Дека ядро что это такое

10 ядер для смартфонов от MediaTek

Известный производитель микросхем, компания MediaTek, надеется на процессор с 10 ядрами как на способ выхода в сегмент смартфонов премиум-класса.

Новый чип (микросхема) Helio X20 ожидается в телефонах к концу года. В нем 10 ядер (архитектура Deca-core) распределены по трем кластерам, причем два ARM-ядра 2,5 ГГц A72 выделены для наиболее ресурсоемких задач, а еще два кластера с четырьмя ядрами каждый – для менее приоритетных (фоновых) процессов.

Таким образом, MediaTek должна стать первой в архитектуре с тремя кластерами (лицензированное название Tri-Cluster) из вычислительных ядер, что по заявлению этой компании дает до 30% экономии потребляемой мощности в сравнении с типовой реализацией концепции big.little для ядер ARM в области мобильных систем SoC (вся система на одном кристалле). В систему также интегрирован LTE-модем категории WorldMode Category (использование по всему миру), что собственно говоря и определяет область применения как исключительно мобильные устройства нового поколения сотовой связи.

Фото: tech.feng.com

Концепция трех кластеров объясняется очень просто. Современные мобильные устройства используются для широкого круга задач: компьютерные игры требуют высокой вычислительной мощности, а работа с фото- и видеозаписями предполагает высокую пиковую нагрузку на процессор (это задачи с высокими требованиями к вычислительной мощности). Но есть «легкие» задачи, подобные просмотру сайтов в Интернете или воспроизведению аудиозаписей. В имеющихся на рынке системах оба класса задач (тяжелые и легкие) выполняются одним процессором или группой одинаковых процессоров, что не позволяет говорить об эффективности по потребляемой мощности, но если разнести эти задачи по разным процессорами или кластерам процессоров (группа параллельно работающих процессоров или ядре, если такие процессоры реализованы в одном кристалле) получится выигрыш как по энергопотреблению, так и по производительности. В смартфонах премиум-класса встречаются системы с двумя кластерами, но новая архитектура от MediaTek с тремя кластерами более приспособлена к современным методам эксплуатации смартфонов (одна-две тяжелые задачи и несколько легких задач одновременно).

Для школьников приведена точная метафора:

Преимущество трех кластеров: большой расход топлива с двумя передачами (слева) и малый расход топлива с большим числом передач (справа). Оба автомобиля поднимаются на горку с тремя углами наклона (слева направо: тяжелая нагрузка, средняя нагрузка и низкая нагрузка), при этом слева используется только 1-я и 2-я передачи, а справа – 1-я, 2-я и 3-я (красным отмечена перегрузка двигателя).

Итак, предлагаемый центральный процессор (CPU, ЦП) с архитектурой Tri-Cluster состоит из двухядерного кластера ARM Cortex-A72 с таковой частотой 2,5 ГГц, четырехядерного кластера ARM Cortex-A53 с частотой 2,0 ГГц (задачи средней сложности) и аналогичного ему кластера с тактовой частотой 1,4 ГГц для задач с небольшими требованиями к вычислительной мощности. Для распределения задач по кластерам используется новый алгоритм планировщика CorePilot 3.0 для гетерогенных (разнородных) вычислений.

Для поддержки на аппаратном уровне встроенных устройств мобильного телефона (камеры, дисплей, аудио) в ЦП Helio X20 встроены мультимедийные средства. Среди них:

• Встроенный движок трехмерной глубокой обработки изображений (built-in 3D depth engine) для двух основных камер, оптимизированный для снижения задержки между снимками и создания комплексных изображений с большой глубиной резкости (depth-of-field).
• Многоуровневая система удаления графических шумов (искажений изображения) для повышения качества снимков в части детализации, точности цвета и резкости даже при неблагоприятных условиях съемки.
• Дисплей с разверткой (частотой кадров) 120 Гц, превосходящий текущее ограничение в 60 Гц для повышения плавности движущихся изображений (видео).
• Встроенный датчик-процессор (можно назвать его автономным контроллером) с низкой потребляемой мощностью ARM Cortex-M4 для обеспечения работы фоновых приложений с постоянной готовностью (always-on), например приложений воспроизведения файлов MP3 или голосового управления. Окружение этого датчика действует в изолированном режиме (остальные подсистемы ЦП отключены) для снижения потребляемой мощности во время работы фоновых задач телефона.

Заметим, что MediaTek уже захватила значительную часть рынка процессоров для бюджетных телефонов, но не может противостоять Qualcomm в верхних секторах рынка. Кроме того, Qualcomm пока лидирует в области технологии мобильной связи LTE, но MediaTek последовательно сокращает отставание. Отсутствие скоростной поддержки LTE не позволяло MediaTek выйти на рынок США (разумеется, косвенным путем в виде сторонних телефонов), хотя имеются отдельные примеры в бюджетном секторе, например Pop Astro LTE от Alcatel OneTouch ($149 для оператора связи T-Mobile).

PS. big:LITTLE – это технология ARM для оптимизации потребляемой мощности и производительности, ведь как известно, первое несоместимо со вторым.

Дополнительные подробности на специальном сайте:
http://heliox20.com/

Источник:
http://www.mediatek.com/en/news-events/mediatek-news/mediatek-launches-the-mediatek-helio-x20-the-worlds-first-mobile-soc-featuring-tri-cluster-cpu-architecture/
http://recode.net/2015/05/12/mediatek-tries-10-core-chip-in-latest-bid-to-crack-high-end-phone-market/
http://hothardware.com/news/mediatek-to-assault-high-end-smartphone-market-with-10-core-helio-x20-soc

Что такое дека ядро (deca core)?

deca core

Тут идёт речь о микропроцессорной технике.

Слово core означает ядро. В данном случае имеется ввиду ядро процессора. Что такое ядро процессора? Процессор это такая микросхема, которая имеет входы и выходы. На входы процессора задаётся задание, которое процессору необходимо выполнить, а на выход выводится результат вычислений. Кроме вычислений процессор ещё может просто пересылать информацию из одной области памяти в другую. Вот эта система, которая занимается выполнением задания и называется ядро процессора. Сначала процессоры были одноядерные. Потом в целях ускорения процессоров, в них стали добавлять ядра. Например двухъядерный процессор это если сказать упрощённо, то это два процессора в одном. То есть пока одно ядро занимается выполнением одного задания, второе ядро может одновременно делать второе задание. А раньше, во времена одноядерных процессоров, пока ядро не закончит одно задание, ко второму не может перейти. Затем микропроцессорную технику стали развивать, наращивая скорость работы ПК. К основному процессору добавили в помощь математический сопроцессор, который был заточен на решение задач для чисел с плавающей точкой (десятичных дробей), ведь основной процессор изначально не умел этого делать, и там для каждой операции с дробями приходилось разрабатывать целые алгоритмы. Потом, с развитием компьютерных игр, решили в видеокарту тоже добавить процессор, который мог бы считать числа с плавающей точкой для того, чтобы он мог обсчитывать 3D сцены компьютерных игр. Это помогало основному процессору, ведь ему самому больше не пришлось этим заниматься и он мог бы заняться в это же время чем-то другим, например просчитывать логику самой игры (логику взаимодействия персонажей).

Также была разработана суперскалярная архитектура в процессорах. Это когда появилась первая возможность одновременного выполнения двух команд для ускорения быстродействия.

Затем решили ещё более ускорить работу компьютеров, добавив в процессоры дополнительные ядра. В том числе их добавили и в видеокарты тоже, отчего и они ускорились.

Хотя пришлось и языки программирования доработать, добавив в них возможность разработки многопоточных приложений.

Вообщем deca core - это процессор, работающий на десяти ядрах. То есть это очень хороший процессор, если использовать его для домашних целей.

quad core - процессор, имеющий четыре ядра.

octa core - восьмиядерный процессор.

Что такое «Dual Core» и «Quad Core»?

Раньше, наши компьютеры имели центральный процессор (CPU) с одним ядром. В наши дни, большинство процессоров являются двухъядерными, четырехъядерными или даже восьмиядерными. Мы постараемся вам объяснить, что такое ядро, чем отличаются двухъядерные от четырехядерных процессоров, и как это все влияет на ваше реальное использование компьютера.Ответы на эти вопросы помогут не только узнать больше о вашем компьютере, но и, возможно, пригодятся, когда вам придется выбирать между более дешевым процессором с меньшим числом ядер и более дорогим процессором с большим числом ядер, при покупке нового ноутбука, планшета или даже смартфона.

Зная разницу между двухъядерными и четырехядерными процессорами, вы сможете принять более взвешенное решение о приобретении нового компьютерного оборудования.

Что такое ядро?

Каждое ядро процессора фактически – отдельный центральный процессор, выполняющий работу и являющийся составной частью всего процессора (CPU). Например, двухъядерный чип может быть похож на одноядерный чип, но на самом деле он имеет два физических центральных процессора на чипе.

Дополнительные центральные процессоры позволяют компьютеру делать несколько задач одновременно. Если вы когда-либо использовали одноядерный процессор и после этого сделали апгрейд до двухъядерного процессора, то вы должны были заметить значительную разницу в производительности вашего компьютера и его реакции на поставленные задачи.

Давайте предположим, что вы извлекаете из архива файлы и занимаетесь просмотром веб-страниц в браузере одновременно. Если у вас на компьютере одноядерный процессор, то просмотр веб-страниц будет не очень комфортным. Одноядерному процессору придется разделить свое время между веб-страницами и извлечением файлов из архива.

Если у вас двухъядерный процессор с двумя ядрами, то одно ядро будет работать на извлечении файлов, а второе – будет обеспечивать беспроблемный просмотр страниц в веб-баузере.

Не важно, делаете ли вы несколько дел одновременно или нет, ваш компьютер часто выполняет некоторые системные задачи в фоновом режиме, и благодаря дополнительным ядрам, вы можете сделать вашу систему более отзывчивой. К примеру, Google Chrome выделяет для каждого открытого веб-сайта отдельный процесс. Это позволяет Google Chrome использовать различные процессоры для различных сайтов, а не использовать отдельный процессор (CPU) для обработки всех задач связанных с браузером.

Тактовая частота и ядра

Процессоры имеют тактовую частоту, показывающую то, как быстро работают процессоры (на самом деле все, конечно, намного сложнее, но давайте на данный момент согласимся с этим утверждением).

Например, процессор Core i5-3330 от компании Intel имеет тактовую частоту 3 ГГц и четырехъядерный процессор, а это значит, что у него четыре ядра. Все четыре ядра в этом процессоре Intel i5 работают на частоте 3 ГГц.

Удвоение ядер не удваивает скорость

Многие компьютерные программы являются однопоточными, это означает, что их работа не может быть разделена между несколькими процессорами (CPU). Каждая из них должна работать с одним процессором (CPU). Это значит, что увеличение ядер не удвоит их эффективность. Если у вас есть однопоточное приложение, запущенное на четырехъядерном процессоре, то оно будет использовать только одно ядро, а остальные ядра в это время будут находиться в процессе ожидания, и только когда будут запущены другие приложения, они начнут действовать.

