Əməliyyat Sistemi — kompüterin hardware komponentləri ilə istifadəçi tətbiqləri arasında əlaqə yaradan, sistem resurslarını idarə edən, proqramların icrasını təmin edən və istifadəçiyə kompüterlə qarşılıqlı əlaqə imkanı verən əsas sistem proqramıdır. OS kompüterin "beyin mərkəzi" və ya "idarəetmə sistemi" rolunu oynayır və kompüter sisteminin işləməsi üçün mütləq zəruridir. Əməliyyat sistemi olmadan kompüter sadəcə işləməyən hardware yığınıdır.

Əməliyyat Sistemi nədir?

Əməliyyat Sistemi kompüter açıldığı anda yüklənən və bütün digər proqramların işləməsi üçün əsas platforma təmin edən kompleks proqram təminatıdır. OS hardware-i idarə edir, tətbiq proqramlarına xidmətlər göstərir və istifadəçiyə rahat interfeys təqdim edir.

Sadə dillə desək, əməliyyat sistemi kompüterə "nə etməli" və "necə etməli" suallarına cavab verən proqramdır. Siz fayl açanda, proqram işə salanda, internetə qoşulduqda, printer istifadə etdikdə — bütün bunların arxasında əməliyyat sistemi dayanır.

OS-in əsas vəzifələri:

• Hardware resurslarının (CPU, RAM, disk, şəbəkə) idarə edilməsi
• Proqramların icra mühitinin təmin edilməsi
• Fayl və qovluqların təşkili (fayl sistemi)
• İstifadəçi interfeysi (GUI və ya CLI)
• Təhlükəsizlik və giriş nəzarəti
• Şəbəkə əlaqələrinin idarəsi
• Xəta idarəetməsi və problem həlli

Müasir əməliyyat sistemləri çoxfunksiyalıdır və milyonlarla sətr koddan ibarətdir. Windows ~50 milyon sətr, Linux kernel ~30 milyon sətr kod ehtiva edir. Bu sistemlərin yaradılması onilliklər ərzində minlərlə mühəndisin əməyi tələb edir.

Əməliyyat Sisteminin tarixi

Erkən dövr (1950-ci illər): İlk kompüterlər əməliyyat sistemi olmadan işləyirdi. Proqramçılar birbaşa hardware ilə işləyirdi və hər proqram öz input/output rutinlərini ehtiva edirdi. 1950-ci illərin sonunda ilk sadə batch processing sistemləri yarandı — tapşırıqlar kart və ya lent formatında növbə ilə işlənirdi.

Batch və Time-sharing sistemləri (1960-cı illər): 1960-cı illərdə IBM mainframe-lər üçün OS/360 kimi daha mürəkkəb sistemlər yaradıldı. Batch processing təkmilləşdi. Time-sharing konsepsiyası meydana çıxdı — bir neçə istifadəçi eyni anda kompüteri "paylaşırdı". Multics (1965) və CTSS kimi sistemlər yarandı.

Unix inqilabı (1969-1970-ci illər): 1969-cu ildə Ken Thompson və Dennis Ritchie AT&T Bell Labs-də Unix yaratdılar. Unix sadə, güclü, portativ və modular dizaynı ilə inqilabi oldu. 1972-ci ildə C dilində yenidən yazıldı və bu, Unix-in müxtəlif platformalara yayılmasını mümkün etdi. Unix fəlsəfəsi: "Do one thing and do it well", mətn əsaslı məlumat axını, kiçik alətlərin kombinasiyası.

Şəxsi kompüter OS-ləri (1970-1980-ci illər): 1970-ci illərin sonunda mikrocompüterlərin yayılması ilə sadə OS-lər meydana çıxdı. CP/M (Control Program for Microcomputers, 1974) ilk populyar mikrocompüter OS-i oldu.

1981-ci ildə IBM PC ilə MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) bazara çıxdı. MS-DOS mətn əsaslı, komanda sətrindən ibarət sadə OS idi, lakin IBM PC-nin uğuru sayəsində geniş yayıldı və Microsoft-un yüksəlişinin əsasını qoydu.

