进程硬件上下文切换

最新推荐文章于 2024-08-07 12:50:21 发布

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本文详细介绍了进程硬件上下文切换的过程，包括如何保存当前进程的CPU寄存器状态及加载下一进程的寄存器配置。此外，还探讨了Linux内核如何通过软件方式执行上下文切换，并进行必要的寄存器值合法性检查。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

进程硬件上下文切换，即保存当前进程运行的 cpu寄存器，载入下一个要运行的进程的cpu寄存器配置。

cs和eip等大部分cpu寄存器被存入进程描述符的thread字段，还有一些寄存器被保留的内核堆栈之中。

linux内核通过软件的方式执行上下文切换，以执行必要的载入寄存器值得合法性检查

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Gary_tian

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02什么是CPU上下文切换

太极淘的博客

12-18

1262

上⼀节，讲了要怎么理解平均负载（ Load Average），并⽤三个案例展示了不同场景下平均负载升⾼的分析⽅法。这其中，多个进程竞争 CPU 就是⼀个经常被我们忽视的问题。

进程切换与硬件上下文

肖氏专栏

06-07

3604

1，进程切换：为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复之前被挂起的某个进程，这种能力叫做进程切换或者任务切换或者上下文切换。 2，硬件上下文：尽管每个进程可以拥有属于自己的地址空间，但是所有进程必须共享CPU寄存器，因此，在恢复一个进程的执行前，内核必须确保每个寄存器装入了挂起进程时的值进程恢复执行前必须装入寄存器的那一组数据成为硬件上下

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linux 进程管理---硬件上下文切换

zhuguanghong的博客

10-15

781

/进行正在的切换动作，注意这里返回之后则是运行到了next进程的switch_to函数剩余部分，则是执行next进程，保存的pc地址也就是这里的return指令地址。mov x10, #THREAD_CPU_CONTEXT //从上述定义可以看出是thread.cpu_context相对于task的偏移。tls_thread_switch函数则是保存旧的current->thread.tp_value加载新的next->thread.tp_value。//保存非通用寄存器的值。

进程管理(十八)--进程上下文切换(一)

奇小葩

11-28

2477

context switch 上下文切换（进程切换）

weixin_39590058的博客

02-19

633

为了控制进程的执行，内核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。因此可以说，任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的。步骤：保存当前在CPU上运行的进程上下文（包括程序计数器和寄存器）更新PCB(进程控制块）信息将进程的PCB移入相应的队列（如阻塞队列）选择另一个进程执行，更新其PCB信息更新内存管理...

协程库编写之硬件上下文切换实验（I）

paradox_1_0的博客

03-28

265

//co.h文件 #ifndef CO_H_ #define CO_H_ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdint.h> #include <limits.h> #include <assert.h> #inc...

进程、线程以及上下文切换概念详解

swadian2008的博客

05-24

3643

上下文切换指的是在计算机中，当多个进程或线程共享同一个处理器时，需要在它们之间进行切换的过程。在一个时刻，CPU只能执行一个进程或线程的代码，当需要切换到另一个进程或线程时，需要保存当前进程或线程的执行状态，包括程序计数器、寄存器和内存指针等，然后将这些状态还原到另一个进程或线程中，使得它们能够接着之前的执行位置继续执行。这个过程就称为上下文切换。上下文切换通常发生在以下情况：// 上下文切换是由操作系统内核来执行的当一个进程或线程因为等待输入、输出、锁或其他原因被阻塞。

操作系统（七）深入理解Linux内核进程上下文切换

m0_58466443的博客

08-07

1279

本文深入探讨了Linux内核中的进程上下文切换机制。作者韩传华首先解释了进程上下文的概念，包括虚拟地址空间和硬件上下文，并以Linux 5.0内核源码和ARM64架构为例进行讲解。文章详细介绍了进程上下文切换的两个主要过程：进程地址空间切换和处理器状态切换。在地址空间切换部分，讨论了mm_struct结构体的作用、页全局目录的设置以及使用ASID机制减少TLB清空的必要性。处理器状态切换部分则涉及硬件上下文的保存和恢复，包括寄存器的保存和恢复流程。文章还探讨了ASID机制如何提高系统性能，以及普通用户进程、

软硬件协同的上下文切换与同步机制探讨

10-31

内容概要：本文介绍了应用程序二进制接口（ABI）的概念及其重要性，重点讨论了C语言程序运行时的内存布局、多种上下文切换场景（包括函数调用、异常与中断处理、系统调用、进程上下文切换、线程上下文切换和虚拟机上...

进程上下文详细分析PDF原文

03-06

在进程上下文切换时，保存与恢复旧进程状态和新进程状态是很关键的过程。内核在进行上下文切换时，必须保存当前进程的状态（旧上下文），并在加载新进程状态（新上下文）后继续执行。这一过程涉及到保存和恢复寄存器...

一文让你明白CPU上下文切换

weixin_34365417的博客

12-20

937

我们都知道，Linux 是一个多任务操作系统，它支持远大于 CPU 数量的任务同时运行。当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。而在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好CPU 寄存器和程序计...

一篇文章带你了解Linux内核进程上下文切换

m0_74282605的博客

12-12

791

进程管理中最重要的一步要进行进程上下文切换，其中主要有两大步骤：地址空间切换和处理器状态切换（硬件上下文切换），前者保证了进程回到用户空间之后能够访问到自己的指令和数据（其中包括减小tlb清空的ASID机制），后者保证了进程内核栈和执行流的切换，会将当前进程的硬件上下文保存在进程所管理的一块内存，然后将即将执行的进程的硬件上下文从内存中恢复到寄存器，有了这两步的切换过程保证了进程运行的有条不紊，当然切换的过程是在内核空间完成，这对于进程来说是透明的。

计算机硬件设备以及线程进程

weixin_42989738的博客

08-29

263

每一个进程至少有一个线程进程与进程通信代价高，类似国与国线程与线程类似省与省的关系，代价小一些线程是干活的，进程可以共享的，但是线程是独立的。 CPU不能等到IO,因为IO太慢了就绪的线程才能使用 ...

理解进程创建、可执行文件的加载和进程执行进程切换，重点理解分析fork、execve和进程切换

qwei19951126的博客

03-28

210

原创作品转载请注明出处 + https://github.com/mengning/linuxkernel/ 学号 298 本次实验从整体上理解进程创建、可执行文件的加载和进程执行进程切换，重点理解分析fork、execve和进程切换一、阅读理解task_struct数据结构为了管理进程，操作系统必须对每个进程所做的事情进行清楚的描述，为此，操作系统使用数据结构来代表处理不同的实体，这个数据结...

3.7:进程调度-实验：基于内核栈切换的进程切换

weixin_43690845的博客

04-07

236

《冬夜读书示子聿》（南宋）陆游古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。实验目的：深入理解进程和进程切换的概念；综合应用进程、CPU 管理、PCB、LDT、内核栈、内核态等知识解决实际问题；开始建立系统认识实验内容：现在的 Linux 0.11 采用 TSS（后面会有详细论述）和一条指令就能完成任务切换，虽然简单，但这指令的执行时间却很长，在实现任务切换时大...

原来进程是这样切换的

weixin_34239592的博客

11-12

202

/***********************支持原创*************************/ 下面这个结构就是最简陋不过的一个进程表（又称进程控制块，我更习惯于它）。 1 typedef struct process_struct 2 { 3 STACKFRAME registers; 4 5 int16 l...

关于fork进程创建和进程上下文切换时现场保存的个人理解

老野的成长之路

02-08

4693

本文针对以下三个容易混淆和出错的问题：（1）Unix系统中用fork()创建新进程时，要复制父进程内存，父进程的页表是不能完全复制的吧？（2）进程切换过程中的上下文信息保存与恢复，必须在内核态吗？（3）信号量和管程机制是否可以相互实现，有没有确定的答案和证明？首先理解以下概念：一、进程控制块进程控制块：PCB是操作系统管理控制进程运行所有的信息集合，主要包括进程描述信息、进程控制和管理信息、资源分...

Linux0.01内核三之轮转到子进程执行

小白要学arm

06-19

483

#define switch_to(n) {\ struct {long a,b;} __tmp; \ __asm__("cmpl %%ecx,_current\n\t" \ "je 1f\n\t" \ "movw %%dx,%1\n\t" \ "xchgl %%ecx,_current\n\t" \ "ljmp %0\n\t" \ "cmpl %%ecx,_

进程切换跳转实现

qqbaby2005的专栏

05-22

831

进程切换跳转实现 2010-11-04 14:12 转载自 imfam520 最终编辑 imfam520 /* * switch_to(n)将切换当前任务到任务nr，即n。首先检测任务n 不是当前任务， * 如果是则什么也不做退出。如果我们切换到的任务最近（上次运行）使用过数学 * 协处理器的话，则还需复位控制寄存器cr0 中的TS 标志。 */ // 输入：%0 - 新

