Co je to jádro v OS? Jaké jsou typy jádra?

Jádro je ústřední součástí operačního systému (OS). Zodpovídá za správu prostředků systému a za poskytování služeb uživatelským programům. Existují dva typy jádra: monolitické a mikrokernel. Monolitické jádro je jeden velký spustitelný soubor, který obsahuje veškerý kód operačního systému. Monolitická jádra jsou obvykle rychlejší a efektivnější než mikrojádra, ale je také obtížnější je navrhnout a ladit. Mikrokernel je malé modulární jádro, které obsahuje pouze kód nezbytný pro základní funkčnost systému. Mikrojádra jsou obvykle flexibilnější a snadněji se navrhují a ladí než monolitická jádra, ale mohou být pomalejší a méně efektivní.

Každý operační systém, ať už je to Windows, Mac, Linux nebo Android, má základní program tzv Jádro který působí jako „šéf“ celého systému. Toto je srdce OS! Jádro není nic jiného než počítačový program, který řídí vše ostatní. Všechno, co se děje na počítači, prochází přes něj. V tomto příspěvku probereme, co je to jádro v OS a různé typy jader.

Co je to jádro v OS

Nyní, když víme, že se jedná o hlavní program v OS, měli bychom také vědět, že se jedná o první program, který se načte po bootloaderu. Poté provádí veškeré vyjednávání mezi hardwarem a softwarem nebo aplikacemi. Pokud tedy spustíte program, uživatelské rozhraní odešle požadavek do jádra. Jádro pak odešle požadavek do CPU, paměti, aby přidělil výpočetní výkon, paměť a další věci, aby aplikace mohla na frontendu hladce běžet.

Můžete si představit jádro jako překladač. Převádí I/O požadavky ze softwaru do sady instrukcí pro CPU a GPU. Jednoduše řečeno, je to vrstva mezi softwarem a hardwarem, která umožňuje všechno. Jádro spravuje následující:

1. CPU / GPU
2. Paměť
3. I/O nebo I/O zařízení
4. Řízení zdrojů
5. Správa paměti
6. Správa zařízení
7. systémová volání.

Uživatelské procesy mohou přistupovat k prostoru jádra pouze pomocí systémových volání. Pokud se program pokusí o přímý přístup, dojde k chybě.

keylogger detektor windows 10

Zabezpečení a ochrana jádra

Jádro také chrání hardware. Pokud neexistuje žádná ochrana, jakýkoli program bude moci provést jakýkoli úkol v počítači, včetně zhroucení počítače, poškození dat atd.

V moderních počítačích je zabezpečení implementováno na hardwarové úrovni. Systém Windows například nenačte ovladače, které nepocházejí z důvěryhodného zdroje a nejsou certifikovány podpisem. Secure Boot a Trusted Boot jsou klasické příklady.

změnit barvu pozadí složky Windows 10

Zabezpečené spouštění: Jedná se o bezpečnostní standard vyvinutý průmyslem PC. Pomáhá chránit váš systém před malwarem tím, že zabraňuje spouštění neoprávněných aplikací během spouštění systému. Tato funkce zajišťuje, že se váš počítač spouští pouze pomocí softwaru, kterému důvěřuje výrobce počítače. Firmware tedy při každém spuštění počítače ověří podpis každého spouštěcího softwaru, včetně ovladačů firmwaru (volitelných ROM) a operačního systému. Pokud jsou podpisy ověřeny, počítač se zavede a firmware předá řízení operačnímu systému.

Důvěryhodný boot: Používá virtuální Modul důvěryhodné platformy (VTPM) k ověření digitálního podpisu jádra Windows 10 před jeho zavedením. Na druhé straně potvrzuje všechny ostatní součásti procesu spouštění systému Windows, včetně spouštěcích ovladačů, spouštěcích souborů a ELAM. Pokud byl soubor jakýmkoli způsobem změněn nebo upraven, zavaděč jej detekuje a odmítne načíst, přičemž jej rozpozná jako poškozenou součást. Stručně řečeno, poskytuje řetězec důvěry pro všechny prvky při načítání.

Jaké jsou typy jádra

Jádro může také komunikovat s hardwarem po zabezpečené lince. Tímto způsobem mohou společnosti vyvinout jádro, které může interagovat s jejich hardwarem pomocí sady tlačítek. Vezměte si například pračku. V závislosti na tom, kterými knoflíky pohybujete, a nastaveném čase – základní úroveň jádra by měla stačit. Samotná jádra se však postupem času stávají složitějšími a výsledkem jsou typy jader.

1. Monolitické jádro: Zde OS i jádro běží na stejném paměťovém prostoru a hodí se tam, kde na bezpečnosti opravdu nezáleží. To má za následek rychlejší přístup, ale pokud je chyba v ovladači zařízení, celý systém spadne.
2. Mikronukleus: Toto je zkrácená verze Monolithic Kernel, kde většinu práce zvládne jádro samotné a není potřeba žádné další GUI. Měly by být použity tam, kde zabezpečení a selhání systému neexistuje nebo nenastane.
3. Hybridní jádro: Toto jádro je to, co vidíme nejvíce. Windows, macOS od společnosti Apple. Jsou směsí monolitického jádra a mikrojádra. Odstraňuje ovladače, ale ponechává systémové služby uvnitř jádra – podobně jako když se načítají ovladače Systém Windows spustí proces spouštění .
4. Nanojádro: Pokud potřebujete mít jádro, ale většina jeho funkcí je externě konfigurovatelná, je to zřejmé.
5. Core Exo: Toto jádro nabízí pouze ochranu procesů a manipulaci se zdroji. Používá se však hlavně tehdy, když testujete svůj vlastní projekt a přecházíte na lepší typ jádra.

Jádro je mnohem víc, než o čem jsme mluvili. Jak se ponoříte hlouběji, definice jádra bude širší a hlubší.

Doufáme, že tento příspěvek byl srozumitelný a pomůže vám pochopit základy.