operating-system - "Protection rings"和 "CPU modes"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”是一回事，但是当我在维基百科上阅读有关“保护环”的文章时，我对真正的“保护环”是什么感到困惑。我的困惑点是维基百科文章中的这些行:

Ring protection can be combined with processor modes (master/kernel/privileged/supervisor mode versus slave/unprivileged/user mode) in some systems. Operating systems running on hardware supporting both may use both forms of protection or only one.

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？任何进一步的解释表示赞赏。

Protection rings

CPU modes

Answer 1

Are “Protection rings” and “CPU modes” the same thing?

这主要取决于 CPU 设计者/制造商如何定义他们的术语。

对于 80x86；该术语被定义为有多种 CPU 模式(实模式、保护模式、长模式等)，并且一些 CPU 模式具有不是 CPU 模式的特权级别。但是，如果他们愿意，英特尔可以将其定义为“保护模式有 4 个子模式，每个子模式一个”。

对于其他 CPU，术语可能被定义为“管理员模式”和“用户模式”(可能还有其他模式——“虚拟化模式”、“IRQ 模式”等)。 ARM 像这样定义他们的术语(但如果他们愿意的话，他们可以更像“CPU 只有 2 种模式(正常模式和管理程序模式)，其他一切都是别的东西(特权级别)”)来定义他们的术语。

So, is "Protection rings" an OS level abstraction? What's the difference between "Protection rings" and "CPU modes"?

一般来说，保护环的概念(将 OS 分成层并使层具有不同的权限/特权)比 80x86(至少与 1960 年代的 multics 一样古老，但可能更早并且可能追溯到 batch 1950 年代的处理系统)，而 80x86 保护模式的设计仅仅是一个预先存在的概念的实现。

但是，没有现代操作系统(据我所知)使用这个概念(例如“所有用户代码都在一个保护域中”)；相反，他们使用更多的隔离(例如“每个单独的进程在其自己的隔离保护域中”)，这使得拥有超过 2 个特权级别(一个用于控制隔离，另一个用于控制彼此隔离的所有内容)变得毫无意义.