Por qué se necesitan modos duales
Modos duales (a menudo denominados modo kernel y Modo de usuario ) son esenciales para que los sistemas operativos:
* Proteja el sistema de programas de usuario maliciosos o erróneos: Los programas de usuario que se ejecutan en modo de usuario tienen acceso limitado a los recursos del sistema y no pueden modificar directamente el código del kernel. Esto les impide corrompir el sistema operativo u otros programas.
* Asegurar la asignación de recursos justos: Al limitar el acceso de los programas de usuario a los recursos, el sistema operativo puede garantizar que ningún programa único monopolice los recursos del sistema, lo que lleva a la equidad y la estabilidad.
* Habilite la ejecución eficiente: El núcleo, que se ejecuta en el modo de núcleo privilegiado, puede acceder directamente al hardware y realizar tareas críticas, lo que permite un uso eficiente de los recursos del sistema.
Sin modos duales, los programas de usuario podrían potencialmente:
* Corrupe el sistema operativo: Accediendo y modificando directamente el código del kernel.
* Coloque el sistema: Accediendo y manipulando el hardware sin una autorización adecuada.
* Interferir con otros programas: Acceder y modificar los datos de otros programas.
En resumen, los modos duales proporcionan una capa crucial de protección y control, lo que permite que el sistema operativo administre los recursos y garantice la estabilidad y la seguridad.
Llamadas y modos del sistema
Las llamadas al sistema son el puente entre los programas de usuario y el núcleo del sistema operativo. Son el mecanismo por el cual los programas de usuarios solicitan servicios desde el kernel, como acceder a archivos, crear procesos o manejar conexiones de red.
Así es como las llamadas del sistema se relacionan con los modos:
1. Programas de usuario se ejecutan en modo de usuario: Tienen acceso limitado a los recursos del sistema y no pueden interactuar directamente con el hardware.
2. Para acceder a recursos privilegiados, los programas de usuario deben hacer llamadas al sistema: Estas llamadas son interrupciones de software especiales que cambian la CPU del modo de usuario al modo Kernel.
3. El kernel ejecuta la llamada del sistema en el modo de kernel privilegiado: Tiene acceso completo a los recursos del sistema y puede realizar la acción solicitada en nombre del programa de usuario.
4. El kernel devuelve el control al programa de usuario: El programa de usuario continúa la ejecución en modo de usuario, sin darse cuenta de las operaciones privilegiadas subyacentes realizadas por el núcleo.
En esencia, las llamadas del sistema son el mecanismo para que los programas de usuario "soliciten permiso" del núcleo del sistema operativo para acceder a recursos que de otro modo están restringidos en modo de usuario.
Ejemplo: Un programa de usuario quiere abrir un archivo. No puede acceder directamente al sistema de archivos en modo de usuario. En su lugar, utiliza una llamada al sistema (como `open ()` o `fopen ()`) para solicitar al núcleo que abra el archivo. El kernel luego ejecuta la solicitud en modo kernel, otorgando acceso al archivo y devuelve el control al programa de usuario.
Esta separación de los modos y el uso de llamadas del sistema aseguran un entorno seguro y controlado para los programas de usuarios, lo que permite que el sistema operativo administre y proteja sus recursos de manera eficiente.