ما هو النواة في نظام التشغيل؟ ما هي أنواع النواة؟

النواة هي المكون المركزي لنظام التشغيل (OS). وهي مسؤولة عن إدارة موارد النظام وتقديم الخدمات لبرامج المستخدم. هناك نوعان من النواة: monolithic و microkernel. النواة الأحادية هي ملف واحد كبير قابل للتنفيذ يحتوي على جميع التعليمات البرمجية لنظام التشغيل. عادةً ما تكون النوى المتجانسة أسرع وأكثر كفاءة من النوى الدقيقة ، ولكنها أيضًا أكثر صعوبة في التصميم والتصحيح. النواة الصغيرة هي نواة معيارية صغيرة تحتوي فقط على الكود الضروري لوظائف النظام الأساسية. عادةً ما تكون النوى الدقيقة أكثر مرونة وأسهل في التصميم والتصحيح من النوى المتجانسة ، ولكنها يمكن أن تكون أبطأ وأقل كفاءة.

يحتوي كل نظام تشغيل ، سواء كان Windows أو Mac أو Linux أو Android ، على برنامج أساسي يسمى جوهر الذي يعمل 'كرئيس' للنظام بأكمله. هذا هو قلب نظام التشغيل! النواة ليست سوى برنامج كمبيوتر يتحكم في كل شيء آخر. كل ما يحدث على الكمبيوتر يمر عبره. في هذا المنشور ، سنناقش ما هو النواة في نظام التشغيل وأنواع مختلفة من النواة.

ما هي النواة في نظام التشغيل

الآن بعد أن علمنا أن هذا هو البرنامج الرئيسي في نظام التشغيل ، يجب أن نعرف أيضًا أن هذا هو أول برنامج يتم تحميله بعد أداة تحميل التشغيل. ثم يقوم بجميع عمليات التفاوض بين الأجهزة والبرامج أو التطبيقات. لذلك إذا قمت بتشغيل برنامج ، فإن واجهة المستخدم ترسل طلبًا إلى النواة. ثم ترسل النواة طلبًا إلى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة لتعيين قوة المعالجة والذاكرة وأشياء أخرى بحيث يمكن تشغيل التطبيق بسلاسة على الواجهة الأمامية.

يمكنك التفكير في النواة كمترجم. يترجم طلبات الإدخال / الإخراج من البرنامج إلى مجموعة من الإرشادات لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. ببساطة ، إنها الطبقة بين البرامج والأجهزة التي تجعل كل شيء ممكنًا. تدير النواة ما يلي:

1. وحدة المعالجة المركزية / وحدة معالجة الرسومات
2. ذاكرة
3. أجهزة I / O أو I / O
4. إدارة الموارد
5. إدارة الذاكرة
6. إدارة الجهاز
7. مكالمات النظام.

يمكن لعمليات المستخدم الوصول إلى مساحة kernel فقط باستخدام استدعاءات النظام. إذا حاول البرنامج الوصول مباشرة ، فسيؤدي ذلك إلى حدوث خطأ.

كاشف لوحة المفاتيح ويندوز 10

الأمن والحماية Kernel

تحمي النواة أيضًا الأجهزة. إذا لم تكن هناك حماية ، فسيكون أي برنامج قادرًا على أداء أي مهمة على الكمبيوتر ، بما في ذلك تعطل جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وتلف البيانات ، وما إلى ذلك.

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، يتم تنفيذ الأمان على مستوى الأجهزة. على سبيل المثال ، لن يقوم Windows بتحميل برامج التشغيل التي ليست من مصدر موثوق به ومعتمدة بتوقيع. التمهيد الآمن والتمهيد الموثوق به هي أمثلة كلاسيكية.

لا يمكن الوصول إلى هذا الموقع windows 10

الإقلاع الآمن: هذا معيار أمان تم تطويره بواسطة صناعة أجهزة الكمبيوتر. يساعد في حماية نظامك من البرامج الضارة عن طريق منع تشغيل التطبيقات غير المصرح بها أثناء بدء تشغيل النظام. تضمن هذه الميزة أن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يقوم بالتمهيد فقط باستخدام برنامج موثوق به من قبل الشركة المصنعة لجهاز الكمبيوتر. وبالتالي ، عند بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يتحقق البرنامج الثابت من توقيع كل جزء من برنامج التمهيد ، بما في ذلك برامج تشغيل البرامج الثابتة (ذاكرة القراءة فقط الاختيارية) ونظام التشغيل. إذا تم التحقق من التواقيع ، يقوم الكمبيوتر بالتمهيد ويمرر البرنامج الثابت التحكم إلى نظام التشغيل.

التمهيد الموثوق به: يستخدم افتراضية وحدة النظام الأساسي الموثوقة (VTPM) للتحقق من التوقيع الرقمي لنواة Windows 10 قبل تمهيده. بدوره ، يؤكد جميع المكونات الأخرى لعملية بدء تشغيل Windows ، بما في ذلك برامج تشغيل التمهيد وملفات بدء التشغيل و ELAM. إذا تم تغيير الملف أو تعديله بأي شكل من الأشكال ، فإن المُحمل يكتشفه ويرفض التحميل ، معترفًا بأنه مكون تالف. باختصار ، يوفر سلسلة ثقة لجميع العناصر في وقت التحميل.

ما هي أنواع النواة

يمكن للجوهر أيضًا التواصل مع الأجهزة عبر خط آمن. بهذه الطريقة ، يمكن للشركات تطوير نواة يمكنها التفاعل مع أجهزتها باستخدام مجموعة من الأزرار. خذ على سبيل المثال غسالة. اعتمادًا على المقابض التي تقوم بتحريكها والوقت المحدد - يجب أن يكون مستوى النواة الأساسي كافيًا. ومع ذلك ، تصبح النواة نفسها أكثر تعقيدًا بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى ظهور أنواع النواة.

1. جوهر متآلف: هنا ، يعمل كل من نظام التشغيل والنواة في نفس مساحة الذاكرة ويكونان مناسبين حيث لا يهم الأمان حقًا. ينتج عن هذا وصول أسرع ، ولكن إذا كان هناك خطأ في برنامج تشغيل الجهاز ، فإن النظام بأكمله يتعطل.
2. نواة صغيرة: هذه نسخة مجردة من Monolithic Kernel حيث يمكن للنواة نفسها القيام بمعظم العمل وليس هناك حاجة إلى واجهة مستخدم رسومية إضافية. يجب استخدامها في حالة عدم وجود فشل في الأمن والنظام أو عدم حدوثه.
3. هجين الأساسية: هذا النواة هو أكثر ما نراه. Windows و macOS من Apple. إنها مزيج من نواة متجانسة ونواة صغيرة. يزيل برامج التشغيل ولكنه يحتفظ بخدمات النظام داخل النواة - على غرار كيفية تحميل برامج التشغيل عند يبدأ Windows عملية التمهيد .
4. نانو كور: إذا كنت بحاجة إلى نواة ، ولكن معظم ميزاتها قابلة للتكوين خارجيًا ، فسيصبح هذا واضحًا.
5. كور إكسو: تقدم هذه النواة حماية العملية ومعالجة الموارد فقط. ومع ذلك ، يتم استخدامه بشكل أساسي عند اختبار مشروعك الخاص والانتقال إلى نوع kernel أفضل.

جوهر أكثر بكثير مما كنا نتحدث عنه. كلما تعمقت في التعمق ، يصبح تعريف النواة أوسع وأعمق.

نأمل أن يكون هذا المنشور سهل الفهم وسيساعدك على فهم الأساسيات.