В каждой живой клетке протекает множество биохимических реакций и процессов. Чтобы контролировать их, а также регулировать многие жизненно важные факторы, необходима специальная структура. Что такое ядро в биологии? Благодаря чему оно эффективно справляется с поставленной задачей?

Что такое ядро в биологии. Определение

Ядро - необходимая структура любой клетки организма. Что такое ядро? В биологии это важнейший компонент каждого организма. Ядро можно обнаружить и у одноклеточных простейших, и у высокоорганизованных представителей эукариотического мира. Главная функция этой структуры - хранение и передача генетической информации, которая здесь же и содержится.

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом происходит слияние двух гаплоидных ядер. После слияния половых клеток образуется зигота, ядро которой уже несет диплоидный набор хромосом. Это значит, что кариотип (генетическая информация ядра) уже содержит копии генов и матери, и отца.

Состав ядра

Какова характеристика ядра? Биология тщательно изучает состав ядерного аппарата, т. к. это может дать толчок в развитии генетики, селекции и молекулярной биологии.

Ядро - это двумембранная структура. Мембраны являются продолжением что необходимо для транспорта образованных веществ из клетки. Содержимое ядра называется нуклеоплазма.

Хроматин - основное вещество нуклеоплазмы. Состав хроматина разнообразен: здесь находятся в первую очередь нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), а также белки и многие ионы металлов. ДНК в нуклеоплазме расположена упорядочено в виде хромосом. Именно хромосомы при делении удваиваются, после чего каждый их наборов переходит в дочерние клетки.

РНК в нуклеоплазме чаще всего встречается двух типов: мРНК и рРНК. образуется в процессе транскрипции - считывания информации с ДНК. Молекула такой рибонуклеиновой кислоты позже покидает ядро и в дальнейшем служит матрицей для образования новых белков.

Рибосомальная РНК образуется в специальных структурах под названием ядрышки. Ядрышко построено из концевых участков хромосом, образованных вторичными перетяжками. Эта структура может быть видна в световой микроскоп в виде уплотненного пятнышка на ядре. Рибосомальные РНК, которые синтезируются здесь, также поступают в цитоплазму и далее вместе с белками образуют рибосомы.

Непосредственное влияние на функции оказывает состав ядра. Биология как наука изучает свойства хроматина для лучшего пониманию процессов транскрипции и деления клетки.

Функции ядра. Биология процессов в ядре

Первой и самой важной функцией ядра является хранение и передача наследственной информации. Ядро - уникальная структура клетки, т. к. в нем содержится большая часть генов человека. Кариотип может быть гаплоидный, диплоидный, триплоидный и так далее. Плоидность яда зависит от функции самой клетки: гаметы гаплоидные, а соматические клетки диплоидные. Клетки эндосперма покрытосеменных растений триплоидные, и, наконец, многие сорта посевных культур имеют полиплоидный набор хромосом.

Передача в цитоплазму из ядра происходит при образовании мРНК. В процессе транскрипции нужные гены кариотипа считываются, и в итоге синтезируются молекулы матричной или информационной РНК.

Также наследственность проявляется при делении клетки митозом, мейозом или амитозом. В каждом из случаев ядро выполняет свою определенную функцию. Например, в профазе митоза разрушается оболочка ядра и сильно компактизированные хромосомы попадают в цитоплазму. Однако в мейозе перед разрушением мембраны в ядре происходит кроссинговер хромосом. А в амитозе ядро вовсе разрушается и вносит небольшой вклад в процессе деления.

Кроме того, ядро косвенно участвует в транспорте веществ из клетки из-за непосредственной связи мембраны с ЭПС. Вот что такое ядро в биологии.

Форма ядер

Ядро, его строение и функции могут зависеть от формы мембраны. Ядерный аппарат может быть округлым, вытянутым, в виде лопастей и т. д. Часто форма ядра специфична для отдельных тканей и клеток. Одноклеточные организмы различаются по типу питания, жизненного цикла, а вместе с тем различаются и формы мембраны ядер.

