“Çekirdek” veya “kullanıcı” modunda çalışan uygulamaları duymuş olabilirsiniz. Her şey, işletim sistemlerinin işlerini yaparken nasıl çalıştığına bağlıdır. Bunu anladıktan sonra, kullanıcı modu ile çekirdek modu arasındaki farkı kavramak kolaydır.

Bir İşletim Sisteminin Ne Yaptığını Anlama^(Does)

Bir bilgisayar, donanımdan, elektronik bileşenlerden ve yazılımdan, bu donanım tarafından yürütülen bilgisayar kodundan oluşur. Ancak daha az net olan şey, birlikte nasıl çalıştıklarıdır.

Bir bilgisayarın en temel öğesi bit veya "ikili basamaktır. ”^{(” Everything)} Bilgisayarın yaptığı her şey birler ve sıfırlar olarak temsil edilir. Farklı^(Different) bilgisayar bileşenleri, bitleri farklı şekillerde temsil eder. Bir CPU'da^(CPU) , mikroskobik transistörler, açık veya kapalı olarak birler ve sıfırları temsil eder. Bu transistörler, mantık kapıları adı verilen mantıksal yapılar halinde düzenlenmiştir.

Elektronik bilgisayar belleğinde bitler, belirli bir eşiğin üstünde veya altında bir yüke sahip bellek hücreleri tarafından temsil edilir. Mekanik bir sabit sürücüde bitler, dönen bir tabla üzerinde ölçülen manyetik dalgalanmalar olarak temsil edilir. Optik disklerde, lazer ışığını yansıtan veya yansıtmayan çukurlar ve alanlar aynı işi yapar. 

İkili kodun fiziksel temsili nasıl elde edilirse edilsin, sonunda tüm tüketici bilgisayar bileşenlerini bu ham makine koduna indirgeyebilirsiniz.

Peki bir bilgisayarın insan dostu arayüzünden bilgisayarın kendisindeki ham, düşük seviyeli süreçlere nasıl geçersiniz? İşte burada işletim sistemi devreye giriyor. Bilgisayarın donanımını doğrudan kontrol ediyor. 

Bu yazılım, uygulamaların (ve dolayısıyla kullanıcının) istediği her şeyi CPU^(CPU) ve diğer bileşenlerin anladığı makine kodu talimatlarına çevirir . Bu süreçteki en kritik yazılım parçası çekirdektir.

Çekirdek Nedir?

Çekirdek, adından da anlaşılacağı gibi, işletim sisteminin çekirdeğidir. Çekirdek, RAM'de^(RAM) bulunan ve bilgisayarın yaptığı her şeyi yöneten bir yazılımdır. Belleğe bir şey yazıldığında, yürütmeyi yöneten çekirdektir.

Çekirdek, GPU'lar^(GPUs) ve ağ kartları gibi donanımlarla nasıl arabirim oluşturulacağını bilir , ancak bilgisayar endüstrisindeki genel standartlara dayanarak bunları tam potansiyelleriyle nasıl çalıştıracağını bilemeyebilir.

Donanım sürücüleri burada devreye giriyor. Sürücüler, işletim sisteminize belirli bileşenlerle nasıl çalışılacağını söyler, bu nedenle örneğin Nvidia ve AMD GPU'lar^{(AMD GPUs)} için farklı sürücülere ihtiyacınız vardır .

Doğru sürücülerle donatılan çekirdek, verileri feci şekilde yok edebilecek şeyler yapmak da dahil olmak üzere bilgisayardaki nihai otoritedir.

Uygulama Programlama Arayüzlerinin^{(Application Programming Interfaces)} ( API'ler^(APIs) ) Rolü^(Role)

MS-DOS günlerinde yazılım geliştiriciler, yazılımlarını özellikle kullanıcının donanımı için yazmak zorundaydılar. MS-DOS sistemlerinde bunun en kötü bilinen örneği ses kartı sürücüleriydi.

Belirli bir video oyununun en popüler kartları ( Sound Blaster , Ad-lib , Gravis Ultrasound , vb.) desteklemesi ve çoğu oyuncunun kapsandığını umması gerekir. Bugün, API'ler^(APIs) sayesinde işler çok farklı çalışıyor .

