Admitámoslo. El mundo de la informática está lleno de conceptos y términos que pueden sonar a marciano para quien acaba de aterrizar en él. Uno de ellos es kernel.
Estamos seguros de que hasta hace unos minutos no sabías ni que esta palabra existía, pero acabas de detectar un fallo en tu dispositivo que señala este término y necesitas saber qué es un kernel.
Como líder de tu negocio, una de tus funciones consiste en asegurarte de que tus sistemas operen de la mejor forma posible. Por ello, conocer este tipo de conceptos informáticos nunca va mal para saber por dónde te andas y tener la seguridad de que los profesionales que se encargan de gestionar los equipos informáticos de tu negocio, están trabajando de la forma adecuada.
¡Venga! Descubramos qué es un kernel y para qué sirve.
¿Qué es un kernel?
El kernel es el componente central de un sistema operativo y sirve como interfaz principal entre el hardware físico de la computadora y los procesos que se ejecutan en ella a través del software.
En otras palabras, podríamos definir el kernel como el corazón o núcleo del sistema operativo. Como tal, posee el control sobre todo el sistema. Por ello, también se le conoce como capa base del sistema.
De hecho, el kernel es el primer programa que se carga una vez que ya se ha iniciado el sistema operativo tras encender el ordenador y permanece en la memoria hasta que el sistema operativo se apaga nuevamente.
Para comprender mejor qué es un kernel, vamos a suponer que un ordenador está compuesto por una serie de capas, siendo la externa el hardware (CPU, memoria RAM, teclado, ratón…) y la interna la compuesta por las aplicaciones de software que se ejecutan en el dispositivo.
Siguiendo esta analogía, el kernel se ubicaría entre el hardware y el software, siendo el responsable de administrar los recursos de hardware, así como las interacciones entre ambas capas. Debes saber que la comunicación entre hardware y software no se puede hacer directamente debido a que los sistemas solo entienden lenguaje binario. Es el kernel el que interpreta y traduce la información que introducimos los usuarios al lenguaje de la máquina.
Por tanto, el kernel actúa como un puente al conectar los procesos y las llamadas al sistema, interactuando directamente con el hardware para informarle de la solicitud realizada por parte del software de la aplicación.
¡Ojo! No debemos confundir el kernel con el sistema operativo porque son conceptos diferentes. Es cierto que ambos son tipos de software del sistema. Sin embargo, la diferencia básica es que un sistema operativo es un software de sistema que actúa como interfaz entre los usuarios y la máquina, mientras que un kernel es una parte del sistema operativo que convierte los comandos del usuario en lenguaje de máquina.
En definitiva, gracias al sistema operativo y al kernel, nos podemos comunicar con nuestro dispositivo y ejecutar los procesos que nos interesan.
Para qué sirve un kernel: funciones
A rasgos generales, el kernel sirve para proporcionar las interfaces necesarias para que los usuarios y las aplicaciones interactúen con el ordenador.
Así, el kernel ayuda con tareas clave como lanzar y gestionar procesos, así como iniciar, administrar y ejecutar controladores (programas que se comunican con el hardware) de dispositivos del sistema (incluidas las redes informáticas), además de garantizar que la memoria se asigne correctamente.
Debes saber que todos los sistemas operativos necesitan un kernel para funcionar. Como resultado, tu smartphone, al igual que tu ordenador o tu tablet, incluye un kernel. Su objetivo es el que hemos explicado: establecer conexión entre el hardware y el software.
Por ejemplo, si quieres desbloquear tu teléfono utilizando un escáner de huella digital, colocarás tu dedo sobre el escáner (hardware) y este le indicará al kernel que se ha reconocido la huella. A partir de ahí, el kernel le indicará al software que verifique si esa huella es correcta o no y, en caso de ser así, tu teléfono se iniciará.
Este es un ejemplo rápido de cómo funciona el kernel. Pero, veamos más en detalle sus funcionalidades.
