Kodols ir galvenā operētājsistēmas sastāvdaļa, kas pārvalda datora un aparatūras darbības. Tas pamatā pārvalda atmiņas un CPU laika darbības. Tā ir operētājsistēmas galvenā sastāvdaļa. Kodols darbojas kā tilts starp lietojumprogrammām un datu apstrādi, kas tiek veikta aparatūras līmenī, izmantojot starpprocesu saziņu un sistēmas zvanus.
Kodols vispirms tiek ielādēts atmiņā, kad tiek ielādēta operētājsistēma, un paliek atmiņā, līdz operētājsistēma atkal tiek izslēgta. Tas ir atbildīgs par dažādiem uzdevumiem, piemēram, diska pārvaldību, uzdevumu pārvaldību un atmiņas pārvaldību.
Kodolam ir procesu tabula, kas seko visiem aktīvajiem procesiem
• Procesu tabulā ir katra procesa reģiona tabula, kuras ievade norāda uz ierakstiem reģiona tabulā.
Kodols “exec” sistēmas izsaukuma laikā ielādē izpildāmo failu atmiņā.
Tas izlemj, kurš process ir jāpiešķir procesoram izpildei un kurš process jāpatur galvenajā atmiņā, lai izpildītu. Tas būtībā darbojas kā saskarne starp lietotāja lietojumprogrammām un aparatūru. Kodola galvenais mērķis ir pārvaldīt saziņu starp programmatūru, t.i., lietotāja līmeņa lietojumprogrammām un aparatūru, t.i., centrālo procesoru un diska atmiņu.
Kodola mērķi:
- Lai izveidotu saziņu starp lietotāja līmeņa lietojumprogrammu un aparatūru.
- Izlemt ienākošo procesu stāvokli.
- Lai kontrolētu diska pārvaldību.
- Lai kontrolētu atmiņas pārvaldību.
- Lai kontrolētu uzdevumu pārvaldību.
Kodola veidi:
1. Monolīts kodols –
Tas ir viens no kodola veidiem, kurā visi operētājsistēmas pakalpojumi darbojas kodola telpā. Tam ir atkarība starp sistēmas komponentiem. Tam ir milzīgas koda rindas, kas ir sarežģītas.
Piemērs:
Unix, Linux, Open VMS, XTS-400 etc.>
Priekšrocība:
1. Efektivitāte: Monolītie kodoli parasti ir ātrāki nekā cita veida kodoli, jo tiem nav jāpārslēdzas starp lietotāja un kodola režīmiem katram sistēmas izsaukumam, kas var radīt papildu izmaksas.
2. Cieta integrācija: Tā kā visi operētājsistēmas pakalpojumi darbojas kodola telpā, tie var efektīvāk sazināties savā starpā, atvieglojot sarežģītu funkcionalitāti un optimizāciju.
3. Vienkāršība: Monolītu kodolu projektēšana, ieviešana un atkļūdošana ir vienkāršāka nekā cita veida kodoli, jo tiem ir vienota struktūra, kas atvieglo koda pārvaldību.
4. Zemāks latentums: Monolītajiem kodoliem ir mazāks latentums nekā citiem kodolu veidiem, jo sistēmas izsaukumus un pārtraukumus var apstrādāt tieši kodols.
Trūkums:
1. Stabilitātes problēmas: Monolīti kodoli var būt mazāk stabili nekā cita veida kodoli, jo jebkura kodola pakalpojuma kļūda vai drošības ievainojamība var ietekmēt visu sistēmu.
2. Drošības ievainojamības: Tā kā visi operētājsistēmas pakalpojumi darbojas kodola telpā, jebkura drošības ievainojamība vienā no pakalpojumiem var apdraudēt visu sistēmu.
3. Apkopes grūtības: Monolītos kodolus var būt grūtāk uzturēt nekā cita veida kodolus, jo jebkuras izmaiņas vienā no pakalpojumiem var ietekmēt visu sistēmu.
4. Ierobežota modularitāte: Monolītie kodoli ir mazāk modulāri nekā cita veida kodoli, jo visi operētājsistēmas pakalpojumi ir cieši integrēti kodola telpā. Tas apgrūtina funkcionalitātes pievienošanu vai noņemšanu, neietekmējot visu sistēmu.
2. Mikro kodols –
Kodola tipiem ir minimālisma pieeja. Tam ir virtuālā atmiņa un pavedienu plānošana. Tas ir stabilāks, jo kodola telpā ir mazāk pakalpojumu. Tas ļauj atpūsties lietotāja telpā.
