يعد نواة برامج النظام .. ما هو ؟

كتابة: Judy Mallah آخر تحديث: 06 ديسمبر 2022 , 09:53

يعد نواة برامج النظام

كيرنل Kernel  .

نواة نظام التشغيل هو نواة برامج النظام. وهو النواة التي تقدم الخدمات الأساسية لبرامج النظام. ويعتبر الطبقة بين برامج النظام وأجهزة الكومبيوتر الأساسية. تساعد نواة برامج التشغيل في تأدية الكثير من المهام مثل المعالجة وإدارة الذاكرة. تسمى نواة برامج النظام أو نواة نظام التشغيل باللغة الإنجليزية بKernel.

يعرف نواة برامج النظام كيرنل بأنه برنامج في قلب نظام تشغيل الحاسب. ولهذا البرنامج سيطرة كاملة على كل شيء في النظام. كما يعتبر أساسي وجزء من تعليمات نظام التشغيل الموجود في الذاكرة ويقوم بتسهيل التواصل ونقل الأوامر بين مكونات الأجهزة والبرامج.

في معظم أنظمة التشغيل، تعتبر النواة البرامج الأولى التي يتم تحميلها عند بدء التشغيل بعد أداة تحميل التشغيل وتتعامل النواة مع بقية الإجراءات والخطوات اللازمة لبدء التشغيل. مثل طلبات المدخلات والمخرجات من البرمجيات. حيث عند تشغيل الجهاز مثل الكومبيوتر بشكل طبيعي. يقوم نظام الحاسوب الأساسي للإدخال والإخراج أو ما يسمى  BIOS بإكمال عملية التمهيد للجهاز أو تهيئته. يقوم بعد ذلك بتشغيل محمل إقلاع يقوم بتحويل النواة من العتاد الصلب في مساحة ذاكرة محمية.

بعد أن يتم تحميل نواة برامج النظام في ذاكرة الكمبيوتر، يقوم نظام الإدخال والإخراج الأساسي للكمبيوتر بالتحكم بنواة برامج النظام. يقوم بعد ذلك بتحميل باقي مكونات جهاز تشغيل الكومبيوتر من أجل إكمال عملية إقلاع الجهاز ويصبح الجهاز متاحًا للاستعمال من خلال سطح المكتب أو أي واجهة استخدام أخرى.

إذا كانت نواة برامج النظام تالفة أو لا يمكن تحميلها بصورة ناجحة. لا يمكن أن يبدأ الجهاز بصورة كاملة وأن يتم تشغيله بصورة صحيحة. في هذه الحالة إذا كان هناك مشكلة في نواة برامج النظام يجب أن يتم حل هذه المشكلة من أجل تصحيح الأذية وإعادة نواة برامج النظام كما كانت إلى وضعية العمل وإقلاع جهاز الحاسوب.

لا يجب أن يتم إدخال نواة برامج النظام مع النظام الأساسي للإدخال والإخراج في الحاسوب. وهو برنامج مستقل مخزن على شريحة داخل لوحة الدارة المطبوعة في الكمبيوتر.

وظيفة نواة برامج النظام

لنواة برنامج النظام ثلاث وظائف أساسية، وهي:

  • يقوم بتوفير الواجهات اللازمة للمستخدمين والتطبيقات للتفاعل مع الكمبيوتر والعمل عليه
  • يبدأ بتشغيل ويقوم بإدارة التطبيقات، حيث يعتبر النواة الأولى التي يتم تحميلها عند بدء التشغيل
  • يقوم بإدارة أجهزة النظام الأساسية. لأنه يعتبر جزء من تعليمات نظام التشغيل في الذاكرة
  • يقوم بتسهيل التواصل ونقل الأوامر المختلفة بين مكونات جهاز الحاسوب وبين البرامج

هذه الوظائف الأساسية التي تتضمن توفير الواجهة للمستخدمين، وإدارة التطبيقات والذاكرة والأجهزة المختلفة في النظام تتضمن سلسلة من المهام في الكمبيوتر، وهي المهام هي:

  • تحميل وإدارة مكونات نظام التشغيل الأقل أهمية، مثل برامج تشغيل الأجهزة
  • تنظيم وإدارة المواضيع والعمليات المختلفة الناتجة عن تشغيل التطبيقات
  • القيام بترتيب التطبيقات التي يمكنها الوصول واستعمال نواة برامج النظام، والإشراف على هذه البرامج عند اقتراب الوقت المحدد لهذا الأمر
  • تحديد مساحة ذاكرة المستخدم غير المحمية التي يتم استعمالها عند كل عملية تطبيق
  • معالجة الأخطاء الموجودة في الذاكرة وإدارة هذه الأخطاء وتصحيحها
  • إدارة وتحسين موارد الأجهزة مثل وحدة المعالجة المركزية واستعمال ذاكرة التخزين المؤقت وتشغيل نظام الملفات وآليات نقل الشبكة
  • إدارة الوصول إلى أجهزة الإدخال والإخراج مثل لوحة المفاتيح، والماوس، ومحركات الأقراص، ومنافذ USB ومحولات الشبكة وشاشات العرض
  • التعامل مع مكالمات نظام الجهاز والتطبيق من خلال استعمال آليات مختلفة مثل برامج تشغيل الجهاز.

