Co je jádro ve výpočetní technice?

Ve většině počítačových operačních systémů je jádro centrální součástí. Je to most mezi uživatelem a aplikacemi a hardwarem počítače. Je to také mechanismus, který umožňuje počítači zpracovávat více uživatelů a více úkolů současně. Typy jader jsou monolitické jádro, mikrokernel, hybridní jádro, nanokernel a exokernel.

Jádro spravuje všechny systémové prostředky počítače. To zahrnuje dlouhodobé úložiště, centrální procesorovou jednotku (CPU), krátkodobou paměť a vstupní a výstupní zařízení. Pokud aplikace potřebuje jeden z těchto zdrojů, jádro zpřístupní prostředek a dokončí požadavek.

Tato manipulace se zdroji umožňuje, aby operační systémy byly víceuživatelskými i víceúlohovými. Operační systém ve skutečnosti neprovádí více než jeden úkol najednou. Místo toho jádro přepíná úkoly tak vysokou rychlostí, že se zdá, že počítač provádí více úkolů. Jádro je také zodpovědné za to, že prostředky používané jedním uživatelem nebo procesem nejsou porušeny požadavky jiného uživatele nebo procesu.

Existují dva hlavní typy jader: monolitické jádro a mikrok jádro. Monolitická jádra používají supervizní metodu správy zdrojů, ve které jsou všechny služby operačního systému spuštěny ve stejném adresovém prostoru, nazývaném jaderný prostor. Některá monolitická jádra mohou načítat a uvolňovat spustitelné moduly. To rozšiřuje možnosti operačního systému při současném zachování minimálního množství kódu běžícího v prostoru jádra kdykoli.

Mikrok jádra provozují pouze minimální množství služeb operačního systému, jako je správa paměti, správa vláken a meziprocesová komunikace v prostoru jádra. Všechny ostatní služby, jako jsou ovladače zařízení, uživatelská rozhraní a správa souborů, jsou spuštěny v uživatelském prostoru. Mikrokernel výrazně minimalizuje množství kódu, který je spuštěn v režimu jádra.

Hybridní jádro je kombinací monolitického a mikrokernelu. Většina systémových služeb operačního systému je spuštěna v prostoru jádra, jako monolitické jádro. V uživatelském prostoru jsou spuštěny další služby, například systém souborů a systém oken.

Ostatní typy jader jsou nanokernel a exokernel. Nanokernel používá ovladače zařízení ke zpracování téměř všech služeb. Exokernel používá programy k přidělování fyzických zdrojů.