OS实验五 基于内核栈切换的进程切换

背景

一个任务既可以是一个进程,也可以是一个线程。简而言之,它指的是一系列共同达到某一目的的操作。
操作系统任务切换过程有两种，一种是基于TSS（任务状态段）的切换，这种切换需要使用一个长跳转指令，需要很多的mov，而且不能进行指令流水（分解成微指令），造成执行起来很慢。执行过程如下：使用TR（描述符表寄存器）找到GDT（全局描述符表）中的新tss描述符，之后使用描述符切换到新的tss。
另外一种是基于krlstack的切换。
通过堆栈实现任务切换可能要更快，而且采用堆栈的切换还可以使用指令流水的并行优化技术，同时又使得 CPU 的设计变得简单。所以无论是 Linux 还是 Windows，进程/线程的切换都没有使用 Intel 提供的这种 TSS 切换手段，而都是通过堆栈实现的。
本次实践项目就是将 Linux 0.11 中采用的 TSS 切换部分去掉，取而代之的是基于堆栈的切换程序。具体的说，就是将 Linux 0.11 中的 switch_to 实现去掉，写成一段基于堆栈切换的代码。

实验报告

问题1

movl tss,%ecx
addl $4096,%ebx
movl %ebx,ESP0(%ecx)

（1）为什么要加 4096？

因为页表结构是这样的：不要误会了，页表大小4KB

（2）为什么没有设置ss0？

SS0、SS1和SS2分别是0、1和2特权级的栈段选择子。
这里用不着特权级为0的内核段。
这个可以在《注释》或者《x86汇编语言 从实模式到保护模式》里面找到，课里面好像没讲啊。

问题2

*(--krnstack) = ebp;
*(--krnstack) = ecx;
*(--krnstack) = ebx;
*(--krnstack) = 0;

（1）子进程第一次执行时，eax=？为什么要等于这个数？哪里的工作让 eax 等于这样一个数？

这个eax，根据课程里面讲的内容是p_id，所以子进程eax=0；当使用copy_process(）创建子进程的时候赋值的。

（2）这段代码中的 ebx 和 ecx 来自哪里，是什么含义，为什么要通过这些代码将其写到子进程的内核栈中？

父子的内核栈在初始化的时候完全一致，用户栈指向一个地方。通过copy_process()拷贝了参数。

（3）这段代码中的 ebp 来自哪里，是什么含义，为什么要做这样的设置？可以不设置吗？为什么？

ebp是用户栈地址，不设置就不能运行了。

问题3

为什么要在切换完 LDT 之后要重新设置 fs=0x17？而且为什么重设操作要出现在切换完 LDT 之后，出现在 LDT 之前又会怎么样？

cpu的段寄存器都存在两类值，一类是显式设置段描述符，另一类是隐式设置的段属性及段限长等值，这些值必须经由movl、lldt、lgdt等操作进行设置，而在设置了ldt后，要将fs显示设置一次才能保证段属性等值正确。

TSS 切换