컴_125_4_4. 이중 모드(Dual mode)

4. 운영체제 다중 프로그래밍 환경에서 이중 모드(Dual mode) 구조에 대하여 다음을 설명하시오.

가. 이중모드 개념

나. 이중모드의 구조

다. 이중모드의 종류

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1. 이중 모드 개념

가. 이중 모드 개념

	이중 모드(Dual mode) 개념
	다중 프로그래밍 환경에서 자원에 대한 접근을 사용자 모드와 커널 모드로 분리하여 운영체제를 보호하는 기법
	보호 링(Protection Rings)
	자원에 대한 접근 수준을 정의하여 데이터와 기능을 보호하는 메커니즘 - Ring 0: Kernel - Ring 3: Applications(User)

 

나. 이중 모드의 역할

구분	역할	설명
사용자	보안 제공	악의적인 사용자로부터 운영체제 보호
	장애/결함 대응	Fault Tolerance 개선 및 성능 향상
시스템	장치 보호	디바이스 별 드라이버 접근 권한 제어
	메모리 보호	메모리 접근 관리 및 제한
	CPU 보호	프로세스의 CPU 독점 제어

- 이중 모드 구현은 사용자 관점의 안정성과 시스템 수준의 신뢰성 제공

 

 

2. 이중 모드의 구조

가. 이중 모드 구조

- 이중 모드는 사용자 애플리케이션, 시스템 콜 인터페이스, 커널로 구성

 

나. 이중 모드의 구현 설명

구분	모드	설명
User Application	User mode	- open(): 사용자가 애플리케이션 실행 - User mode에서 프로그램 실행
System Call Interface	User mode  -> Kernel mode	- - implementation of open(): 프로세스 실행으로 시스템 콜 발생 - 운영 체제의 커널에 시스템 콜 수행 요청 - Kernel mode로 전환
Kernel	Kernel mode	- 커널에서 요청 작업 수행 후 결과 값 반환
User Application	Kernel mode -> User mode	- open() 함수 이후의 프로그램 계속해서 실행

- 프로세스에서 실행하는 코드의 유형에 따라 User mode와 Kernel mode 전환(switch)하며 작업 수행

 

 

3. 이중 모드의 종류

가. 이중 모드 종류

- 이중 모드는 사용자 모드와 커널 모드가 있고, 하드웨어가 제공하는 mode bit로 구분

 

나. 이중 모드 종류 설명

종류	설명	동의어
User mode	사용자 애플리케이션 코드 실행 - 시스템 데이터에 제한된 접근만 허용되며 하드웨어 직접 접근 불가 - 시스템 콜 수행 시 사용자 모드에서 커널 모드로 전환	- slave mode - unprivileged mode
Kernel mode	- 커널 모드에서 운영체제는 모든 하드웨어 접근 및 제어 가능 - 시스템의 모든 메모리에 접근할 수 있고 모든 CPU 명령 실행  - 일부 명령어는 커널 모드 특권(privileged) 수준에서만 코드 실행	- master mode - privileged mode - supervisor mode

- mode bit = 1: user mode, mode bit = 0: kernel mode