为什么CPU需要不同的特权等级？

如下图是一个经典的x86的特权等级示意图，x86有0~3共4级特权等级，但一般只有0级和3级常用。操作系统/内核工作于特权等级0，用户则工作于最低的特权等级3。

当我们描述特权等级的时候，一定要区分的一个概念是：特权等级是CPU实现的，还是操作系统实现的？答案是CPU实现的。操作系统的不同模式是在CPU实现的基础上进行对应的。

这里举一个RISC-V处理器的例子如下，RISC-V处理器定义了三种不同的特权等级，M,S,U三种，其中M是最高的等级，可以访问所有的资源。每一种特权等级都对应各自的一套控制寄存器(CSR)，可以获取当前状态下处理器的工作状态。

特权等级的最大作用就是保护。保护的对象可以是各种内存、IO等资源，其出发点就是对用户不放心！觉得用户写的代码会出各种bug，会破坏系统运行，因此控制用户的权限。而类似操作系统这样的代码，由于经过千锤百炼，比较完善，CPU可以放心地将最高权限交给他。