Co to jest jądro w systemie operacyjnym? Jakie są rodzaje jądra?

Jądro jest centralnym składnikiem systemu operacyjnego (OS). Odpowiada za zarządzanie zasobami systemu oraz za świadczenie usług na rzecz programów użytkownika. Istnieją dwa rodzaje jądra: monolityczne i mikrojądro. Jądro monolityczne to pojedynczy, duży plik wykonywalny, który zawiera cały kod systemu operacyjnego. Jądra monolityczne są zwykle szybsze i wydajniejsze niż mikrojądra, ale są również trudniejsze do zaprojektowania i debugowania. Mikrojądro to małe, modułowe jądro, które zawiera tylko kod niezbędny do podstawowej funkcjonalności systemu. Mikrojądra są zwykle bardziej elastyczne i łatwiejsze do zaprojektowania i debugowania niż jądra monolityczne, ale mogą być wolniejsze i mniej wydajne.

Każdy system operacyjny, czy to Windows, Mac, Linux czy Android, ma podstawowy program o nazwie Rdzeń który pełni rolę „szefa” całego systemu. To serce systemu operacyjnego! Jądro to nic innego jak program komputerowy, który kontroluje wszystko inne. Wszystko, co dzieje się na komputerze, przechodzi przez niego. W tym poście omówimy, czym jest jądro w systemie operacyjnym i różne typy jąder.

Co to jest jądro w systemie operacyjnym

Teraz, gdy wiemy, że jest to główny program w systemie operacyjnym, powinniśmy również wiedzieć, że jest to pierwszy program ładowany po programie ładującym. Następnie przeprowadza wszystkie negocjacje między sprzętem a oprogramowaniem lub aplikacjami. Więc jeśli uruchamiasz program, interfejs użytkownika wysyła żądanie do jądra. Następnie jądro wysyła żądanie do procesora, pamięci w celu przypisania mocy obliczeniowej, pamięci i innych rzeczy, aby aplikacja mogła działać płynnie na interfejsie użytkownika.

Możesz myśleć o jądrze jako o tłumaczu. Tłumaczy żądania wejścia/wyjścia z oprogramowania na zestaw instrukcji dla procesora i karty graficznej. Mówiąc najprościej, jest to warstwa między oprogramowaniem a sprzętem, dzięki której wszystko jest możliwe. Jądro zarządza następującymi elementami:

1. CPU / GPU
2. Pamięć
3. Urządzenia I/O lub I/O
4. Zarządzanie zasobami
5. Zarządzanie pamięcią
6. Zarządzanie urządzeniami
7. wywołania systemowe.

Procesy użytkownika mogą uzyskiwać dostęp do przestrzeni jądra tylko za pomocą wywołań systemowych. Jeśli program spróbuje uzyskać bezpośredni dostęp, spowoduje to błąd.

Okna detektora keyloggera 10

Bezpieczeństwo i ochrona jądra

Jądro chroni również sprzęt. Jeśli nie ma ochrony, każdy program będzie w stanie wykonać dowolne zadanie na komputerze, w tym awarię komputera, uszkodzenie danych itp.

We współczesnych komputerach bezpieczeństwo realizowane jest na poziomie sprzętowym. Na przykład system Windows nie załaduje sterowników, które nie pochodzą z zaufanego źródła i nie są certyfikowane podpisem. Bezpieczny rozruch i zaufany rozruch są klasycznymi przykładami.

Zmień kolor tła folderu Windows 10

Bezpieczny rozruch: Jest to standard bezpieczeństwa opracowany przez przemysł komputerowy. Pomaga chronić system przed złośliwym oprogramowaniem, zapobiegając uruchamianiu nieautoryzowanych aplikacji podczas uruchamiania systemu. Ta funkcja zapewnia, że ​​komputer uruchamia się tylko przy użyciu oprogramowania zaufanego przez producenta komputera. Dlatego przy każdym uruchomieniu komputera oprogramowanie układowe weryfikuje sygnaturę każdego elementu oprogramowania rozruchowego, w tym sterowników oprogramowania układowego (opcjonalnych pamięci ROM) i systemu operacyjnego. Jeśli podpisy zostaną zweryfikowane, komputer uruchamia się, a oprogramowanie układowe przekazuje kontrolę do systemu operacyjnego.

Zaufany rozruch: Korzysta z wirtualnego Moduł zaufanej platformy (VTPM), aby zweryfikować podpis cyfrowy jądra systemu Windows 10 przed jego uruchomieniem. Z kolei potwierdza wszystkie inne składniki procesu uruchamiania systemu Windows, w tym sterowniki rozruchowe, pliki startowe i ELAM. Jeśli plik został w jakikolwiek sposób zmieniony lub zmodyfikowany, program ładujący wykrywa go i odmawia załadowania, uznając go za uszkodzony komponent. Krótko mówiąc, zapewnia łańcuch zaufania dla wszystkich elementów w czasie ładowania.

Jakie są rodzaje jądra

Rdzeń może również komunikować się ze sprzętem przez bezpieczną linię. W ten sposób firmy mogą opracować jądro, które może wchodzić w interakcję ze sprzętem za pomocą zestawu przycisków. Weźmy na przykład pralkę. W zależności od tego, którymi pokrętłami poruszamy i ustawionym czasem - podstawowy poziom jądra powinien wystarczyć. Jednak same jądra stają się z czasem bardziej złożone, co skutkuje różnymi typami jąder.

1. Rdzeń monolityczny: Tutaj zarówno system operacyjny, jak i jądro działają w tej samej przestrzeni pamięci i są odpowiednie tam, gdzie bezpieczeństwo tak naprawdę nie ma znaczenia. Skutkuje to szybszym dostępem, ale jeśli jest błąd w sterowniku urządzenia, cały system ulega awarii.
2. Mikrojądro: Jest to okrojona wersja Monolithic Kernel, w której samo jądro może wykonać większość pracy i nie ma potrzeby stosowania dodatkowego GUI. Powinny być używane tam, gdzie bezpieczeństwo i awaria systemu nie występują lub nie wystąpią.
3. Rdzeń hybrydowy: Ten rdzeń jest tym, co widzimy najczęściej. Windows, macOS od Apple. Są mieszanką jądra monolitycznego i mikrojądra. Usuwa sterowniki, ale utrzymuje usługi systemowe w jądrze - podobnie jak ładuje się sterowniki kiedy Windows rozpocznie proces rozruchu .
4. Nano-rdzeń: Jeśli potrzebujesz jądra, ale większość jego funkcji można konfigurować zewnętrznie, staje się to oczywiste.
5. Rdzeń Exo: To jądro oferuje tylko ochronę procesów i obsługę zasobów. Jest jednak używany głównie podczas testowania własnego projektu i przechodzenia na lepszy typ jądra.

Rdzeń to znacznie więcej niż to, o czym mówiliśmy. Gdy kopiesz głębiej, definicja jądra staje się szersza i głębsza.

Mamy nadzieję, że ten post był łatwy do zrozumienia i pomoże Ci zrozumieć podstawy.