Jaký je rozdíl mezi režimem jádra a uživatelským režimem ve Windows?

Procesor spouští programy buď v uživatelském režimu, nebo v režimu jádra. A jak používáte počítač, váš procesor mezi nimi pravidelně přepíná v závislosti na tom, co dělá. Ale co je uživatelský režim a režim jádra a jaký je mezi nimi rozdíl?

Podívejme se, jaké jsou tyto režimy a proč musí CPU mezi těmito režimy přepínat.

Co je to "Uživatelský režim" ve Windows?

Když spustíte program v systému Windows, spustí se v uživatelském režimu. Kdykoli se chce spustit program v uživatelském režimu, systém Windows pro něj vytvoří proces. Proces je pouze program, který spouští procesor, nebo program, jehož spuštění naplánoval systém Windows. A kdykoli systém Windows vytvoří proces, vytvoří pro tento proces také virtuální adresní prostor.

A virtuální adresní prostor je kolekce logických (nefyzických) adres, které systém Windows přiřadí procesu. Procesy mohou tyto adresy používat k ukládání dat do fyzické paměti.

Navíc jsou virtuální adresové prostory izolované. Virtuální adresní prostor jednoho procesu tedy nezasahuje do adresního prostoru jiného procesu. A protože programy v uživatelském režimu mají oddělené adresní prostory, pokud jeden program selže, zhroutí se sám a nestáhne s sebou další programy ani celý OS.

Příbuzný: Tipy, které vám pomohou opravit chybu modré obrazovky ve Windows 10

Dalším způsobem, jak popsat aplikace v uživatelském režimu, je použít termín „méně privilegované“. Systém Windows omezuje aplikace v uživatelském režimu v přímém přístupu k důležitým systémovým prostředkům, čímž je činí méně privilegovanými. Pokud například aplikace chce přístup k hardwaru, musí projít jádrem operačního systému pomocí systémových volání.

Jednoduše řečeno, aplikační programy, jako jsou videohry, běží v uživatelském režimu. Jsou méně privilegovaní, takže nemají neomezený přístup k systémovým zdrojům. Každá aplikace v uživatelském režimu má svůj vlastní adresní prostor. Aplikace nemůže změnit adresní prostor jiné aplikace. V důsledku toho, pokud dojde k selhání jedné aplikace, neovlivní to ostatní programy spuštěné v počítači.

Příbuzný: Varovné signály, že váš počítač spadne (a co dělat)

Co je to "režim jádra" ve Windows?

Než probereme režim jádra, musíme si nejprve ujasnit, co je to „kernel“ a jak funguje s Windows.

Jádro je mozkem operačního systému. Je to základní softwarová součást, na kterou se spoléhají všechny ostatní součásti uvnitř operačního systému. Jádro spravuje počítačový hardware, plánuje, které procesy na počítači běží a kdy, a zpracovává interakce mezi hardwarem a aplikačním softwarem.

Stručně řečeno, jádro je nejprivilegovanější částí kódu běžícího v systému. Je to proto, že je to kód, který přímo interaguje s hardwarem. Každý další program, který chce používat hardwarové prostředky, musí požádat o přístup přes jádro.

Když aplikační program běží v uživatelském režimu a chce přístup k hardwaru, jako je webová kamera, musí požádat o jádro pomocí systémového volání. Pro obsluhu těchto požadavků se CPU v době provádění programu přepne z uživatelského režimu do režimu jádra.

Po dokončení procesu se CPU přepne zpět do uživatelského režimu a začne provádět další naplánovaný proces. Toto se nazývá „přepínání kontextu“.

Jaký je rozdíl mezi uživatelským režimem a režimem jádra?

Klíčovým rozdílem mezi uživatelským režimem a režimem jádra je úroveň oprávnění, kterou každý režim nabízí. V uživatelském režimu mají aplikace méně oprávnění. Nemají přímý přístup k hardwarovým prostředkům a také nemohou zapisovat do adresních prostorů jiných aplikací.

Příbuzný: Jak používat Správce zařízení k řešení problémů se systémem Windows 10

Kód, který běží v režimu jádra, má zvýšená oprávnění. Nejenže má přímý přístup k počítačovému hardwaru, ale všechny programy běžící v režimu jádra, včetně operačního systému, také sdílejí jeden adresní prostor. Pokud je tedy v programu Režim jádra se zhroutí, může s sebou sundat celý OS. Aby se zajistilo, že k takovým selháním nedojde, povoluje systém Windows pouze spuštění některých procesů v režimu jádra.

Windows přijímá vrstvený přístup k oddělení uživatelských programů od systémových prostředků

Systém Windows používá k určení úrovně oprávnění procesů vrstvený model. Aplikace, které jsou umístěny na nejvzdálenější vrstvě, jsou ty, které mají oprávnění k pronájmu. Jádrem těchto vrstev je jádro. V důsledku toho má jádro neomezený přístup ke zdrojům OS.

Vrstvený přístup také chrání životně důležité funkce operačního systému. Když se programy v horní vrstvě náhodně zhroutí, neovlivní to OS. Na druhou stranu, když se jádro zhroutí, spadne celý OS.

Proč Windows havaruje? 9 nejčastějších důvodů

Proč Windows stále padají? Zde jsou nejčastější důvody selhání systému Windows a několik tipů, jak je opravit.

Přečtěte si další

O autorovi