Microsoft DirectX harika bir örnektir. Derinlemesine bir açıklama istiyorsanız, DirectX Nedir ve Neden Önemlidir? bölümüne bakın. ^{(What Is DirectX and Why Is It Important?)}Ancak bilinmesi gereken en önemli şey, API'nin yazılım geliştiricilerin ^(API)GPU gibi bileşenlerden donanım kaynakları istemesi için standart bir yol sunmasıdır . Ek olarak, donanım üreticileri, benzer şekilde uyumlu herhangi bir yazılımla tam uyumluluk sağlamak için yalnızca ürünlerinin DirectX ile uyumlu olduğundan emin olmalıdır.^(DirectX)

API'ler^(APIs) , donanım sürücüleri ile yazılım uygulamaları ve düşük seviyeli çekirdek arasında bir çeviri katmanı sunar. Evet, bu hafif bir performans cezası ile geliyor. Yine de, modern bilgisayarlarda bu ihmal edilebilir düzeydedir ve çeşitli avantajlarla birlikte gelir, sonunda kullanıcı moduna ve çekirdek moduna geldiğimiz yer burasıdır.

Kullanıcı Modu ve Çekirdek Modu

Modern işletim sistemleri, aynı anda yüzlerce veya binlerce "süreç" çalıştırarak , önceliklerine ve hesaplama gücü gereksinimlerine göre dinamik olarak onlara CPU zamanı verir.^(CPU)

Bir uygulamayı başlattığınızda, süreçler oluşturur ve CPU bunları kullanıcı modunda veya çekirdek modunda çalıştırabilir.

Kullanıcı modunda çalışan bir Windows işleminin yalnızca kendi özel sanal bellek adres alanına ve işleme tablosuna erişimi vardır. Yazılım, verileri RAM'de^(RAM) depolamak ve kaynak istemek için bu tabloları kullanır . Belleğe veya diğer donanıma doğrudan erişim yoktur ve bu sanal alanları bilgisayarın gerçek donanımıyla eşleştirmek işletim sistemine bağlıdır.

Bu birçok nedenden dolayı iyidir, ancak en önemli yararı, uygulamanın sanal bellek adres alanı dışındaki verilerin üzerine yazamaması veya değiştirememesidir. Buna ek olarak, belirli işlevler, özellikle sistemi çökertebilecek veya verileri yok edebilecek olan, kullanıcı modu süreçlerine kapalıdır.

Bir işlem başlatıldığında veya çekirdek moduna yükseltildiğinde, işletim sistemi için ayrılmış olanlar da dahil olmak üzere sistem kaynaklarına tam erişime sahiptir. Bu nedenle, teorik olarak, işletim sisteminin düzgün çalışması için ihtiyaç duyduğu önemli verilerin üzerine yazabilir.

Tuzaklar ve İstisnalar

Bu iki modun donanım düzeyinde CPU'nun^(CPU) kendisi tarafından uygulandığını anlamak önemlidir. Kullanıcı modunda çalışan bir uygulama, çekirdek modu erişimi gerektiren bir şey yapmaya çalışırsa, bir "tuzak" veya "istisna" oluşturur. İşletim sistemi daha sonra, genellikle uygulamayı kapatarak ve geliştiricilerin işler raydan çıktığında bellekte ne olduğunu görebilmeleri için bir kilitlenme günlüğü oluşturarak uygulamayla ilgilenir.

Çekirdek Modunun ^{(Kernel Mode)}Tehlikeleri^(Dangers) : Ölümün Mavi ^(Death)Ekranı^{(Blue Screen)} _

Bilgisayarınızı kapanmaya veya yeniden başlatmaya zorlayan bir Mavi ^{(Blue Screen)}Ölüm^(Death) Ekranı yaşadıysanız ( kim yaşamadı?), bunun suçlanması gereken bir çekirdek modu işlemi olma ihtimali yüksek.

