Branduolys yra pagrindinis operacinės sistemos komponentas, valdantis kompiuterio ir aparatinės įrangos operacijas. Jis iš esmės valdo atminties ir procesoriaus laiko operacijas. Tai yra pagrindinė operacinės sistemos dalis. Branduolys veikia kaip tiltas tarp programų ir duomenų apdorojimo, atliekamo aparatūros lygiu, naudojant tarpprocesinį ryšį ir sistemos iškvietimus.
Branduolys pirmiausia įkeliamas į atmintį, kai įkeliama operacinė sistema, ir lieka atmintyje, kol operacinė sistema vėl išjungiama. Jis atsakingas už įvairias užduotis, tokias kaip disko valdymas, užduočių valdymas ir atminties valdymas.
Branduolys turi procesų lentelę, kuri seka visus aktyvius procesus
• Procesų lentelėje yra kiekvieno proceso regiono lentelė, kurios įvestis nurodo įrašus regionų lentelėje.
Branduolys įkelia vykdomąjį failą į atmintį „exec“ sistemos skambučio metu.
Jis nusprendžia, kuris procesas turi būti priskirtas procesoriui vykdyti ir kuris procesas turi būti laikomas pagrindinėje atmintyje, kad jis būtų vykdomas. Iš esmės jis veikia kaip sąsaja tarp vartotojo programų ir aparatinės įrangos. Pagrindinis branduolio tikslas yra valdyti ryšį tarp programinės įrangos, ty vartotojo lygio programų ir aparatinės įrangos, ty procesoriaus ir disko atminties.
Branduolio tikslai:
- Užmegzti ryšį tarp vartotojo lygio taikomosios programos ir aparatinės įrangos.
- Nuspręsti įeinančių procesų būklę.
- Norėdami valdyti disko valdymą.
- Norėdami valdyti atminties valdymą.
- Kontroliuoti užduočių valdymą.
Branduolio tipai:
1. Monolitinis branduolys –
Tai vienas iš branduolio tipų, kuriame visos operacinės sistemos paslaugos veikia branduolio erdvėje. Ji turi priklausomybę tarp sistemos komponentų. Jame yra didžiulės sudėtingos kodo eilutės.
Pavyzdys:
Unix, Linux, Open VMS, XTS-400 etc.>
Privalumas:
1. Efektyvumas: Monolitiniai branduoliai paprastai yra greitesni nei kitų tipų branduoliai, nes kiekvienam sistemos iškvietimui jiems nereikia perjungti vartotojo režimo į branduolio režimą ir atvirkščiai, o tai gali sukelti papildomų išlaidų.
2. Griežta integracija: Kadangi visos operacinės sistemos paslaugos veikia branduolio erdvėje, jos gali efektyviau bendrauti tarpusavyje, todėl lengviau diegti sudėtingas funkcijas ir optimizuoti.
3. Paprastumas: Monolitinius branduolius projektuoti, įdiegti ir derinti lengviau nei kitų tipų branduolius, nes jie turi vieningą struktūrą, kuri palengvina kodo valdymą.
kas yra garsiakalbis
4. Mažesnė delsa: Monolitiniai branduoliai turi mažesnį delsą nei kitų tipų branduoliai, nes sistemos iškvietimus ir pertraukimus gali tvarkyti tiesiogiai branduolys.
Trūkumas:
1. Stabilumo problemos: Monolitiniai branduoliai gali būti mažiau stabilūs nei kitų tipų branduoliai, nes bet kokia branduolio tarnybos klaida ar saugos pažeidžiamumas gali paveikti visą sistemą.
2. Saugumo spragos: Kadangi visos operacinės sistemos paslaugos veikia branduolio erdvėje, bet koks vienos iš paslaugų saugumo pažeidžiamumas gali pakenkti visai sistemai.
3. Techninės priežiūros sunkumai: Monolitinius branduolius gali būti sunkiau prižiūrėti nei kitų tipų branduolius, nes bet koks vienos iš paslaugų pakeitimas gali paveikti visą sistemą.
4. Ribotas moduliškumas: Monolitiniai branduoliai yra mažiau moduliniai nei kitų tipų branduoliai, nes visos operacinės sistemos paslaugos yra glaudžiai integruotos į branduolio erdvę. Tai apsunkina funkcijų pridėjimą arba pašalinimą nepažeidžiant visos sistemos.
2. Mikro branduolys –
Tai yra branduolio tipai, kuriems būdingas minimalistinis požiūris. Jis turi virtualią atmintį ir gijų planavimą. Jis yra stabilesnis su mažiau paslaugų branduolio erdvėje. Tai leidžia pailsėti vartotojo erdvėje.
