Tuum (informaatika)

Tuum ehk kernel on operatsioonisüsteemi keskne osa, mis suhtleb vahetult riistvaraga. Kihilise arhitektuuriga arvutisüsteemide puhul võib tuuma vastandiks mõelda kesta, mille ülesanne on suhelda kasutajaga. Tuum on ka esimene osa operatsioonisüsteemist, mis laaditakse arvuti käivitamisel mällu. Oma olulisuse pärast operatsioonisüsteemi ohjamisel, laaditakse tuuma lähtekood mälus kaitstud piirkonda, et välistada tuuma ülekirjutamist teiste programmide poolt.^[1]

Tuum ja infoedastus

Tuuma peamine ülesanne on hallata arvuti riistvara ja ka protsessilõimi. Tuum vastutab, et iga protsess saab oma arvutusaja protsessoril. Tuuma teisteks ülesanneteks on pakkuda algtasemel haldust ülejäänud süsteemikomponentide jaoks, hallates muutmälu, failiohje ning ka sisend/väljundit. Kerneli liideseks operatsioonisüsteemis on madala taseme abstraktsioonikiht ning tuuma hallatavad protsessid peavad küsima tuuma käest ressurssi (mitte otse suhtlema seadmega), tavaliselt läbi süsteemikutsungite.

Mälu haldamine

Muutmälu kasutatakse, et hoiustada nii programmi vaheandmeid kui ka koodi. Tänapäevased operatsioonisüsteemid haldavad mitmeid programme korraga ning mõnikord vajavad programmid rohkem mälu kui riistvaraliselt on saadaval. Tuuma ülesandeks on jagada programmide vahel mälu ning otsustada mida teha, kui piisavalt muutmälu ei ole saadaval

Kernelil on täisligipääs süsteemi muutmälule ja kernel vastutab programmidele mälu jagamise eest. Esimene samm selle tagamiseks on mälu adresseerimine, tavaliselt rakendatud läbi saalimise. Adresseeritud mälu tõlgib füüsilised mäluaadressid virtuaalseks ning aadressiruum kahe programmi vahel võib erineda, lubades programmil käituda nagu ta jookseks peale tuuma riistvara peal üksi.

Tuum jagab ka muutmälu sektsioonideks, esmalt reserveerides süsteemi tööks vajaliku osa (kerneli aadressiruum) ja siis vastavate programmide jaoks(kasutajaruum)^[2]. Erinevate aadressiruumide vahel töötavatel programmidel ei ole õigusi teisest sektsioonist mälu lugemiseks, lisades operatsioonisüsteemi töösse turvakihi.

Seadmete haldus

Programmide kasulik töö tagamiseks peab tavaliselt programmil olema ligipääs seadmetele mis on riistvaraga ühendatud. Seadmetega suhtlus kernelis käib läbi seadmedraiveri. Seadmedraiver on vaheprogramm mis suhtleb riistvaraga ning tõlgib kõrgtaseme keele suhtluse masinkoodiks.

Tuum haldab ka nimekirja riistvaralistest seadmetest ning tekitab vastavad ligipääsupunktid tagamiseks programmide suhtluse seadmetega. Seadmete nimekiri võib olla eelnevalt teada, näiteks sardsüsteemides, kus kerneli ülesanne on spetsiifiline ja riistvara kitsahaardeline. Seadmete nimekirja võib ka käigu pealt tekitada (isehäälestuvalt), kus seadmehaldur (kernel) kõigepealt skaneerib vastavaid riistvaralisi ühendusi ning laadib vastavad draiverid.