Что такое ядро биологии определение. Что такое центральный процессор? Функции ядра

В наши дни минимально допустимой нормой комплектации более менее серьёзной вычислительной техники считается наличие двухъядерного процессора. Причём, данный параметр актуален даже для мобильных компьютерных устройств, планшетных ПК и солидных смартфонов-коммуникаторов . Поэтому будем разбираться, что же это за ядра такие и почему о них важно знать любому пользователю.

Суть простыми словами

Первый двухъядерный чип, предназначенный именно для массового потребления, появился в мае 2005-го. Изделие называлось Pentium D (формально относилось к серии Pentium 4). До этого подобные структурные решения применялись на серверах и для специфических целей, в персональные компьютеры не вставлялись.

Вообще, сам по себе процессор (микропроцессор, CPU, Central Processing Unit, центральное процессорное устройство, ЦПУ) - это кристалл, на который с помощью нанотехнологий наносятся миллиарды микроскопических транзисторов, резисторов и проводников. Потом напыляются золотые контакты, «камушек» монтируется в корпусе микросхемы, а затем всё это интегрируется в чипсет .

Теперь представьте себе, что внутри микросхемы установили два таких кристалла. На одной подложке, взаимосвязанные и действующие как единое устройство. Это и есть двухъядерный предмет обсуждения.

Конечно, два «камушка» - не предел. В момент написания статьи мощным считается ПК, оборудованный чипом с четырьмя ядрами, не считая вычислительных ресурсов видеокарты. Ну а на серверах стараниями фирмы AMD уже используется аж шестнадцать.

Нюансы терминологии

У каждого из кристаллов обычно имеется своя собственная кэш-память первого уровня. Однако если оная второго уровня у них общая, то это всё равно один микропроцессор, а не два (или больше) самостоятельных.

Полноценным отдельным процессором ядро можно назвать только в том случае, если таковое обладает собственным кэшем обоих уровней. Но это нужно лишь для применения на очень мощных серверах и всяческих суперкомпьютерах (любимых игрушках учёных).

Впрочем, «Менеджер задач» в ОС Windows или «Системный монитор» в GNU/Linux может показывать ядра как CPU. В смысле, CPU 1 (ЦП 1), CPU 2 (ЦП 2) и так далее. Пусть это не вводит вас в заблуждение, ведь обязанность программы - не разбираться в инженерно-архитектурных нюансах, а всего лишь интерактивно отображать загрузку каждого из кристаллов.

Значит, плавно переходим к этой самой загрузке и вообще к вопросам целесообразности явления как такового.

Зачем это нужно

Количество ядер, отличающееся от единицы, задумано в первую очередь для распараллеливания выполняемых задач.

Предположим, вы включили ноутбук и читаете сайты во всемирной паутине . Скрипты, коими современные веб-страницы перегружены просто до неприличия (кроме мобильных версий), будут обрабатываться только одним ядром. На него и обрушится стопроцентная нагрузка, если что-то нехорошее сведёт браузер с ума.

Второй кристалл продолжит работать в нормальном режиме и позволит справиться с ситуацией - как минимум, открыть «Системный монитор» (или эмулятор терминала) и принудительно завершить спятившую программу.

Кстати, именно в «Системном мониторе» вы сможете собственными глазами увидеть, какой именно софт внезапно слетел с катушек и который из «камушков» заставляет кулер отчаянно завывать.

Некоторые программы изначально оптимизированы под многоядерную архитектуру процессоров и сразу же отправляют разные потоки данных в разные кристаллы. Ну а обычные приложения обрабатываются по принципу «один поток - одно ядро».

То бишь, прирост производительности станет ощутимым, если одновременно действует более одного потока. Ну а поскольку почти все ОС являются многозадачными, позитивный эффект от распараллеливания будет проявляться практически постоянно.

Как с этим жить

Касаемо вычислительной техники массового потребления, чипы с одним ядром нынче - это, в основном, ARM-процессоры в простеньких телефонах и миниатюрных медиаплеерах. Выдающейся производительности от таких приборов не требуется. Максимум - браузер Opera Mini запустить, клиент ICQ, несложную игру, прочие непритязательные приложения на Java.

