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Le mode de fonctionnement privilégié du matériel fait référence à un état d'un système informatique dans lequel certaines instructions et emplacements de mémoire ne sont accessibles qu'au système d'exploitation ou à un logiciel système spécifique. Cela contraste avec le mode utilisateur. , dont l'accès est restreint pour des raisons de sécurité et de stabilité.
Les aspects clés du mode privilégié (souvent appelé mode noyau , mode superviseur , ou mode système ) sont:
* Accès à toutes les ressources système : En mode privilégié, le système d'exploitation a un contrôle total sur tous les composants matériels, la mémoire et les périphériques. Cela est nécessaire pour gérer efficacement le système. Les programmes en mode utilisateur ne disposent pas de cet accès large.
* Exécution d'instructions privilégiées : Certaines instructions, comme celles qui manipulent les registres internes du processeur contrôlant la gestion des interruptions, la gestion de la mémoire et les opérations d'E/S, ne peuvent être exécutées qu'en mode privilégié. Cela empêche les programmes utilisateur de corrompre le système accidentellement ou de manière malveillante.
* Priorité plus élevée : Les processus exécutés en mode privilégié ont généralement une priorité plus élevée que les processus en mode utilisateur, garantissant ainsi l'exécution en temps opportun des tâches système critiques.
* Interaction directe avec le matériel : Le système d'exploitation interagit directement avec les périphériques matériels via le mode privilégié. Les applications utilisateur doivent demander l'accès via des appels système, un processus médié par le système d'exploitation pour garantir une interaction contrôlée.
* Protection de la mémoire : Le matériel, généralement via des unités de gestion de mémoire (MMU), contribue à renforcer la protection de la mémoire. Le mode privilégié permet au système d'exploitation de gérer l'allocation de mémoire, la pagination et les droits d'accès, en protégeant les processus utilisateur les uns des autres et en empêchant l'accès aux zones protégées du système.
* Gestion des interruptions : La gestion des interruptions (signaux provenant de périphériques matériels ou logiciels) se fait généralement en mode privilégié. Cela garantit que les réponses aux interruptions sont cohérentes et ne compromettent pas la stabilité du système.
Mise en œuvre :
La transition entre les modes privilégié et utilisateur est contrôlée par le processeur lui-même. Des instructions spécifiques, telles que les « appels système » (interruptions logicielles), sont utilisées par les programmes en mode utilisateur pour demander des services au système d'exploitation exécuté en mode privilégié. Le matériel du processeur vérifie le niveau de privilège associé à l'instruction et à l'emplacement mémoire auquel l'utilisateur accède, interrompant l'exécution ou générant une erreur en cas de tentative d'accès non autorisé.
Avantages :
* Stabilité du système : Empêche les programmes utilisateur de planter l'ensemble du système.
* Sécurité : Protège le système d'exploitation et les ressources système contre les programmes utilisateur malveillants ou errants.
* Gestion des ressources : Permet au système d’exploitation de gérer et d’allouer efficacement les ressources système.
En résumé, le mode privilégié est un mécanisme fondamental de l'architecture informatique qui permet un environnement d'exploitation sécurisé et stable en séparant strictement les responsabilités et les droits d'accès du système d'exploitation et des applications utilisateur. C’est crucial pour le fonctionnement robuste de tout système d’exploitation moderne.
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