משמעות גרעין (מה זה, מושג והגדרה)

ליבה היא מילה באנגלית המשמשת במחשוב כדי לייעד את ליבת מערכת ההפעלה, שהוא החלק העיקרי של מחשב.

שינוי פשוט של גרסת Kernel לגרסה ישנה יותר או עדכנית יותר יכול להספיק בכדי לפתור בעיות של חוּמרָה וגם תאימות למחשבים.

עם שליטה מלאה בכל הקשור למערכת, הגרעין הוא אחת התוכניות הראשונות שנטענו בזמן האתחול. ברגע שהוא מתחיל לרוץ, הליבה מתחילה תהליך שמגלה את כל כולו חוּמרָה הכרחי כדי שהמחשב יפעל כראוי.

בנוסף, גרעין מטפל בבקשות קלט ופלט של תוֹכנָה, ומנהל, למשל, זיכרון והתקנים היקפיים בשימוש.

תפקיד הליבה

האחראי על הליבה, הליבה של המערכת לחבר את תוֹכנָה אל ה חוּמרָה. באופן זה היא יוצרת תקשורת יעילה בין משאבי מערכת ההפעלה ומנהלת את תפקידיה.

ראה להלן את הפונקציות העיקריות של מערכת הפעלה, המנוהלת על ידי הגרעין.

ניהול תהליך

במערכת הפעלה התהליך הוא תוכנית פועלת. ניהול התהליכים המבוצע על ידי הליבה מחליט אילו תהליכים יבוצעו.

כל אחד מהתהליכים הפועלים יכול להיכנס ולצאת מהמעבד מספר פעמים באותה שנייה, ולפנות מקום לתהליך אחר. הליבה אחראית להחליט אילו תהליכים יוקצו על המעבד.

מכיוון שהמעבר בין התהליכים מתרחש במהירות רבה, תוכנית יכולה להמשיך לפעול גם אם היא לא נמצאת במעבד.

מצבי גישה

ביצוע תהליך יכול להתבצע בשתי דרכים שונות.

• מצב משתמש: מורכב מכמה תת מערכות. אחת מהן, כולל תת המערכת הסביבתית, מריצה יישומים המיועדים לסוגים שונים של מערכות הפעלה. מצב משתמש נחשב למצב חסר זכות. כל ה תוכנות בדרך זו עליהם להגיש בקשות לליבה על מנת לבצע הוראות מיוחסות, כגון יצירת תהליכים.
• מצב ליבה: נחשב פריבילגי מכיוון שיש לו גישה לכל המחשב. כאשר המעבד נמצא במצב ליבה, זה מציין שהוא מפעיל a תוֹכנָה אמין ומסוגל לבצע כל הוראות.

ראה גם את המשמעות של מעבד.

ניהול זיכרון

במנהל המשימות, חלק מזיכרון ה- RAM (זיכרון כולל) מוקצה לליבה.

במהלך ניהול התהליך, הליבה שולחת תוכניות לחלל כתובות. החלק של סך הזיכרון שהוקצה לליבה מבטיח שתמיד יהיה זיכרון זמין כך שהתהליכים העיקריים נשלחים למרחב ההוא.

ליבה יש גם את הפונקציה להגדיר את חלק הזיכרון אליו יכול כל תהליך לגשת במהלך פעולתו.

ניהול מכשירים

הגרעין שולט בציוד ההיקפי המחובר למחשב.

בכל פעם שמשתמש מחבר מכשיר (למשל כונן עט, מדפסת, אוזניות, מקלדת, עכבר וכו '), הליבה מנהלת את הזיכרון של אותו מכשיר ואת התקשורת שלו עם תוכניות ועם חוּמרָה מהמחשב.

לכל מכשיר יש כונן שתוכנן לעבוד על מערכת הפעלה מסוימת. לכן, א נהג שתוכנן עבור Windows אינו פועל, למשל, ב- MAC.

או נהג תפקידו של כל מכשיר הוא לבצע מעין תרגום של פקודות המבוצעות בין מכשיר אלקטרוני מסוים לבין מערכת ההפעלה של המחשב.