Apple 1977-ci ildə Apple II-ni (Apple DOS), 1984-cü ildə Macintosh-u (Mac OS) buraxdı. Mac OS ilk kütləvi qrafik interfeys (GUI) əsaslı OS idi — window, icon, menu, mouse (WIMP) interfeysi.

GUI inqilabı və Windows (1980-1990-cı illər): Xerox PARC 1970-ci illərdə GUI konsepsiyasını inkişaf etdirdi, Apple onu kommersiyalaşdırdı, Microsoft isə kütləvi etdi.

1985-ci ildə Microsoft Windows 1.0 MS-DOS üzərində qrafik qabıq olaraq təqdim edildi. Windows 3.0 (1990) və 3.1 (1992) uğurlu oldu. Windows 95 (1995) inqilabi idi — Start Menu, Taskbar, 32-bit, Plug and Play, long file names. Windows 98, ME, 2000 (NT kernel), XP (2001, ən populyar), Vista, 7 (2009), 8, 10 (2015), 11 (2021).

Linux və açıq mənbə (1991-indiyə qədər): 1991-ci ildə Linus Torvalds Unix-like kernel yaratdı və Usenet-də elan etdi. Linux açıq mənbəli və pulsuz oldu. GNU proyekti (Richard Stallman) ilə birləşərək GNU/Linux əməliyyat sistemi formalaşdı.

Linux yüzlərlə distribusiyaya malikdir: Debian (1993), Red Hat (1994), Ubuntu (2004), Fedora, Arch, Mint. Server bazarında dominant (~90% veb serverlər), supercompüterlərdə 100%, mobil (Android), embedded sistemlər.

Mobil OS dövrü (2000-2010-cı illər): 2007-ci ildə Apple iPhone və iOS (iPhone OS) təqdim etdi — mobil qrafika və multitouch inqilabı. 2008-ci ildə Google Android buraxdı — açıq mənbəli, Linux kernel əsaslı. Bu gün Android və iOS mobil bazarda dominant (Android ~70%, iOS ~27%).

Müasir dövr (2010-indiyə qədər): Cloud computing, containerization (Docker, Kubernetes), microservices arxitekturası. ChromeOS (veb-centric), HarmonyOS (Huawei, multi-device). Real-time OS (RTOS), embedded systems, IoT operating systems. Windows 11 (2021) - hybrid work focus, Android app dəstəyi. macOS (Unix-certified) - Apple Silicon transition (M1, M2, M3, M4).

Əməliyyat Sisteminin əsas komponentləri

1. Kernel (Nüvə)

Kernel OS-in ən vacib və mərkəzi hissəsidir. Hardware ilə birbaşa əlaqə quran, ən aşağı səviyyədə işləyən kod. Kernel privileged mode-da (kernel mode) işləyir və hardware-ə tam giriş imkanı var.

Kernel növləri:

Monolithic Kernel: Bütün OS xidmətləri (device driver-lər, fayl sistemi, memory management) kernel space-də işləyir. Sürətli, lakin bir komponent problemi bütün sistemi təsir edə bilər. Linux, Unix klassik monolithic kernel nümunələridir.

Microkernel: Minimal funksionallıq kernel-də (memory management, IPC), qalanı user space-də xidmətlər kimi. Daha stabil, modular, lakin performance overhead. Minix, QNX, L4 nümunələrdir.

Hybrid Kernel: Monolithic və microkernel-in kombinasiyası. Windows NT, macOS XNU hybrid kernel istifadə edir. Performans və modulyarlığın balansı.

Exokernel: Minimal abstraction, aplikasiyalara birbaşa hardware giriş. Tədqiqat mərhələsində.

2. Process və Thread İdarəetməsi

Process (Proses): İcra olunan proqramın nümunəsi. Hər prosesin öz yaddaş sahəsi, file descriptor-ları, PID (Process ID) var.

