Si usa computadoras, debe haber escuchado el nombre Kernel. Pero, ¿sabes qué es Kernel ? ¿Dónde se necesita? Si no es así, al final del artículo de hoy aprenderá todo lo relacionado con Kernel. Quédese con nosotros para más detalles.

Este kernel es un centro muy importante del sistema operativo (SO) de la computadora. Es un núcleo que proporciona todos los servicios esenciales para diferentes partes del sistema operativo. Esta es la capa principal entre el sistema operativo y el hardware, y ayuda a manejar y administrar la memoria, los sistemas de archivos, el control de dispositivos y las redes.

El kernel se compara con mayor frecuencia con el shell, que en realidad es la parte externa del sistema operativo que interactúa con los comandos del usuario. Kernel y shell son términos que se utilizan con frecuencia en los sistemas operativos Unix, en términos de mainframe IBM o sistemas Microsoft Windows.

Considerando que, no confunda el kernel con el sistema básico de entrada/salida (BIOS), es un programa independiente que se almacena en un chip en una placa de circuito de computadora.

Por eso hoy pensé por qué no darles información completa sobre qué es un kernel y cómo funciona. Con esto puedes familiarizarte con una parte de esta computadora básica C. Así que comencemos sin demora.

Que es Kernel

El sistema operativo nos proporciona una interfaz gráfica para que podamos dar comandos al sistema informático. Pero el sistema no puede entender estos comandos directamente.

Entonces, el código se compila en un lenguaje binario, donde se usa el componente central del sistema operativo, y se llama Kernel .

Nos ocupamos de la capa más baja del kernel de usuario y luego el kernel se ocupa del sistema.

Kernel juega el papel de mediador entre el hardware y el software del sistema. Este núcleo no es un sistema operativo (SO); Es una unidad central del sistema operativo. Este es el primer programa que se carga en el área de memoria protegida durante el proceso de arranque. Se mantiene en esa memoria mientras el sistema está funcionando.

Este núcleo es una capa de abstracción de bajo nivel. El proceso de usuario utiliza un sistema para interactuar con el sistema. El sistema llama al kernel, luego el kernel ejecuta el proceso del usuario.

Kernel gestiona simultáneamente otros procesos del sistema, como la gestión de procesos, la gestión de memoria, la gestión de dispositivos y la gestión de E/S.

¿Qué hace el núcleo?

Como dije antes, el kernel es el componente básico de un sistema operativo. Actúa como un puente entre aplicaciones y procesa datos utilizando conexiones entre procesos y llamadas al sistema, que se realizan a nivel de hardware.

Cuando el sistema operativo se carga en la memoria , el kernel se carga primero y permanece en la memoria hasta que el sistema operativo se apaga nuevamente. Este kernel es responsable de todas las tareas de bajo nivel, como la gestión del disco, la gestión de tareas y la gestión de la memoria.

En general, el kernel de una computadora interactúa con los tres principales componentes de hardware de la computadora y también brinda servicios para la interfaz de aplicación/usuario, CPU, memoria y otros dispositivos de entrada/salida.

Además de proporcionar este kernel, también administra los recursos de la computadora, por lo que puede permitir que otros programas se ejecuten y usen estos recursos.

Con esto, el kernel prepara el espacio de direcciones de la memoria para las aplicaciones, carga los archivos del código de la aplicación en la memoria, configura la pila de ejecución para los programas y se bifurca con ellos a ubicaciones específicas para la ejecución dentro de los programas.

¿Cuáles son las características del Kernel?

Familiaricémonos con las características del kernel.

¿Cuáles son las responsabilidades de un Kernel?

Ahora aprendamos sobre las responsabilidades del Kernel.

1. CPU : este mismo núcleo es responsable de la cantidad de programas en ejecución que deben asignarse a los procesadores en un momento dado.

2. RAM : la RAM se utiliza para almacenar tanto las instrucciones como los datos del programa. Si bien muchos programas a menudo quieren acceder a esta memoria, quieren más memoria, que es más que la memoria disponible en la computadora.

En tal caso, es responsabilidad del Kernel asignar la memoria que usará, junto con decidir qué hacer cuando no hay suficiente memoria disponible.

3. Dispositivos de E/S : estos núcleos asignan solicitudes de diferentes aplicaciones para que las operaciones de E/S se puedan realizar en el dispositivo correcto, además, también brindan formas convenientes de usar el dispositivo.

