主な違い - ユーザーモードとカーネルモード

コンピュータには、ユーザーモードとカーネルモードという2つの動作モードがあります。コンピュータがアプリケーションソフトを実行しているときは、ユーザーモードです。アプリケーション・ソフトウェアがハードウェアを要求した後、コンピュータはカーネル・モードに入る。カーネルは、コンピュータシステムの中核となるものです。その後、コンピュータはユーザーモードとカーネルモードを頻繁に切り替えている。オペレーティングシステムの重要なタスクのほとんどは、カーネルモードで実行されます。ユーザーモードとカーネルモードの主な違いは、ユーザーモードはアプリケーションが実行されるモードであり、カーネルモードはコンピュータがハードウェアリソースにアクセスする際に入る特権的なモードであることである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ユーザーモードとは 3. カーネルモードとは 4. ユーザーモードとカーネルモードの類似点 5. 横並びの比較 - ユーザーモードとカーネルモードの表形式 6. まとめ

ユーザモードは何ですか？

コンピュータのアプリケーションが動作しているときは、ユーザーモードになっています。これらはアプリケーションなので、コンピュータはユーザーモードになっています。プロセスがユーザーモードにあり、何らかのハードウェア資源を必要とする場合、その要求はカーネルに送られます。このモードではハードウェアへのアクセスが制限されるため、低特権モード、スレーブモード、制限付きモードなどと呼ばれる。

図02：動作モード

ユーザーモードでは、プロセスは自分自身のアドレス空間を取得し、カーネルに属するアドレス空間にはアクセスできない。そのため、プロセスの障害はOSに影響を及ぼさない。もし中断があったとしても、その特定のプロセスだけに影響する。

カーネルモードは何ですか？

カーネルは、コンピュータシステムのハードウェアコンポーネントにアクセスするために使用されるソフトウェアプログラムです。カーネルは、ハードウェアとアプリケーション／ユーザー・プログラムとの間のミドルウェア・ソフトウェアとして機能する。カーネルモデルは、通常、オペレーティングシステムの低レベルの信頼された機能に予約されています。

プロセスがユーザーモードで実行されているとき、そのプロセスがRAMやプリンタなどのハードウェアリソースを必要とする場合、カーネルにリクエストを送信する必要があります。これらのリクエストはシステムコールを介して送信されます。そして、コンピュータはユーザーモードからカーネルモードに入ります。タスクが完了すると、カーネルモードからユーザーモードに戻る。この移行を「コンテキストスイッチ」と呼びます。カーネルモードは、システムモードや特権モードとも呼ばれます。1つのプロセスが故障するとOS全体が故障する可能性があるため、すべてのプロセスをカーネルモードで動作させることはできない。

図02：カーネル

システムコールにはいくつかの種類があります。プロセス制御システムコールは、プロセスを作成し、終了させる。ファイル管理システムの呼び出しで、ファイルの読み取り、書き込み、作成、削除、オープン、クローズを行います。デバイス管理システムは、デバイスの要求と解放、およびデバイスのプロパティの取得と設定を行うために呼び出されます。また、情報メンテナンスのシステムコールもあります。システムデータ、時刻、日付の取得に使用することができます。あるプロセスで必要なリソースが、他のプロセスで占有されることがある。したがって、プロセスは通信システムコールを使って通信する必要があります。通信システムコールは、コネクションの作成と削除、ステータス情報の送受信が可能です。

ユーザモードとカーネルモードの共通点

• コンピュータは2つのモードを切り替えることができます。

ユーザモードとカーネルモードの違い

概要 - ユーザモード vs. カーネルモード

コンピュータは、ユーザーモードとカーネルモードのいずれかで動作します。ユーザーモードとカーネルモードの違いは、ユーザーモードがアプリケーションを実行する制限されたモードであり、カーネルモードはコンピュータがハードウェアリソースにアクセスする際に入る特権的なモードであることです。コンピュータはこの2つのモードを切り替えているのです。頻繁にコンテキストを切り替えると遅くなるが、すべてのプロセスをカーネルモードで実行することは不可能である。これは、1つのプロセスに障害が発生すると、オペレーティングシステム全体に障害が発生する可能性があるからです。

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引用

1.ナバザン - マイクロソフト"ユーザーモードとカーネルモード"、マイクロソフトのドキュメント。こちらから入手可能です 2. pranitpkothari. YouTube, YouTube, 23 February 2015.こちらから入手可能です 3. "Explaining system calls and system call types in operating systems", Last Minute Learning, YouTube, 12 July 2017.ここで提供 2. pranit pukhtari. youtube, YouTube, 23 Feb. 2015. 3. "Explaining System Calls and System Call Types in Operating Systems" （オペレーティングシステムにおけるシステムコールとシステムコールタイプの説明）。, Last Minute Learning.