Jis naudojamas mažose OS.
Pavyzdys :
Mach, L4, AmigaOS, Minix, K42 etc.>
Privalumai:
1. Patikimumas: Mikrobranduolių architektūra sukurta taip, kad būtų patikimesnė nei monolitiniai branduoliai. Kadangi dauguma operacinės sistemos paslaugų veikia už branduolio erdvės ribų, bet kokia paslaugos klaida ar saugos pažeidžiamumas neturės įtakos visai sistemai.
localdate java
2. Lankstumas : Mikrobranduolių architektūra yra lankstesnė nei monolitiniai branduoliai, nes leidžia pridėti arba pašalinti skirtingas operacinės sistemos paslaugas, nepažeidžiant visos sistemos.
3. Moduliškumas: Mikrobranduolių architektūra yra labiau modulinė nei monolitiniai branduoliai, nes kiekviena operacinės sistemos paslauga veikia nepriklausomai nuo kitų. Taip lengviau prižiūrėti ir derinti sistemą.
4. Perkeliamumas: Mikrobranduolių architektūra yra labiau nešiojama nei monolitiniai branduoliai, nes dauguma operacinės sistemos paslaugų veikia už branduolio erdvės ribų. Tai leidžia lengviau perkelti operacinę sistemą į skirtingas aparatinės įrangos architektūras.
Trūkumai:
1. Našumas: Mikrobranduolių architektūra gali būti lėtesnė nei monolitiniai branduoliai, nes jai reikia daugiau konteksto perjungimų tarp vartotojo erdvės ir branduolio erdvės.
2. Sudėtingumas: Mikrobranduolių architektūra gali būti sudėtingesnė nei monolitiniai branduoliai, nes jai reikia daugiau komunikacijos ir sinchronizavimo mechanizmų tarp skirtingų operacinės sistemos paslaugų.
3. Vystymo sunkumai: Kurti operacines sistemas, pagrįstas mikrobranduolių architektūra, gali būti sudėtingesnis nei monolitinių branduolių kūrimas, nes tam reikia daugiau dėmesio skirti detalėms kuriant komunikacijos ir sinchronizavimo mechanizmus tarp skirtingų paslaugų.
4. Didesnis išteklių naudojimas: Mikrobranduolių architektūra gali naudoti daugiau sistemos išteklių, pvz., atminties ir procesoriaus, nei monolitiniai branduoliai, nes jai reikia daugiau komunikacijos ir sinchronizavimo mechanizmų tarp skirtingų operacinės sistemos paslaugų.
3. Hibridinis branduolys –
Tai ir monolitinio branduolio, ir mikrobranduolių derinys. Jis turi monolitinio branduolio greitį ir dizainą bei mikrobranduolių moduliškumą ir stabilumą.
Pavyzdys :
Windows NT, Netware, BeOS etc.>
Privalumai:
java žemėlapio pavyzdys
1. Našumas: Hibridiniai branduoliai gali pasiūlyti geresnį našumą nei mikrobranduoliai, nes jie sumažina kontekstinių perjungimų tarp vartotojo erdvės ir branduolio erdvės skaičių.
2. Patikimumas: Hibridiniai branduoliai gali pasiūlyti didesnį patikimumą nei monolitiniai branduoliai, nes jie išskiria tvarkykles ir kitus branduolio komponentus atskirose apsaugos srityse.
3. Lankstumas: Hibridiniai branduoliai gali pasiūlyti didesnį lankstumą nei monolitiniai branduoliai, nes jie leidžia pridėti arba pašalinti skirtingas operacinės sistemos paslaugas, nepažeidžiant visos sistemos.
4. Suderinamumas: Hibridiniai branduoliai gali būti labiau suderinami nei mikrobranduoliai, nes jie gali palaikyti platesnį įrenginių tvarkyklių spektrą.
Trūkumai:
1. Sudėtingumas: Hibridiniai branduoliai gali būti sudėtingesni nei monolitiniai branduoliai, nes juose yra ir monolitinių, ir mikrobranduolių komponentų, o tai gali apsunkinti projektavimą ir įgyvendinimą.
2. Saugumas: Hibridiniai branduoliai gali būti mažiau saugūs nei mikrobranduoliai, nes jie turi didesnį atakos paviršių dėl monolitinių komponentų.
3. Priežiūra: Hibridinius branduolius gali būti sunkiau prižiūrėti nei mikrobranduolių, nes jų konstrukcija ir įgyvendinimas yra sudėtingesnis.
