カーネルモード とは？

CPUには権限レベルがあって、カーネルモードは一番権限が高い「何でもできるモード」だよ。会社でいうと、サーバー室の鍵を持った管理者だけが入れる部屋みたいなものだね。

それだとバグのあるアプリがハードウェアを壊したり、他のプログラムのメモリを書き換えたりできちゃうんだ。だから普段のアプリはユーザーモードという制限付きのモードで動かして、必要なときだけシステムコールでカーネルモードに切り替える仕組みになっているよ。

確かにモード切り替え（コンテキストスイッチ）にはコストがかかるよ。レジスタの退避・復帰やキャッシュの影響があるからね。だから高性能が求められるアプリではシステムコールの回数を減らす工夫をするんだ。

カーネルモードのバグはシステム全体に影響するよ。Windowsならブルースクリーン、Linuxならカーネルパニックになってシステムが停止するんだ。だからデバイスドライバの品質が重要で、実際にOSクラッシュの大半はドライバのバグが原因と言われているよ。

いい着眼点だね。IntelのCPUにはRing 0〜Ring 3の4段階の特権レベルがあって、カーネルモードはRing 0、ユーザーモードはRing 3に対応しているよ。Ring 1とRing 2はほとんどのOSでは使われていないけど、仮想化技術ではハイパーバイザがRing 0で動いてゲストOSをRing 1で動かすような使い方もあったんだ。今はVT-xのおかげでRoot/Non-rootモードに分離されているけどね。