Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual:Vol 3 Section 6

第六章

任务管理器

---

这章描述了IA-32架构任务管理机制。这些机制只在处理器运行于保护模式时有效。

这章关注于32位任务和32位TSS数据结构。对于16位任务和16位TSS数据结构，参照6.6节，16位任务状态段（TSS）。对于64位模式任务管理，参照6.7节，64位模式下的任务管理。

---

6.1 任务管理器总揽

一个任务是一个处理器可以分派，执行和挂起的工作单元。它可以被用于执行程序，任务或者进程，操作系统服务功能，中断或者异常处理，内核或者执行功能。

IA-32架构提供了保存任务状态的机制，为了分发任务去执行和从一个任务切换到另一个任务。当在保护模式执行时，所有的处理器执行都可以放入一个任务。即便只有一个任务的简单系统。更复杂的系统可以使用处理器任务管理器机制去支持多任务应用。

---

6.1.1 任务数据结构

一个任务由两部分构成：任务执行空间和任务状态段（TSS）。任务执行空间由一个代码段，一个栈段和一个或者多个数据段构成（参照图6-1）。如果一个操作系统或者执行者使用处理器的特权级保护机制，任务执行空间也给每个特权级提供了一个隔离栈。

TSS规定了组成任务执行空间的段，并且给任务状态信息提供了存储空间。在多任务系统中，TSS也提供了链接任务机制。

一个任务是通过它的TSS段选择子被识别。当一个任务被加载进处理器执行时，段选择子、基址、段限、TSS段描述符属性都会被加载到任务寄存器中（参照2.4.4，任务寄存器（TR））。

如果任务实现了换页，用于任务的页目录基址会被加载进控制寄存器CR3。

[图6-1，任务数据结构]

---

6.1.2 任务状态

以下项定义了当前正在执行任务的状态

• 任务的当前执行空间，由存于段寄存器（CS、DS、SS、ES、FS和GS）的段选择子定义
• 通用目的寄存器状态
• EFLAGS寄存器状态
• EIP寄存器状态
• 控制寄存器CR3状态
• 任务寄存器状态
• LDTR寄存器状态
• I/O映射基址和I/O映射（保存于TSS）
• 特权级0、1、2栈指针（保存于TSS）
• 上一次执行任务的链接（保存于TSS）

在分发一个任务之前，所有的这些项都会被存于任务TSS，除了任务寄存器的状态。同时，LDTR寄存器的完整内容也不会包含在TSS中，只有LDT段选择子。

---

6.1.3 执行一个任务

软件或者处理器可以通过以下方式调度任务执行

• 使用CALL指令直接调用任务
• 使用JMP指令直接跳入任务
• 隐式调用（通过处理器）一个中断处理任务
• 隐式调用一个异常处理任务
• 当EFLAGS寄存中的NT标志位被设置时返回（一个IRET指令发起）

所有调度任务的方式识别任务后通过指向一个任务门或者TSS任务的段选择子去调度。当用CALL或者JMP指令调用任务时，指令中的选择子可能直接选择TSS或者保存有TSS选择子的任务门。当调度一个任务去处理一个中断或者异常时，中断或者异常的IDT项必须包含一个拥有选择子的任务门。

当一个任务被调度执行时，在当前正在运行的任务和被调度的任务之间发生切换。任务切换时，当前正在执行任务（被称为任务状态或者上下文）的执行环境被保存在它的TSS并且任务执行挂起。被调度的任务上下文装载到处理器并且以新装载在EIP寄存器指向的指令为入口点执行。如果因为系统上次初始化而任务没有被运行，该EIP将指向任务代码的首条指令；否则，当系统上次活跃，在任务执行最后指令之后EIP将指向下一条指令。