مقدمة لبرامج تشغيل الأجهزة
برنامج تشغيل الجهاز، أو برنامج تشغيل الأجهزة، عبارة عن مجموعة من الملفات التي تمكن جهازًا واحدًا أو أكثر من الأجهزة من الاتصال بنظام تشغيل الكمبيوتر. تعمل هذه الكيانات البرمجية كمترجم بين الأجهزة ونظام التشغيل أو التطبيقات البرمجية الأخرى، مما يسمح لها بالعمل معًا بشكل فعال. بدون برامج التشغيل، لن يتمكن الكمبيوتر من إرسال البيانات واستقبالها بشكل صحيح إلى الأجهزة، مثل الطابعة أو بطاقة الصوت أو بطاقة الرسومات أو محول الشبكة.
نظرة عامة تاريخية على برامج تشغيل الأجهزة
لقد كانت برامج تشغيل الأجهزة جزءًا لا يتجزأ من أنظمة الكمبيوتر منذ ولادة الحوسبة الرقمية. يعود أول ذكر لها ومفهومها إلى أواخر الخمسينيات من القرن الماضي عندما أصبح استخدام الأجهزة الطرفية سائدًا في أجهزة الكمبيوتر المركزية. مع تطور أجهزة الكمبيوتر من المعالجة المجمعة إلى الاستخدام التفاعلي، زادت أيضًا الحاجة إلى برامج تشغيل الأجهزة. لقد تطورت برامج تشغيل الأجهزة جنبًا إلى جنب مع تقدم أنظمة التشغيل والأجهزة، بهدف تحقيق التكامل السلس وتحسين الأداء.
توسيع الموضوع: نظرة متعمقة على برامج تشغيل الأجهزة
برنامج تشغيل الجهاز هو نوع محدد من برامج الكمبيوتر تم تطويره للسماح بالتفاعل بين الأجهزة والبرامج. يتم دمجها بشكل شائع في برنامج نظام التشغيل (OS)، ولكن توجد أيضًا برامج التشغيل المثبتة بواسطة المستخدم لأجهزة معينة أو كتحديثات.
وهي تعمل على مستوى منخفض من النظام، مما يمكنها من الوصول إلى الأجهزة والتحكم فيها مباشرة. يمكن تشغيلها في وضع kernel أو وضع المستخدم. تتمتع برامج التشغيل التي تعمل في وضع kernel بإمكانية الوصول المباشر إلى نواة النظام، وهو الجزء الأساسي من نظام التشغيل، مما يوفر سرعة معالجة عالية ولكن مخاطر محتملة على الاستقرار. وعلى العكس من ذلك، تعد برامج تشغيل وضع المستخدم أقل خطورة ولكنها قد تؤدي أداءً أبطأ لأنها تتطلب المزيد من مكالمات النظام للوصول إلى الأجهزة.
الهيكل الداخلي لبرامج تشغيل الأجهزة وآلية عملها
يتكون برنامج تشغيل الجهاز بشكل أساسي من مجموعة من الإجراءات. تتضمن الإجراءات، المعروفة أيضًا بوظائف برنامج التشغيل، إجراءات لتهيئة الجهاز وإدارة الطاقة وطلبات الإدخال/الإخراج ومعالجة أحداث التوصيل والتشغيل (PnP) وإدارة الطاقة (PM).
يعمل برنامج تشغيل الجهاز بالطريقة التالية:
- عندما يحتاج الجهاز إلى الاتصال بنظام التشغيل، فإنه يرسل إشارة مقاطعة.
- يستجيب معالج المقاطعة لنظام التشغيل ويحدد سبب المقاطعة.
- ثم يقوم بعد ذلك باستدعاء برنامج تشغيل الجهاز المقابل استنادًا إلى المعلومات الواردة من المقاطعة.
- يتواصل برنامج تشغيل الجهاز مع الجهاز، ويعالج البيانات، ثم يرسلها مرة أخرى إلى نظام التشغيل.
الميزات الرئيسية لبرامج تشغيل الأجهزة
- التحكم في الأجهزة: يقومون بإدارة الأجهزة والتحكم فيها وعملياتها.
- حلقة اتصال: تعمل بمثابة جسر اتصال بين الجهاز ونظام التشغيل أو تطبيق البرنامج.
