Ядро операционной системы. Состав и функции ядра операционной системы.

Понятие ядра является одним из наиболее важных понятий, как и роль ядра в операционной системе. Ядро объединяет в себе базовые компоненты операционной системы, во многом определяющие специфику и основную область применения данной операционной системы. Важнейшим свойством ядра является то, что код ядра исполняется с максимально высоким уровнем привилегий – ему доступны все команды процессора и разрешен прямой доступ к любой аппаратуре компьютера. В конечном итоге, ядро изолирует все остальные программы от аппаратуры компьютера. Все остальные программы получают доступ к аппаратным ресурсам только через посредничество ядра операционной системы.

Функциональность ядра во многом определяет функциональность всей операционной системы. Чем больше возможности ядра системы, тем более разносторонний сервис операционная система может в конечном итоге предоставить пользователю.

Так как код ядра в силу своей специфики является аппаратно зависимым, громоздкое ядро универсальной операционной системы оказывается наиболее узким местом при переносе операционной системы на другую аппаратную платформу, например, на вновь разработанный или даже просто модернизированный компьютер.

Стремление найти кардинальное решение описанных проблем привело к появлению новой концепции построения операционной системы – концепции микроядра. При этом многие подсистемы, традиционно относимые к ядру, например, файловая система, выносятся из ядра. Код ядра предельно минимизируется и самостоятельно уже не обеспечивает даже базовой функциональности операционной системы. Зато его легко отладить и относительно легко переписать при переносе операционной системы на новую аппаратную платформу.

В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка станиц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами - системными вызовами - для выполнения тех или иных действий, например для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т. д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования - API.