Privilegovaný režim prevádzky v hardvéri?

Privilegovaný režim prevádzky v hardvéri sa vzťahuje na stav počítačového systému, v ktorom sú určité pokyny a pamäťové miesta prístupné iba pre operačný systém alebo špecifický systémový softvér. To je v rozpore s užívateľským režimom , kde je prístup obmedzený z dôvodov bezpečnosti a stability.

Kľúčové aspekty privilegovaného režimu (často sa nazývajú režim jadra , režim supervízora alebo systémový režim ) sú:

* Prístup ku všetkým systémovým zdrojom: V privilegovanom režime má operačný systém úplnú kontrolu nad všetkými hardvérovými komponentmi, pamäťou a periférnymi zariadeniami. Je to potrebné na efektívnu správu systému. Programy užívateľského režimu chýba tento široký prístup.

* Vykonanie privilegovaných pokynov: Niektoré pokyny, ako napríklad tie, ktoré manipulujú s internými registrami CPU, ktoré riadia manipuláciu s prerušením, správu pamäte a I/O operácie, sa dajú vykonať iba v privilegovanom režime. To bráni používateľským programom náhodne alebo zlomyseľne poškodiť systém.

* vyššia priorita: Procesy bežiace v privilegovanom režime majú zvyčajne vyššiu prioritu ako procesy užívateľského režimu, čo zabezpečuje včasné vykonávanie kritických systémových úloh.

* priama interakcia s hardvérom: OS interaguje priamo s hardvérovými zariadeniami prostredníctvom privilegovaného režimu. Užívateľské aplikácie musia požadovať prístup prostredníctvom systémových hovorov, procesu sprostredkovaného OS, aby sa zabezpečila kontrolovaná interakcia.

* Ochrana pamäte: Hardvér, zvyčajne prostredníctvom jednotiek správy pamäte (MUS), pomáha pri presadzovaní ochrany pamäte. Privilegovaný režim umožňuje OS spravovať pridelenie pamäte, stránkovanie a prístupové práva, chrániť užívateľské procesy pred sebou a pred prístupom do oblastí chránených systémov.

* prerušenie manipulácie: Riešenie prerušení (signály z hardvérových zariadení alebo softvéru) sa zvyčajne uskutočňuje v privilegovanom režime. To zaisťuje, že reakcie na prerušenia sú konzistentné a neohrozujú stabilitu systému.

Implementácia:

Prechod medzi privilegovanými a užívateľskými režimami je riadený samotným procesorom. Konkrétne pokyny, ako napríklad „Systémové volania“ (prerušenie softvéru), sa používajú programami používateľského režimu na žiadanie služieb z OS spusteného v privilegovanom režime. Hardvér CPU kontroluje úroveň privilégií spojenej s inštrukciou a prístupom k pamäti, zastavuje vykonanie alebo generuje chybu, ak sa pokúša neoprávnený prístup.

Výhody:

* stabilita systému: Zabraňuje používateľským programom zlyhanie celého systému.

* Zabezpečenie: Chráni OS a systémové zdroje pred škodlivými alebo erbujúcimi užívateľskými programami.

* Správa zdrojov: Umožňuje OS efektívne spravovať a prideľovať systémové zdroje.

V súhrne je privilegovaný režim základným mechanizmom v počítačovej architektúre, ktorý umožňuje bezpečné a stabilné operačné prostredie prísnym oddelením zodpovedností a prístupových práv operačného systému a používateľských aplikácií. Je to rozhodujúce pre robustné fungovanie akéhokoľvek moderného operačného systému.

• Predchádzajúca strana: Čo sa stane, keď sa dvaja procesori pokúsia získať prístup k globálnej pamäti v presne rovnakom okamihu? 
• Ďalšia strana: Koľko GHZ je dobrý alebo primeraný?