Что такое ядро ​​в ОС? Какие бывают типы ядра. Что такое ядро операционной системы.

Что такое ядро операционной системы - Пишем ядро с поддержкой клавиатуры и экрана GRUB 2 Описание презентации по отдельным слайдам: Инструменты онлайн-обучения: основы работы с программой ZOOM Задаем IDT

Начиная с Windows Vista, служба под названием Multimedia Class Scheduler Service (MMCSS) отвечает за правильную работу с носителями. Настройками можно управлять через панель управления Services. Нажмите комбинацию клавиш Win + R, введите services.msc в окне запуска и нажмите Enter.

Что такое ядро Linux

Ядро Linux, созданное Линусом Торвальдсом, недавно отметило свое пятилетие и уже три десятилетия используется на компьютерах по всему миру. Поскольку он был перенесен на многие платформы, его можно найти практически везде — на ПК, смартфонах, портативных электронных устройствах, бытовой технике и сетевых устройствах.

Так что же делает ядро Linux и почему оно так востребовано? Мы рассмотрим архитектуру ядра, его основные задачи и интерфейсы. Это поможет нам понять его преимущества и недостатки.

Что такое ядро Linux

1. На чём написано ядро

Код на ассемблере, хотя и обеспечивает наилучшую производительность, имеет очень ограниченные возможности, и большая часть кода написана на языке C, который составляет 98% кода. На языке ассемблера написаны только небольшие вставки, повышающие производительность, функции, зависящие от архитектуры, и загрузчик.

2. Архитектура ядра

Степень доступа к ресурсам компьютера зависит от ядра, используемого операционной системой. Привилегии ядра выше, чем у других приложений, и оно работает в едином адресном пространстве. В зависимости от того, сколько задач выполняется на уровне ядра, существуют различные типы ядер. Наиболее популярными являются монолитный (Linux), микроядро (macOS) и гибридный (Windows).

Ядро Linux является монолитным; большая его часть хранится в одном файле. Однако это не является признаком монолитного ядра; модули вполне могут храниться отдельно. Его главная особенность заключается в том, что он обрабатывает все процессы, кроме пользовательских приложений. Это означает, что управление процессами и памятью, драйверы, виртуальная файловая система, сетевой стек и многое другое управляется ядром, которое также имеет самый высокий уровень доступа к аппаратному обеспечению компьютера.

Это интересно:  Зачем нужны телеобъективы или что такое «телевик». Камера телефото что это.

Однако это не означает, что пользовательские приложения не могут выполнять аналогичные функции. Например, утилита Systemd создает иерархию процессов поверх c-групп ядра, среди прочего, а демоны, такие как PulseAudio, управляют устройствами и расширяют функциональность драйверов.

Также важно знать, что ядро, хотя и монолитное, состоит из внутренних модулей, которые загружаются только при необходимости, а не все сразу. Некоторые модули хранятся отдельно от ядра, особенно драйверы дополнительных устройств.

Интерфейсы системы, имена переменных и структура каталогов определены стандартами POSIX, что делает Linux UNIX-подобной системой. Линус Торвальдс, создатель ядра, выбрал UNIX, потому что существовала база приложений, необходимых для операционной системы, а именно утилиты GNU. Однако он не разделял идей философии UNIX — одна программа, одно действие, вывод текста как универсальный интерфейс. По его мнению, они не отвечали потребностям современных пользователей.

3. Что делает ядро

Как упоминалось ранее, наибольший объем работы приходится на монолитное ядро. На верхнем уровне ядро обрабатывает входящие системные вызовы, т.е. интерфейс между ядром и пользовательскими приложениями. На более низком уровне ядро обрабатывает аппаратные прерывания, сигналы от периферийных устройств, процессора, памяти и т.д.

Ядро не ограничивается обработкой прерываний, оно также содержит драйверы устройств. Драйверы необходимы для обработки сигналов от устройств и перевода команд приложения в машинный код.

Драйверы занимают большую часть ядра. Некоторые из них находятся непосредственно в виде бинарных файлов, что противоречит идеям Фонда свободного программного обеспечения. Версия ядра без закрытых драйверов называется Linux-libre, и ее крайне сложно использовать на практике, поскольку маловероятно, что можно собрать компьютер только с драйверами с открытым исходным кодом.

Остальная часть ядра занимается работой с абстракциями. Например, планировщик создает виртуальные потоки, менеджер памяти выделяет и изолирует часть памяти для процесса, виртуальная файловая система создает единое пространство для файлов, а сетевой модуль создает сокеты. Это одно из условий высокой безопасности, поскольку в противном случае одна программа может легко завладеть конфиденциальными данными другой, например, ключами шифрования.