Разнообразие в форме и размере ядра можно проследить на примере лейкоцитов.

• Ядро нейтрофилов может быть сегментированным и не сегментированным. В первом случае говорят о подковообразном ядре, и такая форма характерна для молодых клеток. Сегментированное ядро - это результат образования нескольких перегородок в мембране, в результате чего образуется несколько частей, связанных между собой.
• У эозинофилов ядро имеет характерную гантелевидную форму. В этом случае ядерный аппарат состоит из двух сегментов, связанных перегородкой.
• Почти весь объем лимфоцитов занят огромным ядром. Лишь небольшая часть цитоплазмы остается по периферии клетки.
• В железистых клетках насекомых ядро может иметь разветвленное строение.

Количество ядер в одной клетке может быть разным

Не всегда в клетке организма присутствует только одно ядро. Порой необходимо присутствие двух или более ядерных аппаратов для осуществления нескольких функций одновременно. И наоборот, некоторые клетки могут вовсе обходиться без ядра. Вот некоторые примеры необычных клеток, в которых ядер больше одного или оно вообще отсутствует.

1. Эритроциты и тромбоциты. Эти форменные элементы крови транспортируют гемоглобин и фибриноген соответственно. Чтобы одна клетка смогла вместить максимальное количество вещества, она утратила свое ядро. Характерна такая особенность не для всех представителей животного мира: у лягушек в крови находятся огромные по размерам эритроциты с ярко выраженным ядром. Это показывает примитивность данного класса в сравнении с более развитыми таксонами.

2. Гепатоциты печени. Эти клетки содержат в себе два ядра. Одно из них регулирует очистку крови от токсинов, а другое отвечает за образование гемма, который в последующем войдет в состав гемоглобина крови.

3. Миоциты поперечно-полосатой скелетной ткани. Мышечные клетки многоядерные. Это связано с тем, что в них активно проходит синтез и распад АТФ, а также сборка белков.

Особенности ядерного аппарата у простейших

Для примера рассмотрим два вида простейших: инфузории и амебы.

1. Инфузория-туфелька. Этот представитель одноклеточных организмов имеет два ядра: вегетативное и генеративное. Т. к. они отличаются как по функциям, так и по размерам, такая особенность получила название ядерного дуализма.

Вегетативное ядро отвечает за повседневную жизнедеятельность клетки. Оно регулирует процессы ее метаболизма. Генеративное ядро участвует в клеточном делении и в конъюгации - половом процессе, при котором происходит обмен генетической информацией с особями того же вида.

Заболевания

Многие генетические заболевания связаны с нарушениями в наборе хромосом. Вот список наиболее известных отклонений в генетическом аппарате ядра:

• синдром Дауна;
• сиддром Патау;
• синдром Клайнфелтера;
• синдром Шерешевского-Тернера.

Список можно продолжать, и каждая из болезней отличается порядковым номером пары хромосом. Также подобные заболевания часто затрагивают половые X и Y хромосомы.

Заключение

Ядро играет важную роль в Оно регулирует биохимические процессы, является хранилищем наследственной информации. Транспорт веществ из клетки, синтез белков также связаны с функционированием этой центральной структуры клетки. Вот что такое ядро в биологии.

Биология клеток живых организмов изучает прокариотов, не имеющих ядра (nucleus, core). Для каких организмов характерно наличие ядра? Нуклеус - это центральный органоид .

Вконтакте

Важно! Основной функцией клеточного ядра является хранение и передача наследственной информации.

Структура

Что такое ядро? Из каких частей состоит ядро? Нижеперечисленные компоненты входят в состав нуклеуса:

• Ядерная оболочка;
• Нуклеоплазма;
• Кариоматрикс;
• Хроматин;
• Нуклеолы.

