Kernel (Tietojenkäsittelytiede)
Ydin on käyttöjärjestelmän keskeinen osa. Se hallinnoi tietokoneen ja laitteiston toimintoja, erityisesti muistia ja prosessoriaikaa.
Ytimiä on viittä eri tyyppiä:
- Mikroydin, joka sisältää vain perustoiminnot;
- Monoliittinen ydin, joka sisältää monia laiteajureita.
- Hybridiydin
- Exo Kernel
- Nano Kernel
Tietokoneen käyttäjä ei koskaan ole suoraan vuorovaikutuksessa ytimen kanssa. Se toimii kulissien takana, eikä sitä voi nähdä, lukuun ottamatta sen tulostamia tekstilokeja.
Näyttää tietokoneen ytimen työn.
Ytimen operaatiot
Ydin on käyttöjärjestelmän olennaisin osa. Sitä voidaan pitää ohjelmana, joka ohjaa kaikkia muita tietokoneen ohjelmia. Kun tietokone käynnistyy, se käy läpi joitakin alustustoimintoja (käynnistys), kuten muistin tarkistamisen. Se vastaa muistitilan osoittamisesta ja vapauttamisesta, mikä mahdollistaa ohjelmistojen suorittamisen.
Ydin tarjoaa palveluja, joiden avulla ohjelmat voivat pyytää verkkokortin, levyn tai muiden laitteistojen käyttöä. Ydin välittää pyynnön laiteajureiksi kutsutuille erityisohjelmille, jotka ohjaavat laitteistoa. Se myös hallinnoi tiedostojärjestelmää ja asettaa keskeytyksiä suorittimelle, jotta monitoimityöskentely on mahdollista. Monet ytimet vastaavat myös siitä, että vialliset ohjelmat eivät häiritse muiden ohjelmien toimintaa estämällä pääsyn muistiin, jota niille ei ole varattu, ja rajoittamalla niiden käyttämää prosessoriaikaa. Se on käyttöjärjestelmän sydän.
Mikroytimet ja monoliittiset ytimet
Käyttöjärjestelmissä käytetään yleisesti monoliittisia ytimiä. Esimerkiksi Linuxissa laiteajurit ovat usein osa ydintä (erityisesti ladattavat ydinmoduulit). Kun laitetta tarvitaan, sen laajennus ladataan ja "liitetään" ytimeen, jolloin ytimestä tulee suurempi. Monoliittiset ytimet voivat aiheuttaa ongelmia, kun jokin näistä ajureista on viallinen, esimerkiksi jos ladataan beta-ajuri. Koska virheellinen ajuri on osa ydintä, se voi ohittaa mekanismit, joilla käsitellään virheellisiä ohjelmia (ks. edellä). Tämä voi tarkoittaa, että ydin ja siten koko tietokone voi lakata toimimasta. Jos laitteita on liikaa, ytimestä voi myös loppua muisti, mikä voi kaataa järjestelmän tai tehdä tietokoneesta hyvin hitaan.
Mikroytimet ovat tapa ratkaista tämä ongelma. Mikroytimen käyttöjärjestelmässä ydin huolehtii vain kriittisistä toiminnoista, kuten muistin ja suorittimen hallinnasta, eikä mistään muusta. Ajurit ja muut toiminnot, jotka monoliittiset ytimet normaalisti sisältäisivät ytimen, siirretään ytimen ulkopuolelle, jossa niitä valvotaan. Sen sijaan, että beta-ajuri olisi hallitsematon osa ydintä, se ei näin ollen aiheuta kaatumisia sen todennäköisemmin kuin beta-verkkoselainkaan. Toisin sanoen, jos ajuri menee pieleen, ydin voi yksinkertaisesti käynnistää sen uudelleen. Valitettavasti mikroytimeen perustuvien käyttöjärjestelmien luominen on hyvin vaikeaa, eikä yleisiä mikroytimiin perustuvia käyttöjärjestelmiä ole olemassa. Minix ja QNX ovat molemmat mikroydinjärjestelmiä.
