上下文切换保存了什么？

Question

上下文切换保存了什么？

multithreadingmemorycontext-switch

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两个线程之间的上下文切换到底保存和恢复了哪些内容？

在同一进程中
在两个进程之间

- Nizar Grira

TSS是什么？（虚拟内存描述符） - osgx

4个回答

2

当上下文切换在同一进程的线程之间进行时，保存当前线程的所有非易失性通用寄存器，并恢复新线程的寄存器；如果当前线程执行被中断，则只需要保存易失性寄存器。线程使用的任何协处理器（例如浮点处理器）的寄存器也应该被保存和恢复。如果切换在2个进程的线程之间进行，则除了正常上下文切换所需的内容外，还需要进行与内存和IO管理相关的更改；例如，进程所需的内存保护是通过页面表和页面目录表实现的，每个进程都有一个唯一的页面目录表地址，在进程更改时必须更改。

- mandrake

1

这取决于您使用的操作系统，但肯定需要保存所有寄存器（包括指令计数器）的内容，并加载您要切换到的线程的寄存器。

对于同一进程中两个线程之间的切换，我能想到的唯一区别是您不会丢失L1和MMU缓存的内容。

- akappa

-3

我不确定，但如果我没记错的话，工作内存集也被切换了。

- Henri

我不确定，但我认为这个答案并没有给人太多信心。需要更多细节吗？ - jouell

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- ShuggyCoUk · Accepted Answer

这是一个相当复杂的问题，因为答案取决于许多因素：

1. 相关的 CPU

它甚至在同一系列中也会有很大的不同，例如为 SSE/MMX 操作添加的附加寄存器。

2. 操作系统，因为它控制着在上下文切换时触发的处理程序，并决定是否使用CPU的硬件（如果有）来协助上下文切换。

例如，Windows不使用英特尔硬件来做许多上下文切换存储，因为它不存储浮点寄存器。

3. 由程序启用的任何优化并能够通知操作系统其自身要求的模式

也许可以指示它不使用 FP 寄存器，所以不要理会它们；在具有可观察寄存器文件的体系结构（如大多数RISC设计）中，了解您只需要较小的子集即可获得相当大的好处。

总之，至少需要保存正在使用的通用寄存器和程序计数器寄存器（假设当前大多数 CISC/RISC 风格的通用 CPU 的普遍设计）。

请注意，仅尝试在上下文切换方面进行最少的工作是某些学术兴趣话题。

Linux显然在公共领域中有更多相关信息，尽管我的参考资料可能有点过时。

有一个“task_struct”，其中包含大量与任务状态以及任务所属进程相关的字段。

其中之一是“thread_struct”。

/*此任务的特定于CPU的状态*/
- struct thread_struct thread;
包含有关缓存TLS描述符、调试寄存器、故障信息、浮点数、虚拟86模式或IO权限的信息。

每个架构都定义了自己的thread_struct，用于标识在切换时保存的寄存器和其他值。

这一问题的复杂性进一步增加了重命名寄存器的存在，这些寄存器允许多个指令同时执行（通过超标量或流水线相关的架构设计）。上下文切换的恢复阶段可能依赖于CPU流水线以最初为空状态被恢复，以使尚未在流水线中退役的指令无效，从而可以忽略它们。这使得CPU的设计变得更加困难。

进程和线程之间的区别在于，进程切换（在所有主流操作系统中始终意味着线程切换）需要更新内存翻译信息、与IO相关的信息和权限相关的结构。

这些将主要是对更丰富数据结构的指针，因此相对于线程上下文切换来说不会有很大的成本。