Правильное написание многопоточных приложений, которые можно масштабировать на нескольких процессорах одновременно, на самом деле является довольно сложной сферой компьютерной науки. Это становится все более актуальной проблемой, так как в будущем, скорее всего, будут появляться процессоры с большим количеством ядер, а не процессоры с меньшим числом ядер, рассчитанные на высокую скорость.

Некоторые приложения могут использовать преимущества нескольких ядер. Многопроцессорная архитектура Google Chrome позволяет ему выполнять действия с несколькими ядрами одновременно. Некоторые компьютерные игры также могут распределять расчеты на несколько ядер.

Тем не менее, большинство используемых приложений – однопоточные. Четырехъядерный процессор по сравнению с двухъядерным не будет работать с Microsoft Office вдвое быстрее. Если вы запустите Microsoft Office на разных процессорах, то увидите – производительность очень похожа.

Большое количество ядер может вам помочь, если вы хотите делать несколько задач одновременно или, если у вас есть многозадачные приложения, которые могут работать с многоядерными процессорами. Например, если вы запускаете несколько виртуальных машин во время кодирования видео, извлечения файлов, и некоторых других требовательных к процессору вещей, то восьмиядерный процессор может вам в этом помочь, в то время как даже четырехъядерный процессор начнет тормозить от таких нагрузок.

Dual Core, Quad Core и…

Такие фразы как «dual core», «quad core» и «octa core» довольно часто встречаются в зарубежной компьютерной прессе, давайте разберемся с их значениями:

Dual Core: два ядра.
Quad Core: четыре ядра.
Hexa Core: шесть ядер.
Octa Core: восемь ядер.
Deca Core: десять ядер.

Управление и мониторинг ядер

Из диспетчера задач Windows вы можете контролировать, какие программы используют ядра процессора. Щелкните правой кнопкой мыши на панели процессов и выберите пункт «Задать соответствие».

Здесь вы сможете выбрать какие из физических процессоров (ядер) будет использовать приложение. Большую часть времени вам не понадобится данная возможность, но если вы хотите ограничить доступ к определенным ядрам для избегания ошибок, например в старых компьютерных играх, то эта возможность будет очень полезной.

С помощью диспетчера задач вы можете использовать вкладку «Быстродействие» для просмотра использования каждого ядра вашего процессора.

Hyper-Threading (гиперпараллельность)

Процессоры Intel используют технологию, называемую: hyper-threading. С технологией «hyper-threading» каждое физическое ядро видится системе, как два отдельных логических ядра. На скриншоте выше, мы не используем четырехядерный процессор, это всего лишь двухядерный процессор с технологией «hyper-threading».

Она в некоторой степени повышает производительность, но все же двухядерный процессор с технологией «hyper-threading» далеко не так хорош, как настоящий четырехядерный процессор. Ведь в нем по-прежнему только два физических ядра, хотя этот трюк и позволяет им делать одновременно немного больше работы.

Что такое процессор. Ядро процессора. Частота процессора.

Наверное, каждый пользователь мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD, которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура — набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота. Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем, в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш — объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса, увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading. Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

Выбираем кастомное ядро для своего Android-аппарата — «Хакер»

Содержание статьи

Мы уже не раз писали о кастомных прошивках, root-приложениях и альтернативных загрузочных меню. Все это стандартные темы в сообществе Android-хакеров, однако, кроме всего перечисленного, существует еще такое понятие, как «кастомное ядро», которое может дать практически безграничные возможности управления смартфоном и его железом на самом низком уровне. В этой я статье я расскажу, что это такое, зачем нужно и как выбрать правильное кастомное ядро.

Custom kernel?

Что такое кастомное ядро? Как мы все знаем, Android представляет собой пирог, состоящий из трех базовых слоев: ядро Linux, набор низкоуровневых библиотек и сервисов и виртуальная машина Dalvik, поверх которой работает графическая оболочка, высокоуровневые инструменты и сервисы, а также почти все приложения, установленные из маркета. Создатели большинства альтернативных кастомных прошивок обычно работают только с двумя верхними слоями, добавляя функции в графическую оболочку (например, кнопки в шторке), изменяя ее (движок тем в CyanogenMod), а также добавляя новые системные сервисы (эквалайзер в CyanogenMod) и оптимизируя существующие.

Авторы популярных прошивок также по мере возможностей вносят изменения в ядро Linux: оптимизируют (сборка с более агрессивными флагами оптимизации компилятора), включают в него новую функциональность (например, поддержку шар Windows), а также вносят другие изменения вроде возможности поднимать частоту процессора выше предусмотренной производителем. Зачастую все это остается за кадром, и многие пользователи кастомных прошивок даже не подозревают об этих возможностях, тем более что тот же CyanogenMod поставляется с кастомным ядром только для ограниченного круга девайсов, для которых доступны как исходники родного ядра, так и возможность его замены. Например, почти все прошивки CyanogenMod для смартфонов Motorola используют стандартное ядро — заменить его на свое невозможно из-за непробиваемой защиты загрузчика.

Выбираем алгоритм перезагрузки TCP, планировщик I/O и алгоритм управления энергосбережением

Однако ядро в смартфонах с разлоченным загрузчиком можно заменить отдельно от основной прошивки. И не просто заменить, а установить ядро с огромным количеством различных функций, которые требуют определенных технических знаний для управления, а потому обычно не встраиваются в ядра популярных прошивок, таких как CyanogenMod, AOKP и MIUI. Среди этих функций можно найти поддержку высоких частот работы процессора, управление гаммой экрана, режимами энергосбережения, высокоэффективные менеджеры питания и огромное количество других фич.

В этой статье мы поговорим о том, что нам могут предложить создатели кастомных ядер, рассмотрим основные кастомные ядра для различных устройств, а также попробуем установить ядро независимо от основной прошивки и проверим все на собственной шкуре. Итак, что обычно предлагают разработчики альтернативных ядер?

Умный регулировщик

В SoC’ах OMAP35XX, используемых, например, в Galaxy S II и Galaxy Nexus, есть функция SmartReflex, которая выполняет роль умной системы регулировки вольтажа при изменении нагрузки на процессор. По сути, она избавляет от необходимости тонкого тюнинга вольтажа пользователем.

Регулируем вольтаж

Оптимизации

Зачастую основной целью сборки кастомного ядра становится оптимизация производительности. Обычно вендор мобильной техники старается сохранить баланс между производительностью и стабильностью работы, поэтому даже хорошие техники оптимизации, способные существенно поднять скорость работы девайса, могут быть отвергнуты производителем только на основании того, что после их применения некоторые приложения начали падать каждый десятый запуск. Само собой, энтузиастов такие мелочи не смущают, и многие из них готовы применить к ядру собственной сборки любые опции компилятора, алгоритмы энергосбережения и задрать частоту процессора настолько высоко, насколько только выдерживает девайс. Среди всех оптимизационных техник наиболее распространены четыре:

Сборка с помощью компилятора Linaro GCC с агрессивными опциями оптимизации. Писк сезона, используется почти во всех ядрах. Особую популярность этот метод получил после того, как организация Linaro с помощью каких-то непонятных синтетических тестов продемонстрировала 400%-й (!) прирост производительности Android, собранного с помощью своего компилятора. В реальных условиях эффективность Linaro GCC несколько ниже, но польза от него все же ощутима, так как он реально подгоняет код под особенности архитектуры ARMv7 и, если судить по личному опыту, не приносит никаких проблем в стабильность работы ни ядра, ни приложений.
Расширение возможностей управления частотой и вольтажом центрального и графического процессоров, а также использование более эффективного для планшетов и смартфонов алгоритма управления энергосбережением. Используется во всех кастомных ядрах и ядрах большинства серьезных кастомных прошивок. Подробнее эту особенность мы рассмотрим в следующем разделе.
Активация более эффективных внутренних механизмов, появившихся в последних ядрах Linux. Сюда можно отнести SLQB аллокатор памяти, который, по мнению некоторых разработчиков, может быть более эффективным, чем SLUB, однако никаких экспериментальных подтверждений этому нет. Такой аллокатор используется в ядре GLaDOS для Nexus 7.
Приятная полезность Trickster MOD: возможность включить ADB по Wi-Fi
Многие разработчики любят изменять стандартный алгоритм контроля насыщения TCP (TCP Congrestion control), который регулирует размер TCP-окна на основе множества параметров, чтобы сделать поток пакетов более ровным и достичь наивысшей скорости передачи данных. Начиная с версии 2.6.19, ядро Linux по умолчанию использует эффективный алгоритм CUBIC, который также обычно применяется и в стандартных ядрах Android. Проблема только в том, что CUBIC эффективен в проводных сетях с высокой скоростью передачи данных, тогда как для 3G- и Wi-Fi-сетей гораздо лучшим выбором будет алгоритм Westwood+. Именно этот алгоритм используется в ядрах Leankernel для Galaxy Nexus и faux123 для Nexus 7, а franko.Kernel для Galaxy S II и Galaxy Nexus так и вообще включает в себя весь набор доступных алгоритмов. Просмотреть их список и выбрать нужный можно с помощью следующих команд:Изменение алгоритма контроля насыщения TCPsysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control sysctl -w net.ipv4.tcp_congestion_control=westwood

В 3G-сетях алгоритм контроля перегрузки TCP Westwood+ всегда выигрывает

Еще один тип оптимизации: изменение стандартного планировщика ввода-вывода. Ситуация на этом поле еще более интересная, так как вместо того, чтобы разобраться в принципах работы планировщиков, некоторые сборщики ядер просто читают в Сети документы по I/O-планировщикам для Linux и делают выводы. Среди пользователей такой подход распространен еще более сильно. На самом деле почти все самые производительные и умные Linux-планировщики совершенно не подходят для Android: они рассчитаны на применение с механическими хранилищами данных, в которых скорость доступа к данным разнится в зависимости от положения головки. Планировщик использует разные схемы объединения запросов в зависимости от физического положения данных, поэтому запросы к данным, которые располагаются близко к текущему положению головки, будут получать больший приоритет. Это совершенно нелогично в случае с твердотельной памятью, которая гарантирует одинаковую скорость доступа ко всем ячейкам. Продвинутые планировщики принесут на смартфоне больше вреда, чем пользы, а лучший результат покажут самые топорные и примитивные. В Linux есть три подобных планировщика:

Noop (No operation) — так называемый не-планировщик. Простая FIFO очередь запросов, первый запрос будет обработан первым, второй вторым и так далее. Хорошо подходит для твердотельной памяти и позволяет справедливо распределить приоритеты приложений на доступ к накопителю. Дополнительный плюс: низкая нагрузка на процессор в силу ну очень простого принципа работы. Минус: никакого учета специфики работы девайса, из-за чего могут возникнуть провалы производительности.
SIO (Simple I/O) — аналог планировщика Deadline без учета близости секторов друг к другу, то есть разработанный специально для твердотельной памяти. Две главные изюминки: приоритет операций чтения над операциями записи и группировка операций по процессам с выделением каждому процессу кванта времени на выполнение операций. В смартфонах, где важна скорость работы текущего приложения и преобладание операций чтения над записью, показывает очень хорошую производительность. Доступен в Leankernel, ядре Matr1x для Nexus 4 и SiyahKernel.
ROW (READ Over WRITE) — планировщик, специально разработанный для мобильных устройств и добавленный в ядро всего несколько месяцев назад. Основная задача: первоочередная обработка запросов чтения, но справедливое распределение времени и для запросов записи. Считается лучшим на данный момент планировщиком для NAND-памяти, по умолчанию используется в Leankernel и Matr1x.

