Abarbeitung von Befehlen auf CPU

 

Kernel-Mode	Arbeitet CPU Kernel-Mode, ist jeder Befehl zur Ausführung zugelassen kann auf Speicherbereiche für Daten- und Programmtext und auf Betriebsmittel zugreifen Durch ein Steuer- oder Kontrollregister auf der CPU wird der Kernel-Mode angezeigt. Betriebssystem arbeitet im Kernel-Mode
User-Mode	Arbeitet CPU im User-Mode, ist nur eingeschränkter Befehlssatz zugelassen nicht alle Befehle erlaubt, kann nicht auf alle Speicherbereiche und Betriebsmittel zugreifen Durch ein Steuer- oder Kontrollregister auf der CPU wird der User-Mode angezeigt. Anwendungsprogramme arbeiten im User-Mode

• Übergang vom Kernel-Mode in User-Mode ist unproblematisch, da hierbei die Rechte eingeschränkt werden
  • Das Betriebssystem veranlasst Übergang, wenn es dem Prozess eines Anwendungsprogramms die CPU zuteilt.
• Übergang vom User-Mode in den Kernel-Mode funktioniert nur indirekt über einen Systemaufruf 
  • denn Prozess eines Anwendungsprogramms darf nicht über die umfassenden Rechte des Kernel-Modes verfügen

Unter einem Systemaufruf versteht man den von einem im User-Mode ablaufenden Prozess getätigten Aufruf einer vom Betriebssystem zur Verfügung gestellten Funktion, welche nur im Kernel-Mode ausgeführt werden kann.

• Durch Systemaufruf gibt der im User-Mode Prozess Kontrolle zurück an BS, welches die Funktion stellvertretend ausführt.
• BS führt Sicherheitsüberprüfungen durch und prüft, ob alle Gegebenheiten für die Ausführung sprechen.
• Ist Funktion ausgeführt, wird zur Beendigung des Systemaufrufs wieder in den User-Mode zurückgeschaltet
  • BS gibt Kontrolle zurück an aufrufenden Prozess, der ein Ergebnis seines Systemaufrufs zum Reagieren empfängt 

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Beispiel: Ein Anwendungsprogramm möchte auf eine Datei zugreifen.

• im User-Mode ablaufender Prozess eines Anwendungsprogramms möchte auf eine Datei zugreifen
  • Diese E/A-Handlung ist nur im Kernel-Mode zugelassen.
  • Betriebssystem stellt Anwendungsprogramm diese Systemaufrufen zur Verfügung: open | read | write | close
• Wird jetzt ein Systemaufruf getätigt, so entspricht dies der Auslösung eines Interrupts
  • der im User-Mode laufende Prozess wird angehalten 
  • die Interrupt-Service-Routine wird ausgeführt (dadurch wird Betriebssystem-Code ausgeführt
  • es wird in den Kernel-Mode geschaltet und Überprüfungen werden durchgeführt 
    • der Dateizugriff wird entweder erlaubt und durchgeführt oder verweigert,
  • es wird in den User-Mode zurückgeschaltet,
  • angehaltene Prozess wird wieder gestartet und ihm wird Rückgabewert mit Ergebnis des Systemaufrufs gegeben