ويندوز هو أحد أنظمة تشغيل الحاسوب التي تم إنتاجها من قبل شركة مايكروسوفت عام 1985، والذي بدأ آنذاك كواجهة رسومية فقط لنظام تشغيل دوس، ثم تطور في إصداره الثاني عام 1987، وأضيفت إليه العديد من التحسينات بالنسبة لواجهة المستخدم واختصارات لوحة المفاتيح وإدارة الذاكرة، وتتابعت تطوراته حيث وصلت حصته في السوق إلى أكثر من 90%. قامت مايكروسوفت حتى الآن بإصدار أكثر من 30 نسخة من ويندوز آخرهم نظام تشغيل ويندوز 10. 

 

النواة kernel

النواة هي أحد مكونات نظام التشغيل ويندوز، فهي تعد بمثابة الجسر بين عتاد الحاسوب (الهاردوير) والبرمجيات، وهي أول ما يتم تحميله عند تشغيل الجهاز بعد محمل الإقلاع؛ حيث يتم تحميلها في ذاكرة الحاسوب في منطقة محمية بعيداً عن الأجزاء الأخرى الأقل استخداماً وأهميةً. يستخدم نظام التشغيل ويندوز النواة المهجنة Hybrid kernel، وهي نواة مصغرة تعمل عند وضعها في مساحة النواة بشكلٍ أسرع من وضعها في مساحة المستخدم. تتمثل مهام نواة نظام التشغيل ويندوز في التحكم في النظام واستدعائه وبرامج تشغيله وتنفيذ التطبيقات والبرامج (program execution) وإدارة الذاكرة، بالإضافة إلى التحكم في عمليات الإدخال والإخراج.

 

برامج التعريف device drivers

تعد برامج التعريف أحد مكونات نظام التشغيل ويندوز والتي تعمل كمشغل لعتاد الحاسوب (الهاردوير)، أو كأداة تواصل بين الجهاز والبرنامج المراد استخدامه على هذا الجهاز؛ حيث يوجد لكل قطعة من الهاردوير المعرّف الخاص بها مثل: معرفات كارت الصوت، معرفات بطاقة الفيديو، ومعرف الطابعة. يتم تحميل برامج التعريف بشكل تلقائي عند تسطيب الويندوز، كما يمكن تحميل التحديثات الجديدة من قبل الشركة أو تعديل أو إصلاح مشكلة تعرضت لها برامج التعريف من خلال مدير الجهاز Device manager.

 

إدارة الذاكرة memory management

تعد إدارة الذاكرة أحد مكونات نظام التشغيل ويندوز؛ حيث تعمل على الوصول بذاكرة الحاسوب إلى الوضع الأمثل للاستفادة من كل جزء من الذاكرة، وهي تعمل على الذاكرة الفعلية أي الرام، فمثلاً عند تحميل برنامج معين تعمل إدارة الذاكرة على تحميل هذا البرنامج بميكانزم التحميل الديناميكي dynamic loading المختص بتعزيز وتحسين الأداء، بينما عند تحميل برنامج آخر مستقل مختلف تعمل بواسطة ميكانزم الربط الديناميكي dynamic linking. تحوي إدارة الذاكرة أيضاً العديد من العمليات مثل عملية swapping أي المبادلة، التي تستخدم لمعالجة نقص مساحة الذاكرة الفعلية، وعملية توزيع الذاكرة memory allocation، والترحيل paging التي يتم فيها فيها تقسيم الذاكرة الفعلية إلى أجزاء تسمى pages، وحماية الذاكرة memory protection، وعمليتي التجزئة fragmentation وsegmentation. 

 

المقاطعات interrupts

المقاطعات هي مكوّن أساسي من مكونات نظام التشغيل ويندوز، تعمل على إرسال الإشارات إلى المعالج CPU حين وجود حدث معين يحتاج تنفيذه إلى أولوية أكبر؛ لذلك تقوم المقاطعات بوقف تنفيذ البرنامج الحالي ثم استرجاعه عند انتهاء المقاطعة؛ مما يجعل الجهاز قادراً على أداء أكثر من وظيفة في نفس الوقت بسرعة أعلى. يوجد نوعان من المقاطعات وهم: hardware interrupt التي ترسل من جهاز خارجي، و software interrupt.

