Ядро

Що таке ядро:

Ядро - це англійське слово, яке використовується в обчисленні для позначення ядра операційної системи, що є основною частиною комп'ютера.

Простий перехід від версії ядра до старої чи більш поточної версії може бути достатнім для вирішення проблем з обладнанням та сумісністю на комп'ютері.

З повним контролем над усім, що пов'язано з системою, ядро ​​є однією з перших програм, які завантажуються під час запуску.

Як тільки він починає працювати, ядро ​​запускає процес, який виявляє все обладнання, необхідне для належної роботи комп'ютера.

Крім того, ядро ​​керує вхідними та вихідними запитами програмного забезпечення та керує, наприклад, використовуваними пам'яттю та периферійними пристроями.

Функція ядра

Ядро, ядро ​​системи, відповідає за підключення програмного забезпечення до апаратного забезпечення.

Таким чином, він встановлює ефективну комунікацію між ресурсами операційної системи та керує її основними функціями.

Дивіться нижче основні функції операційної системи, керовані ядром.

Управління процесами

У операційній системі процес виконується.

Керування процесами, що виконується ядром, вирішує, які процеси будуть виконані.

Кожен з запущених процесів може входити і виходити з процесора кілька разів в ту ж секунду, поступаючись іншим процесом.

Ядро відповідає за вирішення, які процеси будуть розподілені на процесорі.

Оскільки перемикання між процесами відбувається дуже швидко, програма може продовжувати працювати, навіть якщо вона не знаходиться на процесорі.

Режими доступу

Виконання процесу може виконуватися двома різними способами.

Режим користувача : складається з декількох підсистем. Один з них, включаючи екологічну підсистему, запускає додатки, призначені для різних типів операційних систем.

Режим користувача вважається непривілейованим режимом. Все програмне забезпечення в цьому режимі повинно робити запити до ядра для виконання привілейованих інструкцій, таких як створення процесів.

Режим ядра : вважається привілейованим, оскільки має доступ до всього комп'ютера. Коли процесор знаходиться в режимі ядра, він вказує, що він працює з надійним програмним забезпеченням і здатний виконувати будь-які інструкції.

Див. Значення CPU.

Управління пам'яттю

У диспетчері завдань частині оперативної пам'яті (загальної пам'яті) виділено ядро.

Під час керування процесом ядро ​​передає програми до адресного простору.

Частина загальної пам'яті, виділеної ядру, гарантує, що завжди є доступна пам'ять для основних процесів, які будуть відправлені до цього простору.

Ядро також має функцію визначення обсягу пам'яті, до якого кожен процес може отримати доступ під час його роботи.

Управління пристроями

Ядро керує периферійними пристроями, підключеними до комп'ютера.

Всякий раз, коли користувач підключає пристрій (наприклад, пристрій для ручок, принтер, гарнітуру, мишу і т.д.), ядро ​​керує пам'яттю цього пристрою і зв'язується з програмами та обладнанням комп'ютера.

Кожен пристрій має привід, створений для роботи на певній операційній системі. Тому драйвер, призначений для Windows, не працює, наприклад, на MAC.

Драйвер кожного пристрою виконує вид перекладу команд, що виконуються між певним електронним пристроєм і операційною системою комп'ютера.

Доступ до послуг операційної системи здійснюється через користувальницький інтерфейс, який називається shell, який англійською мовою означає "shell". Назва пояснюється тим, що оболонка є самим зовнішнім шаром, навколо ядра.

Див. Значення інтерфейсу.

Системні виклики

Системні виклики - це особливі функції, які мають комп'ютерні програми, що використовуються в режимі користувача. Вони використовуються для виклику ядра операційної системи комп'ютера таким чином, що він виконує певні дії.

Ці функції часто є складними і використовують функції, до яких середній користувач не має доступу.

Нижче наведено приклади системних викликів Windows та відповідного ядра Linux.

WindowsLinuxОпис продукту

Закрити ручку

закрити

Закрийте файл

CreateFileвідкритоСтворити файл
DeleteFileunlinkВидалити файл
ExitProcessвихідЗавершити процес і всі його сегменти
GetLocalTimeчасОтримати поточне місцезнаходження, дату та час

Докладніше про Windows.

Типи ядра

Що стосується своєї архітектури, ядро ​​операційної системи може бути монолітним, гібридним або мікроядерним .

Монолітний

Драйвери пристроїв і розширення ядра працюють у просторі ядра з повним доступом до апаратних засобів.

Оскільки всі модулі виконуються в одному і тому ж просторі адрес, якщо в одному з цих просторів виникає помилка, це може вплинути на всю систему.

Приклади монолітних : Linux, BSD, MS-DOS і Solaris.

Linux є одним з найбільш відомих монолітних ядер,

Як вільне і портативне програмне забезпечення, Linux має перевагу в роботі над десятками платформ, від комп'ютерів IBM до мобільних пристроїв, смартфонів або плеєрів iPod.

Докладніше про програмне забезпечення та апаратні засоби ..

Мікроядер або мікроядро

Мікроядро, як випливає з назви, є дуже малим ядром, і тому він виконує якомога менше процесів у просторі ядра.

Деякі процеси виконуються в просторі користувача.

З ядром типу мікроядер, якщо виникає помилка, просто перезапустіть службу, яка представляла проблему.

Це запобігає збиванню всієї системи (як у випадку з монолітним ядром).

Приклади мікроядер : AIX, BeOS, L4, Mach, Minix, MorphOS, QNX, RADIOS, VSTa і GNU Hurd.

Гібрид

Гібридні системи розглядаються як системи, що працюють з середніми поверхнями в порівнянні з монолітними і мікроядрами.

Гібрид поєднує в собі стійкість і безпеку мікроядра з продуктивністю монолітного.

Гібридне ядро ​​подібне до мікроядра, але має код ("неістотний") у просторі ядра, так що виконані операції є більш швидкими.

Приклади гібридів : AmigaOS, Android, Chrome, Macintosh, webOS, Windows, OSX і Xinu.

Ядро Android створено з Linux. Однак, не всі класифікують Android як Linux, оскільки вважають, що він базується тільки на Linux, а не на самому Linux.

Докладніше про Android.