В вычислительной технике, что такое ядро?

В большинстве компьютерных операционных систем ядро ​​является центральным компонентом. Это мост между пользователем и приложениями и компьютерным оборудованием. Это также механизм, который позволяет компьютеру обрабатывать несколько пользователей и несколько задач одновременно. Типы ядер - это монолитное ядро, микроядро, гибридное ядро, нанокернель и экзокернель.

Ядро управляет всеми системными ресурсами компьютера. Это включает в себя долговременное хранилище, центральный процессор (CPU), кратковременную память и устройства ввода и вывода. Когда приложению требуется один из этих ресурсов, ядро ​​делает ресурс доступным и выполняет запрос.

Такая обработка ресурсов позволяет операционным системам быть как многопользовательскими, так и многозадачными. Операционная система на самом деле не выполняет более одной задачи одновременно. Вместо этого ядро ​​переключает задачи с такой высокой скоростью, что компьютер выполняет несколько задач. Ядро также отвечает за то, чтобы ресурсы, используемые одним пользователем или процессом, не нарушали запрос другого пользователя или процесса.

Там два основных типа ядер - это монолитное ядро ​​и микроядро. В монолитных ядрах используется супервизорный метод управления ресурсами, при котором все службы операционной системы выполняются в одном и том же адресном пространстве, называемом пространством ядра. Некоторые монолитные ядра могут загружать и выгружать исполняемые модули. Это расширяет возможности операционной системы, сохраняя при этом минимальный объем кода, выполняемого в пространстве ядра одновременно.

Микроядра запускают только минимальное количество сервисов операционной системы, таких как управление памятью, управление потоками и межпроцессное взаимодействие в пространстве ядра. Все остальные службы, такие как драйверы устройств, пользовательские интерфейсы и управление файлами, выполняются в пользовательском пространстве. Микроядро строго минимизирует объем кода, который выполняется в режиме ядра.

Гибридное ядро ​​представляет собой комбинацию монолитного и микроядерного. Большинство системных служб операционной системы выполняются в пространстве ядра, как монолитное ядро. Существуют и другие службы, такие как файловая система и оконная система, которые выполняются в пользовательском пространстве.

Другие типы ядра - это наноядро и экзокерно. Нанокернел использует драйверы устройств для обслуживания практически всех сервисов. Exokernel использует программы для распределения физических ресурсов.