Ο πυρήνας είναι μια αγγλική λέξη που χρησιμοποιείται στον υπολογιστή για να προσδιορίσει το πυρήνας λειτουργικού συστήματος, το οποίο είναι το κύριο μέρος ενός υπολογιστή.
Μια απλή αλλαγή της έκδοσης Kernel σε παλαιότερη ή πιο πρόσφατη μπορεί να είναι αρκετή για την επίλυση προβλημάτων σκεύη, εξαρτήματα και επίσης συμβατότητα με υπολογιστή.
Με πλήρη έλεγχο όλων των σχετικών με το σύστημα, ο πυρήνας είναι ένα από τα πρώτα προγράμματα που φορτώνονται κατά την εκκίνηση. Μόλις αρχίσει να τρέχει, ο πυρήνας ξεκινά μια διαδικασία που ανιχνεύει το σύνολο σκεύη, εξαρτήματα απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία του υπολογιστή.
Επιπλέον, ένας πυρήνας χειρίζεται αιτήσεις εισόδου και εξόδου από λογισμικό, και διαχειρίζεται, για παράδειγμα, τη μνήμη και τις περιφερειακές συσκευές που χρησιμοποιούνται.
Ρόλος πυρήνα
Ο πυρήνας, ο πυρήνας του συστήματος, είναι υπεύθυνος για συνδέστε το λογισμικό στο σκεύη, εξαρτήματα. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργεί μια αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ των πόρων του λειτουργικού συστήματος και διαχειρίζεται τις λειτουργίες του.
Δείτε παρακάτω τις κύριες λειτουργίες ενός λειτουργικού συστήματος, το οποίο διαχειρίζεται ο πυρήνας.
διαχείριση της διαδικασίας
Σε ένα λειτουργικό σύστημα, η διαδικασία είναι ένα τρέχον πρόγραμμα. Η διαχείριση διεργασιών που εκτελείται από τον Πυρήνα αποφασίζει ποιες διαδικασίες θα εκτελεστούν.
Κάθε μία από τις διεργασίες που εκτελούνται μπορούν να εισέλθουν και να εξέλθουν από τον επεξεργαστή αρκετές φορές στο ίδιο δευτερόλεπτο, δίνοντας μια άλλη διαδικασία. Ο πυρήνας είναι υπεύθυνος για να αποφασίσει ποιες διαδικασίες θα εκχωρηθούν στον επεξεργαστή.
Δεδομένου ότι η εναλλαγή μεταξύ διεργασιών γίνεται πολύ γρήγορα, ένα πρόγραμμα μπορεί να συνεχίσει να εκτελείται ακόμη και αν δεν βρίσκεται στον επεξεργαστή.
Λειτουργίες πρόσβασης
Η εκτέλεση μιας διαδικασίας μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους.
- λειτουργία χρήστη: αποτελείται από πολλά υποσυστήματα. Ένα από αυτά, συμπεριλαμβανομένου του περιβαλλοντικού υποσυστήματος, εκτελεί εφαρμογές σχεδιασμένες για διαφορετικούς τύπους λειτουργικών συστημάτων. Η λειτουργία χρήστη θεωρείται μη προνομιακή. Ολα τα λογισμικά Με αυτόν τον τρόπο πρέπει να υποβάλλουν αιτήματα στον Πυρήνα για να εκτελέσουν προνομιακές οδηγίες, όπως δημιουργία διαδικασιών.
- Λειτουργία πυρήνα: θεωρείται προνομιακό επειδή έχει πρόσβαση σε ολόκληρο τον υπολογιστή. Όταν η CPU βρίσκεται σε λειτουργία πυρήνα, δείχνει ότι εκτελείται a λογισμικό αξιόπιστος και ικανός να εκτελέσει οποιεσδήποτε οδηγίες.
Δείτε επίσης την έννοια του ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ.
διαχείριση μνήμης
Στον διαχειριστή εργασιών, ένα μέρος της μνήμης RAM (συνολική μνήμη) εκχωρείται στον Πυρήνα.
Κατά τη διαχείριση της διαδικασίας, ο πυρήνας στέλνει προγράμματα σε ένα χώρο διευθύνσεων. Το μέρος της συνολικής μνήμης που διατίθεται στον Πυρήνα διασφαλίζει ότι υπάρχει πάντα διαθέσιμη μνήμη έτσι ώστε οι κύριες διαδικασίες να αποστέλλονται σε αυτόν τον χώρο.
Ο πυρήνας έχει επίσης τη λειτουργία να καθορίζει το τμήμα της μνήμης στο οποίο μπορεί να έχει πρόσβαση κάθε διαδικασία κατά τη λειτουργία του.
Διαχείριση συσκευής
ο πυρήνας ελέγχει τα περιφερειακά που είναι συνδεδεμένα στον υπολογιστή.
Κάθε φορά που ένας χρήστης συνδέει μια συσκευή (για παράδειγμα, μονάδα πένας, εκτυπωτής, ακουστικά, πληκτρολόγιο, ποντίκι κ.λπ.), ο Πυρήνας διαχειρίζεται τη μνήμη αυτής της συσκευής και την επικοινωνία της με προγράμματα και με σκεύη, εξαρτήματα από τον υπολογιστή.
Κάθε συσκευή διαθέτει μια μονάδα δίσκου που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε ένα συγκεκριμένο λειτουργικό σύστημα. Επομένως, α οδηγός σχεδιασμένο για Windows δεν λειτουργεί, για παράδειγμα, σε MAC.
