Modalità doppie (spesso indicate come modalità kernel e Modalità utente ) sono essenziali per i sistemi operativi a:
* Proteggi il sistema da programmi utente dannosi o buggy: I programmi utente in esecuzione in modalità utente hanno un accesso limitato alle risorse di sistema e non possono modificare direttamente il codice del kernel. Ciò impedisce loro di corrompere il sistema operativo o altri programmi.
* Garantire un'allocazione delle risorse equa: Limitando l'accesso ai programmi utente alle risorse, il sistema operativo può garantire che nessun programma singolo monopoli le risorse del sistema, portando a equità e stabilità.
* Abilita un'esecuzione efficiente: Il kernel, in esecuzione in modalità kernel privilegiato, può accedere direttamente a hardware ed eseguire attività critiche, consentendo un uso efficiente delle risorse di sistema.
Senza doppie modalità, i programmi utente potrebbero potenzialmente:
* corrotto il sistema operativo: Accedendo direttamente e modificando il codice del kernel.
* Crash the System: Accedendo e manipolando l'hardware senza un'adeguata autorizzazione.
* interferire con altri programmi: Accedendo e modificando i dati di altri programmi.
In sintesi, le doppie modalità forniscono un livello cruciale di protezione e controllo, consentendo al sistema operativo di gestire le risorse e garantire stabilità e sicurezza.
Chiamate di sistema sono il ponte tra i programmi utente e il kernel del sistema operativo. Sono il meccanismo attraverso il quale i programmi utente richiedono servizi dal kernel, come l'accesso ai file, la creazione di processi o la gestione delle connessioni di rete.
Ecco come le chiamate di sistema si riferiscono alle modalità:
1. Programmi utente eseguiti in modalità utente: Hanno un accesso limitato alle risorse di sistema e non possono interagire direttamente con l'hardware.
2. Per accedere alle risorse privilegiate, i programmi utente devono effettuare chiamate di sistema: Queste chiamate sono interruzioni di software speciali che passano la CPU dalla modalità utente alla modalità kernel.
3. Il kernel esegue la chiamata di sistema in modalità kernel privilegiato: Ha pieno accesso alle risorse di sistema e può eseguire l'azione richiesta per conto del programma utente.
4. Il kernel restituisce il controllo al programma utente: Il programma utente continua l'esecuzione in modalità utente, ignaro delle operazioni privilegiate sottostanti eseguite dal kernel.
In sostanza, le chiamate di sistema sono il meccanismo per i programmi utente per "chiedere l'autorizzazione" dal kernel del sistema operativo per accedere alle risorse che sono altrimenti limitate in modalità utente.
Esempio: Un programma utente desidera aprire un file. Non può accedere direttamente al file system in modalità utente. Invece, utilizza una chiamata di sistema (come `open ()` o `fopen ()`) per richiedere al kernel di aprire il file. Il kernel esegue quindi la richiesta in modalità kernel, concedendo l'accesso al file e restituendo il controllo al programma utente.
Questa separazione delle modalità e l'uso di chiamate di sistema garantiscono un ambiente sicuro e controllato per i programmi utente, consentendo al sistema operativo di gestire e proteggere le proprie risorse in modo efficiente.
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