TSS和上下文

你提到的 TSS 和 上下文 是操作系统中与任务管理、进程/线程切换密切相关的概念：

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① TSS（Task State Segment，任务状态段）

TSS 是 x86 架构 CPU（特别是在保护模式下）用来实现任务切换的一个特殊结构，主要作用：

• 存储任务的关键状态信息，如栈指针、段寄存器、I/O许可位图等。
• 用于任务（或进程）切换时，CPU可自动完成状态切换。

典型TSS结构举例（x86）：

struct TSS {
    uint32_t link;    // 上一个TSS选择子
    uint32_t esp0;    // 内核栈顶指针（0级栈）
    uint32_t ss0;     // 内核栈段（0级）
    uint32_t esp1;    // 特权级1栈顶
    uint32_t ss1;
    uint32_t esp2;    // 特权级2栈顶
    uint32_t ss2;
    uint32_t cr3;     // 页目录物理地址
    uint32_t eip;     // 指令指针
    uint32_t eflags;  // 标志寄存器
    uint32_t eax, ecx, edx, ebx;  // 通用寄存器
    uint32_t esp, ebp, esi, edi;  // 栈指针、基指针等
    uint32_t es, cs, ss, ds, fs, gs; // 段寄存器
    uint32_t ldt;     // 本地描述符表
    uint16_t trap;
    uint16_t iomap_base; // I/O许可位图基址
};

TSS的作用与流程：

• CPU在任务切换时（通过jmp到任务门或任务切换指令），自动将当前任务寄存器内容保存到当前TSS，再从新任务的TSS中加载状态。
• 当特权级切换（如从用户态进入内核态时），CPU也会根据TSS切换栈，确保内核执行环境安全可靠。

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② 上下文（Context）

上下文是描述任务（或线程）执行状态所需的全部信息集合，主要包括：

• CPU寄存器（通用寄存器、程序计数器、栈指针、标志位）
• 内存映射（页表信息、地址空间）
• 内核堆栈、用户堆栈等相关指针

上下文举例：

一个简单上下文可能包含：

typedef struct context_t {
    uint32_t eip;    // 指令指针（程序计数器）
    uint32_t esp;    // 栈顶指针
    uint32_t ebp;    // 基指针
    uint32_t eax, ebx, ecx, edx; // 通用寄存器
    uint32_t esi, edi;   // 索引寄存器
    uint32_t eflags;     // 标志寄存器
    uint32_t cr3;        // 页目录地址（虚拟内存管理）
} context_t;

上下文切换（Context Switch）：

上下文切换是操作系统实现多任务并发的核心操作：

• 系统将当前任务的CPU寄存器、状态、栈顶、页表等关键状态保存下来。
• 载入下一个任务的状态、栈、页表。
• 恢复新任务的执行现场。

例如：

task A -> Save context A -> Load context B -> task B

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TSS 和 上下文的关系：

• TSS 是一种特殊、完整的上下文（更偏硬件级别的上下文存储方式），由CPU支持并自动加载。
• 一般现代操作系统，如Linux，虽然运行在保护模式下，但很少直接使用TSS来进行任务切换（因性能开销较大）。而是使用更轻量的上下文结构，自己手动保存、恢复寄存器状态。
• 现代的 Linux 操作系统仅使用 一个TSS，用于处理内核与用户态特权级切换时的栈切换，而非真正意义的多任务切换。

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总结：

概念	TSS (任务状态段)	上下文(Context)
定义	CPU硬件定义，用于自动切换任务状态。	软件定义，用于保存进程/线程状态。
存储内容	所有寄存器、特权级栈指针、I/O许可位图	CPU寄存器状态、页表地址等。
使用情况	CPU直接支持、自动切换（保护模式下）	操作系统手动保存和恢复
典型用途	特权级切换、任务门切换（早期OS较多）	进程、线程切换（广泛使用）
性能	硬件自动完成，开销较大	软件保存、加载，灵活高效

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这就是TSS和上下文的核心含义，以及它们之间的关系。