Ядерная оболочка

Кариолемма состоит из двух прослоек - наружной и внутренней, разделенных перинуклеарной полостью. Внешняя мембрана сообщается с шероховатыми эндоплазматическими канальцами. Ко внутренней оболочке прикрепляются фибриллярные протеины основы ядерного вещества. Между мембранами находится перинуклеарная полость, сформированная взаимным отталкиванием ионизированных органических молекул с аналогичными зарядами.

Кариолемма пронизана системой отверстий - пор, образованных белковыми молекулами. Через них рибосомы- структуры, в которых происходит синтез протеинов, а также оповестительные РНК проникают в цитоплазматическую сеть.

Межмембранные поры являются канальцами, заполненными . Их стенки сформированы специфическими белками - нуклеопоринами. Диаметр отверстия позволяет цитоплазме и содержимому ядра обмениваться мелкими молекулами. Нуклеиновые кислоты, а также высокомолекулярные белки не способны самостоятельно перетекать из одной части клетки в другую. Для этого существуют специальные транспортные протеины, активизация которых протекает с энергетическими затратами.

Высокомолекулярные соединения перемещаются через поры при помощи кариоферинов. Те, что транспортируют вещества из цитоплазмы в ядро, называются импортинами. Передвижение в обратном направлении осуществляют экспортины. В какой части ядра находится молекула РНК? Она путешествует по всей клетке.

Важно! Высокомолекулярные вещества не могут самостоятельно проникать через поры из ядра в и обратно.

Нуклеоплазма

Представлена кариоплазмой - гелеобразной массой, находящейся внутри двухслойной оболочки. В отличие от цитоплазмы, где ph >7, внутри ядра среда кислая. Основными веществами, которые входят в состав нуклеоплазмы являются нуклеотиды, белки, катионы, РНК, H2O.

Кариоматрикс

Какие компоненты входят в основу ядра? Она сформирована фибриллярными белками трехмерной структуры - ламинами. Играет роль скелета, препятствуя деформации органоида при механических воздействиях.

Хроматин

Это главное вещество , представленное совокупностью хромосом, часть из которых находится в активированном состоянии. Остальные упакованы в уплотненные глыбки. Их раскрытие происходит во время деления. В какой части ядра находится молекула, известная нам, как ДНК? состоят из генов, представляющих собой части молекулы ДНК. В них закреплена информация, передающая новым генерациям клеток наследственные признаки. Следовательно, в этой части ядра находится молекула ДНК.

В биологии выделяют следующие типы хроматина:

• Эухроматин. Представляется нитевидными, деспирализированными, неокрашиваемыми образованиями. Существует в покоящемся ядре в период интерфазы между циклами деления клетки.
• Гетерохроматин. Не активизированные спирализованные, легко окрашивающиеся участки хромосом.

Нуклеолы

Ядрышко - наиболее уплотненная структура из входящих в состав нуклеуса. Оно обладает, преимущественно округлыми формами, однако, имеются сегментированные, как у лейкоцитов. Ядро клетки некоторых организмов нуклеол не имеют. В других нуклеусах их может быть несколько. Вещество ядрышек представлено гранулами, являющимися субъединицами рибосом, а также фибриллами, представляющими собой молекулы РНК.

Ядрышко: строение и функции

Нуклеолы представлены нижеперечисленными структурными типами:

• Ретикулярный. Типичный для большинства клеток. Отличается высокой концентрацией уплотненных фибрилл и гранул.
• Компактный. Характеризуется множественностью фибриллярных скоплений. Встречается в делящихся клетках.
• Кольцеобразный. Характерен для лимфоцитов и соединительнотканных целл.
• Остаточный. Преобладает в клетках, где процесс деления не происходит.
• Обособленный. Все составляющие нуклеолы разделены, пластические действия невозможны.

Функции

Какую функцию выполняет ядро? Нуклеусу характерны следующие обязанности:

• Передача наследственных признаков;
• Размножение;
• Запрограммированная гибель.

