【双语视界】【硬核科普】CPU里1个比特如何保护操作系统？内核模式揭秘！
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操作系统与硬件的隔离机制
操作系统通过硬件支持（模式位）区分内核模式（特权模式）和用户模式（受限模式）。一个比特（mode bit）控制处理器权限：1为内核模式（可执行特权指令），0为用户模式（禁止特权指令）。
特权指令与中断机制
特权指令（如操作硬件、内存管理）只能在内核模式执行，用户程序若尝试触发会触发中断，强制跳转到操作系统处理流程。
中断是CPU切换模式的关键：用户程序通过系统调用触发软中断，CPU自动切换为内核模式，执行操作系统代码后恢复用户模式。
系统调用的陷阱与代价
用户程序通过系统调用（如文件读写）间接访问硬件，但需付出性能开销（上下文切换、中断处理）。操作系统借此机会调度资源，确保控制权不丢失。
若用户程序长时间无系统调用，硬件定时器强制中断，防止“死循环”独占CPU（抢占式操作系统的核心机制）。
内核模式的风险与滥用
驱动程序、反作弊软件（如Vanguard）、安全软件（如CrowdStrike）需在内核模式运行，但代码缺陷可能导致系统崩溃（如蓝屏）。
内核模式软件拥有至高权限，可监控硬件和内存，但也引发隐私争议（如Tencent旗下软件的安全性质疑）。
硬件与软件的协作
现代操作系统依赖硬件特性（模式位、中断、定时器）实现安全和资源管理，软件（操作系统）负责正确使用这些工具，形成“不可逾越的屏障”。
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