Privilierat driftsätt i hårdvara avser ett tillstånd i ett datorsystem där vissa instruktioner och minnesplatser endast är tillgängliga för operativsystemet eller specifik systemprogramvara. Detta står i kontrast till
användarläge , där åtkomst är begränsad av säkerhets- och stabilitetsskäl.
De viktigaste aspekterna av privilegierat läge (ofta kallad kärnläge , handledarläge eller systemläge ) är:
* Tillgång till alla systemresurser: I privilegierat läge har operativsystemet fullständig kontroll över alla hårdvarukomponenter, minne och kringutrustning. Detta är nödvändigt för att hantera systemet effektivt. Användarlägesprogram saknar denna breda åtkomst.
* Utförande av privilegierade instruktioner: Vissa instruktioner, som de som manipulerar CPU:s interna register som kontrollerar avbrottshantering, minneshantering och I/O -operationer, kan endast köras i privilegierade läge. Detta förhindrar att användarprogram av misstag eller skadligt skadar systemet.
* högre prioritet: Processer som körs i privilegierat läge har vanligtvis högre prioritet än användarläge-processer, vilket säkerställer en snabb körning av kritiska systemuppgifter.
* Direkt interaktion med hårdvara: OS interagerar direkt med hårdvaruenheter genom privilegierat läge. Användarapplikationer måste begära åtkomst genom systemsamtal, en process medierad av operativsystemet för att säkerställa kontrollerad interaktion.
* Minneskydd: Hårdvaran, vanligtvis genom minneshanteringsenheter (MMU), hjälper till att upprätthålla minnesskyddet. Privilegierat läge gör det möjligt för operativsystemet att hantera minnesallokering, personsökning och åtkomsträttigheter, skydda användarprocesser från varandra och från åtkomst till skyddade systemområden.
* Avbrottshantering: Hanteringen av avbrott (signaler från hårdvaruenheter eller programvara) görs vanligtvis i privilegierat läge. Detta säkerställer att svar på avbrott är konsekventa och inte kompromissar Systemstabilitet.
Implementering:
Övergången mellan privilegierade och användarlägen styrs av själva CPU. Specifika instruktioner, såsom "systemsamtal" (programvaruavbrott), används av användarlägesprogram för att begära tjänster från operativsystemet som körs i privilegierat läge. CPU:s hårdvara kontrollerar privilegieringsnivån som är förknippad med instruktionen och minnesplatsen som har åtkomst, stoppar exekvering eller genererar ett fel om obehörig åtkomst försöks.
Fördelar:
* Systemstabilitet: Förhindrar användarprogram från att krascha hela systemet.
* Säkerhet: Skyddar OS- och systemresurserna från skadliga eller felaktiga användarprogram.
* Resurshantering: Tillåter operativsystemet att effektivt hantera och fördela systemresurser.
Sammanfattningsvis är privilegierat läge en grundläggande mekanism i datorarkitektur som möjliggör en säker och stabil driftsmiljö genom att strikt separera ansvar och åtkomsträttigheter för operativsystemet och användarapplikationer. Det är avgörande för det robusta funktionen för alla moderna operativsystem.
