アプリケーションの実行: ユーザーモードとカーネルモード解説

前回、以下の記事を書きました。

アプリケーションのユーザーモードとカーネルモードについて解説します。

アプリケーションは通常、ユーザーモードで実行されます。オペレーティングシステムは、ユーザーモードとカーネルモードの二つの異なる実行モードを持っています。これらのモードは、システムリソースへのアクセスレベルとセキュリティの観点から区別されます。

ユーザーモード

• 制限されたアクセス: ユーザーモードは、オペレーティングシステムの核心部分へのアクセスを制限する安全な環境を提供します。アプリケーションは、ユーザーモードで実行されることにより、システムの他の部分に悪影響を及ぼすことなく、隔離された環境で動作します。

• 一般的なアプリケーションの実行: ほとんどの標準アプリケーション（例えば、ウェブブラウザ、オフィススイート、画像編集ソフトウェア）はユーザーモードで実行されます。

カーネルモード

• 完全なシステムアクセス: カーネルモードは、オペレーティングシステムの核心部分にアクセスするために使用されます。このモードでは、システムの全リソースに対する完全な制御権があります。

• オペレーティングシステムとドライバ: オペレーティングシステムのカーネル、デバイスドライバ、および他の低レベルのシステムコンポーネントは、カーネルモードで実行されます。

アプリケーションをユーザーモードで実行することにより、システムの安定性とセキュリティが保たれます。カーネルモードでの実行は、より高いリスクを伴うため、通常はシステムの基本的な機能やドライバに限定されています。

ユーザーモードとカーネルモードの違いを、街の組織として説明します。

街の一般住民：ユーザーモード

• 一般住民: 街の住民は日常の活動を行い、街のさまざまな施設を利用しますが、街の基本的なインフラや管理システムには直接アクセスできません。これは、ユーザーモードで実行されるアプリケーションに似ています。アプリケーションはオペレーティングシステムのリソースを利用しますが、システムの核心部分へのアクセスは制限されています。

街の行政機関：カーネルモード

• 行政機関: 街の行政機関は、水道、電力、交通などの基本的なインフラを管理し、街全体の運営に必要な決定を下します。これは、カーネルモードで実行されるオペレーティングシステムやドライバのようなものです。カーネルモードでは、システムのすべてのリソースに対する完全な制御権があります。

この例えにより、ユーザーモードがアプリケーションに安全な実行環境を提供し、システム全体への影響を最小限に抑える一方で、カーネルモードがオペレーティングシステムの核心部分を管理し、より高度な機能と全体的な制御を可能にしていることがわかります。街で言えば、一般住民が日々の活動を行う中で、行政機関が街全体の安全と機能を維持しているという関係です。

次回はアプリケーションはどのように構成されているか。パフォーマンスに関してどのようなオプションがあるか。記載します。
注釈：この記事はChatGPT 4.0とDALL·Eを使用して生成されました。