Режим супервизора

Термином режим супервизора (Supervisor mode) разработчики и производители процессоров как правило называют наиболее привилегированный режим работы процессора. Чаще всего этот режим используется для выполнения кода ядра операционной системы. Обычно этот режим по функциональности соответствует 0-му кольцу защиты (Ring 0) в x86 процессорах, то есть предоставляет неограниченный доступ ко всем возможностям процессора, работе с периферией и так далее. Код, работающий в данном режиме, как правило, занимается управлением доступными аппаратными ресурсами, разделением их использования между отдельными задачами (процессами) и так далее, что и привело к такому названию режима.

Некоторые фирмы-разработчики и производители процессоров, например ARM, не используют классификацию режимов работы процессора в виде колец защиты. Тем не менее, у большинства современных процессоров (кроме простейших), как правило, присутствует несколько режимов работы отличающихся друг от друга доступными в данном режиме привилегиями.

Режим гипервизора

Некоторые современные процессоры могут предоставлять дополнительный режим работы, известный как режим гипервизора (Hypervisor mode). Как правило, данный режим реализуется с целью поддержки технологий виртуализации на уровне аппаратного обеспечения. Это позволяет достигнуть не только одновременного выполнения нескольких задач, но и одновременного выполнения нескольких операционных систем на одном процессоре без существенных потерь производительности и без изменения самих операционных систем. Как правило при использовании данного режима полный доступ ко всем ресурсам возможен именно из режима гипервизора. В таком случае режим супервизора уже не является максимально привилегированным и ограничивает многие привилегированные операции. При выполнении привилегированных операций операционными системами в режиме супервизора управление передается специальной программе — гипервизору. Гипервизор осуществляет арбитраж использования имеющихся аппаратных ресурсов несколькими операционными системами аналогично тому как сами операционные системы осуществляют распределение ресурсов между несколькими задачами. По сути, гипервизор обычно является небольшим ядром, которое управляет распределением ресурсов между несколькими операционными системами и работает уровнем ниже, чем сами операционные системы. В силу этого в терминологии x86 данный режим часто условно называют кольцом −1 (Ring −1).

Режим системного управления (smm)

Режим системного управления (System Management Mode) — самый привилегированный режим выполнения на процессорах архитектуры x86/x86-64^[1] (впервые появился в 386SL). Режим SMM (условно называемый «Кольцо -2») более привилегированный, чем «Кольцо 0» и аппаратный гипервизор (VT/AMD-v) «Кольцо -1». В этом режиме приостанавливается нормальное выполнение кода, и начинается выполнение специального кода из системного ОЗУ (SMRAM) недоступного в других режимах. Этот код получает доступ ко всей системной памяти, включая ядро и память гипервизора.

Йоанна Рутковская опубликовала информацию об уязвимости «Blue Pill», позволяющей выполнить произвольный код в режиме SMM.