Se usi i computer, devi aver sentito il nome Kernel. Ma sai cos’è il kernel ? Dove è necessario? In caso contrario, alla fine dell’articolo di oggi imparerai tutte le cose relative al kernel. Resta con noi per tutti i dettagli.

Questo kernel è un centro molto importante del sistema operativo (OS) del computer. È un kernel che fornisce tutti i servizi essenziali per diverse parti del sistema operativo. Questo è lo strato principale tra il sistema operativo e l’hardware, che aiuta a gestire e gestire la memoria, i file system, il controllo dei dispositivi e le reti.

Il kernel viene spesso paragonato alla shell, che è in realtà la parte esterna del sistema operativo che interagisce con i comandi dell’utente. Kernel e shell sono termini utilizzati frequentemente nei sistemi operativi Unix, in termini di mainframe IBM o sistemi Microsoft Windows.

Considerando che, non confondere il kernel con il BIOS (Basic Input/Output System), è un programma indipendente memorizzato su un chip in un circuito stampato di un computer.

Ecco perché oggi ho pensato perché non darti informazioni complete su cos’è un kernel e come funziona. Con questo puoi familiarizzare con una parte di questo computer di base C. Quindi iniziamo senza indugio.

Cos’è il kernel

Il sistema operativo ci fornisce un’interfaccia grafica in modo da poter dare comandi al sistema informatico. Ma il sistema non può comprendere direttamente questi comandi.

Quindi il codice viene compilato in un linguaggio binario, dove viene utilizzato il componente principale del sistema operativo, e si chiama Kernel .

Ci occupiamo del livello più basso del kernel utente e quindi il kernel si occupa del sistema.

Il kernel svolge il ruolo di mediatore tra l’hardware e il software del sistema. Questo kernel non è un sistema operativo (OS); È un’unità centrale del sistema operativo. Questo è il primo programma che viene caricato nell’area di memoria protetta durante il processo di avvio. Viene mantenuto in quella memoria per tutto il tempo in cui il sistema è in esecuzione.

Questo kernel è un livello di astrazione di basso livello. Il processo utente utilizza un sistema per interagire con il sistema. Il sistema chiama il kernel, quindi il kernel esegue il processo utente.

Il kernel gestisce contemporaneamente altri processi di sistema come la gestione dei processi, la gestione della memoria, la gestione dei dispositivi e la gestione degli I/O.

Cosa fa il kernel?

Come ho detto prima, il kernel è il componente base di un sistema operativo. Funge da ponte tra le applicazioni e elabora i dati utilizzando connessioni tra processi e chiamate di sistema, che vengono effettuate a livello di hardware.

Quando il sistema operativo viene caricato in memoria , il kernel viene caricato per primo e rimane in memoria fino a quando il sistema operativo non si spegne nuovamente. Questo kernel è responsabile di tutte le attività di basso livello come la gestione del disco, la gestione delle attività e la gestione della memoria.

In generale, il kernel di un computer si interfaccia con i tre principali componenti hardware del computer e fornisce anche servizi per l’applicazione/interfaccia utente, CPU, memoria e altri dispositivi di input/output.

Oltre a fornire questo kernel, gestisce anche le risorse del computer, quindi può consentire ad altri programmi di eseguire e utilizzare queste risorse.

Con questo, il kernel prepara lo spazio degli indirizzi di memoria per le applicazioni, carica i file dal codice dell’applicazione in memoria, imposta lo stack di esecuzione per i programmi e si dirama con essi in posizioni specifiche per l’esecuzione all’interno dei programmi.

Quali sono le caratteristiche del kernel?

Conosciamo le caratteristiche del kernel.

Quali sono le responsabilità di un kernel?

Ora impariamo le responsabilità del kernel.

1. CPU : questo stesso core è responsabile del numero di programmi in esecuzione che devono essere assegnati ai processori in un dato momento.

2. RAM : la RAM viene utilizzata per memorizzare sia le istruzioni del programma che i dati. Mentre molti programmi vogliono spesso accedere a questa memoria, vogliono più memoria che è più della memoria disponibile nel computer.

In tal caso, è responsabilità del kernel allocare la memoria che utilizzerà, insieme a decidere cosa fare quando non c’è abbastanza memoria disponibile.

3. Dispositivi I/O : questi core allocano le richieste da diverse applicazioni in modo che le operazioni di I/O possano essere eseguite nel dispositivo corretto, inoltre forniscono anche modi convenienti per utilizzare il dispositivo.

