Hạt nhân

Hạt nhân là gì:

Kernel là một từ tiếng Anh được sử dụng trong điện toán để chỉ định lõi của hệ điều hành, là phần chính của máy tính.

Một thay đổi đơn giản từ phiên bản Kernel sang phiên bản cũ hơn hoặc hiện tại có thể đủ để giải quyết các vấn đề về phần cứng và khả năng tương thích trên máy tính.

Với toàn quyền kiểm soát mọi thứ liên quan đến hệ thống, Kernel là một trong những chương trình đầu tiên được tải trong quá trình khởi động.

Ngay khi nó bắt đầu chạy, kernel bắt đầu một quá trình phát hiện tất cả phần cứng cần thiết cho hoạt động đúng của máy tính.

Ngoài ra, một hạt nhân vận hành các yêu cầu đầu vào và đầu ra phần mềm, và quản lý, ví dụ, bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi được sử dụng.

Hàm nhân

Nhân, lõi của hệ thống, chịu trách nhiệm kết nối phần mềm với phần cứng.

Theo cách này, nó thiết lập giao tiếp hiệu quả giữa các tài nguyên của hệ điều hành và quản lý các chức năng chính của nó.

Xem bên dưới các chức năng chính của một hệ điều hành, được quản lý bởi Kernel.

Quy trình quản lý

Trong một hệ điều hành, quá trình này là một chương trình đang chạy.

Việc quản lý quy trình được thực hiện bởi Kernel quyết định quá trình nào sẽ được thực thi.

Mỗi quy trình đang chạy có thể nhập và thoát bộ xử lý nhiều lần trong cùng một giây, nhường chỗ cho quy trình khác.

Hạt nhân chịu trách nhiệm quyết định quá trình nào sẽ được phân bổ trên bộ xử lý.

Vì việc chuyển đổi giữa các tiến trình xảy ra rất nhanh, một chương trình có thể tiếp tục chạy ngay cả khi nó không có trên bộ xử lý.

Chế độ truy cập

Việc thực hiện một quy trình có thể được thực hiện theo hai cách khác nhau.

Chế độ người dùng : bao gồm một số hệ thống con. Một trong số đó, bao gồm hệ thống con môi trường, chạy các ứng dụng được thiết kế cho các loại hệ điều hành khác nhau.

Chế độ người dùng được coi là chế độ không được ưu tiên. Tất cả phần mềm trong chế độ này phải thực hiện các yêu cầu tới Kernel để thực thi các hướng dẫn đặc quyền, chẳng hạn như tạo các quy trình.

Chế độ hạt nhân : được coi là đặc quyền vì nó có quyền truy cập vào toàn bộ máy tính. Khi CPU ở chế độ Kernel, nó cho biết rằng nó đang chạy phần mềm đáng tin cậy và có thể thực hiện bất kỳ hướng dẫn nào.

Xem ý nghĩa của CPU.

Quản lý bộ nhớ

Trong trình quản lý tác vụ, một phần RAM (tổng bộ nhớ) được phân bổ cho kernel.

Trong quá trình quản lý, kernel sẽ gửi các chương trình đến một không gian địa chỉ.

Một phần của tổng bộ nhớ được phân bổ cho kernel đảm bảo rằng luôn có bộ nhớ khả dụng cho các tiến trình cốt lõi được gửi đến không gian đó.

Kernel cũng có chức năng xác định dung lượng bộ nhớ mà mỗi tiến trình có thể truy cập trong quá trình hoạt động.

Quản lý thiết bị

Kernel điều khiển các thiết bị ngoại vi được kết nối với máy tính.

Bất cứ khi nào người dùng kết nối một thiết bị (ví dụ ổ đĩa bút, máy in, tai nghe, chuột, v.v.), Kernel sẽ quản lý bộ nhớ của thiết bị đó và giao tiếp với các chương trình và phần cứng của máy tính.

Mỗi thiết bị có một ổ đĩa đã được tạo để hoạt động trên một hệ điều hành cụ thể. Do đó, trình điều khiển được thiết kế cho Windows không hoạt động, ví dụ, trên MAC.

Trình điều khiển của mỗi thiết bị là thực hiện một loại dịch lệnh được thực thi giữa một thiết bị điện tử nhất định và hệ điều hành của máy tính.

Các dịch vụ của một hệ điều hành được truy cập thông qua giao diện người dùng được gọi là shell, trong tiếng Anh có nghĩa là "shell". Tên này là do thực tế là lớp vỏ là lớp ngoài cùng, xung quanh lõi.

Xem ý nghĩa của giao diện.

Các cuộc gọi hệ thống

Các cuộc gọi hệ thống là các chức năng cụ thể mà các chương trình máy tính được sử dụng trong chế độ người dùng có. Chúng được sử dụng để gọi lõi của hệ điều hành của máy tính để nó thực hiện một số hành động nhất định.

Các chức năng này thường phức tạp và sử dụng các tính năng mà người dùng trung bình không có quyền truy cập.

Xem bên dưới để biết một số ví dụ về các cuộc gọi hệ thống Windows và nhân Linux tương ứng của chúng.

Tìm hiểu thêm về Windows.

Các loại hạt nhân

Đối với kiến ​​trúc của nó, cốt lõi của một hệ điều hành có thể là nguyên khối, lai hoặc micronucleus .

Nguyên khối

Trình điều khiển thiết bị và phần mở rộng kernel chạy trong không gian kernel, với quyền truy cập phần cứng đầy đủ.

Bởi vì tất cả các mô-đun chạy trong cùng một không gian địa chỉ, nếu có lỗi xảy ra ở một trong các không gian này, toàn bộ hệ thống có thể bị ảnh hưởng.

Ví dụ về nguyên khối : Linux, BSD, MS-DOS và Solaris.

Linux là một trong những hạt nhân nguyên khối nổi tiếng nhất,

Là phần mềm miễn phí và di động, Linux có lợi thế khi làm việc trên hàng chục nền tảng, từ máy tính IBM đến thiết bị di động, điện thoại thông minh hoặc iPod.

Tìm hiểu thêm về phần mềm và phần cứng ..

Vi hạt hoặc vi hạt

Các micronucleus, như tên của nó ngụ ý, là một hạt nhân rất nhỏ, và do đó, nó thực hiện càng ít quá trình càng tốt trong không gian Kernel.

Một số quy trình chạy trong không gian người dùng.

Với hạt nhân loại micronucleus, nếu xảy ra lỗi, chỉ cần khởi động lại dịch vụ đưa ra sự cố.

Điều này sẽ ngăn toàn bộ hệ thống bị đánh sập (như với hạt nhân nguyên khối).

Ví dụ về các vi hạt : AIX, BeOS, L4, Mach, Minix, MorphOS, QNX, RADIOS, VSTa và GNU Hurd.

Lai

Các hệ thống hybrid được coi là hệ thống hoạt động với một nền tảng trung gian khi so sánh với các nguyên khối và micronuclei.

Sự kết hợp giữa sự ổn định và bảo mật của hạt nhân vi mô với hiệu suất của nguyên khối.

Hạt nhân lai tương tự như một micronucleus, nhưng có một mã ("không thiết yếu") trong không gian lõi để các hoạt động được thực hiện nhanh hơn.

Ví dụ về các giống lai : AmigaOS, Android, Chrome, Macintosh, webOS, Windows, OSX và Xinu.

Hạt nhân Android được xây dựng từ Linux. Tuy nhiên, không phải tất cả đều phân loại Android là Linux vì họ cho rằng nó chỉ dựa trên Linux chứ không phải Linux.

Tìm hiểu thêm về Android.