Çekirdek modundaki bir işlem yapmaması gereken bir şey yaptığında, işletim sistemi bundan kurtulamaz ve tüm bilgisayar durur. Bir kullanıcı modu işlemi bozulduğunda, yalnızca uygulama çöker ve yazılımın ve işletim sisteminin geri kalanı herhangi bir sorun olmadan devam edebilir.

Bu, API'lerin^(APIs) çekirdek modu ayrıcalıkları istediği için önemli^(API) bir rol oynadığı bir alandır . Kullanıcı modu uygulamaları, temel olarak, gerekli çekirdek modu ayrıcalıklarına sahip olacak istekleri API'ye^(API) devreder .

Bu nedenle çekirdek modu genellikle yalnızca bilgisayarın donanımına doğrudan erişmesi gereken düşük seviyeli sistem süreçlerine verilir. Genellikle bu ayrıcalık, kullanıcı modunun sağlayabileceğinden daha fazla performans gerektirdiğinden bir sürece genişletilir. Bazı CPU yönergeleri yalnızca çekirdek modunda çalışır, bu nedenle bir işlemin bu işlevleri kullanması gerekiyorsa yükseltilmesi gerekir.

Ölümün ^(Death)Mavi Ekranı^{(Blue Screen)} ile ilgili sorun yaşıyorsanız , Windows 10 için Ölümün Mavi Ekranı Sorun Giderme Kılavuzumuzu^{(Blue Screen of Death Troubleshooting Guide for Windows 10)} okuduğunuzdan emin olun !

What Is User Mode vs Kernel Mode in Windows

You may have heard about applіcations running in “kernel” or “user” mode. It’s all down to how operating systеms work when they do their jobs. Once you understand that, it’s easy to grasp the difference between user mode and kernel mode.

Understanding What an Operating System Does

A computer consists of hardware, the electronic components, and software, the computer code executed by that hardware. But what may be less clear is how they work together.

A computer’s most essential element is the bit or “binary digit.” Everything a computer does is represented as ones and zeroes. Different computer components represent bits in different ways. In a CPU, microscopic transistors represent ones and zeroes by either being on or off. Those transistors are arranged into logical structures, called logic gates.

In electronic computer memory, bits are represented by memory cells either having a charge above or below a certain threshold. On a mechanical hard drive, bits are represented as magnetic fluctuations measured on a spinning platter. On optical discs, pits and lands that do or do not reflect laser light do the same job. 

No matter how the physical representation of binary code is achieved, you can eventually reduce down all consumer computer components to this raw machine code.

So how do you go from the human-friendly interface of a computer to the raw, low-level processes in the computer itself? That’s where the operating system comes in. It directly controls the hardware of the computer. 

This software translates everything applications (and therefore the user) want into the machine code instructions that the CPU and other components understand. The most critical piece of software in this process is the kernel.

What Is the Kernel?

The kernel is, as the name suggests, the core of the operating system. The kernel is software that resides in RAM and directs everything the computer does. When something is written into memory, it’s the kernel that directs the execution.

The kernel knows how to interface with hardware such as GPUs and network cards, but it may not know how to operate them to their full potential, relying on generic standards in the computer industry.

The hardware drivers come into play here. Drivers tell your operating system how to work with specific components, which is why you need different drivers for Nvidia and AMD GPUs, for example.

Equipped with the right drivers, the kernel is the ultimate authority within the computer, including doing things that can catastrophically destroy data.

The Role of Application Programming Interfaces (APIs)

In the days of MS-DOS, software developers had to write their software specifically for the user’s hardware. The most notorious example of this on MS-DOS systems were sound card drivers.

A given video game would have to support the most popular cards (Sound Blaster, Ad-lib, Gravis Ultrasound, etc.) and hope that most players were covered. Today, things work very differently, thanks to APIs.

Microsoft DirectX is a great example. If you want an in-depth explanation, check out What Is DirectX and Why Is It Important? However, the most important thing to know is that the API offers a standard way for software developers to ask for hardware resources from components like the GPU. Additionally, hardware makers must only ensure that their products comply with DirectX to ensure full compatibility with any likewise compliant software.

