Modo de operação privilegiado em hardware refere -se a um estado de um sistema de computador, onde certas instruções e locais de memória são acessíveis apenas ao sistema operacional ou ao software específico do sistema. Isso contrasta com o modo de usuário
, onde o acesso é restrito por razões de segurança e estabilidade.
Os aspectos principais do modo privilegiado (geralmente chamados
modo de kernel ,
Modo de supervisor , ou
modo do sistema ) são:
*
Acesso a todos os recursos do sistema: No modo privilegiado, o sistema operacional possui controle completo sobre todos os componentes, memória e periféricos de hardware. Isso é necessário para gerenciar o sistema de maneira eficaz. Os programas no modo de usuário não têm esse amplo acesso.
*
Execução de instruções privilegiadas: Certas instruções, como as que manipulam os registros internos da CPU controlando o manuseio de interrupções, o gerenciamento da memória e as operações de E/S, só podem ser executadas no modo privilegiado. Isso impede que os programas do usuário corrompem acidentalmente ou maliciosamente o sistema.
*
maior prioridade: Os processos em execução no modo privilegiado geralmente têm maior prioridade do que os processos no modo de usuário, garantindo a execução oportuna de tarefas críticas do sistema.
*
Interação direta com hardware: O sistema operacional interage diretamente com os dispositivos de hardware através do modo privilegiado. Os aplicativos do usuário devem solicitar acesso através de chamadas do sistema, um processo mediado pelo sistema operacional para garantir a interação controlada.
*
Proteção da memória: O hardware, normalmente por meio de unidades de gerenciamento de memória (MMUs), auxilia na aplicação da proteção da memória. O modo privilegiado permite que o sistema operacional gerencie os direitos de alocação, paginação e acesso de memória, protegendo os processos do usuário um do outro e de acessar áreas de sistema protegidas.
*
Manuseio de interrupção: O manuseio de interrupções (sinais de dispositivos de hardware ou software) geralmente é feito no modo privilegiado. Isso garante que as respostas às interrupções sejam consistentes e não comprometam a estabilidade do sistema.
Implementação: A transição entre os modos privilegiados e o usuário é controlada pela própria CPU. Instruções específicas, como o `System Calls` (Software Interrupts), são usadas por programas de modo de usuário para solicitar serviços do sistema operacional em execução no modo privilegiado. O hardware da CPU verifica o nível de privilégio associado à instrução e ao local da memória que está sendo acessado, interrompendo a execução ou gerando um erro se o acesso não autorizado for tentado.
Benefícios: *
Estabilidade do sistema: Impede que os programas de usuário travem todo o sistema.
*
Segurança: Protege os recursos do sistema operacional e do sistema de programas de usuário maliciosos ou errantes.
*
Gerenciamento de recursos: Permite que o sistema operacional gerencie e aloque com eficiência os recursos do sistema.
Em resumo, o modo privilegiado é um mecanismo fundamental na arquitetura de computadores que permite um ambiente operacional seguro e estável, separando estritamente as responsabilidades e os direitos de acesso do sistema operacional e aplicativos de usuário. É crucial para o funcionamento robusto de qualquer sistema operacional moderno.