Хранение генетической информации

Генетические коды хранятся в хромосомах. Они отличаются формой и размерами. Особи разного вида имеют неодинаковое количество хромосом. Комплекс признаков, характерный для хранилищ наследственной информации данного вида называют кариотипом.

Важно! Кариотип - это комплекс признаков, характерный для хромосомного состава организмов данного вида.

Различают гаплоидную, диплоидную, полиплоидную совокупность хромосом.

Клетки тела человека содержат 23 разновидности хромосом. В яйцеклетке и спермии содержится гаплоидный, то есть, одинарный их набор. При оплодотворении хранилища обоих клеток объединяются, образуя двойной - диплоидный комплект. Клеткам культурных растений присущ триплоидный или тетраплоидный кариотип.

Хранение генетической информации

Передача наследственных признаков

Какие процессы жизнедеятельности происходят в ядре? Генная кодировка передается в процессе считывания информации, результатом которой является образование матричной (информационной) РНК. Экспортины выводят рибонуклеиновую кислоту через нуклеарные поры в цитоплазму. Рибосомы используют генетические коды для синтеза необходимых организму белков.

Важно! Синтез белков происходит в цитоплазматических рибосомах на основании закодированной генетической информации, доставленной информационной РНК.

Размножение

Прокариоты размножаются просто. Бактерии обладают единственной молекулой ДНК. В процессе деления она копирует саму себя, прикрепляясь ко клеточной оболочке. Мембрана врастает между двумя соединениями и образуются два новых организма.

У эукариотов различают амитоз, митоз и мейоз:

• Амитоз. Деление ядра происходит без дробления клетки. Образуются двухъядерные целлы. При следующем делении возможно возникновение полинуклеарных образований. Для каких организмов характерно такое размножение? Ему подвержены стареющие, нежизнеспособные, а также опухолевые клетки. В некоторых ситуациях амитотическое деление с образованием нормальных клеток происходит в роговице, печени, хрящевых текстурах, а также тканях некоторых растений.
• Митоз. В этом случае деление ядра начинается его разрушением. Образуется веретено дробления, при помощи которого парные хромосомы разводятся по разным концам клетки. Происходит репликация носителей наследственности, после чего формируются два ядра. После этого веретено деления демонтируется, формируется ядерная оболочка, которая разделяет одну клетку на две.
• Мейоз. Сложный процесс, при котором деление ядра происходит без удвоения разошедшихся хромосом. Характерен для образования половых клеток - гамет, имеющих гаплоидный набор носителей наследственности.

Запрограммированная гибель

Генетическая информация предусматривает продолжительность жизни клетки, и по истечении отведенного времени запускает процесс апоптоза (греч. - листопад). Хроматин конденсируется, ядерная мембрана разрушается. Целла распадается на фрагменты, ограничивающиеся плазматической оболочкой. Апоптотические тельца, минуя стадию воспаления, поглощаются макрофагами, либо соседними клетками.

Для наглядности строение ядра и функции, выполняемые его частями представлены таблицей

Элемент ядра	Особенности строения	Выполняемые функции
Оболочка	Двухслойная мембрана	Разграничение содержимого нуклеуса и цитоплазмы
Поры	Отверстия в оболочке	Экспорт - импорт РНК
Нуклеоплазма	Гелеобразная консистенция	Среда для биохимических превращений
Кариоматрикс	Фибриллярные белки	Поддержка структуры, защита от деформирования
Хроматин	Эухроматин, гетерохроматин	Хранение генетической информации
Нуклеола	Фибриллы и гранулы	Выработка рибосом

Внешний вид

Форма определяется конфигурацией мембраны. Отмечают нижеперечисленные виды ядер:

• Круглая. Наиболее часто встречаемая. Например, большую часть лимфоцита занимает нуклеус.
• Вытянутая. Подковообразное nucleus находят у несозревшего нейтрофила.
• Сегментированная. В оболочке формируются перегородки. Образуются привязанные друг к другу сегменты, такие как у зрелого нейтрофила.
• Разветвленная. Обнаруживается в ядрах клеток членистоногих.