Стоит сказать, что почти все стандартные прошивки и половина кастомных до сих пор используют ядро со стандартным для Linux планировщиком CFQ, что, впрочем, не так уж и плохо, поскольку он умеет правильно работать с твердотельными накопителями. С другой стороны, он слишком сложен, создает бОльшую нагрузку на процессор (а значит, и батарею) и не учитывает специфику работы мобильной ОС. Еще один популярный выбор — это планировщик Deadline, который не хуже SIO, но избыточен. Посмотреть список доступных планировщиков можно с помощью такой команды:

# cat /sys/block/*/queue/scheduler

Для изменения применяется такая (где row — это имя планировщика):

# for i in /sys/block/*/queue/scheduler; do echo row > $1; done

Некоторые сборщики ядер применяют и другой вид оптимизации, связанный с вводом-выводом. Это отключение системного вызова fsync, применяемого для принудительного сброса изменившегося содержимого открытых файлов на диск. Существует мнение, что без fsync система будет реже обращаться к накопителю и таким образом удастся сохранить время процессора и заряд батареи. Довольно спорное утверждение: fsync в приложениях используется не так уж и часто и только для сохранения действительно важной информации, зато его отключение может привести к потере этой же информации в случае падения операционной системы или других проблем. Возможность отключить fsync доступна в ядрах franco.Kernel и GLaDOS, а для управления используется файл /sys/module/sync/parameters/fsync_enabled, в который следует записать 0 для отключения или 1 для включения. Повторюсь, что использовать эту возможность не рекомендуется.

Добавляем в ядро новые функции

Само собой, кроме оптимизаций, твиков и разных систем расширенного управления оборудованием, в кастомных ядрах также можно найти совершенно новую функциональность, которой нет в стандартных ядрах, но которая может быть полезна пользователям.

В основном это различные драйверы и файловые системы. Например, некоторые ядра включают в себя поддержку модуля CIFS, позволяющего монтировать Windows-шары. Такой модуль есть в ядре Matr1x для Nexus S, faux123 для Nexus 7, SiyahKernel и GLaDOS. Сам по себе он бесполезен, но в маркете есть несколько приложений, позволяющих задействовать его возможности.

Еще одна полезность — это включение в ядро драйвера ntfs-3g (точнее, в пакет с ядром, сам драйвер работает как Linux-приложение), который необходим для монтирования флешек, отформатированных в файловую систему NTFS. Этот драйвер есть в ядрах faux123 и SiyahKernel. Обычно он задействуется автоматически, но если этого не происходит, можно воспользоваться приложением StickMount из маркета.

Многие ядра также имеют в своем составе поддержку так называемой технологии zram, которая позволяет зарезервировать небольшой объем оперативной памяти (обычно 10%) и использовать ее в качестве сжатой области подкачки. В результате происходит как бы расширение количества памяти, без каких-либо серьезных последствий для производительности. Доступно в Leankernel, включается с помощью Trickster MOD или командой zram enable.

Последние две интересные функции — это Fast USB charge и Sweep2wake. Первая — это не что иное, как принудительное включение режима «быстрой зарядки», даже если смартфон подключен к USB-порту компьютера. Режим быстрой зарядки доступен во всех более-менее новых смартфонах, однако в силу технических ограничений он не может быть включен одновременно с доступом к карте памяти. Функция Fast USB charge позволяет включить этот режим всегда, отключив при этом доступ к накопителю.

Sweep2wake — это новый способ будить устройство, изобретенный автором Breaked-kernel. Смысл его в том, чтобы включать смартфон, проведя пальцем по клавишам навигации, располагающимся ниже экрана, либо по самому экрану. Это действительно удобная функция, но в результате ее включения сенсор будет оставаться активным даже во время сна устройства, что может заметно разряжать батарею.

Разгоняем графический процессор

Разгон, вольтаж и энергосбережение

Разгон популярен не только среди владельцев стационарных компов и ноутбуков, но и в среде энтузиастов мобильной техники. Как и камни архитектуры x86, процессоры и графические ядра мобильной техники отлично гонятся. Однако сам способ разгона и предпринимаемые для его осуществления шаги здесь несколько другие. Дело в том, что стандартные драйверы для SoC’ов, отвечающие за энергосбережение и изменение частоты процессора, обычно залочены на стандартных частотах, поэтому для тонкого тюнинга приходится устанавливать либо альтернативный драйвер, либо кастомное ядро.

Почти все более-менее качественные и популярные кастомные ядра уже включают в себя разлоченные драйверы, поэтому после их установки возможности управления «мощностью» процессора значительно расширяются. Обычно сборщики кастомных ядер делают две вещи, влияющие на выбор частоты. Это расширение частотного диапазона за рамки изначально заданных — можно установить как более высокую частоту процессора, так и очень низкую, что позволяет сохранить батарею и увеличить градацию частот, например, вместо трех возможных частот предлагается на выбор шесть. Второе — это добавление возможности регулировки вольтажа процессора, благодаря чему можно снизить напряжение процессора на низких частотах для сохранения заряда батареи и повысить на высоких для увеличения стабильности работы.

Всем этим можно управлять с помощью известной платной утилиты SetCPU или же бесплатной Trickster MOD. Рекомендации по управлению все те же, что и для настольных систем. Нижнюю частоту процессора лучше установить минимальной, но не ниже 200 МГц (чтобы избежать лагов), верхний порог повышается постепенно с тестированием стабильности работы, при падении которой рекомендуется немного поднять вольтаж для данной частоты. Каких-то рекомендаций по вольтажу нет, так как каждый процессор уникален и значения будут для всех разными.

Главный экран утилиты настройки ядер Trickster MOD

Кроме изменения частот, сборщики зачастую добавляют в ядро новые алгоритмы управления энергосбережением (автоматическим управлением частотой процессора), которые, по их мнению, могут показать лучшие результаты в сравнении со стандартными. Почти все из них базируются на используемом по умолчанию в новых версиях Android алгоритме Interactive, суть которого заключается в том, чтобы резко поднять частоту процессора до максимальной в случае повышения нагрузки, а затем постепенно снижать до минимальной. Он пришел на смену используемому раньше алгоритму OnDemand, который плавно регулировал частоту в обе стороны соразмерно нагрузке, и позволяет сделать систему более отзывчивой. Сборщики альтернативных ядер предлагают на замену Interactive следующие алгоритмы:

SmartAssV2 — переосмысление алгоритма Interactive с фокусом на сохранение батареи. Основное отличие в том, чтобы не дергать процессор на высокие частоты в случае кратковременных всплесков нагрузки, для которых хватит и низкой производительности процессора. По умолчанию используется в ядре Matr1x.
InteractiveX — тюнингованный алгоритм Interactive, главная особенность которого в залочке процессора на минимальной указанной пользователем частоте и обесточивании второго ядра процессора во время отключения экрана. По умолчанию используется в Leankernel.
LulzactiveV2 — по сути, изобретенный заново OnDemand. Когда нагрузка на процессор превышает указанную (по умолчанию 60%), алгоритм поднимает частоту на определенное число делений (по умолчанию 1), при понижении нагрузки — опускает. Особый интерес представляет тем, что позволяет самостоятельно задавать параметры работы, поэтому подходит для прожженных гиков.

Вообще, сборщики ядер очень любят придумывать новые алгоритмы энергосбережения по причине простоты их реализации, поэтому можно найти еще с десяток других. Большинство из них полный шлак, и при выборе планировщика следует руководствоваться правилом: либо один из трех описанных выше, либо стандартный Interactive, который, кстати, очень неплох. Сделать выбор можно с помощью все той же Trickster MOD.

Trickster MOD позволяет активировать почти все возможности кастомных ядер

Интерфейсы управления

Большинство популярных кастомных ядер включают в себя несколько механизмов тонкого управления различными параметрами драйверов, наиболее распространены из которых ColorControl, GammaControl, SoundControl и TempControl.

Первые два интерфейса доступны практически везде, включая ядра CyanogenMod, вторые два — в Leankernel и, может быть, в других. Так или иначе, всеми ими можно управлять с помощью Trickster MOD.

Ядра

Какое же ядро выбрать? На этот вопрос нет однозначного ответа, и не потому, что «каждому свое», а потому, что в мире существует огромное количество Android-устройств и почти столько же различных ядер. Тем не менее есть несколько популярных ядер, которые разрабатываются сразу для нескольких устройств. Так или иначе многие из них я упоминал по ходу повествования, здесь же приведу их краткое описание.

Leankernel — ядро для Galaxy Nexus, Nexus 7 и Galaxy S III. Основной акцент при разработке делается на простоту и скорость работы. Алгоритм энергосбережения: InteractiveX V2, планировщик I/O: ROW, все перечисленные выше интерфейсы управления, поддержка Fast USB charge, Swap и zram, гибкие возможности разгона CPU и GPU. Одно из лучших ядер. Настраивается с помощью с помощью Trickster MOD.
Matr1x (http://goo.gl/FQLBI, goo.gl/ZcyvA) — ядро для Nexus S и Nexus 4. Простое и неперегруженное ядро. Поддержка разгона CPU и GPU, GammaControl, Fast USB Charge, Sweep2wake, планировщики I/O: SIO, ROW и FIOPS. Твики производительности. Настраивается с помощью Trickster MOD.
Bricked-Kernel (http://goo.gl/kd5F4, goo.gl/eZkAV) — простое и неперегруженное ядро для Nexus 4 и HTC One X. Оптимизации для Snapdragon S4 и NVIDIA Tegra 3, переработанный режим энергосбережения для Tegra 3, возможность разгона, алгоритм энергосбережения: тюнингованный OnDemand (доступен и Interactive).
SiyahKernel — ядро для Galaxy S II и S III. Гибкие возможности разгона, автоматическая калибровка батареи, улучшенный драйвер сенсорного экрана, алгоритмы энергосбережения: smartassV2 и lulzactiveV2, планировщики I/O: noop, deadline, CFQ, BFQV3r2 (по умолчанию), V(R), SIO. Драйверы CIFS и NTFS (с автомонтированием). Конфигурируется с помощью ExTweaks.
franco.Kernel — ядро для Nexus S, Galaxy Nexus, Nexus 4, Nexus 7, Nexus 10, Galaxy S III, Galaxy Note, Optimus One и One X.