4. Gestione della memoria : questo kernel ha pieno accesso alla memoria di sistema e consente anche di accedervi in ​​modo sicuro quando ne hai bisogno.

5. Gestione dei dispositivi : il kernel dovrebbe mantenere un elenco di tutti i dispositivi disponibili. Questo menu è già configurato dall’utente o rilevato dal sistema operativo in fase di esecuzione (solitamente chiamato Plug and Play).

Quali funzionalità offre il kernel?

Ora scopriamo quali funzionalità offre il kernel.

1) pianificazione del processo (invio)
2)
comunicazione tra processi 3) sincronizzazione del processo
4) cambio di contesto
5) manipolazione dei blocchi di controllo del processo
6) gestione degli interrupt
7) distruzione della creazione del processo 
8) ripresa della sospensione del processo 

definizione di kernel

Il gestore dei lavori del sistema operativo è il kernel. Controlla e gestisce tutte le funzioni di base del sistema operativo.

Gestione della memoria : il kernel fornisce memoria virtuale e fisica per i processi per completare la loro esecuzione. Se il processo non è in grado di terminare nella memoria fisica, il kernel fornisce anche spazio virtuale nel disco rigido in modo che possa archiviare il processo lì.

Questo concetto è chiamato mappatura virtuale. Quando un programma ha bisogno di dati che non sono attualmente nella RAM, la CPU punta al kernel per i dati e quindi il kernel risponde anche alla CPU, scrivendone il contenuto in un blocco di memoria inattivo. nell’eventuale disco (uno spazio creato a tale scopo in base alle esigenze dei dati) e poi sostituito anche con i dati richiesti dal programma. Questo schema è chiamato inoltro della domanda.

Utilità di pianificazione : questo kernel funge da utilità di pianificazione durante l’esecuzione delle operazioni. Un’operazione alla volta viene eseguita dal processore. Questo kernel assegna il processore a un programma dall’elenco delle applicazioni in esecuzione.

Gestione dei dispositivi : il kernel controlla le attività di altri dispositivi periferici con l’aiuto dei driver dei dispositivi. I driver di dispositivo sono programmi che aiutano il sistema operativo a interagire con i dispositivi hardware.

Un driver di dispositivo fornisce un’interfaccia e aiuta il sistema operativo a interagire con altri dispositivi periferici come stampanti, scanner, modem, tastiera, mouse, ecc.

Questo driver converte le chiamate delle funzioni del sistema operativo in chiamate specifiche del dispositivo. I driver di dispositivo rilevano i dispositivi installati e i motori di ricerca all’avvio del sistema.

Questo processo utilizza il meccanismo della chiamata di sistema per gestire il kernel del sistema operativo. Una chiamata di sistema è una chiamata di servizio al kernel da cui prende l’autorizzazione per eseguire l’operazione. Esiste un’istruzione del codice macchina della chiamata di sistema che il programma applicativo utilizza in modo che possa ottenere l’autorizzazione di servizio dal sistema operativo.

Gestione della memoria: – Questo kernel gestisce anche la RAM. Alloca memoria sia per le istruzioni che per l’esecuzione dei dati. Decide quale processo è nella RAM e quanta memoria è necessaria per eseguire il processo? Questo kernel gestisce molti processi usando un meccanismo diverso.

Tipi di kernel

Ora conosciamo i diversi tipi o tipi di kernel.

nucleo monolitico

I kernel monolitici eseguono tutti i servizi di sistema di base come gestione dei processi, memoria, gestione degli interrupt, connessioni I/O, file system, ecc. all’interno dello spazio del kernel.

I core monolitici di solito hanno la velocità di trasferimento dati più alta di tutti gli altri core e sono quindi utilizzati in server di grandi dimensioni o server dedicati ai lavori.

nucleo monolitico

1) Essere più piccoli nei modelli sorgente e compilati
2) Meno codice significa meno bug e meno problemi di sicurezza.
3) Le chiamate di sistema vengono utilizzate in un kernel monolitico per eseguire operazioni
4) L’esecuzione è molto veloce
5) In questo tutte le cose accadono nel kernel stesso, quindi non abbiamo bisogno di alcun I/O aggiuntivo e meccanismo di processo durante la compilazione dell’app da gestire .

difetti omogenei del nocciolo

1) La codifica è anche molto difficile nello spazio del kernel, perché non puoi usare librerie comuni al suo interno.
2) Il debug in questo è difficile, poiché è necessario riavviare il computer frequentemente
3) Errori in parte del kernel causano molti effetti collaterali
4) I kernel spesso diventano grandi e difficili da mantenere.
5) Non portabile: il kernel monolitico deve essere riscritto frequentemente per ogni nuova architettura utilizzata nel sistema operativo.

micronocciolo

Mentre in un microkernel, il kernel fornisce le funzioni di base attraverso le quali consente l’implementazione di server e software separati. Il kernel è diviso in processi separati chiamati server. Qui alcuni server sono in esecuzione nello spazio utente e altri nello spazio kernel.