Выводы

В итоге. Теперь вы знаете, что такое ядро Linux. Ядро — это самая привилегированная программа на компьютере. В частности, ядро Linux является монолитным. Другими словами: В режиме ядра работают все функции, необходимые для управления ресурсами компьютера. В пользовательском режиме также есть программы для управления, но они лишь расширяют возможности ядра.

Это интересно:  Настройка модема Yota. Yota как подключить модем.

Придерживаясь стандартов POSIX, ядро можно было переносить на многие платформы. Однако ориентация на философию UNIX имеет как преимущества, так и недостатки во многих аспектах дистрибутивов Linux. Простые приложения терминального вывода хороши для серверов, но для домашнего использования такой подход, вероятно, не подходит.

Например, Android использует ядро Linux, но не утилиты GNU, и в целом не пытается походить на UNIX, что обеспечило ему большую популярность. Таким образом, ядро — это просто инструмент, а цели могут быть любыми — от запуска терминала до создания суперкомпьютеров.

Ключевым критерием для «микроядра» является то, что все или почти все драйверы и модули размещаются в служебных процессах, хотя иногда явно невозможно загрузить модули расширения в само микроядро, и разработка таких расширений

Что такое ядро?

Каждая операционная система использует ядро. Без ядра невозможно функционирование операционной системы. Windows, Mac OS X и Linux — у всех есть ядро, и все они разные. Это ядро также выполняет большую часть работы операционной системы. В дополнение к ядру существует множество приложений, которые связаны с ядром, чтобы сделать весь пакет полезным — подробнее об этом позже.

Задача ядра — взаимодействие с аппаратным и программным обеспечением и максимально эффективное управление системными ресурсами. Он взаимодействует с оборудованием через драйверы, которые включены в ядро (или позже дополнительно установлены как модули ядра). Поэтому если приложение хочет что-то сделать (например, изменить громкость динамика), оно может просто послать запрос ядру, а ядро может использовать драйвер для динамика для фактического изменения громкости.

Ядро активно участвует в управлении ресурсами. Он должен убедиться, что памяти достаточно для запуска приложения, и поместить приложение в нужное место в памяти. Ядро пытается оптимизировать использование ЦП, чтобы как можно быстрее выполнять задачи. Цель также состоит в том, чтобы избежать блокировок — проблем, которые приводят к полной остановке системы, когда приложению требуется ресурс, используемый другим приложением. Это довольно сложный «цирк» — координировать все эти вещи, но это должно быть сделано, для этого и существует ядро.

Это интересно:  Стабилизация камеры смартфона: какая бывает и как работает. Оптическая стабилизация в смартфонах что это.

Что еще составляет операционную систему?

Как я уже упоминал ранее, операционные системы содержат собственное ядро вместе с рядом других приложений. С помощью одного только ядра сделать что-либо с операционной системой практически невозможно. Вам также понадобятся некоторые другие приложения, например, оболочка. Оболочки отвечают за отображение подсказок на терминалах или командных строках. Оболочки — это гораздо более простой способ запуска приложений, навигации по папкам и т.д. Все эти задачи, которые вы можете выполнять в оболочке, поддерживаются другими приложениями, которые также должны быть подключены. Например, приложение tar необходимо, когда вы работаете с tar-шарами в оболочке.

Операционные системы, особенно дистрибутивы Linux, включают в себя все больше и больше приложений, таких как среды рабочего стола, веб-браузеры, офисные пакеты и другие приложения, с которыми вы часто взаимодействуете напрямую. Итак, как вы видите, ядро — это очень маленькая часть операционной системы, но, возможно, самая важная.

История Linux

Как давно существует ядро Linux? Впервые она была разработана в 1991 году финским студентом Линусом Торвальдсом. Он отправил письмо в список рассылки со словами: «Привет всем, кто использует Minix! Я разрабатываю (бесплатную) операционную систему для клонов AT на базе процессоров 386 (486). Это просто хобби, а не что-то большое и профессиональное, как GNU». За более чем два десятилетия операционная система hobby превратилась в крупный программный продукт, который сегодня используется на миллионах устройств по всему миру.

В это время Линус решил лицензировать ядро под GPL, что означало, что ядро было с открытым исходным кодом. Люди могли свободно просматривать код, изменять его в соответствии со своими потребностями и затем распространять его среди других (под той же лицензией).

Оцените статью
levsha71.ru