Thread (Axın): Prosesin icra vahidi. Bir prosesin bir neçə thread-i ola bilər və eyni yaddaşı paylaşırlar. Multithreading paralel icra imkanı verir.

Process Scheduling: CPU vaxtının proseslər arasında bölüşdürülməsi. Scheduling alqoritmləri:

• FCFS (First Come First Served): İlk gələn ilk xidmət olunur
• SJF (Shortest Job First): Ən qısa iş ilk
• Round Robin: Hər proses fixed time slice (quantum) alır
• Priority Scheduling: Prioritet əsasında
• Multilevel Queue: Müxtəlif növbə səviyyələri

Context Switching: CPU-nun bir proses/thread-dən digərinə keçməsi. State (registers, program counter) saxlanılır və yüklənir.

Multitasking: Bir neçə proqramın "eyni anda" işləməsi. Əslində CPU sürətlə proseslər arasında keçir və illuziya yaradır.

Multiprocessing: Bir neçə CPU/core-un fiziki olaraq paralel işləməsi. Symmetric multiprocessing (SMP) — bütün CPU-lar bərabər.

3. Yaddaş İdarəetməsi

Physical Memory (RAM) Management: RAM-ın proseslər arasında bölüşdürülməsi.

Virtual Memory: Hər proses öz ayrı virtual ünvan sahəsinə malikdir. Virtual ünvanlar fiziki ünvanlara map olunur (MMU - Memory Management Unit vasitəsilə). Proseslər bir-birinin yaddaşını görə bilmir — isolation və security.

Paging: Virtual yaddaş səhifələrə (pages, adətən 4KB) bölünür. Səhifələr fiziki RAM-da (frames) yerləşir. Page table virtual-fiziki ünvan mapping-ini saxlayır.

Swapping/Paging File: RAM dolduqda az istifadə olunan səhifələr diskə yazılır (swap space, page file). Lazım olduqda geri yüklənir. Windows-da pagefile.sys, Linux-da swap partition.

Memory Allocation:

• Stack: Lokal dəyişənlər, funksiya çağırışları. Avtomatik idarə, LIFO.
• Heap: Dinamik yaddaş ayırma (malloc, new). Proqramçı idarə edir.

Memory Protection: Proseslərin bir-birinin yaddaşına yazmasının qarşısı alınır. Segmentation fault, access violation.

Garbage Collection: Bəzi dillərdə (Java, Python, C#) avtomatik yaddaş təmizləmə. Istifadə olunmayan obyektlər silinir.

4. Fayl Sistemi

Fayl sistemi məlumatların disklərde strukturlaşdırılmış şəkildə saxlanması və təşkilidir.

Fayl sistemi növləri:

Windows:

• NTFS (New Technology File System): Windows-un müasir fayl sistemi. Journaling, encryption (EFS), compression, large file/volume support (16 EB), permissions (ACL), file versioning (Shadow Copy).
• FAT32: Köhnə, sadə, universal. 4GB file limit. USB flash, camera cards.
• exFAT: FAT32-nin təkmilləşdirilmiş versiyası, 4GB limit yoxdur. Portativ qurğular.
• ReFS (Resilient File System): Server və enterprise üçün yeni sistem.

macOS:

• APFS (Apple File System, 2017): Müasir, SSD-yə optimallaşdırılmış. Snapshot, cloning, encryption, space sharing.
• HFS+ (Mac OS Extended): Köhnə macOS fayl sistemi.

Linux:

• ext4 (Fourth Extended File System): Ən geniş yayılmış. Journaling, 16TB file, 1EB volume.
• Btrfs (B-tree File System): Snapshot, subvolume, RAID, compression.
• XFS: Yüksək performans, böyük fayllar. RHEL default.
• ZFS: İlkin Solaris, Linux portu var. Data integrity, snapshot, RAID.

