线程上下文切换

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丁起男 10月 29,2020
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线程上下文切换

线程上下文切换巧妙的利用了时间片轮转的方式,cpu给每个任务都服务一定的时间,然后把当前任务的状态保存下来,在加载下一任务的状态后,继续服务下一任务

任务的状态保存及再加载,这段过程就叫做上下文切换

时间片轮转方式使多个任务再同一颗cpu上执行变成了可能

进程

指一个程序运行的实例。在Linux系统中,线程就是能并行运行并且与他们的父进程(创建它们的进程)共享同一地址空间(一段内存区域)和其他资源的轻量级的进程。

上下文

是指某一时间点cpu寄存器和程序计数器的内容

寄存器

是cpu内部的数量较少但是速度很快的内存(与之对应的是cpu外部相对较慢的ram主内存)。寄存器通过对常用值(通常是运算的中间值)的快速访问来提高计算机程序运行的速度。

程序计数器

是一个专用的寄存器,用于表明指令序列中cpu正在执行的位置,存的值为正在执行的指令的位置或者下一个将要被执行的指令位置,具体依赖于特定的系统。

PCB-切换帧

上下文切换可以认为是内核在cpu上对进程和线程进行切换。

上下文切换过程中的信息是保存在进程模块(PCB process control block)中的。

pcb还经常被称作“切换帧”。

信息会一直保存在cpu的内存中,直到它们被再次使用。

上下文切换的活动

  1. 挂起一个进程,将这个进程在cpu中的状态(上下文)存储于内存中的某处。
  2. 在内存中检索下一个进程的上下文并将其在cpu的寄存器中恢复。
  3. 跳转到进程计数器所指向的位置(即跳转到进程被中断的代码行),以恢复该进程在程序中的运行。

引起上下文切换的原因

  • 当前执行任务的时间片用完之后,系统cpu正常调度下一个任务
  • 当前执行任务碰到io阻塞,调度器将此任务挂起,继续下一任务
  • 多个任务抢占锁资源,当前任务没有抢到锁资源,被调度器挂起,继续下一任务
  • 用户代码挂起当前任务,让出cpu时间
  • 硬件中断