CPU指令集权限

1.概况

指令集是CPU实现软件指挥硬件执行的媒介，具体来说每一条汇编语句都对应了一条CPU指令，而非常非常多的CPU指令在一起，可以组成一个、甚至多个集合，指令的集合叫CPU指令集。

同时CPU指令集有权限分级，大家试想，CPU指令集可以直接操作硬件的，要是因为指令操作的不规范，造成的错误会影响整个计算机系统的。好比你写程序，因为对硬件操作不熟悉，导致操作系统内核、及其他所有正在运行的程序，都可能会因为操作失误而受到不可挽回的错误，最后只能重启计算机才行。

而对于硬件的操作是非常复杂的，参数众多，出问题的几率相当大，必须谨慎的进行操作，对开发人员来说是个艰巨的任务，还会增加负担，同时开发人员在这方面也不被信任，所以操作系统内核直接屏蔽开发人员对硬件操作的可能，都不让你碰到这些CPU指令集。

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2.指令集权限设置

那么是如何解决上面的问题呢？

针对上面的需求，硬件设备商直接提供硬件级别的支持，做法就是对CPU指令集设置了权限，不同级别权限能使用的CPU指令集 是有限的，以Intel CPU为例，Inter把CPU指令集操作的权限由高到低划为4级：

• ring 0
• ring 1
• ring 2
• ring 3

Linux系统仅采用ring0和ring3这2个权限。用户态的程序工作在3，内核态的程序处于0。

• ring0权限最高，可以使用所有CPU指令集，有对硬件的所有操作权限
• ring3权限最低，仅能使用常规CPU指令集，不能使用操作硬件资源的CPU指令集。代码没有对硬件的直接控制权限，也不能直接访问地址的内存，程序是通过调用系统接口(System Call APIs)来达到访问硬件和内存

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特别鸣谢：
内核态与用户态详解