Fayl sisteminin əsas funksiyaları:

• Fayl və directory yaratma, oxuma, yazma, silmə
• Metadata saxlama (name, size, date, permissions)
• Space allocation və management
• File permissions və access control
• Journaling — sistem qəzasından sonra bərpa

Directory Structure:

• Windows: C:, D:\ drive letters, hierarchical. C:\Windows, C:\Program Files, C:\Users
• Linux/Unix: Single root /, hierarchical. /bin, /etc, /home, /usr, /var, /dev, /proc

5. Device və I/O İdarəetməsi

Device Driver-lər: Hardware qurğularını (disk, printer, GPU, klaviatura) OS ilə birləşdirən proqramlar. Kernel module kimi və ya built-in.

I/O Scheduling: Disk və digər device-lara giriş növbəsinin idarəsi. Elevator (SCAN), Deadline, CFQ (Completely Fair Queuing).

Buffering və Caching: I/O əməliyyatlarını sürətləndirmək üçün. Disk cache, write-back cache.

Interrupt Handling: Hardware device-lar CPU-ya siqnal göndərir (interrupt). OS interrupt handler-i işə salır. Asynchronous I/O.

Direct Memory Access (DMA): Device-lar CPU-dan asılı olmadan yaddaşa birbaşa yaza bilir. CPU yükü azalır.

6. İstifadəçi İnterfeysi

GUI (Graphical User Interface): Qrafik əsaslı interfeys — window, icon, button, menu, mouse. İstifadəçi dostu, vizual, intuitiv. Desktop environment-lər: Windows Aero/Fluent, macOS Aqua, GNOME (Linux), KDE Plasma, Xfce.

Window manager, compositor, desktop widgets, taskbar/dock, notification system, file manager (Explorer, Finder, Nautilus).

CLI (Command Line Interface): Mətn əsaslı interfeys. İstifadəçi komandalar yazır və icra edir. Güclü, sürətli, automation imkanı. System admin, developer, power user üçün əvəzolunmazdır.

• Windows: Command Prompt (cmd), PowerShell
• Linux/Unix: Bash, Zsh, Fish shell
• macOS: Terminal (Bash/Zsh)

Komandalar: ls/dir (list), cd (change directory), mkdir, rm/del, cp/copy, mv/move, grep, find, chmod, sudo, apt/yum (package manager)

7. Şəbəkə İdarəetməsi

Network Stack: TCP/IP protokol yığını. OS şəbəkə əlaqələrini idarə edir.

Protokollar: TCP, UDP, IP, ICMP, DNS, DHCP, HTTP, FTP, SSH.

Network Configuration: IP ünvan, subnet mask, gateway, DNS server təyini. DHCP avtomatik konfiqurasiya. NetworkManager (Linux), Network and Sharing Center (Windows).

Firewall: Daxil və xaric şəbəkə trafikini filtrləmə. Windows Defender Firewall, iptables/nftables (Linux), pf (macOS).

VPN (Virtual Private Network): Təhlükəsiz şifrələnmiş şəbəkə tuneli. Remote access, privacy.

Socket API: Proqramların şəbəkə əlaqəsi qurması üçün interfeys. Berkeley sockets.

8. Təhlükəsizlik

User Authentication: İstifadəçi adı və parol. Biometric (barmaq izi, üz tanıma), 2FA/MFA.

Access Control: Fayllar və resurslara giriş icazələri. UNIX-da rwx (read, write, execute) + owner/group/others. Windows-da ACL (Access Control List), NTFS permissions.

User Accounts və Groups: Administrator/root (superuser), standard user, guest. Groups — istifadəçi qrupları üçün ümumi icazələr.

Privilege Escalation: Standard istifadəçinin müvəqqəti admin hüququ alması. Windows-da "Run as administrator", Linux-da sudo, su.

Encryption: Fayl və disk şifrələmə. BitLocker (Windows), FileVault (macOS), LUKS (Linux).

Security Updates və Patches: OS-in təhlükəsizlik boşluqlarının bağlanması. Windows Update, apt update (Linux), Software Update (macOS).

Sandbox: Proqramların izolə olunmuş mühitdə işləməsi. Zərərli proqram sistemə tam giriş ala bilmir.

SELinux, AppArmor: Linux-da mandatory access control (MAC) sistemləri.

