エンベデッドシステムスペシャリスト 2024年午前2 問01

問題文

各ソフトウェアモジュールからアクセスできるハードウェアリソースやメモリ領域の範囲を適切に制限するために、4段階の特権レベル（EL0〜3）をもつCPUがある。ELの次の数字が大きいほど高い特権レベルであるとき、各特権レベルにソフトウェアモジュールを適切に割り当てているものはどれか。

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ア：

イ：（正解）

ウ：

エ：

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正しい割当てはイです。ELの数字が大きいほど特権レベルが高いため、一般にソフトウェアは次のように配置されます。

ユーザーアプリケーションは、OSやハードウェア資源を直接操作できないよう、最も低いEL0で動作します。OSはEL1、仮想マシンを管理するハイパーバイザーはEL2で動作し、セキュアモニタなどのファームウェアは最も高いEL3に配置されます。

このように、特権の強さと各ソフトウェアの役割が対応しているのはイです。

ア：ユーザーアプリケーションをEL1、OSをEL3に配置しています。アプリケーションよりOSのほうが高い特権を必要とするため、配置が逆です。また、ファームウェア／セキュアモニタをEL0に置くのも誤りです。
イ：EL0からEL3へ、ユーザーアプリケーション、OS、ハイパーバイザー、ファームウェア／セキュアモニタの順に特権が高くなっており、適切です。
ウ：ハイパーバイザーとOSの位置が逆です。仮想化環境を管理するハイパーバイザーは、ゲストOSより高い特権をもつEL2で動作します。
エ：ハイパーバイザーとファームウェア／セキュアモニタが低いレベルに置かれ、OSが最も高いEL3にあります。特権の順序が不適切です。

EL0〜EL3は、ARMアーキテクチャで使われる例外レベルです。各レベルはソフトウェアが実行できる操作を分け、権限のないメモリ領域やハードウェア資源へのアクセスを制限するために使われます。

特に、仮想化支援ではEL2が重要です。ハイパーバイザーがEL2で動作し、EL1で動作するゲストOSを管理します。EL3はセキュア状態と非セキュア状態の切替えなどを扱います。

Q. EL0のアプリケーションは、OSの機能を一切利用できないのですか？
A. いいえ。システムコールなどを通じてOSに処理を依頼できます。ただし、アプリケーションがOSの権限を直接使えるわけではありません。

Q. すべてのCPUでEL0〜EL3のすべてが使われますか？
A. 実際に利用できるレベルや構成は、CPUの機能やシステムの設計によって異なります。この問題では、提示された4段階の役割分担に従って判断します。

関連キーワード: ARM例外レベル、EL0、EL1、EL2、EL3、ハイパーバイザー、セキュアモニタ、特権レベル

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