Kärna är ett engelska ord som används i datorer för att beteckna operativsystemets kärna, som är huvuddelen av en dator.
En enkel förändring av Kernel-versionen till en äldre eller mer aktuell kan räcka för att lösa problem med hårdvara och även datorkompatibilitet.
Med full kontroll över allt som är relaterat till systemet är Kärnan ett av de första programmen som laddas vid starttiden. Så snart den börjar köra, startar kärnan en process som upptäcker hela hårdvara nödvändigt för att datorn ska fungera korrekt.
Dessutom hanterar en kärna in- och utgångsförfrågningar från programvara, och hanterar t.ex. minne och kringutrustning som används.
Kärnroll
Kärnan, kärnan i systemet, är ansvarig för ansluta programvara till hårdvara. På detta sätt etablerar den en effektiv kommunikation mellan operativsystemets resurser och hanterar dess funktioner.
Se nedan de viktigaste funktionerna i ett operativsystem, som hanteras av Kärnan.
processhantering
I ett operativsystem är processen ett pågående program. Processhanteringen som utförs av kärnan bestämmer vilka processer som ska köras.
Var och en av de pågående processerna kan komma in och ut ur processorn flera gånger på samma sekund, vilket ger plats för en annan process. Kärnan är ansvarig för att besluta vilka processer som kommer att tilldelas på processorn.
Eftersom växling mellan processer sker mycket snabbt kan ett program fortsätta att köras även om det inte finns på processorn.
Åtkomstlägen
Genomförandet av en process kan utföras på två olika sätt.
- användarläge: består av flera delsystem. Ett av dem, inklusive miljöundersystemet, kör applikationer som är utformade för olika typer av operativsystem. Användarläge betraktas som ett privilegierat läge. Alla mjukvaror på detta sätt måste de göra förfrågningar till kärnan för att kunna utföra privilegierade instruktioner, såsom att skapa processer.
- Kärnläge: anses vara privilegierat eftersom det har åtkomst till hela datorn. När processorn är i kärnläge indikerar det att den kör en programvara pålitlig och kunna utföra alla instruktioner.
Se även innebörden av CPU.
minneshantering
I uppgiftshanteraren tilldelas en del av RAM-minnet (totalt minne) till kärnan.
Under processhanteringen skickar kärnan program till ett adressutrymme. Den del av det totala minnet som tilldelats kärnan säkerställer att det alltid finns minne tillgängligt så att huvudprocesserna skickas till det utrymmet.
Kärnan har också funktionen att definiera den del av minnet som varje process kan komma åt under dess drift.
Enhetshantering
kärnan kontrollerar kringutrustning som är ansluten till datorn.
Varje gång en användare ansluter en enhet (till exempel penna enhet, skrivare, hörlurar, tangentbord, mus etc.), hanterar kärnan minnet på enheten och dess kommunikation med program och med hårdvara från datorn.
Varje enhet har en enhet som är utformad för att fungera i ett visst operativsystem. Därför är en förare designad för Windows fungerar inte till exempel på en MAC.
O förare Funktionen för varje enhet är att utföra en typ av översättning av kommandon som utförs mellan en viss elektronisk enhet och datorns operativsystem.
Tjänsterna i ett operativsystem nås via ett användargränssnitt betecknat som skal, som på engelska betyder “skal”. Namnet beror på det faktum att skal vara det yttersta lagret, runt kärnan.
Se innebörden av gränssnitt.
systemanrop
Systemanrop är specifika funktioner som är tillgängliga för datorprogram som används i användarläge. De används för att åberopa kärnan i en dators operativsystem så att den utför vissa åtgärder.
Dessa funktioner är ofta komplexa och använder funktioner som den genomsnittliga användaren inte har tillgång till.
Nedan följer några exempel på Windows-systemanrop och deras motsvarande Linux-kärna.
| Windows | Linux | Beskrivning |
|---|---|---|
nära handtag |
stänga |
stäng fil |
| CreateFile | öppna | skapa fil |
| Radera fil | ta bort länk | radera fil |
| ExitProcess | utgång | Avsluta en process och alla dess segment |
| GetLocalTime | team | Hämta aktuell plats, datum och tid |
veta mer om Windows.
Kärntyper
När det gäller dess arkitektur kan kärnan i ett operativsystem vara monolitisk, hybrid eller vara en mikrokärnan.
Monolitisk
Enhetsdrivrutiner och kärntillägg körs i kärnutrymmet, med full åtkomst till hårdvara.
Eftersom alla moduler körs i samma adressutrymme kan hela systemet påverkas om ett fel inträffar i ett av dessa utrymmen.
Exempel på monolitisk: Linux, BSD, MS-DOS och Solaris.
Linux är en av de mest populära monolitiska kärnorna. Tycka om programvara gratis och bärbar som det är, har Linux fördelen att den körs på dussintals plattformar, från IBM-datorer till mobila enheter, smartphones eller iPod.
veta mer om programvara ochhårdvara.
Microkernel eller microkernel
Mikrokärnan är, som namnet antyder, en mycket liten kärna och av den anledningen kör den så få processer som möjligt i kärnutrymmet. Några av dessa processer körs i användarutrymme.
Om det uppstår ett fel med mikrokärnan Kernel startar du bara om tjänsten som presenterade problemet. Detta förhindrar att hela systemet bryts ner (som händer med monolitisk kärna).
Exempel på mikrokärnor: AIX, BeOS, L4, Mach, Minix, MorphOS, QNX, RADIOS, VSTa och GNU Hurd.
Hybrid
Hybridsystem betraktas som system som fungerar med mellanliggande jämfört med monolitiska och mikrokärniga system. Hybrid kombinerar mikrokernelstabilitet och säkerhet med monolitisk prestanda.
Hybridkärnan liknar en mikrokärna, men har kod ("icke-nödvändig") i kärnutrymmet så att de utförda operationerna blir snabbare.
Exempel på hybrider: AmigaOS, Android, Chrome, Macintosh, webOS, Windows, OSX och Xinu.
kärnan av Android är byggd från Linux. Men inte alla betygsätter Android som Linux eftersom de anser att det bara är baserat på Linux, men inte Linux själv.
veta mer om Android.