Əməliyyat Sistemlərinin müqayisəsi

Windows:

• Üstünlüklər: Geniş hardware dəstəyi, oyun dəstəyi (DirectX), böyük proqram bazarı, istifadəçi dostu, korporativ inteqrasiya (Active Directory), Microsoft ekosistemi
• Dezavantajları: Ödənişli (lisenziya), malware hədəfi, daha az stabil (köhnə versiyalar), privacy narahatlığı
• İstifadə: Gaming, office, korporativ, ümumi məqsədli

macOS:

• Üstünlüklər: Estetik, stabil, Unix bazası, təhlükəsiz, Apple ekosistemi (iPhone, iPad inteqrasiya), professional creative tools
• Dezavantajları: Yalnız Mac hardware, bahalı, oyun dəstəyi zəif, customization məhdud
• İstifadə: Creative professionals (video, photo, music), developer-lər, Apple ekosistemi istifadəçiləri

Linux:

• Üstünlüklər: Pulsuz, açıq mənbəli, çox stabil, yüksək customization, privacy və nəzarət, təhlükəsiz, yüngül (köhnə kompüterlərdə işləyir), güclü CLI, developer-friendly
• Dezavantajları: Learning curve, desktop proqram dəstəyi məhdud (Adobe, Microsoft Office yoxdur), oyun dəstəyi təkmilləşir lakin Windows-dan azdır, hardware driver problemləri (nadir)
• İstifadə: Server, developer, programmer, system admin, privacy-conscious, power user

Android:

• Üstünlüklər: Açıq mənbəli, geniş cihaz seçimi, customization, Google xidmətləri, böyük app bazarı
• Dezavantajları: Parçalanma (fragmentation), yeniləmə gecikmələri, malware riski (third-party app store)

iOS:

• Üstünlüklər: Yüksək təhlükəsizlik, smooth performans, keyfiyyətli app-lər, uzun dəstək (5-6 il update), Apple ekosistemi
• Dezavantajları: Qapalı sistem, customization məhdud, bahalı cihazlar, App Store məhdudiyyətləri

Əməliyyat Sisteminin gələcəyi

Cloud və Hybrid OS-lər: ChromeOS modeli genişlənir. Veb əsaslı, yüngül local, heavy cloud. Microsoft Windows 365 Cloud PC.

AI inteqrasiyası: OS-ə daxil edilmiş AI köməkçiləri. Windows Copilot, macOS-da Siri təkmilləşmələri. AI-powered automation, predictive resource management.

Container və Virtualization: Containerization (Docker) OS səviyyəsində dəstək artır. WSL2 (Windows Subsystem for Linux) kimi hibrid yanaşmalar.

Real-time və Edge OS-lər: IoT, 5G/6G, autonomous vehicle, industrial automation üçün real-time OS inkişafı.

Security Focus: Zero-trust architecture, hardware-backed security (TPM), secure boot, encrypted everything.

Unified Multi-device OS: HarmonyOS (Huawei) və Apple ekosistemi kimi seamless multi-device təcrübə. Bir OS smartfon, tablet, laptop, TV, watch-da.

Microkernel Renaissance: Performance təkmilləşmələri ilə microkernel daha praktik olur. Təhlükəsizlik və modulyarlıq üstünlükləri.

Nəticədə, əməliyyat sistemi müasir kompüter sistemlərinin ürəyi və ruhudur. Hardware nə qədər güclü olsa da, onu effektiv idarə edən OS olmadan faydasızdır. Windows, macOS, Linux — hər biri özünəməxsus üstünlük və fəlsəfəyə malikdir. Mobil dünyada Android və iOS dominant mövqelərini qoruyur. Gələcəkdə AI, cloud, security və multi-device inteqrasiyası OS-lərin daha ağıllı, daha təhlükəsiz və daha universal olmasına səbəb olacaq. Əməliyyat sistemləri kompüter elminin ən fundamental və ən mühüm sahəsi olaraq inkişafını davam etdirəcək.