Planificación y gestión de procesos
Un proceso es una tarea que se ejecuta en un sistema operativo. Es el kernel el encargado de iniciar, ejecutar y finalizar nuevos procesos en el sistema, además de determinar sus estados (en ejecución, en espera o finalizados).
Asignación de recursos
El kernel controla la memoria, los dispositivos periféricos y los procesos de la CPU. Actúa como enlace entre recursos y procesos, asigna la memoria a los procesos y, si algún proceso requiere acceso a algún componente de hardware, el kernel se lo adjudica.
Gestión de dispositivos
El kernel gestiona los dispositivos conectados con el sistema, como dispositivos de almacenamiento o dispositivos de entrada y salida (teclado, monitor, impresora, ratón…), entre otros, además de administrar intercambio de datos a través de estos dispositivos.
Vamos, que si teletrabajas y tienes una reunión online, será el kernel el que gestione la conexión entre tus periféricos (micro y webcam) y el software o app de videollamada.
Manejo de interrupciones por software o llamadas al sistema
Una interrupción es una señal enviada al kernel a petición de una llamada al sistema. Cuando se ejecuta un proceso, puede surgir una tarea de alta prioridad que debe ejecutarse primero.
El kernel es el encargado de gestionar esta interrupción cambiando el control del proceso que se está ejecutando actualmente al nuevo según las prioridades.
Gestión de memoria
Inicialmente, todos los procesos se guardan en un espacio dentro del disco. El kernel se ocupa de transferirlos desde el espacio del disco al espacio principal donde se ejecutan en primer plano. Esta función se conoce como gestión de la memoria.
De esta manera, el kernel asigna la memoria RAM para cada proceso, realiza un seguimiento del espacio asignado y libera la memoria cuando finaliza cada proceso.
Principales tipos de kernel
Ahora que ya sabes qué es un kernel en informática y para qué sirve, vamos a ir un paso más allá para descubrir unas breves pinceladas sobre los principales tipos de kernel que existen.
Kernel monolítico
Debes saber que la memoria virtual de un ordenador se divide en espacio del kernel y espacio del usuario. Dicho esto, el kernel monolítico se caracteriza porque tanto los servicios de usuario como los servicios del kernel se implementan en el mismo espacio de memoria.
Con ello se consigue aumentar el tamaño del kernel, lo que a su vez expande el tamaño del sistema operativo. Los procesos y tareas se ejecutan mucho más rápido, ya que no se requiere la transferencia de espacio. El sistema operativo Linux, así como Windows 95 y 98, son ejemplos de kernel monolítico.
Micro kernel
Se diferencia respecto al anterior en el hecho de que los servicios de usuario y los servicios del kernel se implementan en diferentes espacios. Debido a que ambos comparten el espacio, el tamaño del núcleo disminuye, el tamaño del sistema operativo se reduce y se ralentiza la velocidad de ejecución.
Kernel híbrido
Es el kernel más utilizado en los sistemas operativos comerciales como Windows XP, Windows 10 e iOS. Es una combinación de kernel monolítico y micro kernel, ya que posee las propiedades de ambos. Las ventajas de estos dos tipos de kernel se combinan: velocidad y modularidad. Tiene diferentes servicios ejecutándose en diferentes partes de la memoria; algunos se ejecutan en el espacio del usuario y otros en el espacio del kernel.
Exo kernel
Este tipo de kernel es muy extremo. Facilita la personalización específica de la aplicación, ya que la protección de los recursos se coloca en un espacio de memoria diferente al de su administración. Su inconveniente es que requiere un diseño complejo.
El kernel, un componente clave
Recuerda, el kernel es un componente clave dentro de los sistemas informáticos de tu empresa. Piensa en un kernel como el director de una orquesta, no toca nada por sí mismo, pero se asegura de que todos los instrumentos estén tocando en armonía.
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