时钟中断的上下文切换

Question

从操作系统：三个简单部分中引用以下段落，请注意在此协议期间发生的两种寄存器保存/恢复类型。第一种情况是当定时器中断发生时，在这种情况下，运行进程的用户寄存器由硬件使用该进程的内核堆栈隐式保存。第二种情况是当操作系统决定从A切换到B时，在这种情况下，内核寄存器由软件（即操作系统）显式保存，但这一次是将其保存到该进程的过程结构中的内存中。

阅读其他关于上下文切换的文献，我了解到计时器中断将CPU抛出内核模式，然后将进程上下文保存到内核堆栈中。

为什么作者要谈论多个上下文保存并强调硬件/软件？

- FUD

Answer 1

作者强调了 IT 技术中的硬件/软件部分，因为基本上是在进行上下文保存，有时是通过硬件，有时是通过软件实现。

当定时器中断发生时，由硬件（即 CPU 本身）在该进程的内核栈上保存用户寄存器。当中断处理程序代码完成后，将使用该进程的内核栈恢复用户寄存器，从而成功地将用户堆栈和进程恢复到用户模式，而不再是内核模式。

在从进程 A 切换到进程 B 的情况下，两个进程 A 和 B 的内核栈在内核内部被切换，这间接意味着保存和恢复内核寄存器。之所以使用“软件”一词，是因为选择要运行的进程后，调度程序进程会调用一个函数（这就是软件），用于切换内核栈。此时，上下文切换代码无需担心用户寄存器值——在这一点上，这些值已经安全地保存在内核栈中了。

- Sumeet

Answer 2

第一种情况是定时器中断发生时，此时正在运行的进程的用户寄存器会被硬件隐式保存，使用该进程的内核栈。

通常，只有部分寄存器被保存，并且通常保存在中断栈中。

第二种情况是当操作系统决定从A切换到B时，此时内核寄存器由软件（即操作系统）显式保存在进程的进程结构中的内存中。

通常，这种切换是通过特殊指令在硬件上进行的。也许他们指的是通过软件触发的切换，而不是由硬件触发的中断。

同时感谢提供的参考资料。我刚开始阅读它。它比大多数只会混淆人的操作系统书籍好得多。

- user3344003