Τι είναι ο πυρήνας σε ένα λειτουργικό σύστημα; Ποιοι είναι οι τύποι πυρήνα;

Ο πυρήνας είναι το κεντρικό στοιχείο ενός λειτουργικού συστήματος (OS). Είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση των πόρων του συστήματος και την παροχή υπηρεσιών σε προγράμματα χρηστών. Υπάρχουν δύο τύποι πυρήνα: ο μονολιθικός και ο μικροπυρήνας. Ένας μονολιθικός πυρήνας είναι ένα ενιαίο, μεγάλο, εκτελέσιμο αρχείο που περιέχει όλο τον κώδικα για το λειτουργικό σύστημα. Οι μονολιθικοί πυρήνες είναι συνήθως πιο γρήγοροι και πιο αποτελεσματικοί από τους μικροπυρήνες, αλλά είναι επίσης πιο δύσκολο να σχεδιαστούν και να εντοπιστούν σφάλματα. Ένας μικροπυρήνας είναι ένας μικρός, αρθρωτός πυρήνας που περιέχει μόνο τον απαραίτητο κώδικα για τη βασική λειτουργικότητα του συστήματος. Οι μικροπυρήνες είναι συνήθως πιο ευέλικτοι και πιο εύκολοι στο σχεδιασμό και τον εντοπισμό σφαλμάτων από τους μονολιθικούς πυρήνες, αλλά μπορεί να είναι πιο αργοί και λιγότερο αποτελεσματικοί.

Κάθε λειτουργικό σύστημα, είτε είναι Windows, Mac, Linux ή Android, έχει ένα βασικό πρόγραμμα που ονομάζεται Πυρήνας που λειτουργεί ως το «αφεντικό» για ολόκληρο το σύστημα. Αυτή είναι η καρδιά του λειτουργικού συστήματος! Ο πυρήνας δεν είναι παρά ένα πρόγραμμα υπολογιστή που ελέγχει όλα τα άλλα. Ό,τι συμβαίνει στον υπολογιστή περνά μέσα από αυτό. Σε αυτήν την ανάρτηση, θα συζητήσουμε τι είναι πυρήνας στο λειτουργικό σύστημα και διαφορετικούς τύπους πυρήνων.

Τι είναι ο πυρήνας στο λειτουργικό σύστημα

Τώρα που γνωρίζουμε ότι αυτό είναι το κύριο πρόγραμμα στο λειτουργικό σύστημα, θα πρέπει επίσης να γνωρίζουμε ότι αυτό είναι το πρώτο πρόγραμμα που φορτώνεται μετά τον φορτωτή εκκίνησης. Στη συνέχεια, κάνει όλη τη διαπραγμάτευση μεταξύ υλικού και λογισμικού ή εφαρμογών. Έτσι, εάν εκτελείτε ένα πρόγραμμα, η διεπαφή χρήστη στέλνει ένα αίτημα στον πυρήνα. Στη συνέχεια, ο πυρήνας στέλνει ένα αίτημα στην CPU, στη μνήμη για εκχώρηση ισχύος επεξεργασίας, στη μνήμη και άλλα πράγματα, ώστε η εφαρμογή να μπορεί να λειτουργεί ομαλά στο μπροστινό μέρος.

Μπορείτε να σκεφτείτε τον πυρήνα ως μεταφραστή. Μεταφράζει τις αιτήσεις εισόδου/εξόδου από το λογισμικό σε ένα σύνολο οδηγιών για την CPU και την GPU. Με απλά λόγια, είναι το επίπεδο μεταξύ λογισμικού και υλικού που κάνει τα πάντα δυνατά. Ο πυρήνας διαχειρίζεται τα εξής:

1. CPU / GPU
2. Μνήμη
3. Συσκευές I/O ή I/O
4. Διαχείριση πόρων
5. Διαχείριση μνήμης
6. Διαχείριση συσκευής
7. κλήσεις συστήματος.

Οι διεργασίες χρήστη μπορούν να έχουν πρόσβαση στον χώρο του πυρήνα μόνο χρησιμοποιώντας κλήσεις συστήματος. Εάν το πρόγραμμα προσπαθήσει να αποκτήσει απευθείας πρόσβαση, θα οδηγήσει σε σφάλμα.

παράθυρα ανιχνευτή keylogger 10

Ασφάλεια και προστασία πυρήνα

Ο πυρήνας προστατεύει επίσης το υλικό. Εάν δεν υπάρχει προστασία, οποιοδήποτε πρόγραμμα θα μπορεί να εκτελέσει οποιαδήποτε εργασία στον υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένου του σφάλματος του υπολογιστή σας, της καταστροφής δεδομένων κ.λπ.

Στους σύγχρονους υπολογιστές, η ασφάλεια εφαρμόζεται σε επίπεδο υλικού. Για παράδειγμα, τα Windows δεν θα φορτώνουν προγράμματα οδήγησης που δεν προέρχονται από αξιόπιστη πηγή και έχουν πιστοποιηθεί με υπογραφή. Ασφαλής εκκίνηση και αξιόπιστη εκκίνηση είναι κλασικά παραδείγματα.