 

الأمن security

يعمل على حماية النظام من الفيروسات للحفاظ على حيويته وتحديد مدى سماح الوصول للمستخدمين الآخرين والتحقق منهم؛ حيث يمكن تقسيم دور نظم الحماية إلى الحفاظ على الأمن الفعلي لنظام التشغيل، أمن المعلومات، وأمن الشبكات. يمكن التحقق من أمن نظام ويندوز من قائمة control panel، ثم الضغط على system& security، ومن ضبط اعدادات الحماية يمكنك اختيار طريقة تحميل الجهاز للتحديثات وتثبيته لنظم الحماية ولحماية جهازك من الفيروسات يمكنك تحميل برامج anti-viruses أو برامج anti-malware.

 

الذاكرة الافتراضية virtual memory

الذاكرة الافتراضية هي منطقة افتراضية على القرص الصلب يقوم الحاسوب بنقل ملفات من الرام إليها؛ لتحرير جزء من ذاكرته في حالة امتلاء المساحة عليه، وبذلك يستطيع الحاسوب تشغيل واستيعاب مساحة أكبر من مساحة التخزين الحقيقية به. هذه الملفات تحمل الامتداد SWP.

 

واجهة المستخدم user interface

تعتبر واجهة المستخدم هي قشرة أو غلاف shell نظام التشغيل التي تتيح للمستخدم من خلالها التعامل مع الجهاز وإصدار الأوامر المختلفة إليه مثل؛ تشغيل التطبيقات واستعراض الملفات والوصول لخدمات النواة. يستخدم نظام ويندوز واجهة المستخدم الرسومية GUI والتي تعتمد على الصور والأيقونات لتسهيل التفاعل بين المستخدم والحاسوب.

 

تعدد المهام Multitasking

يعد تعدد المهام أهم مكونات نظام التشغيل ويندوز والذي يتيح للحاسوب إمكانية تشغيل عدة برامج في نفس الوقت؛ وذلك بتوزيع وقت المعالج processor على البرامج فيما يسمى بالجدولة scheduling، وتعدد المهام في الحقيقة خاصية وأهمية لنظام التشغيل فالحاسوب لا يقوم بتشغيل أكثر من برنامج في نفس الوقت، بل يقوم بإيقاف مؤقت للبرنامج الموجود وإعطاء وقت المعالج للبرنامج الآخر لتشغيله، ولكن يتم ذلك في أجزاء من الثانية مما يجعل المستخدم لا يلاحظ هذه العملية. 

 

القرص وأنظمة الملفات Disk access and file systems

تعمل نظم الملفات على إدارة وترتيب الملفات والبيانات التي تحويها خلال المساحات المتوفرة في الأجهزة؛ وذلك لمساعدة المستخدم في تخزينها واسترجاعها. توجد العديد من أماكن وأجهزة التخزين يعتبر أشهرها القرص الصلب، والذي تتم فيه عملية تنظيم الملفات على ثلاث مراحل أساسية؛ هم: أولاً تحديد المساحة الحرة من إجمالي القرص الصلب، ثم تعريف اسم الدليل والملف وحفظهم، وأخيراً تحديد مكان التخزين على القرص.

 

الشبكات networking

تعد شبكات الحاسوب هي قنوات الاتصال بين الأجهزة المختلفة؛ حيث يمكن لأنظمة ويندوز أن تظهر في نظام آخر وذلك باستخدام بروتوكول الشبكات العالمي والبروتوكولات التقليدية الخاصة بمايكروسوفت في ويندوز. تهدف شبكات الحاسوب إلى تبادل المعلومات بين الجهازين المتصلين ويوجد منها نوعين حسب المساحة التي تغطيها الشبكة وهم: شبكة النطاقات الواسعة WAN وشبكة النطاق المحلي LAN التي تتضمن عدة أنواع وهم: شبكة الحاسب الشخصية PAN، وشبكة النطاق المحلي اللاسلكية WLAN،وشبكة النطاق المحدود CAN.