APIs offer a layer of translation between software applications and the low-level kernel with its hardware drivers. Yes, this comes with a slight performance penalty. Still, on modern computers, this is negligible, and it comes with a variety of advantages, which is where we finally come to user mode and kernel mode.

User Mode vs. Kernel Mode

Modern operating systems run hundreds or thousands of “processes” simultaneously, dynamically giving them CPU time as needed based on their priorities and computation power requirements.

When you launch an application, it generates processes, and the CPU can execute them in either user mode or kernel mode.

A Windows process running in user mode only has access to its own private virtual memory address space and handle table. The software uses these tables to store data in RAM and request resources. There’s no direct access to memory or other hardware, and it’s up to the operating system to map those virtual spaces to the actual hardware of the computer.

This is good for many reasons, but the most crucial benefit is that the application can’t overwrite or alter data outside its virtual memory address space. In addition, certain functions are off-limits to user-mode processes, mainly ones that could crash the system or destroy data.

When a process launches or is elevated to kernel mode, it has full access to system resources, even those reserved for the operating system. So, in theory, it could overwrite crucial data that the operating system needs to run properly.

Traps and Exceptions

It’s important to understand that these two modes are enforced at the hardware level by the CPU itself. If an application running in user mode tries to do something that requires kernel-mode access, it generates a “trap” or “exception.” The operating system will then deal with the application, usually by shutting it down and generating a crash log so that the developers can see what happened in memory when things went off the rails.

The Dangers of Kernel Mode: The Blue Screen of Death

If you’ve ever experienced a Blue Screen of Death (who hasn’t?) that forced your computer to switch off or restart, there’s a good chance it was a kernel-mode process to blame.

When a process in kernel mode does something it’s not supposed to, the operating system can’t recover from it, and the entire computer halts. When a user-mode process goes haywire, only the application crashes, and the rest of the software and the operating system can go on without any issues.

This is one area where APIs play an essential role since it’s the API asking for kernel-mode privileges. User-mode applications essentially delegate requests that would have required kernel-mode privileges to the API.

This is why kernel-mode is usually only granted to low-level system processes that need to access the computer’s hardware directly. Usually, this privilege is extended to a process because it needs more performance than user mode can provide. Some CPU instructions only work in kernel mode, so if a process needs to use those functions, it has to be elevated.

If you’re having trouble with the Blue Screen of Death, be sure to read our Blue Screen of Death Troubleshooting Guide for Windows 10!

Related posts

• Dark Mode Windows 11'te Nasıl Etkinleştirilir

• Windows 11'i yerel bir hesapla nasıl kurulur

• Windows 11'ten çıkmanın 6 yolu

• Windows 11'i güvenli Mode (8 yol) nasıl başlatılır

• Windows 11'da yeni bir kullanıcı oluşturmanın ve eklenmenin 5 yolu

• Windows 11'de Snap Layouts'leri etkinleştirme veya devre dışı bırakma

• Click Windows 11'te en son kimlik bilgilerinizi girin

• Windows 11 yüklerken PC TPM 2.0 hatayı desteklemelidir Fix

• Windows Tools Nasıl Açılır Windows 11

• Windows 11 operating system'i destekleyen yonga setleri ve anakartlar

• Windows 10'yi nasıl hızlandırır ve Start, Run, Shutdown faster'yı çalıştırmasını sağlar

• Insider Channel Windows 11 üzerinde Nasıl Anahtarlanır

• Windows 11'u bilgisayarınıza yüklenerek nasıl engellenir?

• Windows 11'de Hazırda Bekleme Modu Nasıl Etkinleştirilir

• Checkit Tool, PC'nizin neden Windows 11'i desteklemediğini söyleyecektir

• Show or Hide Icons, Windows 11'de Taskbar Corner Overflow area'da

• göstermek veya Windows 11 üzerinde Start Menu En Kullanılan uygulamalar gizlemek için nasıl

• Windows 11'de Kullanıcı Hesabı Denetimi Nasıl Etkinleştirilir veya Devre Dışı Bırakılır

• Windows 11 Hyper-V'ü Windows'da nasıl kurulur?

• Photos Windows 11'da Video Nasıl Yapılır?