرا می‌شود، ارتباط برقرار کند. نرم افزار سیستمی همچنین باید از سایر برنامه‌هایی که به آن وابسته هستند، در حین تکامل و تغییر پشتیبانی کند.

اجزای نرم افزار سیستمی

نرم افزار سیستمی از عناصر زیر تشکیل شده است:

• درایور دستگاه: یک برنامه کامپیوتری است. سخت افزار کامپیوتر می‌تواند با برنامه‌های کامپیوتری سطح بالاتر با کمک درایورهای دستگاه تعامل داشته باشد. این درایورهای دستگاه به عنوان یک مترجم بین برنامه کاربر و دستگاه سخت افزاری عمل می‌کنند. به همین دلیل برنامه نویسی را ساده می‌نمایند.
• سیستم عامل: سیستم عامل سیستمی است که سخت افزار کامپیوتر را مدیریت می‌کند. سیستم عامل از برنامه و داده تشکیل شده و یک سیستم عامل نیز خدماتی را در اختیار ما قرار می‌دهد تا بتوانیم نرم افزار کاربردی را اجرا کنیم. به عنوان مثال: لینوکس، یونیکس، مایکروسافت ویندوز و سایر.
• سرور: برنامه ای است که مانند سوکت شنونده در یک سیستم شبکه کامپیوتری کار می‌کند. رایانه سرور، مجموعه ای از رایانه‌ها است که رایانه‌های دیگر را به خود پیوند می‌دهد. سرور می‌تواند برخی از خدمات ضروری را هم به کاربران خصوصی و هم برای کاربران عمومی از طریق اینترنت در یک شبکه ارائه دهد.
• نرم افزار Utility: وظایف کوچکی را انجام می‌دهد که برای مدیریت سخت افزار کامپیوتر و نرم افزار کاربردی استفاده می‌شود. به عنوان مثال: ابزارهای سیستمی، اسکنرهای ویروس و سایر.
• سیستم پنجره: از پیاده سازی مدیران پنجره پشتیبانی می‌کند. سیستم پنجره، پشتیبانی ضروری از سخت افزارهای گرافیکی و دستگاه‌های اشاره گری مانند صفحه کلید و ماوس را فراهم می‌نماید. این سیستم پنجره سازی جزئی از رابط کاربری گرافیکی است.

انواع نرم افزارهای سیستمی

نرم افزار سیستمی عملکردهای اساسی کامپیوتر از جمله سیستم عامل دیسک، نرم افزار ابزار مدیریت فایل و سیستم عامل را مدیریت می‌کند.

از دیگر نمونه‌های نرم افزار سیستمی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• BIOS (سیستم ورودی وخروجی اصلی)، سیستم کامپیوتری را پس از روشن شدن راه اندازی می‌کند و جریان داده بین سیستم عامل و دستگاه‌های متصل مانند‌هارد دیسک، آداپتور ویدئو، صفحه کلید، ماوس و چاپگر را مدیریت می‌نماید.
• برنامه بوت، سیستم عامل را در حافظه اصلی کامپیوتر یا حافظه دسترسی تصادفی (RAM) بارگذاری می‌کند.
• یک اسمبلر دستورالعمل‌های اولیه کامپیوتر را می‌گیرد و آن‌ها را به الگویی از بیت‌ها تبدیل می‌کند که پردازنده کامپیوتر می‌تواند برای انجام عملیات اصلی خود از آن‌ها استفاده کند.
• درایور دستگاه، نوع خاصی از دستگاه که به رایانه شما متصل است مانند صفحه کلید یا ماوس را کنترل می‌کند. برنامه درایور دستورالعمل‌های کلی تر ورودی و خروجی سیستم عامل را به پیام‌هایی تبدیل می‌نماید که نوعی دستگاه قابل درک باشد.

علاوه بر این، نرم افزار سیستمی می‌تواند شامل ابزارهای کمکی سیستم مانند یکپارچه ‌سازی دیسک و بازیابی سیستم و ابزارهای توسعه مانند کامپایلرها و دیباگرها باشد.

تفاوت بین نرم افزار سیستمی و نرم افزار کاربردی

نرم افزار سیستمی و برنامه‌های کاربردی، دو نوع اصلی نرم افزار کامپیوتری هستند. بر خلاف نرم افزار سیستمی، نرم افزار کاربردی که اغلب فقط یک برنامه نامیده می‌شود، عملکرد خاصی را برای کاربر نهایی انجام می‌دهد. چند نمونه از نرم افزارهای کاربردی عبارتند از:

• مرورگرهای وب
• مشتریان ایمیل
• واژه پردازها
• صفحات گسترده

کدگذاری نرم افزارهای کاربردی و نرم افزارهای سیستمی متفاوت هستند. نرم افزار سیستمی به زبان‌های برنامه نویسی سیستم نوشته شده مانند Executive Systems Problem Oriented Language (ESPOL) که برای دسترسی آسان به سخت افزار کامپیوتر زیرین طراحی شده است.

