一步步编写操作系统 59 cpu的IO特权级1
在保护模式下，处理器中的“阶级”不仅体现在数据和代码的访问，还体现在指令中。
一方面将指令分级的原因是，有些指令的执行对计算机有着严重的影响，它们只有在0特权级下被执行，因此被称为特权指令（Privilege Instruction）。比如hlt指令，它可以让计算机停机，处理器只信任操作系统，所以它不得不放在0特权级下。同类的指令还有lgdt，lidt，ltr，popf等，这些对计算机的正常运行起着非同小可的影响，操作系统只有亲自执行它们才放心。
另一方面体现在I/O读写控制上。IO读写特权是由标志寄存器eflags中的IOPL位和TSS中的IO位图决定的，它们用来指定执行IO操作的最小特权级。IO相关的指令只有在当前特权级大于等于IOPL时才能执行，所以它们称为IO敏感指令（I/O Sensitive Instruction），如果当前特权级小于IOPL时执行这些指令会引发处理器异常。这类指令有in、out、cli、sti。所以你懂的，不止是操作系统可以进行IO端口访问，用户进程也是可以的，只是操作系统不允许用户进程这么做。
平时我们被灌输的思想是用户进程无法直接访问硬件，必须要向操作系统求助，只有高高在上的操作系统才有能力访问外设。操作系统的职责就是管理计算机中的资源，资源包括软件和硬件，不允许用户进程直接操作外设，这只是操作系统的一种管理策略，因为这是出于对计算机的保护，谁能保证用户程序个个都那么善良可靠呢，万一用户程序非法使用硬件，这种破坏可是难以估量呢，保护计算机安全是操作系统的责任，不应该让不受信任的程序有破坏计算机的可能。
我们在很久以前就介绍过eflags寄存器啦，现在来查看下eflags寄存器的IOPL位，如图
在eflags寄存器中第12~13位便是IOPL（I/O Privilege Level），即IO特权级，它除了限制当前任务进行IO敏感指令的最低特权级外，还用来决定任务是否允许操作所有的IO端口，对，没错，是全部IO端口，IOPL位是打开所有IO端口的开关（用来单独设置端口访问的方式是IO位图，一会介绍）。每个任务（内核进程或用户进程）都有自己的eflags寄存器，所以每个任务都有自己的IOPL，它表示当前任务的要想执行全部IO指令的最低特权级，也就是处理器最低的CPL，只有任务的当前特权级大于等于IOPL才允许执行全部IO指令，即数值上CPL <= IOPL。
CPL为0时处理器是法力无边的，所以0特权级下处理器是不受IO限制的。IOPL如何设置呢？下节再说。
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