4. Gestión de la memoria : este kernel tiene acceso completo a la memoria del sistema y también permite acceder a ella de forma segura cuando lo necesite.

5. Gestión de dispositivos : Kernel debe mantener una lista de todos los dispositivos disponibles. Este menú ya está configurado por el usuario o detectado por el sistema operativo en tiempo de ejecución (normalmente llamado Plug and Play).

¿Qué características proporciona Kernel?

Ahora averigüemos qué características proporciona el kernel.

1) programación de procesos (despacho)
2)
comunicación entre procesos 3) sincronización de procesos
4) cambio de contexto
5) manipulación de bloques de control de procesos
6) manejo de interrupciones
7) destrucción de creación de procesos 
8) reanudación de suspensión de procesos 

definición de núcleo

El administrador de trabajos del sistema operativo es el núcleo. Controla y gestiona todas las funciones básicas del sistema operativo.

Gestión de memoria : Kernel proporciona memoria virtual y física para que los procesos completen su ejecución. Si el proceso no puede finalizar en la memoria física, el kernel también proporciona espacio virtual en el disco duro para que pueda almacenar el proceso allí.

Este concepto se llama mapeo virtual. Cuando un programa necesita datos que no están actualmente en la RAM, la CPU apunta al kernel para obtener los datos y luego el kernel también responde a la CPU, escribiendo su contenido en un bloque de memoria inactivo. en el disco posible (un espacio creado para este propósito de acuerdo con los requisitos de datos) y luego también se reemplaza con los datos solicitados por el programa. Este esquema se llama relé de demanda.

Programador : este núcleo actúa como un programador mientras se ejecutan las operaciones. El procesador realiza una operación a la vez. Este núcleo asigna el procesador a un programa de la lista de aplicaciones en ejecución.

Gestión de dispositivos : Kernel controla las actividades de otros dispositivos periféricos con la ayuda de controladores de dispositivos. Los controladores de dispositivos son programas que ayudan al sistema operativo a interactuar con los dispositivos de hardware.

Un controlador de dispositivo proporciona una interfaz y ayuda al sistema operativo a interactuar con otros dispositivos periféricos como impresoras, escáneres, módems, teclados, ratones, etc.

Este controlador traduce las llamadas a funciones del sistema operativo en llamadas específicas del dispositivo. Los controladores de dispositivos detectan los dispositivos instalados y los motores de búsqueda al iniciar el sistema.

Este proceso utiliza el mecanismo de llamada al sistema para tratar con el kernel del sistema operativo. Una llamada al sistema es una llamada de servicio al núcleo del que se obtiene permiso para realizar la operación. Hay una instrucción de código de máquina de llamada al sistema que utiliza el programa de aplicación para que pueda obtener permiso de servicio del sistema operativo.

Gestión de memoria: – Este núcleo también gestiona la memoria RAM. Asigna memoria para la ejecución de instrucciones y datos. ¿Decide qué proceso está en la RAM y cuánta memoria se requiere para realizar el proceso? Este kernel maneja muchos procesos usando un mecanismo diferente.

Tipos de kernel

Ahora vamos a familiarizarnos con los diferentes tipos o tipos de kernel.

núcleo monolítico

Los núcleos monolíticos ejecutan todos los servicios básicos del sistema, como la gestión de procesos, la memoria, el manejo de interrupciones, las conexiones de E/S, el sistema de archivos, etc. dentro del espacio del núcleo.

Los núcleos monolíticos suelen tener la tasa de transferencia de datos más alta de todos los demás núcleos y, por lo tanto, se utilizan en servidores grandes o servidores dedicados a trabajos.

núcleo monolítico

1) Ser más pequeños en los modelos fuente y compilador
2) Menos código significa menos errores y menos problemas de seguridad.
3) Las llamadas al sistema se utilizan en un núcleo monolítico para realizar operaciones
4) La ejecución es muy rápida
5) En esto, todo sucede en el propio núcleo, por lo que no necesitamos ningún mecanismo adicional de E/S y proceso durante la creación de la aplicación para manejar .

defectos homogéneos del grano

1) La codificación también es muy difícil en el espacio del kernel, porque no puede usar bibliotecas comunes en él.
2) La depuración en esto es difícil, ya que tiene que reiniciar la computadora con frecuencia
3) Los errores en parte del núcleo causan muchos efectos secundarios
4) Los núcleos a menudo se vuelven grandes y difíciles de mantener.
5) No portátil: el kernel monolítico debe reescribirse con frecuencia para cada nueva arquitectura que se usa en el sistema operativo.

núcleo micro

Mientras que en un microkernel, el kernel proporciona las funciones básicas a través de las cuales permite la implementación de servidores y software separados. Kernel se divide en procesos separados llamados servidores. Aquí, algunos servidores se ejecutan en el espacio del usuario y otros en el espacio del núcleo.