برنامه‌های کاربردی به زبان‌های همه منظوره ای مانند پاسکال نوشته می‌شوند که برنامه را قادر می‌سازند تا از کدهای مشابه در پلتفرم‌های مختلفی استفاده کند. برخی از زبان‌ها مانند C هم برای نرم افزارهای سیستمی و هم برای نرم افزارهای کاربردی استفاده می‌شوند. نرم افزار سیستمی و نرم افزار کاربردی نیز به طور متفاوتی راه اندازی می‌شوند. نرم افزار سیستمی معمولاً با روشن شدن رایانه یا دستگاه فعال می‌شود و تا زمانی که دستگاه خاموش نشده، روشن می‌ماند.

نرم افزار کاربردی پس از روشن شدن رایانه توسط کاربر نهایی فعال می‌شود. نرم افزار کاربردی برای عملکرد به نرم افزار سیستمی نیاز دارد، در حالی که نرم افزار سیستمی می‌تواند مستقل از نرم افزار کاربردی اجرا شود. در بیشتر موارد، کاربران نهایی با نرم افزار سیستمی ارتباط برقرار نمی کنند، زیرا این در پس زمینه اجرا می‌شود. در مقابل، کاربران نهایی با نرم ‌افزار کاربردی تعامل دارند، آن را نصب و راه ‌اندازی می‌کنند.

سیستم‌های عامل

سیستم عامل کامپیوتر یک نمونه شناخته شده از نرم افزار سیستمی است. سیستم عامل‌های پرکاربرد شامل ویندوز مایکروسافت، macOS  و لینوکس هستند. برخلاف سایر انواع نرم افزارهای سیستمی، کاربر معمولی رایانه، به طور منظم با سیستم عامل رایانه از طریق رابط گرافیکی (GUI) و با برخی از سیستم عامل‌ها، یک رابط خط فرمان (CLI) کمتر پیچیده تری در تعامل است. از آنجایی که رابط کاربری گرافیکی برنامه‌ای است که در بالای سیستم ‌عامل قرار می‌گیرد، ممکن بوده از آن به عنوان نرم ‌افزار کاربردی یاد شود نه نرم‌افزار سیستم. به عبارت دیگر، رابط کاربری گرافیکی، نرم افزار کاربردی است که امکان دستکاری بخش‌هایی از سیستم عامل را برای کاربر فراهم می‌نماید.

وظایف سیستم عامل

مسئولیت اصلی سیستم عامل، مدیریت منابع نرم افزاری و سخت افزاری کامپیوتر است. این برنامه کنترل اصلی کامپیوتر می‌باشد. سیستم عامل یک رکورد از تمام برنامه‌های دیگر روی رایانه، از جمله نرم افزارهای کاربردی و سیستمی را کنترل و نگهداری می‌کند. سیستم عامل محیطی را ایجاد کرده که سایر برنامه‌های کامپیوتری در آن اجرا می‌شوند و به آن برنامه‌های کاربردی دیگر خدمات ارائه می‌دهند. سیستم عامل وظایفی را انجام می‌دهد. پنج مورد از مهم ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:

• مدیریت فایل و زمانبندی فرآیند: سیستم عامل منابع را تخصیص می‌دهد و اولویت بندی می‌کند که کدام برنامه‌ها باید منابع را دریافت کنند و به چه ترتیبی. به عنوان مثال، یک برنامه ایستگاه کاری صوتی دیجیتال، هنگام استفاده ممکن است به سطح خاصی از قدرت پردازش نیاز داشته باشد. سیستم عامل تصمیم می‌گیرد که برنامه چقدر قدرت از CPU دریافت می‌کند و تأثیرات آن تخصیص را بر سایر برنامه‌ها مدیریت می‌نماید. اگر فرآیند حیاتی تری در جای دیگری از رایانه اتفاق بیفتد، سیستم عامل ممکن است مقداری از توان مورد نیاز ایستگاه کاری صوتی دیجیتال را قربانی کند، برای مثال، برای اطمینان از تکمیل فرآیندی دیگر.
• مدیریت پردازنده و حافظه: سیستم عامل، حافظه کامپیوتر را در صورت نیاز به یک فرآیند اختصاص می‌دهد و پس از پایان فرآیند آن را به آن اختصاص خواهد داد.
• تشخیص خطا: سیستم عامل خطاهای دیگر برنامه‌های رایانه را شناسایی، ردیابی و رفع اشکال می‌کند.
• امنیت: سیستم عامل از رمزهای عبور برای محافظت از برنامه‌ها و داده‌های رایانه در برابر دسترسی غیرمجاز استفاده می‌کند.
• کنترل و مدیریت: سیستم عامل از کامپایلرها، اسمبلرها و مفسرها برای کنترل و مدیریت برنامه‌های دیگر روی رایانه استفاده می‌کند. این پردازشگرهای زبان، قطعاتی از نرم افزار سیستمی هستند که زبان‌های سطح بالا، جاوا، پایتون و سی پلاس پلاس را ترجمه می‌کنند که بسیاری از برنامه‌های کامپیوتری در دستورالعمل‌های کد ماشین سطح پایینی نوشته می‌شوند که اساساً یک سری از یک و صفر هستند که CPU کامپیوتر می‌تواند آن را بخواند.

منبع: whatis.techtarget.com