Количество ядер

В зависимости от выполняемых функций, целлы могут обладать одним или несколькими ядрами либо не иметь их вообще. Различают следующие виды клеток:

• Безъядерные. Форменные компоненты крови высших животных - эритроциты, тромбоциты являются переносчиками важных веществ. Чтобы освободить место для гемоглобина или фибриногена костный мозг вырабатывает эти элементы безъядерными. Они не способны делиться и по прохождении запрограммированного времени отмирают.
• Одноядерные. Таково большинство клеток живых организмов.
• Бинуклеарные. Печёночные гепатоциты выполняют двойную функцию - детоксикационную и производственную. Синтезируется гем, необходимый для выработки гемоглобина. Для этих целей необходимы два ядра.
• Многоядерные. Миоциты мышц выполняют колоссальный объем работы, для ее выполнения необходимы дополнительные ядра. По этой же причине полинуклеарностью отличаются клетки покрытосеменных растений.

Хромосомные патологии

Многие болезни являются следствием нарушения связаны с нарушениями хромосомного состава. Наиболее известны нижеперечисленные симптомокомплексы:

• Дауна. Вызван наличием лишней двадцать первой хромосомой (трисомия).
• Эдвардса. Присутствует лишняя восемнадцатая хромосома.
• Патау. Трисомия 13.
• Тернера. Не достает хромосомы Х.
• Клайнфелтера. Характеризуется лишними X либо Y-хромосомами.

Недуги, вызванные разладом в функционировании составных частей ядра не всегда связаны с хромосомными аномалиями. Мутации, которые влияют на отдельные белки ядра вызывают следующие заболевания:

• Ламинопатия. Проявляется преждевременным старением.
• Аутоиммунные заболевания. Красная волчанка - диффузное поражение соединительнотканных текстур, рассеянный склероз - разрушение миелиновых оболочек нервов.

Важно! Хромосомные аномалии приводят к тяжелым заболеваниям.

Строение ядра

Биология в картинках: Строение и функции ядра

Вывод

Клеточное ядро отличается сложным строением и выполняет жизненно важные функции.Оно является хранилищем и передатчиком наследственной информации, руководит синтезом белков и процессами деления клеток. Хромосомные аномалии являются причинами тяжелых заболеваний.

