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【Linux】进程切换

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

【Linux】进程切换

操作系统为了控制进程的执行,必须有能力挂起正在CPU上运行的进程,并恢复以前挂起的某个进程的执行,这种行为被称为进程切换,任务切换或上下文切换

或者说,进行进程切换就是从正在运行的进程中收回处理器,然后再使待运行进程来占用处理器。 这里所说的从某个进程收回处理器,实质上就是把进程存放在处理器的寄存器中的中间数据找个地方存起来,从而把处理器的寄存器腾出来让其他进程使用。那么被中止运行进程的中间数据存在何处好呢?当然这个地方应该是进程的私有堆栈。

让进程来占用处理器,实质上是把某个进程存放在私有堆栈中寄存器的数据(前一次本进程被中止时的中间数据)再恢复到处理器的寄存器中去,并把待运行进程的断点送入处理器的程序指针PC,于是待运行进程就开始被处理器运行了,也就是这个进程已经占有处理器的使用权了。

这就像多个同学要分时使用同一张课桌一样,说是要收回正在使用课桌同学的课桌使用权,实质上就是让他把属于他的东西拿走;而赋予某个同学课桌使用权,只不过就是让他把他的东西放到课桌上罢了。

在切换时,一个进程存储在处理器各寄存器中的中间数据叫做进程的上下文,所以进程的 切换实质上就是被中止运行进程与待运行进程上下文的切换。在进程未占用处理器时,进程 的上下文是存储在进程的私有堆栈中的。

显然,进程的切换可以用中断技术来实现,即当调度器获得了待运行进程的控制块(PCB)之后,应立即用软中断指令来中止当前进程的运行,并保存当前进程的PC值和PSW值。其后,使 用压栈指令把处理器其他寄存器的值压入进程私有堆栈。接下来,就从待运行进程的进程控 制块中取出私有堆栈指针的值并存入处理器的寄存器SP,至此SP就指向了待运行进程的私 有堆栈,于是下面就自待运行进程的私有堆栈中弹出上下文进人处理器。最后,利用中断返回指令来实现自待运行进程的私有堆栈中弹出PSW值和自待运行进程的私有堆栈中弹出PC值的功能。

这是一个完整的软中断处理过程,只不过在保护现场和恢复现场工作中,保护的是被中止运行进程的现场,恢复的是待运行进程的现场,这一切都依赖于堆栈指针的切换。

PSW为程序状态字,其中的各位对应了CPU内部的各种情况,各种不同的指令运行后该字节中的各位会有相应变化(也有的指令执行后该字节内容不变的),用户程序可根据这些变化推论出前面程序的运行结果,进而可做进一步处理。
PC为程序指针,CPU按照PC中的内容作为程序存储器存储单元的地址,取出指令来执行的,即PC中的内容就是CPU将要执行的指令的地址

IA-32体系(英特尔),内核栈≠中断栈,arm体系里,内核栈=中断栈;为什么这么说呢?因为进程上下文切换的下降进程的现场信息是保存在内核栈里的,而上下文切换本质也是由中断驱动的,所以可以说内核栈就是中断栈,但要记住英特尔体系里并不是。而其中,现场就是PSW,断点就是PC

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