αλλαγή παραθύρου χρώματος φόντου φακέλου 10

Ασφαλής εκκίνηση: Αυτό είναι ένα πρότυπο ασφαλείας που αναπτύχθηκε από τη βιομηχανία υπολογιστών. Βοηθά στην προστασία του συστήματός σας από κακόβουλο λογισμικό αποτρέποντας την εκτέλεση μη εξουσιοδοτημένων εφαρμογών κατά την εκκίνηση του συστήματος. Αυτή η δυνατότητα διασφαλίζει ότι ο υπολογιστής σας εκκινεί μόνο χρησιμοποιώντας λογισμικό που είναι αξιόπιστο από τον κατασκευαστή του υπολογιστή. Έτσι, κάθε φορά που ξεκινά ο υπολογιστής σας, το υλικολογισμικό επαληθεύει την υπογραφή κάθε τμήματος λογισμικού εκκίνησης, συμπεριλαμβανομένων των προγραμμάτων οδήγησης υλικολογισμικού (προαιρετικά ROM) και του λειτουργικού συστήματος. Εάν επαληθευτούν οι υπογραφές, ο υπολογιστής εκκινείται και το υλικολογισμικό περνά τον έλεγχο στο λειτουργικό σύστημα.

Αξιόπιστη εκκίνηση: Χρησιμοποιεί εικονικό Μονάδα αξιόπιστης πλατφόρμας (VTPM) για να επαληθεύσετε την ψηφιακή υπογραφή του πυρήνα των Windows 10 πριν τον εκκινήσετε. Με τη σειρά του, επιβεβαιώνει όλα τα άλλα στοιχεία της διαδικασίας εκκίνησης των Windows, συμπεριλαμβανομένων των προγραμμάτων οδήγησης εκκίνησης, των αρχείων εκκίνησης και του ELAM. Εάν το αρχείο έχει αλλοιωθεί ή τροποποιηθεί με οποιονδήποτε τρόπο, το πρόγραμμα φόρτωσης το εντοπίζει και αρνείται να φορτώσει, αναγνωρίζοντάς το ως κατεστραμμένο στοιχείο. Εν ολίγοις, παρέχει μια αλυσίδα εμπιστοσύνης για όλα τα στοιχεία κατά τη φόρτωση.

Ποιοι είναι οι τύποι πυρήνα

Ο πυρήνας μπορεί επίσης να επικοινωνεί με το υλικό μέσω μιας ασφαλούς γραμμής. Με αυτόν τον τρόπο, οι εταιρείες μπορούν να αναπτύξουν έναν πυρήνα που μπορεί να αλληλεπιδρά με το υλικό τους χρησιμοποιώντας ένα σύνολο κουμπιών. Πάρτε, για παράδειγμα, ένα πλυντήριο ρούχων. Ανάλογα με τα πόμολα που μετακινείτε και τον καθορισμένο χρόνο - ένα βασικό επίπεδο πυρήνα θα πρέπει να είναι αρκετό. Ωστόσο, οι ίδιοι οι πυρήνες γίνονται πιο περίπλοκοι με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα τους τύπους πυρήνων.

1. Μονολιθικός πυρήνας: Εδώ, τόσο το λειτουργικό σύστημα όσο και ο πυρήνας εκτελούνται στον ίδιο χώρο μνήμης και είναι κατάλληλα όπου η ασφάλεια δεν έχει πραγματικά σημασία. Αυτό οδηγεί σε ταχύτερη πρόσβαση, αλλά εάν υπάρχει σφάλμα στο πρόγραμμα οδήγησης της συσκευής, ολόκληρο το σύστημα διακόπτεται.
2. Μικροπυρήνας: Αυτή είναι μια απογυμνωμένη έκδοση του Monolithic Kernel όπου ο ίδιος ο πυρήνας μπορεί να κάνει το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς και δεν υπάρχει ανάγκη για επιπλέον GUI. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου η ασφάλεια και η αστοχία συστήματος δεν υπάρχουν ή δεν θα προκύψουν.
3. Υβριδικός πυρήνας: Αυτός ο πυρήνας είναι αυτό που βλέπουμε περισσότερο. Windows, macOS από την Apple. Είναι ένα μείγμα μονολιθικού πυρήνα και μικροπυρήνα. Καταργεί προγράμματα οδήγησης, αλλά διατηρεί τις υπηρεσίες συστήματος μέσα στον πυρήνα - παρόμοιο με το πώς φορτώνονται τα προγράμματα οδήγησης όταν Τα Windows ξεκινούν τη διαδικασία εκκίνησης .
4. Nano-Core: Εάν χρειάζεται να έχετε έναν πυρήνα, αλλά τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά του είναι εξωτερικά διαμορφώσιμα, τότε αυτό γίνεται προφανές.
5. Core Exo: Αυτός ο πυρήνας προσφέρει μόνο προστασία διεργασιών και χειρισμό πόρων. Ωστόσο, χρησιμοποιείται κυρίως όταν δοκιμάζετε το δικό σας έργο και μετακινείστε σε καλύτερο τύπο πυρήνα.

Ο πυρήνας είναι πολύ περισσότερο από αυτό για το οποίο έχουμε μιλήσει. Καθώς σκάβετε βαθύτερα, ο ορισμός του πυρήνα γίνεται όλο και πιο ευρύς.

Ελπίζουμε ότι αυτή η ανάρτηση ήταν εύκολα κατανοητή και θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τα βασικά.