Возможности ядра сильно разнятся от устройства к устройству, поэтому подробности придется смотреть на месте. Тем не менее, прошивая это ядро, ты получишь возможность разгона, тюнинга драйверов, отличную производительность, а также поддержку различных алгоритмов энергосбережения и планировщиков. По сути, ядро включает в себя почти все описанные в статье твики. Считается одним из лучших доступных ядер. Имеется приложение для автоматического обновления franko.Kernel Updater. Конфигурировать можно с помощью Trickster MOD.

Как установить?

Все ядра распространяются в стандартных для Android ZIP-архивах, которые следует прошивать через консоль восстановления точно так же, как альтернативные прошивки. Обычно ядра совместимы с любыми прошивками, поэтому, подобрав нужное ядро, его можно смело устанавливать. Единственное, на что следует обратить внимание, — это версия Android, с которой обеспечена совместимость ядра. Оно может как подойти ко всем доступным для устройства версиям Android, так и работать только с одной (разработчик обычно явно говорит об этом). Перед прошивкой обязательно сделай бэкап текущей прошивки с помощью все той же консоли восстановления. Если что-то пойдет не так, ты всегда сможешь откатиться.

Выводы

Как ты смог убедиться, кастомные ядра обладают множеством преимуществ перед ядрами, используемыми в стандартных или сторонних прошивках. А что еще более важно — необязательно знать все тонкости Android, чтобы их использовать, достаточно скачать и установить ZIP-архив.

Ядро — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ядро́ может означать:

Ядро операционной системы — основная программа операционной системы. Обеспечивает управление аппаратной частью компьютера, распределение ресурсов, управление процессами, поддержку файловых систем, управление памятью и т. п.
Ядро микропроцессора — часть микропроцессора, содержащая основные функциональные блоки, либо осуществляющая выполнение одного потока команд.

Математика и математическая экономика[править | править код]

Ядро в общей алгебре — множество, характеризующее отклонение гомоморфизма от изоморфизма.
- Ядро в теории категорий — категорное обобщение общеалгебраического ядра.
Ядро в теории операторов — функция интегрального преобразования.
Ядро в статистике — весовая функция, используемая в байесовской статистике, непараметрической статистике и теории распознавания образов.
Ядро в экономике — множество допустимых распределений ресурсов в экономике, которые не могут быть улучшены никакой коалицией агентов.
C-ядро, K-ядро, N-ядро — принципы оптимальности распределения выигрыша между игроками в кооперативных играх.

Атомное ядро — часть атома, имеющая положительный электрический заряд; в ней сосредоточена почти вся его масса.

Геофизика и астрофизика

Ядро планеты — центральная часть планеты, обладающая высокой плотностью.
- Ядро Земли — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля.
Ядро кометы — твёрдая часть кометы, имеющая сравнительно небольшой размер.
Ядро звезды — центральная область звезды, в которой идут ядерные реакции.
Ядро галактики — область в центре галактики, малая по сравнению с её размерами.

Спортивное ядро — спортивный снаряд для толкания в виде цельнометаллического шара весом 7,257 кг для мужчин и 4,000 кг для женщин.
Спортивное ядро — поле для игр с мячом, окружённое легкоатлетической беговой дорожкой.

Клеточное ядро — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ядро.

Клетки HeLa, ДНК окрашена синим красителем Hoechst^[en]. Центральная и правая клетка находятся в интерфазе, и у них окрашено всё ядро. Левая клетка претерпевает митоз, поэтому ДНК конденсирована и окрашено не всё ядро

Кле́точное ядро́ (лат. nucleus) — окружённый двумя мембранами компартмент эукариотической клетки^[1] (в клетках прокариот ядро отсутствует). Обычно в клетках эукариот имеется одно ядро, однако некоторые типы клеток, например, эритроциты млекопитающих, не имеют ядра, а другие содержат несколько ядер.

В ядре заключена бо́льшая часть генетического материала клетки, представленного несколькими линейными длинными молекулами ДНК, связанного с белками — хромосомами. Гены, локализованные в хромосомах, составляют ядерный геном. Ядро поддерживает целостность генов, а входящие в его состав белки регулируют клеточные процессы посредством управления экспрессией генов, поэтому ядро является, по сути, контролирующим центром клетки. К основным структурам, из которых состоит ядро, относят ядерную оболочку — двойную мембрану, окружающую ядро и изолирующую его от цитоплазмы, а также ядерный матрикс (который включает ядерную ламину) — сеть филаментов, которая обеспечивает механическую поддержку ядра, подобно цитоскелету в цитоплазме.

Поскольку ядерная оболочка непроницаема для крупных молекул, для регуляции транспорта молекул через ядерную оболочку (ядерный транспорт^[en]) служат ядерные поры. Поры пронизывают обе ядерные мембраны и формируют сквозной канал, через который малые молекулы и ионы проходят свободно, а крупные молекулы активно транспортируются с участием белков-переносчиков. Перенос через ядерную оболочку таких крупных молекул, как белки и РНК, необходим для экспрессии генов и поддержания хромосом. Хотя внутри ядра нет окружённых мембраной субкомпартментов, его внутреннее содержимое неоднородно и содержит ряд ядерных телец, которые состоят из особых белков, молекул РНК и частей хромосом. Самое известное ядерное тельце — ядрышко, в котором происходит сборка рибосомных субъединиц. После образования в ядрышке рибосомные субъединицы транспортируются в цитоплазму, где они осуществляют трансляцию мРНК.

Ядро стало первой из органелл, открытых учёными-естествоиспытателями в составе клетки. Самые ранние рисунки клеток и их ядер принадлежат основоположнику научной микроскопии Антони ван Левенгуку (1633—1723), который наблюдал ядро в эритроцитах лосося^[2]. Описания ядра также выполнил Франц Бауэр^[en] в 1802 году^[3], а более детальное описание было выполнено в 1831 году шотландским ботаником Робертом Броуном и представлено на собрании Лондонского Линнеевского общества. Броун изучал орхидеи под микроскопом и обнаружил в клетках наружного слоя цветка непрозрачные области, которые он называл «ареолами» или «ядрами»^[4].

Броун не делал предположений относительно функций ядра. В 1838 году Маттиас Шлейден предположил, что ядро участвует в образовании новых клеток, поэтому он ввёл для обозначения ядер термин «цитобласт» (клеточный строитель). Он был уверен, что наблюдал сборку новых клеток вокруг «цитобластов». Убеждённым оппонентом этого взгляда был Франц Мейен, открывший, что клетки размножаются посредством деления, и считавший, что у многих клеток может не быть ядра. Идея об образовании клеток de novo^[en], то есть с нуля, посредством цитобластов или иначе, противоречила работам Роберта Ремака (1852) и Рудольфа Вирхова (1855), которые окончательно утвердили новую парадигму, утверждающую, что клетки могут образовываться только из клеток («Omnis cellula e cellula»). Функции ядра оставались неясными^[5].

Между 1877 и 1878 годами Оскар Гертвиг опубликовал несколько работ по оплодотворению яиц у морских ежей, в которых показал, что при оплодотворении ядро сперматозоида проникает внутрь яйцеклетки и сливается с её ядром. Впервые было показано, что новая особь развивается из единственной клетки, имеющей ядро. Это противоречило теории Эрнста Геккеля, согласно которой в ходе эмбрионального развития особи последовательно проходятся все этапы филогении её вида, а потому, в частности, поколение первых клеток с ядром якобы образуется из «монерулы» — бесструктурной массы первичной слизи. В связи с этим необходимость ядра сперматозоида для оплодотворения некоторое время была предметом дискуссий. Однако Гертвиг подтвердил свои наблюдения исследованиями на других животных, включая земноводных и моллюсков. В 1884 году Эдуард Страсбургер показал то же самое для растений. Это проложило путь к гипотезе о том, что ядро передаёт наследственный материал. В 1873 году Август Вейсман высказал идею о равнозначности материнского и отцовского материала для наследственности. Функция ядра как носителя генетической информации стала очевидной лишь позже, после открытия митоза и открытия заново законов Менделя в начале XX столетия. На основании этих открытий была сформулирована хромосомная теория наследственности^[5].

Ядро — крупнейшая органелла животных клеток^[6]. У млекопитающих диаметр ядра составляет примерно 6 мкм, а само ядро составляет около 10 % объёма клетки^[7]. Вязкая жидкость, заполняющая ядро, называется нуклеоплазмой и по химическому составу близка к цитозолю, окружающему ядро^[8].

Ядерная оболочка и ядерные поры[править | править код]

Строение клеточного ядра

Поперечный разрез ядерной поры. Цифрами обозначены: 1 — ядерная оболочка, 2 — внешнее кольцо, 3 — спицы, 4 — корзина, 5 — филаменты

Ядерная оболочка состоит из двух мембран (наружной и внутренней), которые расположены параллельно на расстоянии от 10 до 50 нм. Ядерная оболочка полностью окружает ядро, отделяя генетический материал клетки от цитоплазмы и служа барьером, предотвращающим свободную диффузию макромолекул между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана продолжается в мембрану шероховатого эндоплазматического ретикулума (ЭПР) и покрыта рибосомами. Промежуток между ядерными мембранами называется перинуклеарным пространством и продолжается в люмен ЭПР^[9].

Ядерные поры, представляющие собой заполненные водой каналы в ядерной оболочке^[1], состоят из множества белков, называемых нуклеопоринами. У человека масса пор составляет около 120 000 кДа,что в 40 раз больше массы рибосомы^[10]; при этом у дрожжей в состав ядерных пор входит около 50 белков, а у позвоночных — несколько сотен^[6]. Хотя диаметр пор составляет 100 нм, ширина щели, через которую могут проходить молекулы, из-за наличия внутри пор регуляторных систем составляет всего 9 нм. В такую щель могут проходить водорастворимые малые молекулы, но не крупные молекулы — такие, как нуклеиновые кислоты и большие белки; для переноса этих молекул в ядро необходим активный (то есть энергозатратный) транспорт. На оболочке ядра типичной клетки млекопитающего располагается от 3000 до 4000 пор^[11], и у каждой в месте слияния двух ядерных мембран находится кольцевая структура, имеющая 8 осей симметрии^[12]. К кольцу прикрепляется особая структура, известная как ядерная корзина, которая выдаётся в нуклеоплазму, а несколько её филаментов выдаются в цитоплазму. Обе структуры необходимы для опосредования связывания транспортных ядерных белков^[6].

