Un noyau est le logiciel qui constitue la partie essentielle d’un système d’exploitation. Grâce au noyau, les différents programmes d’un ordinateur peuvent accéder au matériel, par exemple. Le noyau gère également les ressources par le biais des services d’appel système.
Une des fonctions du noyau, dans ce cadre, est de définir quel logiciel un périphérique matériel peut utiliser et pour combien de temps. C’est pourquoi c’est très important dans la gestion de la RAM.
Ce que fait le noyau, en bref, c’est de communiquer le logiciel avec le matériel. Pour ce faire, il gère les dispositifs physiques (processeur, périphériques, etc.) et les divers programmes informatiques, en ordonnant la façon dont ils accèdent aux ressources.
Comme il existe un grand nombre de programmes et que chacun d’entre eux peut accéder au matériel sur une base limitée, le noyau a la fonction de gérer cette interaction, en décidant quel périphérique chaque programme peut utiliser et pour combien de temps. C’est ce qu’on appelle la multiprogrammation, une technique par laquelle deux ou plusieurs processus peuvent être stockés dans la mémoire principale pour être exécutés simultanément par le processeur principal.
L’accès direct au matériel peut être très complexe. Pour cette raison, le noyau le fait généralement à travers ce que l’on appelle la couche d’abstraction matérielle, un composant du système d’exploitation qui sert d’interface entre le programme et les périphériques. Cette couche d’abstraction nous fournit une plate-forme matérielle cohérente sur laquelle nous pouvons exécuter le logiciel.
Grâce à l’utilisation de la couche d’abstraction matérielle, il est possible de masquer la complexité mentionnée ci-dessus et de fournir au développeur une interface claire et uniforme pour utiliser les programmes et périphériques.
Il est important de noter que certaines architectures n’ont pas de modes d’exécution différents, ce qui signifie que leurs systèmes d’exploitation n’ont pas de noyau lui-même. Les systèmes dits embarqués en sont un exemple.
Il est possible de différencier quatre classes de noyaux : les noyaux monolithiques, les noyaux hybrides, les micronoyaux et les exonuclei. Chacun est responsable de différents processus en fonction de ses caractéristiques.
Le noyau monolithique est une architecture dans laquelle le système d’exploitation est le seul qui fonctionne en mode superviseur. L’une de ses particularités est qu’il ne définit qu’une interface virtuelle de haut niveau.
Le micronoyau ou micro-noyau fournit un nombre minimum d’appels au système pour la mise en œuvre des services de base, tels que la planification de base, la communication entre les processus et les espaces d’adresses.
Le noyau hybride peut être compris comme un micronoyau qui a une certaine quantité de code dans l’espace du noyau pour fonctionner à une vitesse plus élevée que s’il était dans l’espace utilisateur. Ce code n’est pas considéré comme essentiel.
L’exonucléus ou exokernel est un système qui a été développé au Massachusetts Institute of Technology pour être utilisé dans des projets de recherche. Son objectif principal est la création d’une sorte de couche logicielle pour d’autres systèmes virtuels.
Les types de noyau varient également selon le système d’exploitation. Le noyau Windows, le célèbre OS de Microsoft, est hermétique : aucun utilisateur ne peut le modifier. Le noyau Linux, en revanche, est open source. Cela signifie que n’importe qui peut faire des changements, ce qui se traduit par de multiples distributions Linux. Le noyau Linux peut également être mis à niveau indépendamment du reste de l’OS.
