कंप्यूटर विज्ञान में ऑपरेटिंग सिस्टम को समझना
हर कंप्यूटर की कार्यक्षमता के मूल में ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) होता है। यह मास्टर सॉफ़्टवेयर है जो हार्डवेयर को नियंत्रित करता है, सिस्टम संसाधनों का प्रबंधन करता है, और उपयोगकर्ता, एप्लिकेशन और मशीन के बीच बातचीत को सुविधाजनक बनाता है। आइए ऑपरेटिंग सिस्टम की मूल बातें जानें, कंप्यूटर विज्ञान के क्षेत्र में उनके घटकों, प्रकारों और कार्यों को समझें।
एक ऑपरेटिंग सिस्टम क्या है?
ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) एक शक्तिशाली और आवश्यक सॉफ़्टवेयर है जो कंप्यूटर हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर संसाधनों का प्रबंधन करता है, कंप्यूटर प्रोग्राम के लिए सामान्य सेवाएँ प्रदान करता है। हर कंप्यूटर में अन्य प्रोग्राम चलाने के लिए कम से कम एक OS होना चाहिए। OS उपयोगकर्ताओं और कंप्यूटर हार्डवेयर के बीच मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है। लोकप्रिय ऑपरेटिंग सिस्टम के उदाहरणों में Microsoft Windows, macOS, Linux और Android शामिल हैं।
ऑपरेटिंग सिस्टम के मुख्य कार्य
ऑपरेटिंग सिस्टम में कई तरह के कार्य होते हैं, जो कंप्यूटर सिस्टम के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण होते हैं। इसके कुछ मुख्य कार्य इस प्रकार हैं:
- प्रक्रिया प्रबंधन: यह प्रक्रियाओं के निर्माण, शेड्यूलिंग और समाप्ति को संभालता है। एक प्रक्रिया निष्पादन में एक कार्यक्रम है, और ओएस सुचारू सिस्टम प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए इन प्रक्रियाओं को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करता है।
- मेमोरी प्रबंधन: ऑपरेटिंग सिस्टम सिस्टम की मेमोरी का प्रबंधन करता है, जिसमें प्रक्रियाओं को आवश्यकता होने पर मेमोरी का आवंटन और आवंटन रद्द करना तथा आवश्यकता न होने पर उसे मुक्त करना शामिल है।
- फ़ाइल सिस्टम प्रबंधन: यह फ़ाइलों के भंडारण, पुनर्प्राप्ति, नामकरण, साझाकरण और सुरक्षा से संबंधित है। ओएस फ़ाइल पदानुक्रम बनाए रखता है और फ़ाइल स्थान, आकार और प्रकार जैसी जानकारी का ट्रैक रखता है।
- डिवाइस प्रबंधन: ओएस अपने संबंधित ड्राइवरों के माध्यम से डिवाइस संचार का प्रबंधन करता है। यह प्रिंटर को प्रिंट कमांड भेजने, कीबोर्ड से डेटा पढ़ने और सीपीयू संचालन का प्रबंधन करने जैसे कार्य करता है।
- सुरक्षा और पहुँच नियंत्रण: OS यह सुनिश्चित करता है कि अनधिकृत उपयोगकर्ता सिस्टम तक न पहुँचें और दुर्भावनापूर्ण खतरों से सुरक्षा प्रदान करता है। यह डेटा की सुरक्षा के लिए उपयोगकर्ता खातों, पासवर्ड और विभिन्न अनुमतियों का प्रबंधन करता है।
ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रकार
ऑपरेटिंग सिस्टम को उनकी कार्यक्षमता और उनके द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवाओं के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है। सबसे आम प्रकारों में शामिल हैं:
- बैच ऑपरेटिंग सिस्टम: ये ऑपरेटिंग सिस्टम सीधे कंप्यूटर से इंटरैक्ट नहीं करते हैं। यहाँ, जॉब्स को बिना यूजर के हस्तक्षेप के एक-एक करके इकट्ठा, बैच किया और प्रोसेस किया जाता है।
- मल्टी-टास्किंग/टाइम-शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम: ये CPU के टाइम स्लाइस को शेयर करके कई प्रोग्राम को एक साथ चलाने की अनुमति देते हैं। इसके उदाहरणों में लिनक्स और विंडोज शामिल हैं।
- रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS): RTOS का उपयोग ऐसे वातावरण में किया जाता है जहाँ समय की पाबंदी सख्त होती है, जैसे कि एम्बेडेड सिस्टम में। वे बफर देरी के बिना, आने वाले डेटा को प्रोसेस करते हैं।
- नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम: ये सर्वर पर काम करते हैं और एक नेटवर्क पर कई ग्राहकों को सेवा प्रदान करने, डेटा, उपयोगकर्ताओं, समूहों, सुरक्षा और अनुप्रयोगों का प्रबंधन करने की क्षमता प्रदान करते हैं।
- वितरित ऑपरेटिंग सिस्टम: वे स्वतंत्र कंप्यूटरों के एक समूह का प्रबंधन करते हैं और उन्हें उपयोगकर्ता के लिए एक ही कंप्यूटर के रूप में प्रदर्शित करते हैं। प्रसंस्करण कई भौतिक मशीनों में वितरित किया जाता है।
स्मृति प्रबंधन
मेमोरी प्रबंधन में सिस्टम के ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा अलग-अलग प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट मेमोरी ब्लॉकों का आवंटन और पुनः आवंटन शामिल है। मेमोरी प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण पहलू भौतिक और आभासी मेमोरी के बीच का अंतर है।
- भौतिक मेमोरी: यह सिस्टम पर उपलब्ध वास्तविक RAM (रैंडम एक्सेस मेमोरी) है।
- वर्चुअल मेमोरी: यह हार्ड डिस्क पर एक स्थान है जिसका उपयोग अतिरिक्त RAM का अनुकरण करने के लिए किया जाता है। यह अकेले भौतिक मेमोरी की क्षमता से परे, बड़े अनुप्रयोगों या एक साथ कई अनुप्रयोगों के निष्पादन की अनुमति देता है।
सबसे सरल मेमोरी प्रबंधन तकनीक सन्निहित आवंटन है, जहां प्रत्येक प्रक्रिया मेमोरी के एक सन्निहित खंड में समाहित होती है। हालाँकि, इस विधि में विखंडन जैसी कमियाँ हैं। इसे दूर करने के लिए, आधुनिक OS पेजिंग और सेगमेंटेशन का उपयोग करते हैं।
प्रक्रिया निर्धारण
प्रक्रिया शेड्यूलिंग वह विधि है जिसके द्वारा OS यह तय करता है कि तैयार कतार में कौन सी प्रक्रिया प्रोसेसर द्वारा निष्पादित की जानी है। इसका प्राथमिक उद्देश्य CPU उपयोग को अधिकतम करना है। शेड्यूलिंग एल्गोरिदम में शामिल हैं:
- पहले आओ, पहले पाओ (एफसीएफएस): प्रक्रियाओं पर उसी क्रम में ध्यान दिया जाता है जिस क्रम में वे आती हैं।
- शॉर्टेस्ट जॉब नेक्स्ट (SJN): यह एल्गोरिथ्म सबसे कम निष्पादन समय वाली प्रक्रिया को चुनता है। इससे बेहतर प्रदर्शन हो सकता है, लेकिन इसके लिए निष्पादन समय के बारे में पहले से जानकारी होना ज़रूरी है।
- राउंड रॉबिन (RR): प्रत्येक प्रक्रिया को एक निश्चित समय दिया जाता है और उसे बारी-बारी से निष्पादित किया जाता है। यह विधि प्रक्रियाओं के बीच निष्पक्षता सुनिश्चित करती है।
- प्राथमिकता निर्धारण: प्रत्येक प्रक्रिया को एक प्राथमिकता दी जाती है, और निष्पादन प्राथमिकता क्रम पर आधारित होता है। उच्च प्राथमिकता वाली प्रक्रियाओं को निम्न प्राथमिकता वाली प्रक्रियाओं से पहले निष्पादित किया जाता है।
फ़ाइल सिस्टम
फ़ाइल सिस्टम एक संगठित विधि है जिसका उपयोग OS डिस्क पर फ़ाइलों को संग्रहीत, व्यवस्थित और प्रबंधित करने के लिए करता है। यह अनुप्रयोगों को डिस्क संग्रहण को पढ़ने और लिखने का एक तरीका प्रदान करता है। सामान्य फ़ाइल सिस्टम प्रकारों में Windows के लिए FAT32, NTFS और Linux के लिए Ext3, Ext4 शामिल हैं। फ़ाइल सिस्टम फ़ाइलों के बारे में मेटाडेटा प्रबंधित करता है, जिसमें फ़ाइल का नाम, आकार, निर्माण और संशोधन तिथियाँ शामिल हैं।
निष्कर्ष
ऑपरेटिंग सिस्टम कंप्यूटर और कंप्यूटिंग डिवाइस के कार्य का अभिन्न अंग है। यह उपयोगकर्ता और हार्डवेयर के बीच आवश्यक इंटरफ़ेस प्रदान करता है, संसाधनों का कुशलतापूर्वक प्रबंधन करता है, और सिस्टम की समग्र सुरक्षा और दक्षता सुनिश्चित करता है। ऑपरेटिंग सिस्टम की कार्यक्षमता, प्रकार और घटकों को समझना कंप्यूटर विज्ञान के क्षेत्र में मौलिक है।