Большинство белков, субъединицы рибосом и некоторые ДНК переносятся через ядерные поры посредством семейства транспортных факторов, известных как кариоферины^[en]. Кариоферины, опосредующие транспорт в ядро, также называются импортинами^[en], а опосредующие транспорт из ядра — экспортинами. Большинство кариоферинов непосредственно взаимодействуют со своим грузом, но некоторые используют для этого адаптерные^[en] белки^[13]. Стероидные гормоны (такие, как кортизол и альдостерон), а также другие жирорастворимые малые молекулы могут диффундировать в цитоплазму внутрь клетки через клеточную мембрану; в цитоплазме они связываются с белковыми ядерными рецепторами, которые доставляют их в ядро. Здесь ядерные рецепторы^[en], связанные со своими лигандами, функционируют как транскрипционные факторы, а в отсутствие лиганда многие рецепторы функционируют как гистондеацетилазы, подавляющие экспрессию некоторых генов^[6].

Ядерная ламина[править | править код]

Строение ядерной оболочки и ядерной ламины

В клетках животных механическую поддержку ядра обеспечивают две сети из промежуточных филаментов: ядерная ламина, представляющая собой сеть промежуточных филаментов на внутренней поверхности ядра, а также менее организованные филаменты на цитозольной поверхности ядра. Обе системы филаментов обеспечивают поддержку ядра и служат для закрепления хромосом и ядерных пор^[7].

Ядерная ламина состоит в основном из белков, известных как ламины. Как и все белки, ламины синтезируются в цитоплазме и далее транспортируются внутрь ядра, где они вставляются в ядерную ламину^[14]^[15]. Расположенные на наружной стороне ядерной оболочки ламины (такие, как эмерин^[en] и несприн^[en]), связываются с элементами цитоскелета, что обеспечивает структурную поддержку ядру. Ламины также обнаруживаются в нуклеоплазме, где они образуют другую регулярную структуру, известную как нуклеоплазматическая вуаль (англ. nucleoplasmic veil)^[16]; последнюю можно визуализировать с использованием флуоресцентной микроскопии. Функция вуали неизвестна, но известно, что её нет в ядрышке и она присутствует в интерфазе клеточного цикла^[17]. Входящие в состав вуали ламины (такие, как LEM3) связываются с хроматином, и нарушения в их структуре подавляют транскрипцию белоккодирующих генов^[18].

Как и другие белки промежуточных филаментов, мономеры ламинов содержат α-спиральный домен, используемый двумя мономерами, чтобы обвиться вокруг друг друга, образуя димер, имеющий структуру биспирали^[en]. Два димера далее связываются своими боковыми сторонами в антипараллельной ориентации, образуя тетрамер, известный как протофиламент. Восемь тетрамеров объединяются в скрученный, похожий на верёвку филамент. Филаменты могут собираться и разбираться динамическим образом, то есть длина филамента зависит от относительных скоростей его сборки и разборки^[7].

Хромосомы[править | править код]

Хромосомные территории 24 хромосом человека

В ядре находится большая часть генетического материала клетки, представленного множеством линейных молекул ДНК, которые организованы в структуры, известные как хромосомы. Суммарная длина молекул ДНК клетки человека составляет около 2 м. В течение большей части клеточного цикла данные молекулы в комплексе с белками формируют так называемый хроматин, а при клеточном делении хромосомы предстают в виде отдельных хорошо различимых хромосом, составляющих кариотип. Небольшое количество клеточного генетического материала располагается в митохондриях и, в случае растительной клетки, в хлоропластах^[19].

Известно два вида хроматина. В эухроматине ДНК наименее плотно организована; он содержит гены, которые транскрибируются наиболее часто^[19]. Другой вид хроматина, гетерохроматин, более компактен и содержит ДНК, транскрибируемую редко или никогда. Гетерохроматин подразделяется на факультативный, который присутствует только в клетках определённого типа и на определённой стадии клеточного цикла, и конститутивный, представленный такими структурами хромосом, как теломеры и центромеры^[20]. В течение интерфазы хроматин каждой хромосомы занимает строго определённую область ядра — хромосомную территорию^[21]^[22]. Активные гены, которые, как правило, располагаются в эухроматине, обычно располагаются на границе хромосомной территории^[23].

Ядерные тельца[править | править код]

В ядре клеток млекопитающих содержится ряд дискретных субкомпартментов^[24], которые называются ядерными тельцами. Они осуществляют компартментализацию ядра, создавая внутри него отдельные пространства, которые обладают определёнными свойствами. Многие ядерные тельца осуществляют специфические функции — например, синтез и процессинг пре-рибосомных РНК в ядрышке, накопление и сборку компонентов сплайсосом в спеклах (см. ниже) или накопление молекул РНК в параспеклах. Механизмы, которые обеспечивают выполнение ядрышковыми тельцами этих функций, очень разнообразны. В некоторых случаях ядерное тельце может служить местом протекания определённых процессов, например, транскрипции. В других случаях ядерные тельца, по-видимому, опосредованно регулируют локальные концентрации своих компонентов в нуклеоплазме. Подобно цитоплазматическим органеллам, ядерные тельца содержат специфический набор белков, которые определяют их структуру на молекулярном уровне. Однако, в отличие от органелл цитоплазмы, ядерные тельца не окружены липидными мембранами, и их структурная целостность целиком обеспечивается белок-белковыми и РНК-белковыми взаимодействиями. Ниже в таблице перечислены основные характеристики ядерных телец^[25].

Ядерное тельце	Функции	Характерные компоненты	Типичный размер (в мкм)	Количество на ядро
Ядрышко	Биогенез рибосом	Машинерия РНК-полимеразы I^[en], факторы процессинга рРНК и сборки рибосомных субъединиц	3—8	1—4
Спеклы	Накопление и сборка факторов сплайсинга	Факторы сплайсинга пре-мРНК	2—3	20—50
Стрессовые ядерные тельца	Регуляция транскрипции и сплайсинга в условиях стресса	HSF1^[en], HAP	1—2	3—6
Тельце гистоновых локусов	Процессинг пре-мРНК гистонов	NPAT^[en], FLASH, U7^[en] мяРНП	0,2—1,2	2—4
Тельце Кахаля	Биогенез, созревание и кругооборот малых РНК	Коилин, SMN^[en]	0,2—1,5	1—10
PML-тельце	Регуляция стабильности генома, репарация ДНК, контроль транскрипции, защита от вирусов	PML	0,1—1	10—30
Параспеклы	Регуляция мРНК, редактирование РНК	Некодирующие РНК NEAT1/MENε/β, белки PSP1, p54^nrb/NONO	0,2—1	2—20
Околоядрышковый компартмент	Посттранскрипционная регуляция набора РНК, синтезированных РНК-полимеразой III^[en]	PTB	0,2—1	1—2

Ядрышко[править | править код]

Ядрышко — это отдельная плотная структура в ядре. Она не окружена мембраной и формируется в области расположения рДНК — тандемных повторов генов рибосомной РНК (рРНК), называемых ядрышковыми организаторами. Главная функция ядрышка — синтез рРНК и образование рибосом. Структурная целостность ядрышка зависит от его активности, и инактивация генов рРНК приводит к смешению ядрышковых структур^[26].

На первой стадии образования рибосом фермент РНК-полимераза I транскрибирует рДНК и образует пре-рРНК, которая далее разрезается на 5,8S, 18S и 28S рРНК^[27]. Транскрипция и посттранскрипционный процессинг рРНК происходят в ядрышке при участии малых ядрышковых РНК (snoРНК), некоторые из которых происходят из сплайсированных интронов мРНК генов, кодирующих белки, связанные с работой рибосом. Собранные рибосомные субъединицы — это самые крупные структуры, проходящие через ядерные поры^[6].

При рассматривании под электронным микроскопом в ядрышке можно выделить три компонента: фибриллярные центры (ФЦ), окружающий их плотный фибриллярный компонент (ПФК) и гранулярный компонент (ГК), который, в свою очередь, окружает ПФК. Транскрипция рРНК происходит в ФЦ и на границе ФЦ и ПФК, поэтому при активации образования рибосом ФЦ становятся хорошо различимы. Разрезание и модификации рРНК происходят в ПФК, а последующие этапы образования рибосомных субъединиц, включающие загрузку рибосомных белков, происходят в ГК^[27].

Тельце Кахаля[править | править код]

Ядра клеток мыши (синие), содержащие тельца Кахаля (зелёные точки). Изображение получено методом флуоресцентной микроскопии (коилин — маркер телец Кахаля — сращён с зелёным флуоресцентным белком)

Тельце Кахаля (ТК) — ядерное тельце, имеющееся у всех эукариот. Оно идентифицируется по наличию сигнатурного белка коилина и специфических РНК (scaРНК). В ТК также содержится белок SMN (англ. survival of motor neurons). В ТК наблюдается высокая концентрация сплайсирующих малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) и других факторов процессинга РНК, поэтому считается, что ТК служат местами сборки и/или посттранскрипционной модификации факторов сплайсинга. ТК присутствует в ядре во время интерфазы, но исчезает в митозе. В биогенезе ТК прослеживаются свойства самоорганизующейся структуры^[28].

Когда внутриклеточная локализация SMN впервые изучалась методом иммунофлуоресценции, то белок обнаруживался во всей цитоплазме, а также в ядрышковом тельце, сходном по размеру с ТК и часто расположенном рядом с ТК. По этой причине данное тельце было названо «близнецом ТК» (англ. gemini of CB) или просто gem. Однако оказалось, что линия клеток HeLa, в которой было открыто новое тельце, была необычной: в других линиях клеток человека, а также у плодовой мушки Drosophila melanogaster SMN колокализовался с коилином в ТК. Поэтому в общем случае SMN можно рассматривать как важный компонент ТК, а не как маркер отдельного ядерного тельца^[29].

Тельце гистоновых локусов[править | править код]

Тельце гистоновых локусов (англ. histone locus body, HLB) содержит факторы, необходимые для процессинга пре-мРНК гистонов. Как и следует из названия, тельца гистоновых локусов ассоциированы с генами, кодирующими гистоны; поэтому предполагается, что в тельцах гистоновых локусов концентрируются факторы сплайсинга. Тельце гистоновых локусов присутствует в клетке во время интерфазы и исчезает с наступлением митоза. Тельце гистоновых локусов нередко рассматривается вместе с тельцем Кахаля по нескольким причинам. Во-первых, в некоторых тельцах гистоновых локусов содержится маркер телец Кахаля — коилин. Во-вторых, эти тельца нередко физически находятся рядом, поэтому между ними наблюдается некоторое взаимодействие. Наконец, очень крупные тельца Кахаля ооцитов земноводных обладают свойствами обоих телец^[28].