ЯДРО , необходимая составная часть клеток животных и растений. Несколько спорным является вопрос о наличии ядра у бактерий и низших водорослей, однако и здесь, судя по новейшим данным, приходится признать его существование в виде диффузно распределенного в плазме вещества. Чаще всего клетка имеет одно Я., но встречаются двуядерные и многоядерные клетки. Форма Я. весьма разнообразна; как правило она соответствует форме клетки, однако наряду с наиболее распространенной округло-овальной формой встречаются Я. весьма причудливой формы, напр. многолопастные Я. лейкоцитов, кольцевидные Я. и т. д. Точно так же варьирует и положение ядра в клетке: как правило оно располагается в центре или ближе к базису, иногда однако оно занимает и другое положение. От протоплазмы ядро отделяется тонкой, но отчетливо заметной ядерной оболочкой. Нарушение целости этой оболочки приводит кслиянию вещества Я. спро-топлазмой, что в свою очередь дает иногда картину растворения клеточной плазмы.-В вопросе о строении Я. следует различать то строение Я., к-рое удается обнаружить на фиксированных и подвергнутых гистологической обработке препаратах, и прижизненное строение Я. Гистологически в Я. различают белковое жидкое вещество-ядерный сок, в к-рый погружены более твердые элементы-нежная, слабо окрашивающаяся сеть тончайших нитей, т. н. ли-ниновая, или ахроматиновая сеть, а также глыб-ки и зернышки весьма различной формы и величины, очень различающиеся в отдельных Я. Зернышки эти, интенсивно воспринимающие гист. краски, обозначаются морфологическим понятием хроматина. В зависимости от способности окрашиваться кислыми или основными красками различают бази- и оксихроматин. Кроме указанных выше образований в ядре находится четко отграниченное и также интенсивно окрашивающееся тело-ядрышко. Количество и величина ядрышек значительно колеблются. Вопрос о физ.-хим. структуре живого Я. не может считаться в наст, время окончательно разрешенным. По мнению одних Я. является оптически пустым, лишенным какой-либо структуры скоплением находящихся в коллоидальном состоянии белковых тел, по мнению других при наблюдении in vivo в Я. удается обнаружить очень нежную волокнистую структуру (П. И. Живаго). В хим. отношении Я. представляет собой сложную смесь белковых ве- 70» ществ, среди к-рых преобладают богатые фосфором нуклеопротеиды. Очень существенные изменения претерпевает Я. в процессе деления, которое всегда предшествует делению клетки; особенно велики эти изменения в процессе кариокинеза (см.), когда хроматиновое вещество Я. принимает форму особых, четко отграниченных участков-хромосом. Физиологическое значение Я. очень ясно иллюстрируется опытами мерогонии, т. е. разрезания клетки на части с созданием ядерных и безъядерных фрагментов. При этом жизнеспособными оказываются только участки, снабженные фрагментом Я. На Я. лежит повидимому общая регулировка ферментативных процессов в клетке, а также участие в регенераторных процессах. Это иллюстрируется напр. данными Клебса, показавшего у растений миграцию Я. в сторону поврежденного и регенерирующего участка клетки. Присутствующие в ядре хромосомы считаются носителями наследственного материала. У простейших различают генеративное (микронуклеус) и соматическое (макронуклеус) Я. Повсеместное распространение ядерного вещества указывает на его высокое значение ДЛЯ 6ИОЛ. Процессов.С. Залкпнд.

Статьи и Лайфхаки

Многие слышали, читали или даже видели в своём планшете пункт меню «Ядро (Kernel)». Но что такое ядро в планшете , зачем оно нужно и что оно делает, знают немногие. Из-за недостатка знаний часть пользователей боится обновлять свои устройства. Давайте разберёмся и устраним пробел в знаниях. А о том, мы расскажем позже.

Ядро в планшете: зачем оно?

Ядром обладают любые операционные системы. И Windows, и MacOS, и Linux, и Android. Ядро (англ. – kernel) содержит основные необходимые микропрограммы для управления устройством. Именно программы ядра обрабатывают нажатия на сенсор, управляют процессором и всеми другими составляющими деталями планшета. В ядре планшета содержаться все нужные на самом низшем уровне управления драйвера и файлы.

Ядро планшета построено на операционной системе «Linux». В «Google» решили, что ядро под Linux-ом позволит уменьшить занимаемое место внутренней памяти устройства, лучше оптимизируется и меньше конфликтует с аппаратной частью. Разработчики ОС «Android» поместили в ядро всё необходимое. За счёт ядра вы можете пользоваться Wi-Fi, GPS, Bluetooth.

Любая операционная система для вашего планшета содержит собственное, модифицированное производителем устройства, ядро. Это связано с тем, что каждый производитель в своих выпускаемых планшетах использует различные комплектующие, а также свои графические оболочки.

В новых обновлениях ядра производитель либо добавляет новые возможности, либо устраняет ошибки, но чаще всего просто оптимизирует работу kernel-а. Обновления для ядра могут выходить в другие сроки, чем обновления всей операционной системы. А уж вопрос о том и вовсе неактуален.