Todos los servidores se mantienen por separado y se ejecutan en diferentes espacios de direcciones.
Por lo general, puede ver Microkernels en sistemas en tiempo real .

Ventajas de MicroKernel
1) Es más fácil de mantener en comparación con Monolithic Kernel.
2) Es a prueba de fallas (lo que significa que si un servidor falla, los otros servidores aún funcionan de manera eficiente).
3) Portátil
4) De tamaño pequeño
5) Contiene una pequeña cantidad de código. Esto aumenta su estabilidad y seguridad.

núcleo híbrido

En esto se mezclan lo mejor del kernel homogéneo y del micro kernel.

Tales como velocidad, diseño simple de núcleo monolítico + modularidad y estabilidad de núcleo pequeño

Tiene las cualidades tanto de un homogéneo como de un micronúcleo, pero no podemos decir que sea un núcleo exclusivamente específico.

Por lo general, puede ver estos núcleos en computadoras de escritorio y sistemas operativos Windows, Mac y Linux .

núcleo nano

Este tipo de kernel ofrece solo abstracción de hardware, no contiene servicios y el espacio para el kernel es mínimo. El nanokernel es el núcleo del hipervisor con el que puede simular múltiples sistemas a través de la virtualización. Los núcleos son ideales para proyectos compactos.

Exo-Núcleo

Este núcleo es el más pequeño. Solo proporciona protección de procesos y procesamiento de recursos. El programador que usa este kernel es responsable de acceder correctamente al dispositivo que quiere usar.

La diferencia entre kernel y sistema operativo

El sistema operativo es un paquete de software del sistema, mientras que el kernel es la parte del sistema operativo que administra todos los procesos y dispositivos.

Donde el sistema operativo es la interfaz entre el usuario y el dispositivo. Mientras que el kernel es una interfaz entre el software y el hardware.

Kernel ayuda al software a comunicarse con otros dispositivos periféricos.

¿Linux es un kernel o un sistema operativo?

Por cierto, hay una diferencia entre el kernel y el sistema operativo. Como ya te he dicho, Kernel es el corazón de un sistema operativo que administra todas sus características esenciales, mientras que si a ese kernel se le agregan algunas aplicaciones y herramientas útiles, este paquete completo se llama OS. Es.

De esto se puede decir que en el sistema operativo hay un espacio de kernel además de un espacio de usuario.

Esto muestra que Linux es un kernel porque no contiene ninguna otra aplicación, como herramientas de sistema de archivos, sistemas de ventanas, escritorios gráficos, comandos de administrador de sistemas, editores de texto, compiladores , etc.

Al mismo tiempo, muchas empresas añaden este tipo de aplicaciones al kernel de Linux y montan sus propios sistemas operativos como ubuntu, suse, centOS, redHat, etc.

¿Qué es el pánico del kernel?

Dado que el kernel maneja la mayoría de las funciones básicas de la computadora, si falla, dañará toda la computadora. Este evento no deseado se denomina » pánico del kernel » en los sistemas macOS y Unix.

Esto es similar a la pantalla azul de la muerte en Windows. Para salir de esta situación, debe reiniciar su computadora.

Nota Los pánicos del kernel a menudo surgen debido a problemas de conectividad de hardware. Por lo tanto, si su computadora muestra problemas como kernel scare muchas veces, debe desconectar todo el hardware innecesario, puede terminar con su problema.

conclusión

Espero que les haya gustado mi artículo What is a Kernel (Qué es un Kernel). Siempre he tratado de proporcionar información completa sobre Kernel a mis lectores para que no tengan que buscar en otros sitios web o en Internet el contexto de este artículo.

Esto también les ahorrará tiempo y también tendrán toda la información en un solo lugar. Si tienes alguna duda sobre este artículo o si quieres que haya alguna mejora en él, puedes escribir comentarios bajos sobre el mismo.

Si te gustó esta publicación ¿Qué es Kernel? o aprendiste algo, por favor comparte esta publicación en las redes sociales como Facebook, Twitter, etc.