من أهم وظائف نواة برامج النظام هي القيام بإدارة وترتيب مدخلات ومخرجات الحاسوب. لأن العتاد الصلب في الحاسوب لا يمكنه القيام إلا بشيء واحد في كل مرة، كما يقوم بتحسين موارد الأجهزة.

يعتبر نواة برامج النظام أساسي وضروري لتشغيل الكمبيوتر. ويتضمن عناية خاصة في ذاكرة الجهاز. ويوجد في منطقة خاصة محمية في الذاكرة. وهذه المنطقة ضرورية من أجل عدم حدوث أي خلل في نواة برامج النظام وبالتالي حدوث خلل في الوظيفة في الكمبيوتر. وهذا يمكن أن يؤدي إلى خلل ونتائج سلبية وعكسية أخرى.  [1] [2]

أنواع نواة برامج النظام

  • النواة المتجانسة
  • النواة الدقيقة
  • النواة الهجينة
  • نواة نظام التشغيل Exo Kernel:

النواة المتجانسة: تعتبر أساس بعض نظم التشغيل. في هذا النوع من نواة برامج النظام تحدث كل خدمات التشغيل في مساحة النواة المتجانسة. ولهذه النواة تبعيات بين مكونات الأنظمة. تتميز النواة المتجانسة بأن العمليات البرمجية فيها معقدة للغاية، وتتضمن الكثير من الأسطر الخاصة بالتعليمات البرمجية المعقدة لأداء الوظائف الرئيسية.

  • أمثلة عليها: Unix, Linux, Open VMS, XTS-400
  • الإيجابيات: أداء النواة المتجانسة جيد للغاية
  • السلبيات: التعليمات البرمجية فيها شديدة التعقيد ولها اعتماد على مكونات الأجهزة

النواة الدقيقة: النواة الدقيقة تعني الحد الأدنى من البرمجيات اللازمة من أجل تشغيل الجهاز. تتضمن النواة الدقيقة ذاكرة افتراضية وجدولة. وهذا النوع من النواة أكثر استقرارًا لكنه بنفس الوقت يحوي ويقدم خدمات أقل من غيره من أنواع نواة برامج النظام.

  • أمثلة عليه: Mach, L4, AmigaOS, Minix, K42
  • الإيجابيات: النواة الدقيقة أكثر استقرارًا من الأنواع غيره من نواة برامج النظام.
  • السلبيات: يوجد الكثير من مفاتيح التبديل السياقية أو طلبات النظام (أي يتم طلب الخدمات من نواة نظام التشغيل حتى يتم تنفيذ هذه الخدمات)

النواة الهجينة: تعتبر النواة الهجينة كما يشير اسمها إلى اجتماع نوعين من النواع وهي النواة الدقيقة والنواة المتجانسة. تتضمن النواة الهجينة سرعة وتصميم النواة المتجانسة وتتضمن ثبات النواة الدقيقة. أي باختصار النواة الهجينة تجمع بين مواصفات إيجابية في كل من النواة الدقيقة والنواة المتجانسة.

  • أمثلة على النواة الهجينة: Windows NT, Netware, BeOS
  • إيجابيات النواة الهجينة: تجمع النواة الهجينة بين كل من النواة الدقيقة وبين النواة المتجانسة. وبالتالي تتضمن مواصفات إيجابية من كلا النوعين
  • سلبيات النواة الهجينة: تشابه إلى حد كبير النواة المتجانسة في عيوبها

نواة نظام التشغيل Exo Kernel: هذا النمط يعتمد على مبدأ الطرفين أو العلاقة بين طرفين. ولديه أقل عدد ممكن من تجريد الأجهزة

  • مثال عليه: Nemesis, ExOS
  • الإيجابيات: لديه أقل عدد ممكن من تجريد الأجهزة
  • السلبيات: يجب أن يتم العمل عليه بصورة أكبر للتطوير في مجال التطبيقات. [3]
إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى