کمپیوٹر سائنس میں آپریٹنگ سسٹم کو سمجھنا
ہر کمپیوٹر کی فعالیت کا مرکز آپریٹنگ سسٹم (OS) ہے۔ یہ ماسٹر سافٹ ویئر ہے جو ہارڈ ویئر کو کنٹرول کرتا ہے، سسٹم کے وسائل کا انتظام کرتا ہے، اور صارف، ایپلی کیشنز اور مشین کے درمیان تعامل کو آسان بناتا ہے۔ آئیے کمپیوٹر سائنس کے دائرے میں آپریٹنگ سسٹمز کی بنیادی باتوں، ان کے اجزاء، اقسام اور افعال کو سمجھتے ہیں۔
آپریٹنگ سسٹم کیا ہے؟
ایک آپریٹنگ سسٹم (OS) ایک طاقتور اور ضروری سافٹ ویئر ہے جو کمپیوٹر ہارڈویئر اور سافٹ ویئر کے وسائل کا انتظام کرتا ہے، کمپیوٹر پروگراموں کے لیے عام خدمات فراہم کرتا ہے۔ دوسرے پروگراموں کو چلانے کے لیے ہر کمپیوٹر میں کم از کم ایک OS ہونا چاہیے۔ OS صارفین اور کمپیوٹر ہارڈویئر کے درمیان ایک ثالث کے طور پر کام کرتا ہے۔ مقبول آپریٹنگ سسٹمز کی مثالوں میں Microsoft Windows، macOS، Linux، اور Android شامل ہیں۔
آپریٹنگ سسٹم کے بنیادی افعال
آپریٹنگ سسٹم میں افعال کی ایک وسیع صف ہے، جو کمپیوٹر سسٹم کے کام کرنے کے لیے اہم ہے۔ اس کے کچھ بنیادی افعال میں شامل ہیں:
- عمل کا انتظام: یہ عمل کی تخلیق، نظام الاوقات، اور ختم کرنے کو سنبھالتا ہے۔ ایک عمل عمل درآمد میں ایک پروگرام ہے، اور OS ان عملوں کو مؤثر طریقے سے منظم کرتا ہے تاکہ ہموار نظام کی کارکردگی کو یقینی بنایا جا سکے۔
- میموری کا انتظام: OS سسٹم کی میموری کا انتظام کرتا ہے، جس میں میموری کی تخصیص اور ڈیل لوکیشن شامل ہوتی ہے جب انہیں اس کی ضرورت ہوتی ہے اور جب وہ نہیں کرتے ہیں تو اسے آزاد کرتے ہیں۔
- فائل سسٹم مینجمنٹ: یہ فائلوں کے اسٹوریج، بازیافت، نام، شیئرنگ اور تحفظ سے متعلق ہے۔ OS فائل کے درجہ بندی کو برقرار رکھتا ہے اور معلومات کا ٹریک رکھتا ہے، جیسے فائل کا مقام، سائز اور قسم۔
- ڈیوائس مینجمنٹ: OS اپنے متعلقہ ڈرائیورز کے ذریعے ڈیوائس کمیونیکیشن کا انتظام کرتا ہے۔ یہ کام انجام دیتا ہے جیسے پرنٹر کو پرنٹ کمانڈز بھیجنا، کی بورڈ سے ڈیٹا پڑھنا، اور CPU آپریشنز کا انتظام کرنا۔
- سیکیورٹی اور رسائی کنٹرول: OS اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ غیر مجاز صارفین سسٹم تک رسائی حاصل نہ کریں اور بدنیتی پر مبنی خطرات سے حفاظت کریں۔ یہ ڈیٹا کی حفاظت کے لیے صارف کے اکاؤنٹس، پاس ورڈز اور مختلف اجازتوں کا انتظام کرتا ہے۔
آپریٹنگ سسٹمز کی اقسام
آپریٹنگ سسٹمز کو ان کے افعال اور ان کی فراہم کردہ خدمات کی بنیاد پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ سب سے عام اقسام میں شامل ہیں:
- بیچ آپریٹنگ سسٹم: یہ OS کمپیوٹر کے ساتھ براہ راست تعامل نہیں کرتے ہیں۔ یہاں، صارف کی مداخلت کے بغیر ایک وقت میں ملازمتیں جمع کی جاتی ہیں، بیچ کی جاتی ہیں اور اس پر کارروائی کی جاتی ہے۔
- ملٹی ٹاسکنگ/ ٹائم شیئرنگ آپریٹنگ سسٹم: یہ سی پی یو کے ٹائم سلائسز کو شیئر کرکے متعدد پروگراموں کو بیک وقت چلانے کی اجازت دیتے ہیں۔ مثالوں میں لینکس اور ونڈوز شامل ہیں۔
- ریئل ٹائم آپریٹنگ سسٹمز (RTOS): RTOS ایسے ماحول میں استعمال ہوتے ہیں جہاں وقت کی پابندیاں سخت ہوتی ہیں، جیسے ایمبیڈڈ سسٹمز میں۔ وہ بفر تاخیر کے بغیر، ڈیٹا کے آتے ہی اس پر کارروائی کرتے ہیں۔
- نیٹ ورک آپریٹنگ سسٹم: یہ سرورز پر کام کرتے ہیں اور ایک سے زیادہ کلائنٹس کی خدمت کرنے، ڈیٹا، صارفین، گروپس، سیکیورٹی اور پورے نیٹ ورک میں ایپلی کیشنز کا نظم کرنے کی صلاحیت فراہم کرتے ہیں۔
- تقسیم شدہ آپریٹنگ سسٹمز: وہ آزاد کمپیوٹرز کے ایک گروپ کو منظم کرتے ہیں اور انہیں صارف کے سامنے ایک کمپیوٹر کے طور پر ظاہر کرتے ہیں۔ پروسیسنگ کو متعدد جسمانی مشینوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔
میموری مینجمنٹ
میموری کے انتظام میں سسٹم کے OS کے ذریعے مخصوص میموری بلاکس کو انفرادی عمل کے لیے مختص کرنا اور دوبارہ تقسیم کرنا شامل ہے۔ میموری مینجمنٹ کا ایک اہم پہلو جسمانی اور ورچوئل میموری کے درمیان فرق ہے۔
- جسمانی یادداشت: یہ سسٹم پر دستیاب اصل RAM (رینڈم ایکسیس میموری) ہے۔
- ورچوئل میموری: یہ ہارڈ ڈسک پر ایک ایسی جگہ ہے جو اضافی ریم کی نقل کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ بڑی ایپلی کیشنز یا ایک سے زیادہ ایپلی کیشنز کو بیک وقت انجام دینے کی اجازت دیتا ہے، صرف جسمانی میموری کی صلاحیت سے باہر۔
میموری کے انتظام کی سب سے آسان تکنیک متضاد مختص ہے، جہاں ہر عمل میموری کے ایک متصل حصے میں ہوتا ہے۔ تاہم، اس طریقہ کار میں خرابیاں ہیں، جیسے کہ ٹکڑے کرنا۔ اس پر قابو پانے کے لیے، جدید OS صفحہ بندی اور تقسیم کاری کا استعمال کرتے ہیں۔
عمل کا شیڈولنگ
پروسیس شیڈولنگ وہ طریقہ ہے جس کے ذریعے OS فیصلہ کرتا ہے کہ تیار قطار میں کون سا عمل پروسیسر کے ذریعے انجام دیا جانا ہے۔ بنیادی مقصد CPU کے استعمال کو زیادہ سے زیادہ کرنا ہے۔ شیڈولنگ الگورتھم میں شامل ہیں:
- پہلے آئیں، پہلے پائیں (FCFS): عمل جس ترتیب سے پہنچتے ہیں اس پر عمل کیا جاتا ہے۔
- مختصر ترین جاب نیکسٹ (SJN): یہ الگورتھم اس عمل کو منتخب کرتا ہے جس کے بعد عمل درآمد کے وقت کم سے کم ہوتا ہے۔ یہ بہتر کارکردگی کا باعث بن سکتا ہے، لیکن عملدرآمد کے وقت کی پیشگی معلومات کی ضرورت ہوتی ہے۔
- راؤنڈ رابن (RR): ہر عمل کو ایک مقررہ وقت مقرر کیا جاتا ہے اور اسے باری باری انجام دیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ عمل کے درمیان انصاف کو یقینی بناتا ہے۔
- ترجیحی شیڈولنگ: ہر عمل کو ایک ترجیح تفویض کی جاتی ہے، اور عملدرآمد ترجیحی ترتیب پر مبنی ہوتا ہے۔ اعلی ترجیحی عمل کو کم ترجیح والے عمل سے پہلے انجام دیا جاتا ہے۔
فائل سسٹمز
فائل سسٹم ایک منظم طریقہ ہے جو OS ڈسک پر فائلوں کو ذخیرہ کرنے، ترتیب دینے اور ان کا نظم کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے۔ یہ ایپلیکیشنز کو ڈسک اسٹوریج میں پڑھنے اور لکھنے کا ایک طریقہ فراہم کرتا ہے۔ عام فائل سسٹم کی اقسام میں FAT32، ونڈوز کے لیے NTFS، اور لینکس کے لیے Ext3، Ext4 شامل ہیں۔ فائل سسٹم فائلوں کے بارے میں میٹا ڈیٹا کا انتظام کرتا ہے، بشمول فائل کا نام، سائز، تخلیق، اور ترمیم کی تاریخیں۔
نتیجہ
ایک آپریٹنگ سسٹم کمپیوٹر اور کمپیوٹنگ ڈیوائسز کے کام کا لازمی جزو ہے۔ یہ صارف اور ہارڈ ویئر کے درمیان ضروری انٹرفیس فراہم کرتا ہے، وسائل کا مؤثر طریقے سے انتظام کرتا ہے، اور سسٹم کی مجموعی حفاظت اور کارکردگی کو یقینی بناتا ہے۔ کمپیوٹر سائنس کے میدان میں آپریٹنگ سسٹم کی فعالیت، اقسام اور اجزاء کو سمجھنا بنیادی چیز ہے۔