4. Išteklių naudojimas: Hibridiniai branduoliai gali naudoti daugiau sistemos išteklių nei mikrobranduoliai, nes juose yra ir monolitinių, ir mikrobranduolių komponentų.
4. Exo branduolys –
Tai branduolio tipas, kuris vadovaujasi principu „nuo galo iki galo“. Jame yra kuo mažiau aparatinės įrangos abstrakcijų. Jis paskirsto fizinius išteklius programoms.
Pavyzdys :
Nemesis, ExOS etc.>
Privalumai:
1. Lankstumas: „Exokernels“ siūlo aukščiausią lankstumo lygį, leidžiantį kūrėjams pritaikyti ir optimizuoti operacinę sistemą pagal savo specifinius programos poreikius.
2. Našumas: „Exokernels“ sukurti taip, kad užtikrintų geresnį našumą nei tradiciniai branduoliai, nes jie pašalina nereikalingas abstrakcijas ir leidžia programoms tiesiogiai pasiekti aparatinės įrangos išteklius.
: Java
3. Saugumas: „Exokernels“ užtikrina geresnį saugumą nei tradiciniai branduoliai, nes jie leidžia tiksliai valdyti sistemos išteklių, pvz., atminties ir procesoriaus laiko, paskirstymą.
4. Moduliškumas: Exokernels yra labai modulinės, todėl galima lengvai pridėti arba pašalinti operacinės sistemos paslaugas.
Trūkumai:
1. Sudėtingumas: Eksokernelius kurti gali būti sudėtingiau nei tradicinius branduolius, nes jiems reikia daugiau dėmesio skirti detalėms ir atidžiai apsvarstyti sistemos išteklių paskirstymą.
2. Vystymo sunkumai: Kurti programas egzokerneliams gali būti sunkiau nei tradiciniams branduoliams, nes programos turi būti parašytos, kad būtų galima tiesiogiai pasiekti aparatinės įrangos išteklius.
3. Ribotas palaikymas: Eksokerneliai vis dar yra nauja technologija ir gali neturėti tokio paties lygio palaikymo ir išteklių kaip tradiciniai branduoliai.
4. Derinimo sunkumai: Programų ir operacinės sistemos paslaugų derinimas egzokerneliuose gali būti sunkesnis nei tradiciniuose branduoliuose dėl tiesioginės prieigos prie aparatinės įrangos išteklių.
5. Nano branduolys –
Tai branduolio tipas, siūlantis aparatinės įrangos abstrakciją, bet be sistemos paslaugų. „Micro Kernel“ taip pat neturi sisteminių paslaugų, todėl „Micro Kernel“ ir „Nano Kernel“ tapo analogiški.
Pavyzdys :
EROS etc.>
Privalumai:
1. Mažas dydis: Nanobranduoliai suprojektuoti taip, kad būtų itin maži, teikiantys tik pačias būtiniausias funkcijas, reikalingas sistemai paleisti. Tai gali padaryti juos efektyvesnius ir greitesnius nei kitų tipų branduoliai.
2. Didelis moduliškumas: Nanobranduoliai yra labai moduliniai, todėl juos galima lengvai pridėti arba pašalinti operacinės sistemos paslaugas, todėl jie yra lankstesni ir labiau pritaikomi nei tradiciniai monolitiniai branduoliai.
3. Saugumas: Nanobranduoliai užtikrina geresnį saugumą nei tradiciniai branduoliai, nes jie turi mažesnį atakos paviršių ir sumažina klaidų ar klaidų kode riziką.
prologo kalba
4. Perkeliamumas: Nanobranduoliai yra sukurti taip, kad būtų labai nešiojami, todėl juos galima naudoti įvairiose aparatinės įrangos architektūrose.
Trūkumai:
1. Ribotas funkcionalumas: Nanobranduoliai teikia tik svarbiausias funkcijas, todėl jie netinkami sudėtingesnėms programoms, kurioms reikalingas platesnis paslaugų spektras.
2. Sudėtingumas: Kadangi nanobranduoliai teikia tik esmines funkcijas, juos kurti ir prižiūrėti gali būti sudėtingiau nei kitų tipų branduolius.
3. Našumas: Nors nanobranduoliai yra skirti efektyvumui, jų minimalistinis požiūris tam tikrose situacijose gali nesuteikti tokio paties našumo lygio kaip kitų tipų branduoliai.
4. Suderinamumas: Dėl savo minimalistinio dizaino nanobranduoliai gali būti nesuderinami su visomis aparatinės ir programinės įrangos konfigūracijomis, o tai riboja jų praktinį naudojimą tam tikrose situacijose.