Čo je jadro v OS? Aké sú typy jadra?

Jadro je centrálnou súčasťou operačného systému (OS). Je zodpovedný za správu prostriedkov systému a za poskytovanie služieb užívateľským programom. Existujú dva typy jadra: monolitické a mikrokernel. Monolitické jadro je jeden veľký spustiteľný súbor, ktorý obsahuje všetok kód operačného systému. Monolitické jadrá sú zvyčajne rýchlejšie a efektívnejšie ako mikrojadrá, ale je tiež ťažšie ich navrhnúť a ladiť. Mikrokernel je malé modulárne jadro, ktoré obsahuje iba kód potrebný pre základnú funkčnosť systému. Mikrojadrá sú zvyčajne flexibilnejšie a ľahšie sa navrhujú a ladia ako monolitické jadrá, ale môžu byť pomalšie a menej efektívne.

Každý operačný systém, či už je to Windows, Mac, Linux alebo Android, má základný program tzv Core ktorý vystupuje ako „šéf“ celého systému. Toto je srdce OS! Jadro nie je nič iné ako počítačový program, ktorý riadi všetko ostatné. Všetko, čo sa deje v počítači, prechádza cez ňu. V tomto príspevku budeme diskutovať o tom, čo je jadro v OS a rôzne typy jadier.

Čo je jadro v OS

Teraz, keď vieme, že toto je hlavný program v OS, mali by sme tiež vedieť, že toto je prvý program, ktorý sa načíta po bootloaderi. Potom vykonáva všetky rokovania medzi hardvérom a softvérom alebo aplikáciami. Ak teda spustíte program, používateľské rozhranie odošle požiadavku do jadra. Jadro potom odošle požiadavku do CPU, pamäte na pridelenie výpočtového výkonu, pamäte a ďalších vecí, aby aplikácia mohla na frontende bežať bez problémov.

Jadro si môžete predstaviť ako prekladač. Prekladá I/O požiadavky zo softvéru do súboru inštrukcií pre CPU a GPU. Jednoducho povedané, je to vrstva medzi softvérom a hardvérom, ktorá umožňuje všetko. Jadro spravuje nasledovné:

1. CPU / GPU
2. Pamäť
3. I/O alebo I/O zariadenia
4. Riadenie zdrojov
5. Správa pamäte
6. Správa zariadenia
7. systémové volania.

Používateľské procesy môžu pristupovať k priestoru jadra iba pomocou systémových volaní. Ak sa program pokúsi o priamy prístup, dôjde k chybe.

detektor keyloggerov Windows 10

Bezpečnosť a ochrana jadra

Jadro tiež chráni hardvér. Ak neexistuje žiadna ochrana, každý program bude môcť vykonať akúkoľvek úlohu v počítači vrátane zlyhania počítača, poškodenia údajov atď.

V moderných počítačoch je bezpečnosť implementovaná na hardvérovej úrovni. Systém Windows napríklad nenačíta ovládače, ktoré nepochádzajú z dôveryhodného zdroja a sú certifikované podpisom. Secure Boot a Trusted Boot sú klasické príklady.

zmeniť farbu pozadia priečinka Windows 10

Bezpečné spustenie: Toto je bezpečnostný štandard vyvinutý počítačovým priemyslom. Pomáha chrániť váš systém pred škodlivým softvérom tým, že zabraňuje spusteniu neoprávnených aplikácií počas spúšťania systému. Táto funkcia zaisťuje, že váš počítač sa spustí iba pomocou softvéru, ktorý je dôveryhodný výrobcom počítača. Firmvér teda pri každom spustení počítača overí podpis každého spúšťacieho softvéru vrátane ovládačov firmvéru (voliteľné ROM) a operačného systému. Ak sú podpisy overené, počítač sa zavedie a firmvér odovzdá kontrolu operačnému systému.

Dôveryhodné spustenie: Používa virtuálne Modul dôveryhodnej platformy (VTPM) na overenie digitálneho podpisu jadra systému Windows 10 pred jeho zavedením. Na druhej strane potvrdzuje všetky ostatné súčasti procesu spúšťania systému Windows vrátane zavádzacích ovládačov, spúšťacích súborov a ELAM. Ak bol súbor akýmkoľvek spôsobom pozmenený alebo upravený, zavádzač ho zistí a odmietne načítať, pričom ho rozpozná ako poškodený komponent. Stručne povedané, poskytuje reťaz dôvery pre všetky prvky v čase načítania.

Aké sú typy jadra

Jadro dokáže komunikovať s hardvérom aj cez zabezpečenú linku. Týmto spôsobom môžu spoločnosti vyvinúť jadro, ktoré dokáže interagovať s ich hardvérom pomocou sady tlačidiel. Vezmite si napríklad práčku. V závislosti od toho, akými gombíkmi sa pohybujete a od nastaveného času - základná úroveň jadra by mala stačiť. Samotné jadrá sa však časom stávajú zložitejšími, výsledkom čoho sú typy jadier.

1. Monolitické jadro: Tu OS aj jadro bežia v rovnakom pamäťovom priestore a sú vhodné tam, kde na bezpečnosti naozaj nezáleží. To má za následok rýchlejší prístup, no ak sa vyskytne chyba v ovládači zariadenia, celý systém spadne.
2. Mikronukleus: Toto je skrátená verzia monolitického jadra, kde väčšinu práce zvládne samotné jadro a nie je potrebné ďalšie GUI. Mali by sa používať tam, kde nie je prítomné alebo nenastane zlyhanie zabezpečenia a systému.
3. Hybridné jadro: Toto jadro je to, čo vidíme najviac. Windows, macOS od spoločnosti Apple. Sú zmesou monolitického jadra a mikrojadra. Odstraňuje ovládače, ale ponecháva systémové služby vo vnútri jadra – podobne ako keď sa ovládače načítavajú Systém Windows spustí proces zavádzania .
4. Nano-jadro: Ak potrebujete mať jadro, ale väčšina jeho funkcií je externe konfigurovateľná, potom je to zrejmé.
5. Core Exo: Toto jadro ponúka iba ochranu procesov a manipuláciu so zdrojmi. Používa sa však najmä vtedy, keď testujete svoj vlastný projekt a prechádzate na lepší typ jadra.

Jadro je oveľa viac, než o čom sme hovorili. Čím hlbšie, tým sa definícia jadra rozširuje a prehlbuje.

Dúfame, že tento príspevok bol ľahko pochopiteľný a pomôže vám pochopiť základy.