Vad är skillnaden mellan kärnläge och användarläge i Windows?

En processor kör program antingen i användarläge eller kärnläge. Och när du använder din PC växlar din processor regelbundet mellan de två beroende på vad den gör. Men vad är användarläge och kärnläge, och vad är skillnaden mellan de två?

Låt oss se vad dessa lägen är och varför behöver en CPU växla mellan dessa lägen.

Vad är "Användarläge" i Windows?

När du startar upp ett program på Windows startar det i användarläge. Närhelst ett användarlägesprogram vill köra skapar Windows en process för det. En process är bara ett program som en processor kör eller ett som Windows har schemalagt att köras. Och närhelst Windows skapar en process, skapar den också ett virtuellt adressutrymme för den processen.

A virtuellt adressutrymme är samlingen av logiska (icke-fysiska) adresser som Windows tilldelar en process. Processer kan använda dessa adresser för att lagra data i fysiskt minne.

Dessutom är virtuella adressutrymmen isolerade. Så, en processs virtuella adressutrymme stör inte en annan processs adressutrymme. Och eftersom program i användarläge har separata adressutrymmen, om ett program kraschar, kraschar det ensamt och tar inte ner andra program eller hela operativsystemet med det.

Relaterad: Tips som hjälper dig att åtgärda blåskärmsfelet i Windows 10

Ett annat sätt att beskriva applikationer i användarläge är att använda termen "mindre privilegierad". Windows begränsar användarlägesapplikationer från att komma åt kritiska systemresurser direkt, vilket gör dem mindre privilegierade. Till exempel, om ett program vill ha tillgång till hårdvara, måste det gå igenom OS-kärnan genom att använda systemanrop.

Enkelt uttryckt körs applikationsprogram som videospel i användarläge. De är mindre privilegierade, så har inte obegränsad tillgång till systemresurser. Varje användarlägesapplikation har sitt eget adressutrymme. Ett program kan inte ändra ett annat programs adressutrymme. Följaktligen, om ett program kraschar, påverkar det inte andra program som körs på datorn.

Relaterad: Varningstecken att din dator kommer att krascha (och vad du ska göra)

Vad är "Kernel Mode" i Windows?

Innan vi diskuterar kärnläge måste vi först vad en "kärna" är och hur det fungerar med Windows.

Kärnan är hjärnan i ett operativsystem. Det är den centrala mjukvarukomponenten som alla andra komponenter i operativsystemet förlitar sig på. Kärnan hanterar datorhårdvara, schemalägger vilka processer som körs på datorn och när, och hanterar interaktioner mellan hårdvaran och applikationsmjukvaran.

Kort sagt, kärnan är den mest privilegierade koden som körs på systemet. Det beror på att det är koden som direkt interagerar med hårdvaran. Alla andra program som vill använda hårdvaruresurserna måste begära åtkomst via kärnan.

När ett applikationsprogram körs i användarläge och vill ha tillgång till hårdvara som webbkameran, måste det begära kärnan genom att använda ett systemanrop. För att betjäna dessa förfrågningar växlar CPU: n, vid tidpunkten för programmets körning, från användarläge till kärnläge.

När exekveringen av en process är klar, växlar CPU: n tillbaka till användarläge och börjar köra nästa schemalagda process. Detta kallas "Kontextväxling".

Vad är skillnaden mellan användarläge och kärnläge?

Den viktigaste skillnaden mellan användarläge och kärnläge är nivån av privilegier som varje läge erbjuder. I användarläge har applikationer färre behörigheter. De har inte direkt åtkomst till hårdvaruresurser och kan inte heller skriva till adressutrymmen i andra applikationer.

Relaterad: Hur man använder Enhetshanteraren för att felsöka Windows 10

Kod som körs i kärnläge har förhöjda privilegier. Den har inte bara direkt tillgång till datorhårdvara, utan alla program som körs i Kernel Mode, inklusive OS, delar också ett adressutrymme. Så, om ett program in Kernel Mode kraschar, det kan ta ner hela OS med det. För att säkerställa att sådana krascher inte inträffar tillåter Windows endast att vissa processer körs i kärnläge.

Windows använder en skiktad metod för att separera användarprogram från systemresurser

Windows använder en skiktad modell för att bestämma privilegienivån för processer. Applikationer som finns på det yttersta lagret är de med leasingprivilegiet. Kärnan i dessa lager är kärnan. Som en konsekvens har kärnan obegränsad tillgång till OS-resurser.

Den skiktade metoden skyddar också viktig OS-funktionalitet. När program i det övre lagret kraschar slumpmässigt påverkar det inte operativsystemet. Å andra sidan, när kärnan kraschar, går hela operativsystemet ner.

Varför kraschar Windows? De 9 vanligaste orsakerna

Varför kraschar Windows hela tiden? Här är de vanligaste orsakerna till att Windows kraschar och flera tips för att åtgärda dem.

Läs Nästa

Om författaren