Всё остальное, начиная даже с самых дешёвых планшетов, должно иметь в чипе минимум два кристалла, как сказано в преамбуле. Такие вещи и приобретайте. Исходя хотя бы из тех соображений, что практически весь пользовательский софт стремительно толстеет, потребляет всё больше системных ресурсов, поэтому запас мощности ничуть не помешает.

Предыдущие публикации:

Слово “ядро” означает сердцевину чего-либо, имеющую форму шара. Однако значения у данного понятия могут быть разными, в зависимости от области, в которой оно применяется. Так, в математике, биологии, информатике и других сферах ядро может характеризовать разные вещи. В этой статье мы поговорим о том, что такое ядро и как используется данное понятие в разных областях.

Ядро в биологии

В биологии понятие “ядро” также может иметь разные значения. Во-первых, еще из курса ботаники нам должно быть известно, что так называют сердцевину семян или плодов, которая помещена в оболочку. Кроме того, ядром именуют также внутреннюю часть ствола дерева, хотя чаще всего в данном случае используется понятие “ядровая древесина”.

В нейрофизиологии данный термин характеризует скопление серого вещества в конкретном участке центральной нервной системы, которое отвечает за осуществление определенных функций.

Следует сказать и про такое понятие, как клеточное ядро, представляющее собой составляющую клетки, которая содержит генетическую информацию, то есть молекулы ДНК. Она осуществляет важнейшие функции хранения и передачи наследственной информации. Именно в клеточном ядре также происходит функционирование и воспроизведение данного материала.

Ядро в информатике

Другие значения

В ядерной физике существует понятие “атомное ядро”, определяющее центральную часть атома. Именно в данной части сосредоточена основная его масса. Атомное ядро состоит из нейтральных нейтронов и положительно заряженных протонов, связанных мощным взаимодействием. Такие ядра часто называют нуклидами.

Другой термин - ядро Земли, подразумевает центральную часть нашей планеты, которую можно назвать и геосферой. Ядро Земли принято подразделять на внутреннее и внешнее. Внутреннее ядро часто называют твердым, а внешнее - жидким.

Ядром кометы называется ее твердая часть. У него относительно маленький размер. Состоит такое ядро из космической пыли, льда и летучих соединений в виде метана, углерода и других. Некоторые исследования говорят в пользу того, что ядро кометы может состоять из железа, камня либо их смеси.

Также существует понятие “спортивное ядро”, под которым подразумевается спортивный снаряд в форме металлического шара, предназначенный для толкания.

Пушечное ядро же является древним артиллерийским снарядом, представляющим собой шарообразное тело. Пушечные ядра выступают одними из первых снарядов, которые были использованы в огнестрельном оружии. Их применяли для разрушения деревянных сооружений и поражения живой вражеской силы.

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

Вконтакте

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

Структура

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

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

Ядерная оболочка

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

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

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

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

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

Нуклеоплазма

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

Кариоматрикс

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

Хроматин

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

В биологии выделяют следующие типы хроматина:

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

Нуклеолы

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

Ядрышко: строение и функции

Нуклеолы представлены нижеперечисленными структурными типами:

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

Функции

Какую функцию выполняет ядро? Нуклеусу характерны следующие обязанности:

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

Хранение генетической информации

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

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

Различают гаплоидную, диплоидную, полиплоидную совокупность хромосом.

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

Хранение генетической информации

Передача наследственных признаков

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

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

Размножение

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

У эукариотов различают амитоз, митоз и мейоз:

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

Запрограммированная гибель

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

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

Внешний вид

Форма определяется конфигурацией мембраны. Отмечают нижеперечисленные виды ядер:

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

Количество ядер

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

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

Хромосомные патологии

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

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

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

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

Важно! Хромосомные аномалии приводят к тяжелым заболеваниям.

Строение ядра

Биология в картинках: Строение и функции ядра

Вывод

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

Статьи и Лайфхаки

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

Ядро в планшете: зачем оно?

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

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

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

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

Стоковые и кастомные ядра для планшета

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

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

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