ניתן לגשת לשירותיה של מערכת הפעלה באמצעות ממשק משתמש שמוגדר כ- צדף, שפירושו באנגלית "מעטפת". השם נובע מכך שה- צדף להיות השכבה החיצונית ביותר, סביב הליבה.

ראה את המשמעות של מִמְשָׁק.

שיחות מערכת

שיחות מערכת הן פונקציות ספציפיות הזמינות לתוכניות מחשב המשמשות במצב משתמש. הם משמשים כדי להפעיל את הליבה של מערכת ההפעלה של המחשב כך שהיא לבצע פעולה מסוימת.

פונקציות אלה לרוב מורכבות ומשתמשות בתכונות שלמשתמש הממוצע אין גישה אליהן.

להלן מספר דוגמאות לשיחות מערכת של Windows וליבת הלינוקס המתאימה להן.

חלונות	לינוקס	תיאור
ידית קרבה	סגור	סגור קובץ
CreateFile	לִפְתוֹחַ	ליצור קובץ
מחק קובץ	בטל את הקישור	מחק קובץ
ExitProcess	יְצִיאָה	לסיים תהליך על כל פלחיו
GetLocalTime	קְבוּצָה	אחזר את המיקום, התאריך והשעה הנוכחיים

לדעת יותר על חלונות.

סוגי גרעינים

מבחינת הארכיטקטורה שלה, הליבה של מערכת הפעלה יכולה להיות מוֹנוֹלִיטִי, היברידי או להיות א מיקרו גרעין.

מוֹנוֹלִיטִי

מנהלי התקנים ותוספי ליבה פועלים בחלל הליבה, עם גישה מלאה ל- חוּמרָה.

מכיוון שכל המודולים פועלים באותו מרחב כתובת, אם מתרחשת שגיאה באחד מהמרחבים הללו, המערכת יכולה להיות מושפעת.

דוגמאות למונוליטי: לינוקס, BSD, MS-DOS וסולאריס.

לינוקס הוא אחד הגרעינים המונוליטיים הפופולאריים ביותר. כמו תוֹכנָה בחינם ונייד שהוא, לינוקס יש את היתרון בכך שהיא פועלת בעשרות פלטפורמות, ממחשבי IBM וכלה במכשירים ניידים, סמארטפונים אוֹ אייפוד.

לדעת יותר על תוֹכנָה וחוּמרָה.

מיקרו-קרנל או מיקרו-קרנל

המיקרו-קרנל, כשמו כן הוא, הוא גרעין קטן מאוד ומסיבה זו הוא מריץ כמה שפחות תהליכים במרחב הקרנל. חלק מהתהליכים הללו פועלים במרחב המשתמשים.

עם סוג הליבה המיקרו-קרנל, אם מתרחשת שגיאה, פשוט הפעל מחדש את השירות שהציג את הבעיה. זה מונע את הורדת המערכת כולה (כפי שקורה עם הגרעין המונוליטי).

דוגמאות למיקרו-גרעינים: AIX, BeOS, L4, Mach, Minix, MorphOS, QNX, RADIOS, VSTa ו- GNU Hurd.

היברידי

מערכות היברידיות נחשבות למערכות העובדות עם דרך בינונית בהשוואה למערכות מונוליטיות ומיקרו גרעין. ההיברידית משלבת יציבות מיקרו-קרנל וביטחון עם ביצועים מונוליטיים.

הליבה ההיברידית דומה למיקרו-קרנל, אך יש לה קוד ("לא חיוני") במרחב הליבה כך שהפעולות המבוצעות מהירות יותר.

דוגמאות להיברידיות: AmigaOS, Android, Chrome, Macintosh, webOS, Windows, OSX ו- Xinu.

הגרעין של דְמוּי אָדָם בנוי מלינוקס. עם זאת, לא כולם מדרגים את דְמוּי אָדָם כמו לינוקס כפי שהם רואים שזה מבוסס רק על לינוקס, אבל לא על לינוקס עצמה.

לדעת יותר על דְמוּי אָדָם.