Стоковые и кастомные ядра для планшета

В стоковых ядрах производитель старается по максимуму ограничить возможность управления аппаратными характеристиками. К таким относятся, например, изменение рабочей частоты процессора. Это и понятно, ведь, не сильно разбираясь, пользователь может разогнать процессор так, что он выйдет из строя.

Однако умельцы редактируют или переписывают ядра. В итоге владелец планшета может разгонять свои основной и графический процессоры или же наоборот, снижать рабочую частоту для более долгой работы от аккумулятора. Плюс кастомных ядер также в том, что обычно в них лежат более свежие драйвера и более свежая Linux.

В конце статьи кратко ответим на вопрос что такое ядро в планшете. Ядро – это комплекс программ управления аппаратными комплектующими и возможность работы других программ с самой электроникой.

Ядро Linux содержит более 13 миллионов строк кода и является одним из самых крупных проектов с открытым исходным кодом в мире. Так что такое ядро Linux и для чего оно используется?

Ядро - это самый низкий уровень программного обеспечения, которое взаимодействует с аппаратными средствами компьютера. Оно отвечает за взаимодействие всех приложений, работающих в пространстве пользователя вплоть до физического оборудования. Также позволяет процессам, известным как сервисы получать информацию друг от друга с помощью системы IPC.

Виды и версии ядра

Что такое ядро Linux вы уже знаете, но какие вообще бывают виды ядер? Есть различные способы и архитектурные соображения при создании ядер с нуля. Большинство ядер могут быть одного из трех типов: монолитное ядро, микроядро, и гибрид. Ядро Linux представляет собой монолитное ядро, в то время как ядра Windows и OS X гибридные. Давайте сделаем обзор этих трех видов ядер.

Микроядро

Микроядра реализуют подход, в котором они управляют только тем, чем должны: процессором, памятью и IPC. Практически все остальное в компьютере рассматривается как аксессуары и обрабатывается в режиме пользователя. Микроядра имеют преимущество в переносимости, они могут использоваться на другом оборудовании, и даже другой операционной системе, до тех пор, пока ОС пытается получить доступ к аппаратному обеспечению совместимым образом.

Микроядра также имеют очень маленький размер и более безопасны, поскольку большинство процессов выполняются в режиме пользователя с минимальными привилегиями.

Плюсы

• Портативность
• Небольшой размер
• Низкое потребление памяти
• Безопасность

Минусы

• Аппаратные средства доступны через драйверы
• Аппаратные средства работают медленнее потому что драйверы работают в пользовательском режиме
• Процессы должны ждать свою очередь чтобы получить информацию
• Процессы не могут получить доступ к другим процессам не ожидая

Монолитное ядро

Монолитные ядра противоположны микроядрам, потому что они охватывают не только процессор, память и IPC, но и включают в себя такие вещи, как драйверы устройств, управление файловой системой, систему ввода-вывода. Монолитные ядра дают лучший доступ к оборудованию и реализуют лучшую многозадачность, потому что если программе нужно получить информацию из памяти или другого процесса, ей не придется ждать в очереди. Но это и может вызвать некоторые проблемы, потому что много вещей выполняются в режиме суперпользователя. И это может принести вред системе при неправильном поведении.

Плюсы:

• Более прямой доступ к аппаратным средствам
• Проще обмен данными между процессами
• Процессы реагируют быстрее

Минусы :

• Большой размер
• Занимает много оперативной памяти
• Менее безопасно

Гибридное ядро

Гибридные ядра могут выбирать с чем нужно работать в пользовательском режиме, а что в пространстве ядра. Часто драйвера устройств и файловых систем находятся в пользовательском пространстве, а IPC и системные вызовы в пространстве ядра. Это решение берет все лучшее из обоих предыдущих, но требует больше работы от производителей оборудования. Поскольку вся ответственность за драйвера теперь лежит на них.

Плюсы

• Возможность выбора того что будет работать в пространстве ядра и пользователя
• Меньше по размеру чем монолитное ядро
• Более гибкое

Минусы

• Может работать медленнее
• Драйверы устройств выпускаются производителями

Где хранятся файлы ядра?