PML-тельца[править | править код]

Тельца промиелоцитной лейкемии (англ. Promyelocytic leukaemia bodies), или PML-тельца — сферические тельца, разбросанные по всей нуклеоплазме и достигающие около 0,1—1,0 мкм в диаметре. Они известны также под такими названиями, как ядерный домен 10 (англ. nuclear domain 10 (ND10)), тельца Кремера (англ. Kremer bodies) и онкогенные домены PML (англ. PML oncogenic domains). Тельца PML названы по одному из своих ключевых компонентов — белку промиелоцитной лейкемии (PML). Они часто наблюдаются ассоциированными с тельцами Кахаля и тельцами деления (англ. cleavage body)^[30]. PML-тельца принадлежат ядерному матриксу и могут быть задействованы в таких процессах, как репликация ДНК, транскрипция и эпигенетический сайленсинг генов^[31]. Ключевым фактором организации этих телец выступает белок PML, который привлекает другие белки; последние, по современным представлениям, объединены лишь тем, что они SUMOилированы^[en]. Мыши, у которых ген PML делетирован, лишены PML-телец, однако развиваются и живут нормально, поэтому PML-тельца не выполняют незаменимых биологических функций^[31].

Спеклы[править | править код]

Спеклы (англ. speckle) — это ядерные тельца, которые содержат факторы сплайсинга пре-мРНК и располагаются в интерхроматиновых участках нуклеоплазмы клеток млекопитающих. При флуоресцентной микроскопии спеклы выглядят как пятнистые тельца неправильной формы, различных размеров, а при электронной микроскопии они выглядят как кластеры интерхроматиновых гранул. Спеклы — динамические структуры, и содержащиеся в них белки и РНК могут перемещаться между спеклами и другими ядерными тельцами, включая участки активной транскрипции. На основании исследований состава, структуры и поведения спеклов была создана модель, объясняющая функциональную компартментализацию ядра и организацию машинерии экспрессии генов^[32], сплайсирующих малые ядерные рибонуклеопротеины^[33]^[34] и другие белки, необходимые для сплайсинга пре-мРНК^[32]. Из-за изменяющихся потребностей клетки состав и расположение спеклов изменяется согласно транскрипции мРНК и посредством регуляции фосфорилирования специфических белков^[35]. Сплайсирующие спеклы также известны как ядерные спеклы, компартменты сплайсирующих факторов, кластеры интерхроматиновых гранул и B-снурпосомы (англ. B snurposomes)^[36]. B-снурпосомы найдены в ядрах ооцитов земноводных и зародышах плодовой мушки Drosophila melanogaster^[37]. На электронных микрофотографиях B-снурпосомы предстают прикреплёнными к тельцам Кахаля или отдельно от них. Кластеры интерхроматиновых гранул служат местами скопления факторов сплайсинга^[38].

Параспеклы[править | править код]

Микрофотография клеток HeLa с меченым белком параспекл PSP1: 1. цитоплазма; 2. ядро; 3. ядрышко; 4. параспеклы

Параспеклы — это ядерные тельца неправильной формы, располагающиеся в интерхроматиновом пространстве ядра^[39]. Впервые они были описаны у клеток HeLa, у которых имеется 10—30 параспеклов на ядро, но сейчас параспеклы обнаружены во всех первичных клетках человека, в клетках трансформированных линий и на срезах тканей^[40]. Своё название они получили из-за своего расположения в ядре — вблизи спеклов^[39].

Параспеклы — динамические структуры, которые изменяются в ответ на изменения в метаболической активности клетки. Они зависят от транскрипции^[39], и в отсутствие транскрипции, проводимой РНК-полимеразой II, параспеклы исчезают, а все входящие в их состав белки (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68 и PSF) формируют серповидный околоядрышковый кэп. Этот феномен наблюдается в ходе клеточного цикла: параспеклы присутствуют в интерфазе и всех фазах митоза, за исключением телофазы. В ходе телофазы формируются дочерние ядра, и РНК-полимераза II ничего не транскрибирует, поэтому белки параспеклов и формируют околоядрышковый кэп^[40]. Параспеклы участвуют в регуляции экспрессии генов, накапливая те РНК, где есть двухцепочечные участки, которые подвергаются редактированию, а именно превращению аденозина в инозин. Благодаря этому механизму параспеклы задействованы в контроле экспрессии генов при дифференцировке, вирусной инфекции и стрессе^[41].

Околоядрышковый компартмент[править | править код]

Околоядрышковый компартмент (ОК) — ядерное тельце неправильной формы, которое характеризуется тем, что располагается на периферии ядрышка. Несмотря на физическую связь, эти два компартмента структурно различны. Обычно ОК обнаруживают в клетках злокачественных опухолей^[42]. ОК — динамическая структура, и содержит очень много РНК-связывающих белков и РНК-полимеразу III. Структурная стабильность ОК обеспечивается транскрипцией, осуществляемой РНК-полимеразой III, и наличием ключевых белков. Поскольку присутствие ОК обычно связано со злокачественностью и со способностью к метастазированию, их рассматривают как потенциальные маркеры рака и других злокачественных опухолей. Показана ассоциация ОК со специфическими локусами ДНК^[43].

Стрессовые ядерные тельца[править | править код]

Стрессовые ядерные тельца формируются в ядре при тепловом шоке. Они образуются при непосредственном взаимодействии транскрипционного фактора теплового шока 1 (HSF1^[en]) и перицентрических тандемных повторов в последовательности сателлита III, что соответствует сайтам активной траснкрипции некодирующих транскриптов сателлита III. Распространено мнение, что такие тельца соответствуют очень плотно упакованным формам рибонуклеопротеиновых комплексов. Считается, что в клетках, подвергающихся стрессу, они участвуют в быстрых, временных и глобальных изменениях в экспрессии генов посредством различных механизмов — например, ремоделирования хроматина и захватывания факторов транскрипции и сплайсинга. В клетках, находящихся в нормальных (не стрессовых) условиях, стрессовые ядерные тельца обнаруживаются редко, однако их количество резко увеличивается под действием теплового шока. Стрессовые ядерные тельца найдены только в клетках человека и других приматов^[44].

Ядерные тельца-сироты[править | править код]

Ядерные тельца-сироты (англ. orphan nuclear bodies) — нехроматиновые ядерные компартменты, которые исследованы гораздо хуже, чем другие хорошо охарактеризованные структуры ядра. Некоторые из них выступают как места, в которых белки модифицируются белками SUMO и/или происходит протеасомная деградация белков, помеченных убиквитином^[45]. Ниже в таблице приведены характеристики известных ядерных телец-сирот^[46].

Ядерное тельце	Описание	Типичный размер (в мкм)	Количество на ядро
Кластосома	Концентрирует протеасомные комплексы 20S и 19S и белки, связанные с убиквитином. Обнаруживается, главным образом, тогда, когда стимулируется активность протеасом, и разбирается при ингибировании активности протеасом.	0,2—1,2	0—3
Тельце деления (англ. cleavage body)	Обогащено факторами деления CstF^[en] и CPSF^[en], а также белком DDX1^[en], содержащим DEAD-бокс^[en]. Обнаруживается в основном в S-фазе, ингибирование транскрипции на него не влияет.	0,2—1,0	1—4
Домен OPT	Обогащён факторами транскрипции Oct1^[en] и PTF. Частично колокализуется с сайтами транскрипции. Обнаруживается в основном в поздней G1-фазе, разбирается при ингибировании транскрипции.	1,0—1,5	1—3
Тельце Polycomb	Обнаруживается в клетках человека и дрозофилы, обогащено белком PcG. У человека накапливает белки RING1, BMI1^[en], HPC, может быть связано с околоцентромерным гетерохроматином.	0,3—1,0	12—16
Тельце Sam68	Накапливает белок Sam68 и схожие с ним белки SLM-1 и SLM-2. Разбирается при ингибировании транскрипции. Вероятно, обогащено РНК.	0,6—1,0	2—5
Тельце SUMO	Обогащено белками SUMO и SUMO-конъюгирующим ферментом Ubc9^[en]. Концентрирует транскрипционные факторы pCREB, CBP, c-Jun^[en].	1—3	1—3

Ядерная оболочка защищает ДНК клетки и участвует в гораздо более сложной регуляции экспрессии генов по сравнению с прокариотической клеткой. У прокариот транскрипция и трансляция являются сопряжёнными процессами и трансляция мРНК в белок начинается ещё до того, как она будет полностью синтезирована. В клетках эукариот цитоплазма, в которой проходит трансляция, и транскрипция, протекающая в ядре, пространственно разобщены, поэтому возникает необходимость в обеспечении транспорта молекул между ядром и цитоплазмой^[47].

Микрофотография транскрипции генов рРНК

Ядерная оболочка даёт ядру возможность контролировать своё содержимое и отделяет его от остальной цитоплазмы. Это имеет важное значение для регуляции процессов, протекающих по обе стороны ядерной оболочки. Когда цитоплазматический процесс должен быть как-то ограничен, то обычно его ключевой участник переносится в ядро, где он взаимодействует с факторами транскрипции и таким образом запускает подавление образования некоторых ферментов, задействованных в цитоплазматическом процессе. Например, такой регуляторный механизм имеется у гликолиза — процесса, в ходе которого клетка извлекает энергию из молекулы глюкозы. Первую реакцию гликолиза осуществляет фермент гексокиназа, преобразуя молекулу глюкозы в глюкозо-6-фосфат. Когда концентрация фруктозо-6-фосфата (вещества, в ходе гликолиза образующегося из глюкозо-6-фосфата) возрастает, регуляторный белок отправляет гексокиназу в ядро^[48], где она формирует транскрипционный репрессирующий комплекс, который подавляет экспрессию генов, кодирующих ферменты гликолиза^[49].

Чтобы контролировать, какие именно гены транскрибируются, в клетке транскрипционные факторы не имеют физического доступа к ДНК, пока они не будут активированы в ходе определённого сигнального пути. Это предотвращает даже низкую экспрессию неправильных генов. В частности, в случае контролируемых NF-κB генов, которые принимают участие в воспалительном процессе, транскрипция индуцируется под действием сигнального пути, например, начинающегося со связывания сигнальной молекулы TNF-α со своим рецептором на клеточной мембране и в конце концов приводящего к активации фактора транскрипции NF-κB. Сигнал ядерной локализации, имеющийся у NF-κB, позволяет ему проходить в ядро и из него через ядерные поры; в ядре он стимулирует транскрипцию генов-мишеней^[7].

Компартментализация предотвращает транскрипцию клеткой несплайсированной мРНК. Эукариотические мРНК содержат интроны, которые должны быть удалены до того, как начнётся трансляция мРНК. Сплайсинг, то есть удаление интронов, протекает в ядре, что предотвращает доступ к пре-мРНК рибосом, находящихся вне ядра. Если бы ядра не было, то рибосомы начинали бы транслировать незрелые мРНК, что привело бы к образованию неправильных белковых продуктов^[50].

Поскольку транскрипция протекает в ядре, ядро содержит множество белков, непосредственно участвующих в транскрипции или регулирующих этот процесс. К этим белкам относятся хеликазы, которые расплетают двойную спираль ДНК, облегчая доступ к ней других белков, РНК-полимеразы, которые синтезируют РНК, топоизомеразы, влияющие на топологию ДНК, а также разнообразные факторы транскрипции^[51].