Ο οδηγός Η λειτουργία κάθε συσκευής είναι να πραγματοποιεί ένα είδος μετάφρασης εντολών που εκτελούνται μεταξύ μιας συγκεκριμένης ηλεκτρονικής συσκευής και του λειτουργικού συστήματος του υπολογιστή.
Οι υπηρεσίες ενός λειτουργικού συστήματος έχουν πρόσβαση μέσω ενός περιβάλλοντος εργασίας χρήστη που ορίζεται ως κέλυφος, που στα αγγλικά σημαίνει "κέλυφος". Το όνομα οφείλεται στο γεγονός ότι το κέλυφος είναι το εξώτατο στρώμα, γύρω από τον πυρήνα.
Δείτε την έννοια του διεπαφή.
κλήσεις συστήματος
Οι κλήσεις συστήματος είναι συγκεκριμένες λειτουργίες που διατίθενται σε προγράμματα υπολογιστών που χρησιμοποιούνται στη λειτουργία χρήστη. Χρησιμοποιούνται για να επικαλεστούν τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος ενός υπολογιστή έτσι ώστε να είναι εκτελέστε συγκεκριμένη δράση.
Αυτές οι λειτουργίες είναι συχνά περίπλοκες και χρησιμοποιούν λειτουργίες στις οποίες ο μέσος χρήστης δεν έχει πρόσβαση.
Ακολουθούν μερικά παραδείγματα κλήσεων συστήματος των Windows και του αντίστοιχου πυρήνα Linux.
| Παράθυρα | Linux | Περιγραφή |
|---|---|---|
κλείσιμο |
Κλείσε |
κλείσιμο αρχείου |
| Δημιουργία αρχείου | Άνοιξε | δημιουργία αρχείου |
| Διαγραφή φακέλου | αποσύνδεση | διαγραφή φακέλου |
| Διαδικασία εξόδου | έξοδος | Τερματισμός μιας διαδικασίας και όλων των τμημάτων της |
| GetLocalTime | ομάδα | Ανάκτηση τρέχουσας τοποθεσίας, ημερομηνίας και ώρας |
μάθετε περισσότερα για Παράθυρα.
Τύποι πυρήνα
Όσον αφορά την αρχιτεκτονική του, ο πυρήνας ενός λειτουργικού συστήματος μπορεί να είναι μονολιθικός, υβρίδιο ή να είναι μικροπυρήνας.
Μονολιθικός
Τα προγράμματα οδήγησης συσκευών και οι επεκτάσεις πυρήνα εκτελούνται στον κεντρικό χώρο, με πλήρη πρόσβαση στο σκεύη, εξαρτήματα.
Καθώς όλες οι λειτουργικές μονάδες εκτελούνται στον ίδιο χώρο διευθύνσεων, εάν παρουσιαστεί σφάλμα σε έναν από αυτούς τους χώρους, μπορεί να επηρεαστεί ολόκληρο το σύστημα.
Παραδείγματα μονολιθικών: Linux, BSD, MS-DOS και Solaris.
Το Linux είναι ένας από τους πιο γνωστούς μονολιθικούς πυρήνες. Σαν λογισμικό δωρεάν και φορητό, το Linux έχει το πλεονέκτημα να λειτουργεί σε δεκάδες πλατφόρμες, από υπολογιστές IBM έως κινητές συσκευές smartphone ή iPod.
μάθετε περισσότερα για λογισμικό καισκεύη, εξαρτήματα.
Microkernel ή microkernel
Το μικροπυρήνα, όπως υποδηλώνει το όνομά του, είναι ένας πολύ μικρός πυρήνας και, για αυτόν τον λόγο, εκτελεί όσο το δυνατόν λιγότερες διαδικασίες στον χώρο του πυρήνα. Ορισμένες από αυτές τις διαδικασίες εκτελούνται στο χώρο του χρήστη.
Με τον πυρήνα τύπου micro-kernel, εάν παρουσιαστεί σφάλμα, επανεκκινήστε την υπηρεσία που παρουσίασε το πρόβλημα. Αυτό αποτρέπει την πτώση ολόκληρου του συστήματος (όπως συμβαίνει με τον μονολιθικό πυρήνα).
Παραδείγματα μικροπυρήνων: AIX, BeOS, L4, Mach, Minix, MorphOS, QNX, RADIOS, VSTa και GNU Hurd.
Υβρίδιο
Τα υβριδικά συστήματα θεωρούνται συστήματα που λειτουργούν με μεσαίο έδαφος σε σύγκριση με τα μονολιθικά και μικροπυρηνικά συστήματα. Το υβρίδιο συνδυάζει σταθερότητα και ασφάλεια μικροπυρήνων με μονολιθική απόδοση.
Ο υβριδικός πυρήνας είναι παρόμοιος με έναν μικροπυρήνα, αλλά έχει κωδικό ("μη απαραίτητο") στον χώρο του πυρήνα, έτσι ώστε οι λειτουργίες που εκτελούνται να είναι γρηγορότερες.
Παραδείγματα υβριδίων: AmigaOS, Android, Chrome, Macintosh, webOS, Windows, OSX και Xinu.
ο πυρήνας του Android είναι κατασκευασμένο από Linux. Ωστόσο, δεν βαθμολογούν όλοι το Android όπως το Linux καθώς το θεωρούν ότι βασίζεται μόνο στο Linux, αλλά όχι στο ίδιο το Linux.
μάθετε περισσότερα για Android.