Где находится ядро Linux? Файлы ядра Ubuntu или любого другого Linux-дистрибутива находятся в папке /boot и называются vmlinuz-версия. Название vmlinuz походит с эпохи Unix. В шестидесятых годах ядра привыкли называть просто Unix, в 90-х годах Linux ядра тоже назывались - Linux.

Когда для облегчения многозадачности была разработана виртуальная память, перед именем файла появились буквы vm, чтобы показать что ядро поддерживает эту технологию. Некоторое время ядро называлось vmlinux, но потом образ перестал помещаться в память начальной загрузки, и был сжат. После этого последняя буква x была изменена на z, чтобы показать что использовалось сжатие zlib. Не всегда используется именно это сжатие, иногда можно встретить LZMA или BZIP2, поэтому некоторые ядра называют просто zImage.

Нумерация версии состоит из трех цифр, номер версии ядра Linux, номер вашей версии и патчи или исправления.

В паке /boot можно найти не только ядро Linux, такие файлы, как initrd.img и system.map. Initrd используется в качестве небольшого виртуального диска, который извлекает и выполняет фактический файл ядра. Файл System.map используется для управления памятью, пока еще ядро не загрузилось, а конфигурационные файлы могут указывать какие модули ядра включены в образ ядра при сборке.

Архитектура ядра Linux

Так как ядро Linux имеет монолитную структуру, оно занимает больше и намного сложнее других типов ядер. Эта конструктивная особенность привлекла много споров в первые дни Linux и до сих пор несет некоторые конструктивные недостатки присущие монолитным ядрам.

Но чтобы обойти эти недостатки разработчики ядра Linux сделали одну вещь - модули ядра, которые могут быть загружены во время выполнения. Это значит что вы можете добавлять и удалять компоненты ядра на лету. Все может выйти за рамки добавления функциональных возможностей аппаратных средств, вы можете запускать процессы сервера, подключать виртуализацию, а также полностью заменить ядро без перезагрузки.

Представьте себе возможность установить пакет обновлений Windows без необходимости постоянных перезагрузок.

Модули ядра

Что, если бы Windows уже имела все нужные драйвера по умолчанию, а вы лишь могли включить те, которые вам нужны? Именно такой принцип реализуют модули ядра Linux. Модули ядра также известные как загружаемые модули (LKM), имеют важное значение для поддержки функционирования ядра со всеми аппаратными средствами, не расходуя всю оперативную память.

Модуль расширяет функциональные возможности базового ядра для устройств, файловых систем, системных вызовов. Загружаемые модули имеют расширение.ko и обычно хранятся в каталоге /lib/modules/. Благодаря модульной природе вы можете очень просто настроить ядро путем установки и загрузки модулей. Автоматическую загрузку или выгрузку модулей можно настроить в конфигурационных файлах или выгружать и загружать на лету, с помощью специальных команд.

Сторонние, проприетарные модули с закрытым исходным кодом доступны в некоторых дистрибутивах, таких как Ubuntu, но они не поставляются по умолчанию, и их нужно устанавливать вручную. Например, разработчики видеодрайвера NVIDIA не предоставляют исходный код, но вместо этого они собрали собственные модули в формате.ko. Хотя эти модули и кажутся свободными, они несвободны. Поэтому они и не включены во многие дистрибутивы по умолчанию. Разработчики считают что не нужно загрязнять ядро несвободным программным обеспечением.

Теперь вы ближе к ответу на вопрос что такое ядро Linux. Ядро не магия. Оно очень необходимо для работы любого компьютера. Ядро Linux отличается от OS X и Windows, поскольку оно включает в себя все драйверы и делает много вещей поддерживаемых из коробки. Теперь вы знаете немного больше о том, как работает ваше программное обеспечение и какие файлы для этого используются.