Схема ядерного транспорта и цикла ГТФазы Ran

Выход из ядра и вход в ядро крупных молекул контролируется ядерными порами. Хотя малые молекулы могут проникать в ядро без всякой регуляции, макромолекулы — такие, как белки и РНК — должны связаться с кариоферинами для транспорта в ядро (импортинами) и из ядра (экспортинами). Белки, которые должны быть транспортированы из цитоплазмы в ядро, содержат особую аминокислотную последовательность, известную как сигнал ядерной локализации, с которой связываются импортины. Аналогичным образом белки, которые должны выйти из ядра, содержат сигнал ядерного экспорта^[en], распознаваемый экспортинами. Способность импортинов и экспортинов переносить свой груз регулируется ГТФазами — ферментами, которые гидролизуют ГТФ с высвобождением энергии^[13]. Ключевая ГТФаза ядерного транспорта — Ran^[en], которая может связываться с ГТФ или ГДФ, в зависимости от своего местонахождения (в ядре или в цитоплазме). В ядре взаимодействие Ran-ГТФ с импортином вызывает конформационные изменения в последнем, так что он отделяется от переносимого груза. Образованный комплекс Ran-ГТФ и импортина транспортируется в цитоплазму, где белок RanBP отделяет Ran-ГТФ от импортина. Отделение от импортина позволяет белку GAP^[en] связаться с Ran-ГТФ и катализировать гидролиз ГТФ до ГДФ. Далее комплекс Ran-GDP распознаётся белком NUTF2^[en], который возвращает его в нуклеоплазму. В ядре белок GEF^[en] заменяет ГДФ на ГТФ, образуя Ran-ГТФ и замыкая цикл

Ядро операционной системы — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ядро.

Ядро́ (англ. kernel) — центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.

Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации.

Типы архитектур ядер операционных систем[править | править код]

Монолитное ядро[править | править код]

Монолитное ядро предоставляет богатый набор абстракций оборудования. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Это такая схема операционной системы, при которой все компоненты её ядра являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путём непосредственного вызова процедур. Монолитное ядро — старейший способ организации операционных систем. Примером систем с монолитным ядром является большинство UNIX-систем.

Достоинства: Скорость работы, упрощённая разработка модулей.
Недостатки: Поскольку всё ядро работает в одном адресном пространстве, сбой в одном из компонентов может нарушить работоспособность всей системы.

Примеры: Традиционные ядра UNIX (такие как BSD), Linux; ядро MS-DOS, ядро KolibriOS.

Некоторые старые монолитные ядра, в особенности систем класса UNIX/Linux, требовали перекомпиляции при любом изменении состава оборудования. Большинство современных ядер позволяют во время работы подгружать модули, выполняющие часть функций ядра. В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы, называемой монолитным ядром (monolithic kernel), которое представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызвать каждую. Все процедуры работают в привилегированном режиме.

Модульное ядро[править | править код]

Модульное ядро — современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем.

В отличие от «классических» монолитных ядер, модульные ядра, как правило, не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера. Вместо этого модульные ядра предоставляют тот или иной механизм подгрузки модулей ядра, поддерживающих то или иное аппаратное обеспечение (например, драйверов). При этом подгрузка модулей может быть как динамической (выполняемой «на лету», без перезагрузки ОС, в работающей системе), так и статической (выполняемой при перезагрузке ОС после переконфигурирования системы на загрузку тех или иных модулей).

Микроядро[править | править код]

Микроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Бо́льшая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами. Решающим критерием «микроядерности» является размещение всех или почти всех драйверов и модулей в сервисных процессах, иногда с явной невозможностью загрузки любых модулей расширения в собственно микроядро, а также разработки таких расширений.

Достоинства: Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в компонентах системы. Основное достоинство микроядерной архитектуры — высокая степень модульности ядра операционной системы. Это существенно упрощает добавление в него новых компонентов. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая её работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д. Существенно упрощается процесс отладки компонентов ядра, так как новая версия драйвера может загружаться без перезапуска всей операционной системы. Компоненты ядра операционной системы ничем принципиально не отличаются от пользовательских программ, поэтому для их отладки можно применять обычные средства. Микроядерная архитектура повышает надежность системы, поскольку ошибка на уровне непривилегированной программы менее опасна, чем отказ на уровне режима ядра.
Недостатки: Передача данных между процессами требует накладных расходов.

Классические микроядра предоставляют лишь очень небольшой набор низкоуровневых примитивов, или системных вызовов, реализующих базовые сервисы операционной системы.

Сервисные процессы (в принятой в семействе UNIX терминологии — «демоны») активно используются в самых различных ОС для задач типа запуска программ по расписанию (UNIX и Windows NT), ведения журналов событий (UNIX и Windows NT), централизованной проверки паролей и хранения пароля текущего интерактивного пользователя в специально ограниченной области памяти (Windows NT). Тем не менее, не следует считать ОС микроядерными только из-за использований такой архитектуры.

Примеры: Symbian OS; Windows CE; OpenVMS; Mach, используемый в GNU/Hurd и Mac OS X; QNX; AIX; Minix; ChorusOS; AmigaOS; MorphOS.

Экзоядро[править | править код]

Экзоядро — ядро операционной системы, предоставляющее лишь функции для взаимодействия между процессами, безопасного выделения и освобождения ресурсов. Предполагается, что API для прикладных программ будут предоставляться внешними по отношению к ядру библиотеками (откуда и название архитектуры).

Возможность доступа к устройствам на уровне контроллеров позволит эффективней решать некоторые задачи, которые плохо вписываются в рамки универсальной ОС, например, реализация СУБД будет иметь доступ к диску на уровне секторов диска, а не файлов и кластеров, что положительно скажется на быстродействии.

Наноядро[править | править код]

Наноядро — архитектура ядра операционной системы, в рамках которой крайне упрощённое и минималистичное ядро выполняет лишь одну задачу — обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. После обработки прерываний от аппаратуры наноядро, в свою очередь, посылает информацию о результатах обработки (например, полученные с клавиатуры символы) вышележащему программному обеспечению при помощи того же механизма прерываний. Примером является KeyKOS — самая первая ОС на наноядре. Первая версия вышла ещё в 1983 году.

Гибридное ядро[править | править код]

Гибридные ядра — это модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве ядра. Пример: ядра ОС Windows семейства NT.

Все рассмотренные подходы к построению операционных систем имеют свои достоинства и недостатки. В большинстве случаев современные операционные системы используют различные комбинации этих подходов. Так, например, сейчас ядро «Linux» представляет собой монолитную систему с отдельными элементами модульного ядра^[1]. При компиляции ядра можно разрешить динамическую загрузку и выгрузку очень многих компонентов ядра — так называемых модулей. В момент загрузки модуля его код загружается на уровне системы и связывается с остальной частью ядра. Внутри модуля могут использоваться любые экспортируемые ядром функции.

Существуют варианты ОС GNU, в которых вместо монолитного ядра применяется ядро Mach (такое же, как в Hurd), а поверх него крутятся в пользовательском пространстве те же самые процессы, которые при использовании Linux были бы частью ядра. Другим примером смешанного подхода может служить возможность запуска операционной системы с монолитным ядром под управлением микроядра. Так устроены 4.4BSD и MkLinux, основанные на микроядре Mach. Микроядро обеспечивает управление виртуальной памятью и работу низкоуровневых драйверов. Все остальные функции, в том числе взаимодействие с прикладными программами, осуществляются монолитным ядром. Данный подход сформировался в результате попыток использовать преимущества микроядерной архитектуры, сохраняя по возможности хорошо отлаженный код монолитного ядра.

Смешанное ядро, в принципе, должно объединять преимущества монолитного ядра и микроядра: казалось бы, микроядро и монолитное ядро — крайности, а смешанное — золотая середина. В них возможно добавлять драйвера устройств двумя способами: и внутрь ядра, и в пользовательское пространство. Но на практике концепция смешанного ядра часто подчёркивает не только достоинства, но и недостатки обоих типов ядер.

Примеры: Windows NT, DragonFly BSD.

Семантическое ядро сайта – что это такое

Семантическое ядро сайта (СЯ) — это совокупность ключевых фраз, которыми пользуется целевая аудитория проекта для поиска необходимой информации, товаров или услуг. На самом деле в формировании семантического ядра нет ничего сверхсложного. Но многие люди просто теряются, когда слышат такое нетипичное для повседневной жизни словосочетание.

Определение

Семантическое ядро — что это? В сфере поисковой оптимизации сайтов под этим определением понимают систематизированный набор ключевых фраз. В СЯ входят те слова и словосочетания, которыми пользуются для поиска релевантной тематике проекта информации или коммерческих предложений. В процессе оптимизации ключи внедряются в тексты, заголовки и метатеги. От собранной семантики полностью зависит структура сайта, так как в соответствии с ней будет создаваться контент для каждой важной страницы. Основная сложность в работе с семантическим ядром заключается в грамотном подборе ключевых фраз и их распределении по сайту.

Какими фразами может пользоваться целевая аудитория

Все знают, что для поиска информации в интернете люди, как правило, используют специфическую лексику, отличную от привычной для повседневного общения. К примеру, часто встречаются запросы типа «купить велосипед Москва» или «пластиковые окна недорого бесплатная доставка». После ввода любого запроса алгоритмы поисковиков сформируют своеобразный рейтинг из самых лучших, по мнению системы, сайтов. Роботы еще не «научились» понимать смысл текстов, опубликованных на страницах. Но они уже «умеют» качественно сопоставлять фразы из запроса с лексикой контента. Поэтому на страницах продвигаемого ресурса должна быть соответствующая семантика.

Классификация ключевых слов

Каждое семантическое ядро состоит из ключевых фраз разной частотности. Этот параметр определяет спрос, то есть количество запросов в месяц. По частотности все ключи можно разделить на следующие категории.

Высокочастотные (ВЧ). Запросы, которыми пользуются чаще всего в определенной тематической нише. Они обычно не несут конкретного смысла и состоят из 1–2 слов. К примеру, типичной высокочастотной ключевой фразой является «горный велосипед». Такой запрос не дает понять, что хочет найти пользователь. Купить, продать или починить? А может, узнать историю возникновения горного велосипеда? Поэтому в выдаче будут присутствовать самые разные по направленности сайты, что делает ее результаты очень неопределенными.

Среднечастотные (СЧ). Такие ключи имеют уточняющие элементы, которые дополняют основной тематический запрос. К примеру, это может быть «купить горный велосипед GT». Такая точность позволяет поисковой системе при формировании выдачи отбросить множество нецелевых сайтов. При конкретизации запроса неизбежно снижается его частотность.

Низкочастотные (НЧ). Ими пользуются люди, которые точно знают, что и где они хотят найти. Низкочастотные запросы состоят из 3–5 слов, которые с высокой точностью характеризуют потребности пользователя. Примером НЧ-запроса может служить фраза «купить б/у горный велосипед GT Zaskar 650 Elite».

