Hvorfor det er nødvendig med doble moduser

Doble modus (ofte referert til som kjernemodus og Brukermodus ) er avgjørende for at operativsystemer skal:

* Beskytt systemet mot ondsinnede eller buggy brukerprogrammer: Brukerprogrammer som kjører i brukermodus har begrenset tilgang til systemressurser og kan ikke direkte endre kjernekode. Dette forhindrer dem i å ødelegge operativsystemet eller andre programmer.

* Sikre rettferdig ressursallokering: Ved å begrense brukerprogrammers tilgang til ressurser, kan operativsystemet sikre at ingen programmer monopoliserer systemets ressurser, noe som fører til rettferdighet og stabilitet.

* Aktiver effektiv utførelse: Kjernen, som kjører i privilegert kjernemodus, kan direkte få tilgang til maskinvare og utføre kritiske oppgaver, noe som gir effektiv bruk av systemressurser.

Uten doble modus kan brukerprogrammer potensielt:

* ødelegger operativsystemet: Ved direkte tilgang til og endre kjernekode.

* krasje systemet: Ved å få tilgang til og manipulere maskinvare uten riktig autorisasjon.

* forstyrre andre programmer: Ved å få tilgang til og endre andre programmers data.

Oppsummert gir doble modus et avgjørende lag med beskyttelse og kontroll, slik at operativsystemet kan håndtere ressurser og sikre stabilitet og sikkerhet.

Systemanrop og modus

Systemanrop er broen mellom brukerprogrammer og operativsystemkjernen. De er mekanismen som brukerprogrammer ber om tjenester fra kjernen, for eksempel å få tilgang til filer, opprette prosesser eller håndtere nettverkstilkoblinger.

Slik er systemanropene relatert til modus:

1. Brukerprogrammer kjøres i brukermodus: De har begrenset tilgang til systemressurser og kan ikke direkte samhandle med maskinvare.

2. For å få tilgang til privilegerte ressurser, må brukerprogrammer ringe systemanrop: Disse samtalene er spesielle programvareavbrudd som bytter CPU fra brukermodus til kjernemodus.

3. Kjernen utfører systemanropet i privilegert kjernemodus: Den har full tilgang til systemressurser og kan utføre den forespurte handlingen på vegne av brukerprogrammet.

4. Kjernen returnerer kontrollen til brukerprogrammet: Brukerprogrammet fortsetter utførelse i brukermodus, uvitende om de underliggende privilegerte operasjonene utført av kjernen.

I hovedsak er systemanrop mekanismen for brukerprogrammer for å "be om tillatelse" fra operativsystemkjernen for å få tilgang til ressurser som ellers er begrenset i brukermodus.

Eksempel: Et brukerprogram ønsker å åpne en fil. Den har ikke direkte tilgang til filsystemet i brukermodus. I stedet bruker den en systemanrop (som `Open ()` eller `fopen ()`) for å be kjernen om å åpne filen. Kjernen utfører deretter forespørselen i kjernemodus, gir tilgang til filen og returnerer kontrollen til brukerprogrammet.

Denne separasjonen av modus og bruk av systemanrop sikrer et sikkert og kontrollert miljø for brukerprogrammer, slik at operativsystemet kan administrere og beskytte ressursene effektivt.