Tutti i server vengono mantenuti separatamente ed eseguiti in spazi di indirizzi diversi.
Di solito puoi vedere i microkernel nei sistemi in tempo reale .

Vantaggi del microkernel
1) È più facile da mantenere rispetto al kernel monolitico.
2) È a prova di errore (il che significa che se un server si guasta, gli altri server funzionano ancora in modo efficiente).
3) Portatile
4) Di piccole dimensioni
5) Contiene una piccola quantità di codice. Ciò aumenta la loro stabilità e sicurezza.

kernel ibrido

In questo viene mescolato il meglio sia del nocciolo omogeneo che del micronocciolo.

Come velocità, design semplice del kernel monolitico + modularità e stabilità del kernel piccolo

Ha le qualità sia di un omogeneo che di un micronucleo, ma non si può dire che sia un nucleo esclusivamente specifico.

Di solito puoi vedere questi core su desktop, sistemi operativi Windows, Mac e Linux .

nanonucleo

Questo tipo di kernel offre solo astrazione hardware, non contiene servizi e lo spazio per il kernel è minimo. Il nanokernel è il cuore dell’hypervisor con il quale è possibile simulare più sistemi tramite la virtualizzazione. I core sono ottimi per progetti compatti.

Exo-kernel

Questo nucleo è il più piccolo. Fornisce solo la protezione del processo e l’elaborazione delle risorse. Il programmatore che utilizza questo kernel è responsabile dell’accesso corretto al dispositivo che desidera utilizzare.

La differenza tra kernel e sistema operativo

Il sistema operativo è un pacchetto software di sistema mentre il kernel è la parte del sistema operativo che gestisce tutti i processi e i dispositivi.

Dove il sistema operativo è l’interfaccia tra l’utente e il dispositivo. Considerando che il kernel è un’interfaccia tra software e hardware.

Il kernel aiuta il software a comunicare con altri dispositivi periferici.

Linux è un kernel o un sistema operativo?

A proposito, c’è una differenza tra kernel e sistema operativo. Come ti ho già detto, il kernel è il cuore di un sistema operativo che ne gestisce tutte le funzionalità essenziali, mentre se a quel kernel vengono aggiunte alcune applicazioni e strumenti utili, questo pacchetto completo si chiama OS. È.

Da ciò si può dire che nel sistema operativo c’è uno spazio kernel oltre a uno spazio utente.

Questo mostra che Linux è un kernel perché non contiene altre applicazioni come strumenti di file system, sistemi di finestre, desktop grafici, comandi di sysadmin, editor di testo, compilatori , ecc.

Allo stesso tempo, molte aziende aggiungono questi tipi di applicazioni al kernel Linux e configurano i propri sistemi operativi come ubuntu, suse, centOS, redHat, ecc.

Cos’è il panico del kernel?

Poiché il kernel gestisce la maggior parte delle funzioni di base del computer, quindi se si blocca, danneggerà l’intero computer. Questo evento indesiderato è chiamato ” kernel panic ” nei sistemi macOS e Unix.

Questo è simile alla schermata blu della morte in Windows. Per uscire da questa situazione, è necessario riavviare il computer.

Nota Il panico del kernel spesso si verifica a causa di problemi di connettività hardware. Quindi, se il tuo computer mostra molte volte problemi come lo spavento del kernel, dovresti disconnettere tutto l’hardware non necessario, potrebbe risolvere il tuo problema.

conclusione

Spero ti sia piaciuto il mio articolo Cos’è un kernel (Cos’è un kernel). Ho sempre cercato di fornire informazioni complete sul kernel ai miei lettori in modo che non debbano cercare in altri siti Web o Internet per il contesto di questo articolo.

Ciò consentirà anche di risparmiare tempo e avranno anche tutte le informazioni in un unico posto. Se hai dei dubbi su questo articolo o se vuoi che ci siano dei miglioramenti in esso, puoi scrivere commenti bassi su di esso.

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