chapter15------任务切换

任务切换的基本方式(简介)

协同式

从一个任务切换到另一个任务时，需要 当前任务主动地请求暂时放弃执行权，或者在通过调用门请求操作系统服务时，由操作系统将控制转移到另一个任务

任务的切换取决于每个任务的 “自律性”

抢占式

可以安装一个 定时器中断，并在 中断服务程序中实施任务切换

每个任务都能获得平等的执行权

任务切换前的设置

任务切换与任务中控制转移的区别

首先，我们要知道在 任务中控制转移 是指 控制在一个任务内的全局空间和局部空间中转移

而任务切换是指 以任务为单位，控制从一个任务转移到另一个任务中

二者的区别就在于 控制是在同一个任务中转移还是不同任务中转移

如下图所示

0特权级别的操作系统(内核)任务

任务切换，系统至少要有2个任务，其中一个正在执行

在之前，内核是通过虚假的调用门返回，将控制权转移到用户程序中

这一章，我们先创建一个 0特权级别的操作系统(内核)任务，然后用任务切换的方法，切换到用户程序上

   ;为程序管理器的TSS分配内存空间 
   mov ecx,104                        ;为该任务的TSS分配内存
   call sys_routine_seg_sel:allocate_memory
   mov [prgman_tss+0x00],ecx          ;保存程序管理器的TSS基地址 

   ;在程序管理器的TSS中设置必要的项目 
   mov word [es:ecx+96],0             ;没有LDT。处理器允许没有LDT的任务。
   mov word [es:ecx+102],103          ;没有I/O位图。0特权级事实上不需要。
   mov word [es:ecx+0],0              ;反向链=0
   mov dword [es:ecx+28],0            ;登记CR3(PDBR)
   mov word [es:ecx+100],0            ;T=0
                                      ;不需要0、1、2特权级堆栈。0特级不
                                      ;会向低特权级转移控制。
   
   ;创建TSS描述符，并安装到GDT中 
   mov eax,ecx                        ;TSS的起始线性地址
   mov ebx,103                        ;段长度（界限）
   mov ecx,0x00408900                 ;TSS描述符，特权级0
   call sys_routine_seg_sel:make_seg_descriptor
   call sys_routine_seg_sel:set_up_gdt_descriptor
   mov [prgman_tss+0x04],cx           ;保存程序管理器的TSS描述符选择子 

   ;任务寄存器TR中的内容是任务存在的标志，该内容也决定了当前任务是谁。
   ;下面的指令为当前正在执行的0特权级任务“程序管理器”后补手续（TSS）。
   ltr cx                          

我们就让这个任务叫做 程序管理器，然后就是创建TSS并安装到GDT中，最后让处理器的TR寄存器指向该任务，表示该任务正在执行

任务切换的方法(详细)

中断(抢占式多任务)

实模式下的中断向量表

内存最低端的1KB是中断向量表，保留 256 个中断处理过程的 段地址和偏移地址，每个条目占用 4字节

中断发生时，处理器将 中断号乘4作为表内的索引来访问中断向量表，从相应位置取到 入口地址 并转移到那里执行

保护模式下的中断描述符表

中断描述符表和GDT、LDT类似，不过保留的是 门描述符，包括中断门、陷阱门、任务门，每个描述符占用 8字节

中断发生时，处理器将 中断号乘8作为表内的索引来访问中断描述符表，从相应位置取到 门描述符 并转移到指定处执行

• 中断处理使用 中断门、陷阱门: 允许在 任务内 实施中断处理过程，转移到全局空间，本质上也是 任务内的控制转移行为

• 中断处理使用 任务门：必须进行 任务切换，中断当前任务的执行，保留当前任务的现场，转换到另一个任务执行

如下是任务门的描述符格式，主要成份是TSS选择子( 新任务的TSS )

嵌套任务标志

当中断发生时，都需要通过 iret指令 返回

• 常规的中断处理过程返回到 同一任务的不同代码段
• 任务切换返回到 被中断的那个任务

二者都是通过相同的指令返回，处理器该如何区分呢------答案是标志寄存器EFLAGS的 NT位(第14位)，即 嵌套任务标志

每个任务的TSS都有一个 任务链接域，用于指向前一个任务的TSS描述符的选择子，NT位为1，表示当前任务为嵌套任务，可以通过TSS返回到前一个任务

所以处理器通过 NT位 来判定 iret指令 该如何做

远程调用指令CALL

处理器执行call指令时，先通过描述符选择子访问GDT，然后分析对应的描述符的类型

• 代码段描述符： 常规的段间转移
• 调用门描述符： 具有特权级变换的段间转移
• 任务门描述符或TSS描述符： 任务切换

由call指令发起的任务切换是嵌套的

• 当前任务的B位和NT位不变
• 新任务的B位和NT位置1
• 新任务的TSS任务链接域改为旧任务的TSS描述符选择子

如下图所示：

远跳转指令JMP

处理器开始的步骤和call指令是一样的，访问GDT，取描述符

由JMP指令发起的任务切换不会形成任务之间的嵌套关系

• 当前任务的B位清零，NT位不变
• 新任务的B位置1，NT位不变

任务不可重入

简单来说，就是执行任务切换时，新任务的状态不能为忙，即B位应该为0

处理器通过新任务的TSS描述符的B位来检测重入

总结

任务切换实例看代码就可以了，只有20来行吧