To lieto mazās operētājsistēmās.
Piemērs :
Mach, L4, AmigaOS, Minix, K42 etc.>
Priekšrocības:
1. Uzticamība: Mikrokodolu arhitektūra ir izstrādāta tā, lai tā būtu uzticamāka nekā monolītie kodoli. Tā kā lielākā daļa operētājsistēmas pakalpojumu darbojas ārpus kodola vietas, jebkura pakalpojuma kļūda vai drošības ievainojamība neietekmēs visu sistēmu.
2. Elastība : Mikrokodolu arhitektūra ir elastīgāka nekā monolītie kodoli, jo tā ļauj pievienot vai noņemt dažādus operētājsistēmas pakalpojumus, neietekmējot visu sistēmu.
3. Modularitāte: Mikrokodolu arhitektūra ir vairāk modulāra nekā monolītie kodoli, jo katrs operētājsistēmas pakalpojums darbojas neatkarīgi no citiem. Tas atvieglo sistēmas uzturēšanu un atkļūdošanu.
4. Pārnesamība: Mikrokodolu arhitektūra ir pārnēsājamāka nekā monolītie kodoli, jo lielākā daļa operētājsistēmas pakalpojumu darbojas ārpus kodola telpas. Tas atvieglo operētājsistēmas pārnešanu uz dažādām aparatūras arhitektūrām.
Trūkumi:
1. Veiktspēja: Mikrokodolu arhitektūra var būt lēnāka nekā monolītie kodoli, jo tai ir nepieciešams vairāk konteksta slēdžu starp lietotāja telpu un kodola telpu.
operatori python programmēšanā
2. Sarežģītība: Mikrokodolu arhitektūra var būt sarežģītāka nekā monolītie kodoli, jo tai ir nepieciešami vairāk saziņas un sinhronizācijas mehānismu starp dažādiem operētājsistēmas pakalpojumiem.
3. Attīstības grūtības: Uz mikrokodolu arhitektūru balstītu operētājsistēmu izstrāde var būt grūtāka nekā monolītu kodolu izstrāde, jo, izstrādājot saziņas un sinhronizācijas mehānismus starp dažādiem pakalpojumiem, ir jāpievērš lielāka uzmanība detaļām.
4. Lielāks resursu lietojums: Mikrokodolu arhitektūra var izmantot vairāk sistēmas resursu, piemēram, atmiņu un centrālo procesoru, nekā monolītie kodoli, jo tai ir nepieciešams vairāk saziņas un sinhronizācijas mehānismu starp dažādiem operētājsistēmas pakalpojumiem.
3. Hibrīda kodols —
Tā ir gan monolīta kodola, gan mikrokodola kombinācija. Tam ir monolīta kodola ātrums un dizains, kā arī mikrokodola modularitāte un stabilitāte.
Piemērs :
Windows NT, Netware, BeOS etc.>
Priekšrocības:
1. Veiktspēja: Hibrīdkodoli var piedāvāt labāku veiktspēju nekā mikrokodoli, jo tie samazina nepieciešamo konteksta slēdžu skaitu starp lietotāja vietu un kodola vietu.
2. Uzticamība: Hibrīdie kodoli var piedāvāt labāku uzticamību nekā monolītie kodoli, jo tie izolē draiverus un citus kodola komponentus atsevišķos aizsardzības domēnos.
3. Elastība: Hibrīdie kodoli var piedāvāt labāku elastību nekā monolītie kodoli, jo tie ļauj pievienot vai noņemt dažādus operētājsistēmas pakalpojumus, neietekmējot visu sistēmu.
4. Saderība: Hibrīdkodoli var būt saderīgāki nekā mikrokodoli, jo tie var atbalstīt plašāku ierīču draiveru klāstu.
Trūkumi:
1. Sarežģītība: Hibrīdie kodoli var būt sarežģītāki nekā monolītie kodoli, jo tajos ir gan monolīti, gan mikrokodolu komponenti, kas var apgrūtināt projektēšanu un ieviešanu.
2. Drošība: Hibrīdkodoli var būt mazāk droši nekā mikrokodoli, jo tiem ir lielāka uzbrukuma virsma monolītu komponentu iekļaušanas dēļ.
3. Apkope: Hibrīda kodolus var būt grūtāk uzturēt nekā mikrokodolus, jo tiem ir sarežģītāks dizains un ieviešana.
4. Resursu izmantošana: Hibrīdie kodoli var izmantot vairāk sistēmas resursu nekā mikrokodoli, jo tie ietver gan monolītus, gan mikrokodolu komponentus.
