Los aspectos clave del modo privilegiado (a menudo llamado modo kernel , Modo supervisor , o Modo del sistema ) son:
* Acceso a todos los recursos del sistema: En modo privilegiado, el sistema operativo tiene un control completo sobre todos los componentes de hardware, memoria y periféricos. Esto es necesario para administrar el sistema de manera efectiva. Los programas de modo de usuario carecen de este amplio acceso.
* Ejecución de instrucciones privilegiadas: Ciertas instrucciones, como las que manipulan los registros internos de la CPU que controlan el manejo de interrupciones, la gestión de la memoria y las operaciones de E/S, solo se pueden ejecutar en modo privilegiado. Esto evita que los programas de usuarios corrompen el sistema accidental o maliciosamente.
* Prioridad más alta: Los procesos que se ejecutan en modo privilegiado generalmente tienen una prioridad más alta que los procesos en modo de usuario, lo que garantiza la ejecución oportuna de tareas críticas del sistema.
* Interacción directa con hardware: El sistema operativo interactúa directamente con los dispositivos de hardware a través del modo privilegiado. Las aplicaciones de usuario deben solicitar acceso a través de llamadas al sistema, un proceso mediado por el sistema operativo para garantizar la interacción controlada.
* Protección de memoria: El hardware, típicamente a través de unidades de gestión de memoria (MMU), ayuda a hacer cumplir la protección de la memoria. El modo privilegiado permite que el sistema operativo administre la asignación de memoria, la paginación y los derechos de acceso, protegiendo los procesos de los usuarios entre sí y acceder a áreas de sistema protegidas.
* Manejo de interrupciones: El manejo de interrupciones (señales de dispositivos de hardware o software) generalmente se realiza en modo privilegiado. Esto asegura que las respuestas a las interrupciones sean consistentes y no comprometan la estabilidad del sistema.
Implementación:
La transición entre los modos privilegiados y de usuario está controlada por la propia CPU. Las instrucciones específicas, como 'llamadas del sistema' (interrupciones de software), son utilizadas por programas de modo de usuario para solicitar servicios desde el sistema operativo que se ejecuta en modo privilegiado. El hardware de la CPU verifica el nivel de privilegio asociado con la instrucción y la ubicación de memoria que se accede, deteniendo la ejecución o generando un error si se intenta acceso no autorizado.
Beneficios:
* Estabilidad del sistema: Evita que los programas de usuario se bloqueen todo el sistema.
* Seguridad: Protege el sistema operativo y los recursos del sistema de programas de usuario malicioso o errante.
* Gestión de recursos: Permite que el sistema operativo administre y asigne eficientemente los recursos del sistema.
En resumen, el modo privilegiado es un mecanismo fundamental en la arquitectura informática que permite un entorno operativo seguro y estable al separar estrictamente las responsabilidades y los derechos de acceso del sistema operativo y las aplicaciones de usuarios. Es crucial para el funcionamiento robusto de cualquier sistema operativo moderno.