Нужно отметить, что эта классификация достаточно условна. Нельзя сказать, что какой-либо размер спроса делает запрос среднечастотным, а при незначительном превышении этой цифры ключевое слово становится высокочастотным. В этом вопросе все зависит от востребованности ниши. К примеру, в теме с велосипедами популярность очень высокая. Поэтому здесь низкочастотный запрос может иметь более 200 показов. С другой стороны, в сфере продажи профессиональных фрезерных станков такого спроса не будет. Поэтому здесь у высокочастотного запроса может быть до 200 показов в месяц. Следовательно, частотность запроса нужно определять по степени его конкретности и точности, а не по цифрам спроса.

Какие фразы включить в семантическое ядро

Для ответа на этот вопрос нужно понимать цели продвижения и размер бюджета. При дефиците финансов лучше ориентироваться на низкочастотные запросы. Продвигаться по ним просто и быстро. Да, они не генерируют значительной посещаемости, но такой трафик имеет высокую конверсию, что особенно важно для коммерческих проектов. По высокочастотным запросам активно продвигаются крупные компании. В некотором смысле это больше имиджевая стратегия. Так как высокочастотный трафик имеет минимальную конверсию, раскрутка под ключи с максимальной частотностью хорошо подходит информационным сайтам, а также проектам, которые монетизируют трафик путем участия в партнерских программах.

Как найти фразы для семантического ядра

Базовыми инструментами для сбора семантики являются сервисы «Яндекс.Вебмастер» и Google Ads. Они бесплатны, доступны всем и достаточно просты в использовании. Но эти сервисы больше подходят для формирования семантического ядра небольших проектов. Это связано с тем, что здесь отчеты о спросе разных слов нужно обрабатывать в ручном режиме, что требует много времени. Автоматизировать и упростить процесс помогут профессиональные сервисы и программы. В перечень таких инструментов входят:

«Мутаген»,
RooStat,
SpyWords,
Key Collector.

Вне зависимости о того, какой инструмент был выбран для формирования семантического ядра, придется проявить знание специфики бизнеса и потребностей аудитории, а также креативность. Нужно вспомнить и проанализировать все фразы, которые могут использовать целевые пользователи сайта. Когда ресурсы собственной фантазии будут исчерпаны, всегда можно подсмотреть у конкурентов. Для этого существуют специальные сервисы, например SpyWords.

Тонкости сбора семантического ядра

Описанными программами нужно пользоваться внимательно, так как они периодически предлагают нецелевые ключевые слова. К примеру, если раскручивается интернет-магазин новых велосипедов, то ему не подойдут ключевые фразы со словами: «б/у», «ремонт», «запчасти», «своими руками» и пр. Рекомендованный алгоритм составления СЯ выглядит следующим образом:

подбор 100–200 тематических ключей;
исключить нецелевые варианты;
определить пропорцию ВЧ, СЧ и НЧ;
добавить фразы в единый систематизированный файл.

Собранные ключевые фразы распределяются для всех перспективных страниц сайта. Важно не допустить переспама ключевых слов. Лучше использовать больше синонимов и релевантной лексики. Не стоит доводить плотность ключей до отметки выше 4 %. Также нужно забыть об использовании «кривых» прямых вхождений — все фразы должны внедряться в естественной форме.

Преимущества продвижения с ориентацией на СЯ

Сегодня, наверное, нельзя встретить профессионального оптимизатора, который бы начал поисковое продвижение без качественного семантического ядра. Если потратить силы и время на составление семантического ядра, то можно получить следующие преимущества:

Текстовый контент будет приносить максимальную пользу. Сегодня значимость текстового наполнения сложно переоценить. При этом важно «показать» поисковым системам, какой теме релевантен контент на странице. Качественный уникальный текст не принесет пользы без грамотной оптимизации ключевыми словами, которые специалист получает из СЯ.
Наличие СЯ позволяет значительно упростить процесс естественного масштабирования сайта. Систематизированная база ключей дает понять, какие страницы нужно создать и какой контент для них нужно подготовить. Качественно собранная и проанализированная семантика позволяет заранее точно прогнозировать развитие структуры сайта.

Недостатки

У продвижения с ориентаций на семантическое ядро есть определенные объективные недостатки, а именно:

Раскрутка сайта по ключевым словам, особенно по ВЧ, требует значительных бюджетов. Для каждой страницы потребуется уникальный оптимизированный контент. Однако, учитывая современные реалии, от этой стратегии поискового продвижения фактически невозможно отказаться. Это объясняется тем, что контекстная и таргетированная реклама становится все дороже, а краеугольным камнем SEO является качественный контент.
Собрать семантическое ядро — это сложная задача, требующая времени и терпения. Профессиональные инструменты могут упростить ее, но перед их использованием придется освоить достаточно сложный профессиональный интерфейс.

Подведем итоги

Сбор и систематизация семантики — это база для эффективного и продуктивного продвижения в поисковых системах. Без СЯ весь процесс будет проходить хаотически. Если вы занимаетесь развитием собственного небольшого проекта, то терпение и общедоступные инструменты точно помогут сформировать качественное семантическое ядро. Но если стоит задача продвинуть масштабный сайт в конкурентной нише, то лучше доверить сбор и анализ семантики профессионалам.


(Голосов: 6, Рейтинг: 5)

Внешнее ядро — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 декабря 2017; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 декабря 2017; проверки требуют 5 правок.

Внешнее ядро обозначено цифрой 6 на разрезе Земли

Внешнее ядро Земли — жидкий слой толщиной около 2266 километров. Он состоит из железа и никеля. Ядро расположено выше твёрдого внутреннего ядра Земли и ниже её мантии^[1]. Его внешняя граница — 2890 км (1800 миль) под поверхностью Земли. Переход от внутреннего ядра ко внешнему находится на глубине около 5150 км под поверхностью Земли.

Диапазон температур во внешнем ядре составляет от 4400 °C во внешних областях до 6100 °C недалеко от внутреннего ядра. Внешнее ядро не находится под достаточным давлением, чтобы быть твёрдым, так что жидкость, даже если она имеет состав, похожий на внутреннее ядро, остаётся жидкостью^[2]. Сера и кислород также иногда встречаются во внешнем ядре Земли.

Вихревые токи в жидкости внешнего ядра, как считается, влияют на магнитное поле Земли. Средняя напряжённость магнитного поля во внешнем ядре Земли — 25 Гаусс, в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности^[3]^[4]. Без внешнего ядра жизнь на Земле была бы совсем другой. Конвекция жидких металлов во внешнем ядре создаёт магнитное поле Земли^[5]. Оно простирается от Земли на несколько тысяч километров, и создаёт некий защитный пузырь вокруг планеты, который сохраняет её от солнечного ветра. Без этого поля солнечный ветер попадал бы напрямую в атмосферу Земли, что привело бы к улетучиванию воды и испарению всех океанов. В результате, Земля стала бы с очень горячей атмосферой, что сделало бы её почти безжизненной. Учёные предполагают, что подобная ситуация случилась с Венерой^[6].

Коядро — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В теории категорий коядро — это понятие, двойственное к ядру — ядро является подобъектом прообраза, а коядро — факторобъектом образа. Интуитивно, при поиске решения уравнения f(x)=y{\displaystyle f(x)=y} коядро определяет число ограничений, которым должен удовлетворять y, чтобы данное уравнение имело решение.

Пусть C — категория с нулевыми морфизмами. Тогда коядро морфизма f : X → Y — это коуравнитель его и нулевого морфизма 0 : X → Y. Более явно, выполняется следующее универсальное свойство:

Коядро f : X → Y — это морфизм q : Y → Q, такой что:

q o f — нулевой морфизм из X в Q;

Для любого морфизма q′:Y→Q′{\displaystyle q':Y\to Q'}, такого что q′∘f{\displaystyle q'\circ f} — нулевой существует единственный морфизм u:Q→Q′{\displaystyle u:Q\to Q'}, такой что следующая диаграмма коммутативна:

Как и другие универсальные конструкции, коядро существует не всегда, но если существует, то определено с точностью до изоморфизма.

Как и любые коуравнители, коядро — всегда эпиморфизм. Обратно, эпиморфизм называется нормальным (иногда — конормальным), если он является коядром некоторого морфизма. Категория называется конормальной, если любой эпиморфизм в ней нормален.

В абелевой категории образ и кообраз морфизма задаются как

im(f)=ker⁡(cokerf){\displaystyle \mathrm {im} (f)=\ker(\mathrm {coker} f)}

coim(f)=coker(ker⁡f){\displaystyle \mathrm {coim} (f)=\mathrm {coker} (\ker f)}.

В частности, любой эпиморфизм является своим собственным коядром.

С. Маклейн Категории для работающего математика, — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 352 с. — ISBN 5-9221-0400-4.
Paolo Aluffi Algebra: Chapter 0 (Graduate Studies in Mathematics). — 2009, ISBN 0-8218-4781-3.

Дека ядро что это такое

10 ядер для смартфонов от MediaTek

Что такое дека ядро (deca core)?

deca core

Что такое «Dual Core» и «Quad Core»?

Что такое ядро?

Тактовая частота и ядра

Удвоение ядер не удваивает скорость

Dual Core, Quad Core и…

Управление и мониторинг ядер

Hyper-Threading (гиперпараллельность)

Что такое процессор. Ядро процессора. Частота процессора.

Центральный процессор

Техпроцесс

Архитектура

Количество ядер

Частота

Сокет

Кэш

Энергопотребление

Дополнительные возможности

Выбираем кастомное ядро для своего Android-аппарата — «Хакер»

Содержание статьи

Custom kernel?

Умный регулировщик

Оптимизации

Добавляем в ядро новые функции

Разгон, вольтаж и энергосбережение

Интерфейсы управления

Ядра

Как установить?

Выводы

Ядро — Википедия

Математика и математическая экономика[править | править код]

Клеточное ядро — Википедия

Ядерная оболочка и ядерные поры[править | править код]

Ядерная ламина[править | править код]

Хромосомы[править | править код]

Ядерные тельца[править | править код]

Ядрышко[править | править код]

Тельце Кахаля[править | править код]

Тельце гистоновых локусов[править | править код]

PML-тельца[править | править код]

Спеклы[править | править код]

Параспеклы[править | править код]

Околоядрышковый компартмент[править | править код]

Стрессовые ядерные тельца[править | править код]

Ядерные тельца-сироты[править | править код]

Ядро операционной системы — Википедия

Типы архитектур ядер операционных систем[править | править код]

Монолитное ядро[править | править код]

Модульное ядро[править | править код]

Микроядро[править | править код]

Экзоядро[править | править код]

Наноядро[править | править код]

Гибридное ядро[править | править код]

Семантическое ядро сайта – что это такое

Определение

Какими фразами может пользоваться целевая аудитория

Классификация ключевых слов

Какие фразы включить в семантическое ядро

Как найти фразы для семантического ядра

Тонкости сбора семантического ядра

Преимущества продвижения с ориентацией на СЯ

Недостатки

Подведем итоги

Внешнее ядро — Википедия

Коядро — Википедия

Смотрите также