4. Exo kodols —
Tas ir kodola veids, kas seko principam no gala līdz galam. Tam ir pēc iespējas mazāk aparatūras abstrakciju. Tas piešķir lietojumprogrammām fiziskos resursus.
Piemērs :
Nemesis, ExOS etc.>
Priekšrocības:
1. Elastīgums: Exokernels piedāvā visaugstāko elastības līmeni, ļaujot izstrādātājiem pielāgot un optimizēt operētājsistēmu savām īpašajām lietojumprogrammu vajadzībām.
2. Veiktspēja: Eksokerneli ir izstrādāti, lai nodrošinātu labāku veiktspēju nekā tradicionālie kodoli, jo tie novērš nevajadzīgas abstrakcijas un ļauj lietojumprogrammām tieši piekļūt aparatūras resursiem.
3. Drošība: Eksokerneli nodrošina labāku drošību nekā tradicionālie kodoli, jo tie ļauj precīzi kontrolēt sistēmas resursu, piemēram, atmiņas un CPU laika, piešķiršanu.
4. Modularitāte: Eksokerneli ir ļoti modulāri, kas ļauj viegli pievienot vai noņemt operētājsistēmas pakalpojumus.
Trūkumi:
1. Sarežģītība: Eksokernelus var būt sarežģītāk izstrādāt nekā tradicionālos kodolus, jo tiem ir jāpievērš lielāka uzmanība detaļām un rūpīgi jāapsver sistēmas resursu piešķiršana.
2. Attīstības grūtības: Lietojumprogrammu izstrāde eksokerneliem var būt grūtāka nekā tradicionālajiem kodoliem, jo lietojumprogrammas ir jāraksta, lai tieši piekļūtu aparatūras resursiem.
3. Ierobežots atbalsts: Eksokerneli joprojām ir jauna tehnoloģija, un tiem var nebūt tāda paša līmeņa atbalsta un resursu kā tradicionālajiem kodoliem.
4. Atkļūdošanas grūtības: Lietojumprogrammu un operētājsistēmas pakalpojumu atkļūdošana eksokernelos var būt grūtāka nekā tradicionālajos kodolos, jo ir tieša piekļuve aparatūras resursiem.
5. Nano kodols —
Tas ir kodola veids, kas piedāvā aparatūras abstrakciju, bet bez sistēmas pakalpojumiem. Micro Kernel arī nav sistēmas pakalpojumu, tāpēc Micro Kernel un Nano Kernel ir kļuvuši analogi.
Piemērs :
EROS etc.>
Priekšrocības:
1. Mazs izmērs: Nanokodoli ir izstrādāti tā, lai tie būtu ārkārtīgi mazi, nodrošinot tikai vissvarīgākās funkcijas, kas nepieciešamas sistēmas darbināšanai. Tas var padarīt tos efektīvākus un ātrākus par citiem kodola veidiem.
2. Augsta modularitāte: Nanokodoli ir ļoti modulāri, kas ļauj viegli pievienot vai noņemt operētājsistēmas pakalpojumus, padarot tos elastīgākus un pielāgojamākus nekā tradicionālie monolītie kodoli.
3. Drošība: Nanokodoli nodrošina labāku drošību nekā tradicionālie kodoli, jo tiem ir mazāka uzbrukuma virsma un samazināts kļūdu vai kļūdu risks kodā.
4. Pārnesamība: Nanokodoli ir izstrādāti tā, lai tie būtu ļoti pārnēsājami, ļaujot tiem darboties ar plašu aparatūras arhitektūru klāstu.
Trūkumi:
1. Ierobežota funkcionalitāte: Nanokodoli nodrošina tikai vissvarīgākās funkcijas, padarot tos nepiemērotus sarežģītākām lietojumprogrammām, kurām nepieciešams plašāks pakalpojumu klāsts.
2. Sarežģītība: Tā kā nanokodoli nodrošina tikai būtisku funkcionalitāti, to izstrāde un uzturēšana var būt sarežģītāka nekā citiem kodolu veidiem.
3. Veiktspēja: Lai gan nanokodoli ir paredzēti efektivitātei, to minimālistiskā pieeja noteiktās situācijās var nespēt nodrošināt tādu pašu veiktspējas līmeni kā citi kodolu veidi.
4. Saderība: To minimālistiskā dizaina dēļ nanokodoli var nebūt saderīgi ar visām aparatūras un programmatūras konfigurācijām, ierobežojot to praktisko izmantošanu noteiktos kontekstos.