- النوعية: كل برنامج تشغيل خاص بالجهاز. لا يمكن لجهاز واحد أن يعمل مع برنامج تشغيل جهاز آخر.
- عملية منخفضة المستوى: وهي تعمل على مستوى منخفض جدًا في النظام، مما يسمح بالوصول المباشر إلى الأجهزة.
أنواع برامج تشغيل الأجهزة
يلخص الجدول التالي الأنواع المختلفة لبرامج تشغيل الأجهزة:
| يكتب | وصف |
|---|---|
| برامج التشغيل الخاصة بالجهاز | وهي مصممة للعمل مع جهاز معين. |
| برامج تشغيل الأجهزة العامة | يمكنهم العمل مع أجهزة متعددة من نفس النوع. |
| برامج تشغيل وضع المستخدم | تعمل برامج التشغيل هذه في وضع المستخدم لنظام التشغيل، مما يجعلها أكثر أمانًا ولكن أبطأ. |
| برامج تشغيل وضع Kernel | وهي تعمل في وضع kernel لنظام التشغيل، مما يجعلها أسرع ولكن من المحتمل أن تكون أقل استقرارًا. |
الاستخدام والمشاكل والحلول المتعلقة ببرامج تشغيل الأجهزة
يتم استخدام برامج تشغيل الأجهزة عندما يحتاج الجهاز إلى الاتصال بالبرنامج. ويمكن تحديثها أو تثبيتها يدويًا عند إضافة جهاز جديد، أو عندما تكون برامج التشغيل الموجودة معيبة.
بعض المشاكل الشائعة تشمل:
- برامج التشغيل غير المتوافقة: إذا كان برنامج التشغيل غير متوافق مع الجهاز أو نظام التشغيل، فقد لا يعمل بشكل صحيح.
- برامج التشغيل القديمة: قد تصبح برامج التشغيل قديمة، مما يتسبب في انخفاض الأداء أو حدوث أخطاء.
- برامج التشغيل المفقودة: بدون برنامج التشغيل الصحيح، لن يعمل الجهاز.
يمكن أن تشمل الحلول ما يلي:
- تحديث برامج التشغيل بانتظام.
- تثبيت برامج التشغيل من مصادر موثوقة.
- استخدام أداة إدارة برامج التشغيل لإدارة برامج التشغيل وتحديثها وإصلاحها.
مقارنات وخصائص
فيما يلي مقارنة بين برامج تشغيل الأجهزة ومكونات النظام المماثلة:
| عنصر | وصف |
|---|---|
| برامج تشغيل الأجهزة | التواصل مباشرة مع الأجهزة وتوفير واجهة لنظام التشغيل للتحكم في الأجهزة. |
| واجهات برمجة التطبيقات (واجهات برمجة التطبيقات) | السماح لتطبيقات البرامج المختلفة بالتفاعل، ولكن لا تتحكم بشكل مباشر في الأجهزة. |
| البرامج الثابتة | مدمج في الأجهزة للتحكم فيها، لكنه لا يتصل بين الأجهزة ونظام التشغيل. |
وجهات النظر المستقبلية والتقنيات
مع تقدم التكنولوجيا، سوف تستمر برامج تشغيل الأجهزة في التطور. يمكننا أن نتوقع رؤية السائقين يتمتعون بأداء محسّن وميزات أمان محسنة وتكامل أفضل مع التقنيات الناشئة مثل أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة الذكاء الاصطناعي (AI).
الخوادم الوكيلة وبرامج تشغيل الأجهزة
يمكن أن تكون الخوادم الوكيلة مرتبطة ببرامج تشغيل الأجهزة في سياق برامج تشغيل الشبكة. يضمن برنامج تشغيل الشبكة الاتصال المناسب بين نظام الكمبيوتر وجهاز الشبكة. في حالة الخادم الوكيل، مثل OneProxy، يضمن برنامج تشغيل الشبكة الاتصال السلس بين النظام والخادم، وبالتالي تسهيل المهام مثل استخراج الويب واستخراج البيانات والحفاظ على الخصوصية عبر الإنترنت.
روابط ذات علاقة
- وثائق Microsoft حول برامج تشغيل الأجهزة: https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/gettingstarted/
- برامج تشغيل أجهزة Linux، الإصدار الثالث: https://lwn.net/Kernel/LDD3/
- شرح برامج تشغيل الأجهزة: https://www.computerhope.com/jargon/d/driver.htm
