Ce este un nucleu într-un sistem de operare? Care sunt tipurile de nuclee?

Un nucleu este componenta centrală a unui sistem de operare (OS). Este responsabil de gestionarea resurselor sistemului și de furnizarea de servicii pentru programele utilizatorului. Există două tipuri de nucleu: monolitic și microkernel. Un nucleu monolitic este un singur fișier mare, executabil, care conține tot codul pentru sistemul de operare. Nuezele monolitice sunt de obicei mai rapide și mai eficiente decât microkernel-urile, dar sunt și mai dificil de proiectat și de depanat. Un microkernel este un nucleu mic, modular, care conține doar codul necesar pentru funcționalitatea de bază a sistemului. Microkernel-urile sunt de obicei mai flexibile și mai ușor de proiectat și de depanat decât nucleele monolitice, dar pot fi mai lente și mai puțin eficiente.

Fiecare sistem de operare, fie că este Windows, Mac, Linux sau Android, are un program de bază numit Miez care acționează ca „șef” pentru întregul sistem. Aceasta este inima sistemului de operare! Nucleul nu este altceva decât un program de calculator care controlează orice altceva. Tot ce se întâmplă pe computer trece prin el. În această postare, vom discuta ce este un nucleu în sistemul de operare și diferite tipuri de nuclee.

Ce este un nucleu în sistemul de operare

Acum că știm că acesta este programul principal din sistemul de operare, ar trebui să știm și că acesta este primul program care este încărcat după bootloader. Apoi face toată negocierea între hardware și software sau aplicații. Deci, dacă rulați un program, interfața de utilizator trimite o solicitare către kernel. Nucleul trimite apoi o solicitare CPU, memorie pentru a atribui putere de procesare, memorie și alte lucruri, astfel încât aplicația să poată rula fără probleme pe front-end.

Vă puteți gândi la nucleu ca la un traducător. Traduce solicitările I/O din software într-un set de instrucțiuni pentru CPU și GPU. Mai simplu spus, este stratul dintre software și hardware care face totul posibil. Nucleul gestionează următoarele:

1. CPU / GPU
2. Memorie
3. Dispozitive I/O sau I/O
4. Managementul resurselor
5. Gestionarea memoriei
6. Gestionarea dispozitivelor
7. apeluri de sistem.

Procesele utilizatorului pot accesa spațiul kernel numai folosind apeluri de sistem. Dacă programul încearcă să acceseze direct, va avea ca rezultat o eroare.

Outlook trebuie să fie online sau conectat pentru a finaliza această acțiune

Securitatea și protecția kernelului

Nucleul protejează și hardware-ul. Dacă nu există protecție, orice program va putea efectua orice sarcină pe computer, inclusiv blocarea computerului, coruperea datelor etc.

În calculatoarele moderne, securitatea este implementată la nivel hardware. De exemplu, Windows nu va încărca drivere care nu provin dintr-o sursă de încredere și certificate cu o semnătură. Pornire sigură și pornire de încredere sunt exemple clasice.

acest site nu poate fi accesat Windows 10

Încărcare sigură: Acesta este un standard de securitate dezvoltat de industria PC-urilor. Vă ajută să vă protejați sistemul de malware, împiedicând rularea aplicațiilor neautorizate în timpul pornirii sistemului. Această caracteristică asigură că computerul dvs. pornește numai folosind un software de încredere de către producătorul computerului. Astfel, ori de câte ori pornește computerul, firmware-ul verifică semnătura fiecărei piese de software de pornire, inclusiv driverele de firmware (ROM-uri opționale) și sistemul de operare. Dacă semnăturile sunt verificate, computerul pornește și firmware-ul trece controlul sistemului de operare.

Pornire de încredere: Folosește virtual Modul platformă de încredere (VTPM) pentru a verifica semnătura digitală a nucleului Windows 10 înainte de a-l porni. La rândul său, confirmă toate celelalte componente ale procesului de pornire Windows, inclusiv driverele de pornire, fișierele de pornire și ELAM. Dacă fișierul a fost alterat sau modificat în vreun fel, încărcătorul îl detectează și refuză să se încarce, recunoscându-l ca o componentă coruptă. Pe scurt, oferă un lanț de încredere pentru toate elementele în timpul încărcării.

Care sunt tipurile de nuclee

Nucleul poate comunica și cu hardware-ul printr-o linie securizată. În acest fel, companiile pot dezvolta un nucleu care poate interacționa cu hardware-ul lor folosind un set de butoane. Luați, de exemplu, o mașină de spălat. În funcție de butoanele pe care le mutați și de timpul setat - un nivel de bază al nucleului ar trebui să fie suficient. Cu toate acestea, nucleele în sine devin mai complexe în timp, rezultând tipuri de nuclee.

1. Miez monolitic: Aici, atât sistemul de operare, cât și kernelul rulează în același spațiu de memorie și sunt potrivite acolo unde securitatea nu contează cu adevărat. Acest lucru duce la un acces mai rapid, dar dacă există o eroare în driverul dispozitivului, întregul sistem se blochează.
2. Micronucleu: Aceasta este o versiune redusă a kernelului monolitic în care nucleul însuși poate face cea mai mare parte a muncii și nu este nevoie de o interfață grafică suplimentară. Acestea trebuie utilizate acolo unde securitatea și defecțiunea sistemului nu sunt prezente sau nu vor apărea.
3. Miez hibrid: Acest nucleu este ceea ce vedem cel mai mult. Windows, macOS de la Apple. Ele sunt un amestec de un sâmbure monolit și un micro-sâmbure. Îndepărtează driverele, dar păstrează serviciile de sistem în interiorul nucleului - similar cu modul în care driverele sunt încărcate atunci când Windows pornește procesul de pornire .
4. Nano-core: Dacă trebuie să aveți un nucleu, dar majoritatea caracteristicilor sale sunt configurabile extern, atunci acest lucru devine evident.
5. Core Exo: Acest nucleu oferă doar protecție procesului și gestionarea resurselor. Cu toate acestea, este folosit în principal atunci când testați propriul proiect și treceți la un tip de nucleu mai bun.

Miezul este mult mai mult decât ceea ce am tot vorbit. Pe măsură ce săpați mai adânc, definiția unui nucleu devine din ce în ce mai largă și mai profundă.

Sperăm că această postare a fost ușor de înțeles și vă va ajuta să înțelegeți elementele de bază.