Linux多任务相关的TR寄存器和TSS任务状态段数据结构

本文详细介绍了Linux操作系统中TR寄存器和任务状态段TSS的作用,它们在任务切换过程中如何保存和恢复上下文。TSS分为只读静态字段和动态字段,SS0和ESP0保存内核态堆栈信息。TR寄存器指向TSS,其选择符在全局描述符表GDT中选择TSS描述符。CPU在执行特定指令或遇到中断时会切换任务。

TR寄存器和TSS任务状态段数据结构可以帮助Linux操作系统快速的完成任务切换并保存原有任务的内容,

具体的过程分析如下:

                                               任务状态段TSS

先来看下任务状态段TSS的结构:

如上图所示:整个TSS可分成两类:

> 只读静态字段集(图中灰色部分)

>每次任务切换时处理器将会更新的动态字段集(图中白色部分)

SS0:ESP0用于保存任务在内核态运行的堆栈指针。任务工作在用户态时堆栈指针则保存在SS:ESP寄存器中。

TSS可以位于线性空间的任何位置。TSS与其他段一样,也是使用段描述符来定义的。 TSS的描述符只能放在全局描述符GDT中。注意:在上一篇文章中,全局描述符表里也有局部描述符项。这个在GDT表定义的时候有体现。

                                              TR任务寄存器

任务寄存器指向TSS,可以用来确定当前执行的任务。

1)TR任务寄存器同样有16位的可见部分和48位的隐藏部分构成。

2)可见部分的选择符用于在GDT表中选择一个TSS描述符;

3)不可见部分存放TSS描述符中的基地址和段限长值;

4)LTR和STR指令用于对16位选择符进行读写操作;

CPU在以下4种情况下会切换任务:

1)当前任务执行了一条引用TSS描述符的JMP或者CALL指令;

2)当前任务执行了一条引用任务门的JMP或者CALL指令;

3)引用中断描述符表(IDT)中的任务门中断或异常;

4)当嵌套任务标志NT置位时,当前任务执行了一条IRET指令;

补充说明:

还有一种通过任务门描述符访问TSS的方式,在一般的段描述符中将第3、4字节的基地址位替换为TSS描述符的选择符,并利用其中的DPL字段来控制访问权限。更具体的说明参见后面的中断描述符表IDT描述符的内容。

 

 

 

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