“保护环”和"CPU模式“是一回事吗？

Question

我知道CPU有专门的寄存器来跟踪CPU的运行模式。我以为“保护环”和"CPU模式“是一样的，但是当我读到维基百科上关于”保护环“的文章时，我对”保护环“到底是什么感到困惑。我的困惑之处在于维基百科文章中的这几行：

在某些系统中，环保护可以与处理器模式(主/内核/特权/监控器模式和从/非特权/用户模式)相结合。在支持两者的硬件上运行的操作系统可以使用两种形式的保护，或者只能使用一种。

那么，“保护环”是操作系统级别的抽象吗？“保护环”和"CPU模式“有什么区别？如有任何进一步的解释，将不胜感激。

保护环

CPU模式

Answer 1

“保护环”和“CPU模式”是一回事吗？

这在很大程度上取决于CPU设计人员/制造商如何定义他们的术语。

对于80x86，术语的定义是有多种CPU模式(实际模式、保护模式、长模式等)，有些CPU模式具有非CPU模式的特权级别。然而，如果英特尔愿意的话，它可以定义得更像是“保护模式有4种子模式，每个特权级别一种”。

对于其他CPU，术语的定义可能是“监督模式”和“用户模式”(可能还有其他模式--“虚拟化模式”、"IRQ模式“等等)。ARM像这样定义了他们的术语(但是如果他们想的话，他们可以把他们的术语定义得更像"CPU只有2种模式(正常模式和管理程序模式)，其他一切都是其他东西(特权级别)“)。

那么，“保护环”是操作系统级别的抽象吗？“保护环”和"CPU模式“有什么区别？

一般来说，保护环的概念(将OS分成层并拥有具有不同权限/权限的层)要比80x86古老得多(至少与1960年代的multics一样古老，但可能更老，可能可以追溯到20世纪50年代的批处理系统)，80x86保护模式的设计仅仅是对一个预先存在的概念的实现。

然而，现代操作系统(据我所知)没有使用这一概念(例如，“单个保护域中的所有用户代码”)；相反，它们使用的隔离程度要高得多(例如，“每个单独的进程在其独立的保护域中”)，这使得拥有超过两个特权级别(一个用于控制隔离，另一个用于彼此隔离的所有内容)是毫无意义的。