1. Che cos'è il Kernel?
Il Kernel (nucleo) è il componente centrale e fondamentale di un sistema operativo. È il primo programma a essere caricato in memoria all'avvio della macchina (durante il boot) e rimane in esecuzione per tutto il tempo, agendo da ponte assoluto tra il software applicativo e l'hardware fisico del computer.
2. Architettura e Livelli di Protezione (Protection Rings)
Per garantire la stabilità e la sicurezza del sistema, i processori moderni suddividono i privilegi di esecuzione in livelli concentrici chiamati Protection Rings:
- Ring 0 (Kernel Space): Il livello con privilegi massimi. Qui risiede il kernel, che ha accesso diretto e illimitato ai registri della CPU, alla memoria fisica e ai componenti di I/O.
- Ring 3 (User Space): Il livello periferico e protetto in cui vengono eseguite le applicazioni comuni (browser, editor di testo, giochi). Le applicazioni non possono accedere direttamente all'hardware ma devono richiedere servizi al kernel tramite apposite chiamate di sistema ($\text{System Calls}$).
Modello di Interazione: $\text{Processo Utente (Ring 3)} \xrightarrow{\text{System
Call}} \text{Interruzione / Trap} \rightarrow \text{Kernel Mode (Ring 0)}$. Il passaggio di controllo
garantisce che nessun programma difettoso possa compromettere l'intero sistema.
3. Simulatore di Passaggio di Livello (Ring Switch & System Call)
Seleziona un'operazione di sistema per simulare il passaggio di controllo dal livello utente (Ring 3) al nucleo del Kernel (Ring 0).
kernel-ring-monitor@nexus-ide:~
CPU Privilege Level Inspector
> Seleziona un evento per analizzare il comportamento
del Kernel e il cambio di anello...