5. Понятие базовой машины, расширенной машины. Режим пользователя, режим супервизора.

Базовой машиной называется компьютер, работа на котором происходит с помощью машинного языка, который является интерфейсом для работы с его компонентами. т.е. Отсутствует какая-либо прослойка между пользователем и аппаратной частью компьютера.

Так как это неудобно как для пользователя так и для программиста современные ОС работают в режиме расширенной машины. Т.е, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины. С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.

Режимы привилегий

   Процессор функционирует на одном из двух уровней привилегий: в режиме супервизора или режиме пользователя. Режим определяет, какие операции разрешены. Режим может быть использован внешним устройством управления памятью для управления и трансляции доступа. Режим используется и для выбора типа указателя стека супервизора (SSP) или пользователя (USP) в ссылках инструкций.     Режим привилегий является механизмом обеспечения безопасности компьютерных систем. Программы должны иметь доступ только к своим областям кода и данных. Необходимо предотвратить их доступ к информации, которая им не нужна и должна быть неизмененной. Операционная система работает в режиме супервизора, предоставляющем ей доступ ко всем ресурсам, необходимым для выполнения задач уровня, превосходящего уровень программ режима пользователя. Большинство программ выполняются в пользовательском режиме при контролируемом доступе и ограниченном влиянии на другие части системы. Режим супервизора — привилегированный режим работы процессора, как правило используемый для выполнения ядра операционной системы.В данном режиме работы процессора доступны привилегированные операции, как то операции ввода-вывода к периферийным устройствам, изменение параметров защиты памяти, настроек виртуальной памяти, системных параметров и прочих параметров конфигурации. Как правило, в режиме супервизора или вообще не действуют ограничения защиты памяти или же они могут быть произвольным образом изменены, поэтому код, работающий в данном режиме, как правило, имеет полный доступ ко всем системным ресурсам (адресное пространство, регистры конфигурации процессора и т. п.). Во многих типах процессоров это наиболее привилегированный режим из всех доступных режимов.

    Режим пользователя имеет низший уровень привилегий. Доступ только к приложениям.     Выполнение большинства инструкций не зависит от режима. Однако, некоторые важные для системы инструкции, реализованы как привилегированные. Например, программам пользователя не разрешается выполнение инструкций STOP или RESET.