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进程切换
- 上下文切换
- 上下文切换的消耗
- 上下文切换与模式切换
对于通常的进程而言,其创建、撤销及要求由系统设备完成的IO操作,都是利用系统调用而进入内核,再由内核中的相应处理程序予以才完成的。进程切换同样是在内核的支持下实现的,因此可以说,任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的,是与内核紧密相关的
上下文切换
切换CPU到另一个进程需要保存当前进程状态并恢复另一个进程的状态,这个任务称为上下文切换。上下文是指某一时刻CPU寄存器和程序寄存器的内容。进行上下文切换时,内核会将旧进程状态保存在其pcb中,然后加载经调度而要执行的新进程的上下文
上下文切换实质上是指处理机从一个进程的转到另一个进程上运行,在这个过程中,进程的运行环境产生了实质性的变化。上下文切换的流程如下:
1:挂起一个进程,保存CPU上下文,包括程序计数器和其他寄存器。2:更新PCB信息3:把进程的PCB移入相应的队列,如就绪,在某事件阻塞等队列4:选择另一个进程执行,并更新其PCB5:跳转到新进程PCB中的程序计数器所指向的位置执行6:恢复处理机上下文
上下文切换的消耗
上下文切换通常是计算密集型的即它需要相当可观的CPU时间,在每秒几十上百次的切换中,每次切换都需要纳秒级的时间,所以上下文切换对系统来说意味着消耗大量的CPU时间。有些处理器提供多个寄存器组,这样,上下文切换就只需要改变当前寄存器组的指针
上下文切换与模式切换
模式切换与上下文切换是不同的,模式切换时,CPU逻辑上可能还在执行同一进程。用户进程最开始都运行在用户态,若进程因中断或异常进入核心态运行,执行完后又回到用户态刚被中断的进程运行。用户态和内核态之间的切换称为模式切换,而不是上下文切换,因为没有改变当前的进程。上下文切换只能发生在核心态,它是多任务操作系统中的一个必须的特性
注意:调度和切换的区别。调度是指决定资源分配给哪个进程的行为,是一种决策行为;切换是指实际分配的行为,是执行行为。一般来说,先有资源的调度,然后才有进程的切换
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