中断会引起进程的上下文切换吗

最新发布

03-28

<think>嗯，用户问的是“中断会引起进程的上下文切换吗”。首先，我需要确认自己对中断和上下文切换的理解是否正确。中断分为硬中断和软中断，硬中断由硬件触发，软中断由软件触发。上下文切换是操作系统切换不同进程时的状态保存和恢复过程。接下来，用户的问题核心在于中断是否会导致上下文切换。根据之前的知识，硬中断发生时，CPU会暂停当前进程，执行中断服务程序（ISR）。这时候是否需要切换进程呢？可能需要看中断处理是否需要调度其他进程。比如，如果中断处理完成后，调度器决定切换到更高优先级的进程，就会发生上下文切换。但如果ISR执行完又回到原来的进程，可能不会切换。然后，软中断的情况不同，它通常在内核线程或中断返回前处理，可能不会直接导致上下文切换，但处理过程中如果需要调度，也会引起切换。需要区分中断处理和上下文切换的关系，比如中断处理本身是否必须切换，还是取决于调度器的决策。还要考虑不同场景，比如时间片耗尽、I/O完成等。例如，时钟中断可能导致时间片检查，如果时间片用完，就会触发调度，导致上下文切换。而I/O中断处理完成后，可能唤醒等待的进程，从而引起调度。需要验证之前的回答是否正确。之前的回答提到硬中断触发条件可能导致上下文切换，比如中断处理中的高优先级任务。但需要明确说明是否所有中断都会导致切换，还是只有特定情况才会。可能用户的实际需求是了解系统性能优化，比如减少上下文切换的开销，或者理解中断处理对系统响应的影响。需要确保回答准确，并举例说明不同中断类型是否及如何引起切换。最后，总结时要区分不同中断类型和具体场景，明确中断可能导致上下文切换的条件，避免笼统的回答，而是分情况讨论，帮助用户准确理解。</think>#### 中断与进程上下文切换的关系中断可能会触发进程上下文切换，但具体是否发生需要结合中断类型和处理逻辑分析。以下是分步解析： --- ### 一、硬中断与上下文切换 1. **硬中断触发时的核心行为** - CPU立即暂停当前进程，保存其**部分上下文**（如程序计数器、寄存器状态）。 - 进入**中断上下文**，执行中断服务程序（ISR）。 - **关键特点**： - ISR在**中断上下文**中运行，**不涉及进程调度**，因此不会直接触发进程切换。 - ISR必须快速完成，避免阻塞（例如不能调用可能睡眠的函数）。 2. **可能触发上下文切换的场景** - **中断处理后的调度决策**： - 若ISR唤醒了更高优先级的任务（如I/O完成时唤醒等待该I/O的进程），则中断返回后，调度器可能主动触发进程切换。 - **例如**： ``` 网卡收包硬中断 → ISR将数据存入内核缓冲区 → 唤醒等待数据的进程 → 调度器切换至该进程 ``` - **时钟中断（Timer Interrupt）**： - 时钟中断周期性触发，检查当前进程时间片是否耗尽。 - 若时间片耗尽，调度器强制切换进程（例如切换到相同优先级的其他进程）。 --- ### 二、软中断与上下文切换 1. **软中断的本质** - 软中断是内核延迟处理机制，通常由硬中断触发（如`NET_RX`软中断处理网络数据包）。 - **执行环境**： - 可能在**中断返回前**执行，也可能由内核线程（如`ksoftirqd`）处理。 2. **触发上下文切换的可能性** - **直接触发**：软中断本身**不直接引发进程切换**，因其运行在中断上下文或内核线程中。 - **间接触发**： - 若软中断处理需要唤醒用户态进程（如数据就绪后通知应用程序），则后续调度器可能切换进程。 - **例如**： ``` 定时器软中断 → 触发进程的定时回调函数 → 回调函数通知用户进程 → 进程进入就绪队列 → 调度器切换 ``` --- ### 三、关键结论 | **场景** | **是否引发上下文切换** | **原因** | |------------------------|------------------------------|-------------------------------------------| | **硬中断处理中** | ❌ 不直接引发 | ISR运行在中断上下文，无进程调度 | | **硬中断返回后** | ✔️ 可能引发 | 调度器检查是否需要切换（如唤醒高优先级进程） | | **软中断处理中** | ❌ 不直接引发 | 运行在中断上下文或内核线程 | | **软中断触发唤醒操作** | ✔️ 可能间接引发 | 后续调度器决策切换进程 | --- ### 四、实例分析 **案例1：键盘输入中断** 1. 用户按下键盘 → 触发硬中断 → ISR读取按键编码 → 存入缓冲区。 2. **不触发切换**：若无高优先级进程唤醒，CPU继续执行原进程。 **案例2：网络收包中断** 1. 网卡收到数据 → 硬中断 → ISR触发`NET_RX`软中断 → 软中断处理数据包。 2. 软中断将数据传递给用户进程A → 唤醒进程A → 调度器可能切换至A（若A优先级高于当前进程）。 --- ### 五、总结 - **中断本身不直接导致进程切换**，但可能通过唤醒其他进程或时间片检查，**间接引发调度器触发上下文切换**。 - **性能影响**：频繁中断可能增加调度开销，需平衡实时响应与系统吞吐量（如Linux中通过`ksoftirqd`分摊软中断负载）。