Каква е разликата между режима на ядрото и потребителския режим в Windows?

Процесорът изпълнява програми или в потребителски режим, или в режим на ядрото. И докато използвате вашия компютър, вашият процесор редовно превключва между двете в зависимост от това какво прави. Но какво е потребителски режим и режим на ядрото и каква е разликата между двете?

Нека видим какви са тези режими и защо процесорът трябва да превключва между тези режими.

Какво е "Потребителски режим" в Windows?

Когато стартирате програма в Windows, тя се стартира в потребителски режим. Всеки път, когато програма в потребителски режим иска да се стартира, Windows създава процес за нея. Процесът е просто програма, която процесорът изпълнява или тази, която Windows е планирала да бъде изпълнена. И всеки път, когато Windows създава процес, той създава и виртуално адресно пространство за този процес.

А виртуално адресно пространство е колекцията от логически (нефизически) адреси, които Windows присвоява на процес. Процесите могат да използват тези адреси за съхраняване на данни във физическата памет.

Освен това виртуалните адресни пространства са изолирани. Така че виртуалното адресно пространство на един процес не пречи на адресното пространство на друг процес. И тъй като програмите в потребителски режим имат отделни адресни пространства, ако една програма се срине, тя се срива сама и не сваля други програми или цялата ОС с нея.

Свързано: Съвети, които да ви помогнат да коригирате грешката в синия екран на Windows 10

Друг начин за описание на приложенията в потребителски режим е използването на термина „по-малко привилегировани“. Windows ограничава приложенията в потребителски режим да имат пряк достъп до критични системни ресурси, като по този начин ги прави по-малко привилегировани. Например, ако приложение иска достъп до хардуер, то трябва да премине през ядрото на операционната система, като използва системни повиквания.

Казано по-просто, приложните програми като видео игрите работят в потребителски режим. Те са по-малко привилегировани, така че нямат неограничен достъп до системните ресурси. Всяко приложение в потребителски режим има свое собствено адресно пространство. Едно приложение не може да промени адресното пространство на друго приложение. Следователно, ако едно приложение се срине, това не засяга други програми, работещи на компютъра.

Свързано: Предупредителни знаци, че компютърът ви ще се срине (и какво да направите)

Какво е "режим на ядрото" в Windows?

Преди да обсъдим режима на ядрото, първо трябва да разберем какво е "ядрото" и как работи с Windows.

Ядрото е мозъкът на операционна система. Това е основният софтуерен компонент, на който разчитат всички други компоненти в операционната система. Ядрото управлява компютърния хардуер, планира кои процеси се изпълняват на компютъра и кога, и обработва взаимодействията между хардуера и приложния софтуер.

Накратко, ядрото е най-привилегированата част от кода, изпълняван в системата. Това е така, защото кодът взаимодейства директно с хардуера. Всяка друга програма, която иска да използва хардуерните ресурси, трябва да поиска достъп през ядрото.

Когато приложна програма работи в потребителски режим и иска достъп до хардуер като уеб камерата, тя трябва да поиска ядрото чрез системно повикване. За да обслужи тези заявки, процесорът в момента на изпълнение на програмата превключва от потребителски режим в режим на ядрото.

След като изпълнението на даден процес приключи, процесорът се превключва обратно в потребителски режим и започва да изпълнява следващия планиран процес. Това се нарича „Превключване на контекста“.

Каква е разликата между потребителския режим и режима на ядрото?

Ключовата разлика между потребителския режим и режима на ядрото е нивото на привилегия, което всеки режим предлага. В потребителски режим приложенията имат по-малко привилегии. Те нямат директен достъп до хардуерни ресурси и също така не могат да пишат в адресните пространства на други приложения.

Свързано: Как да използвате диспечера на устройства за отстраняване на неизправности в Windows 10

Кодът, който се изпълнява в режим на ядрото, има повишени привилегии. Той не само има директен достъп до компютърния хардуер, но всички програми, работещи в режим на ядрото, включително операционната система, също споделят едно адресно пространство. Така че, ако програма е в Режимът на ядрото се срива, може да свали цялата ОС с него. За да се гарантира, че няма да възникнат такива сривове, Windows позволява само някои процеси да се изпълняват в режим на ядрото.

Windows приема многопластов подход за отделяне на потребителските програми от системните ресурси

Windows използва многопластов модел, за да определи нивото на привилегия на процесите. Приложенията, които се намират на най-външния слой, са тези с привилегия за лизинг. В основата на тези слоеве е ядрото. В резултат на това ядрото има неограничен достъп до ресурсите на ОС.

Многослойният подход също така защитава жизненоважната функционалност на ОС. Когато програмите в горния слой се сринат произволно, това не засяга ОС. От друга страна, когато ядрото се срине, цялата ОС пада.

Защо Windows се срива? 9-те най-чести причини

Защо Windows продължава да се срива? Ето най-честите причини за сривове на Windows и няколко съвета за отстраняването им.

Прочетете Следващото

За автора