一個(gè)任務(wù)由兩部分組成

• 任務(wù)執(zhí)行空間，由代碼段，棧段，和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)段組成
• 任務(wù)狀態(tài)段（TSS）

如果操作系統(tǒng)使用處理器特權(quán)級(jí)機(jī)制，那么任務(wù)執(zhí)行空間會(huì)對(duì)每個(gè)特權(quán)級(jí)提供不同的棧（實(shí)際上是對(duì)0， 1， 2三個(gè)特權(quán)級(jí)分別提供不同的棧）

注，用戶程序的特權(quán)級(jí)是3，不是上述三個(gè)棧中的任何一個(gè)，而是SS : ESP表示的棧

一個(gè)正在被執(zhí)行的任務(wù)狀態(tài)包括

• 任務(wù)當(dāng)前執(zhí)行的空間，由各種段選擇子決定（CS, DS, SS, ES, FS和GS）。在線性地址空間中，是一個(gè)段空間
• 通用寄存器狀態(tài)，包括EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, ESI和EDI的值
• EIP寄存器的狀態(tài)，即EIP的值
• CR3控制寄存器的值
• 任務(wù)寄存器（TR）的狀態(tài)
• LDTR寄存器的狀態(tài)
• I/O內(nèi)存映射的基地址（包含在TSS中），（共享內(nèi)存？）
• 三個(gè)棧指針，分別指向特權(quán)級(jí)0， 1， 2的棧地址
• 上一個(gè)被執(zhí)行的任務(wù)的link（地址）

任務(wù)狀態(tài)中”上一個(gè)被執(zhí)行的任務(wù)的link”指的是

當(dāng)任務(wù)A使用CALL指令調(diào)用任務(wù)B時(shí)，在任務(wù)B的任務(wù)狀態(tài)中會(huì)包含任務(wù)A的地址，以便于當(dāng)B執(zhí)行完成后可以返回到任務(wù)A接著執(zhí)行。很像匯編中CALL指令調(diào)用函數(shù)時(shí)將下一條語(yǔ)句的地址入棧。

軟件或者處理器可以使用以下幾種方法調(diào)度一個(gè)任務(wù)

• 顯式使用CALL指令調(diào)用某個(gè)任務(wù)
• 顯式使用JUMP指令跳轉(zhuǎn)到某個(gè)任務(wù)
• 由處理器隱式調(diào)用中斷處理任務(wù)
• 隱式調(diào)用異常處理任務(wù)（也是由處理器？）
• 如果EFLAGS寄存器的NT標(biāo)志被設(shè)置，那么可以使用IRET指令在返回時(shí)隱式調(diào)轉(zhuǎn)到某個(gè)任務(wù)

上述的所有方法都是通過(guò)一個(gè)指向任務(wù)段描述符的選擇子或者指向任務(wù)門描述符的選擇子實(shí)現(xiàn)的。

在任務(wù)切換過(guò)程中，假設(shè)由于某種原因（通常是屬于某個(gè)任務(wù)的時(shí)間片用光），處理器將從當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)A切換到另一個(gè)任務(wù)B。此時(shí)，處理器需要記錄任務(wù)A的所有狀態(tài)以便當(dāng)切換回任務(wù)A時(shí)就好像沒(méi)離開(kāi)過(guò)一樣，所以，處理器會(huì)先將任務(wù)A的狀態(tài)（上面列出的任務(wù)狀態(tài)）存儲(chǔ)在任務(wù)A的TSS中（任務(wù)狀態(tài)段）。然后將任務(wù)A掛起，并將任務(wù)B的狀態(tài)加載到處理器上（從B的TSS中），以此完成任務(wù)切換。

雖然聽(tīng)起來(lái)任務(wù)切換比較簡(jiǎn)單，就是保存A，執(zhí)行B。但是在這個(gè)看似簡(jiǎn)單的過(guò)程中，處理器做了非常多的事情，不過(guò)再次之前，先看一下都在什么時(shí)候處理器會(huì)執(zhí)行任務(wù)切換
- 當(dāng)前任務(wù)A執(zhí)行了JMP或CALL指令顯示調(diào)用任務(wù)B。JMP和CALL的操作數(shù)為段選擇子，指向GDT中任務(wù)B的TSS段描述符
- 當(dāng)前任務(wù)A執(zhí)行了JMP或CALL指令顯示調(diào)用任務(wù)B。JMP和CALL的操作數(shù)為段選擇子，指向GDT或任務(wù)B的LDT中的任務(wù)門描述符
- 當(dāng)前任務(wù)A出現(xiàn)一個(gè)指向IDT中任務(wù)門描述符的中斷/異常向量
- 當(dāng)前任務(wù)A執(zhí)行了IRET指令且EFLAGS寄存器中的NT標(biāo)志位被設(shè)置

當(dāng)發(fā)生任務(wù)切換時(shí)，處理器依次執(zhí)行如下操作

從任務(wù)門或上一個(gè)任務(wù)的link中獲取任務(wù)B的TSS段選擇子作為JMP或CALL的操作數(shù)

核查任務(wù)A是否可以切換到任務(wù)B。這里需要應(yīng)用特權(quán)級(jí)規(guī)則，即任務(wù)A的CPL和任務(wù)B的TSS段選擇子的RPL必須小于任務(wù)B的TSS段描述符或任務(wù)門的DPL。另外對(duì)于中斷/異常（不包括INT n中斷）以及IRET指令則不需要進(jìn)行核查

核查TSS段描述符是否有一個(gè)有效的段界限

核查任務(wù)B是處于空閑狀態(tài)(available)還是忙碌狀態(tài)(busy)，檢查段描述符中B標(biāo)志位，這步驟用于防止遞歸調(diào)用任務(wù)

核查任務(wù)A的TSS，任務(wù)B的TSS和切換過(guò)程中被使用的所有段描述符是否都已經(jīng)被映射到物理內(nèi)存中（分頁(yè)機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致某些數(shù)據(jù)被存放到外存中）

對(duì)于JMP和IRET指令，因?yàn)椴恍枰祷禺?dāng)前任務(wù)A，所以將任務(wù)A的段描述符的B標(biāo)簽置0，表示任務(wù)A處于空閑狀態(tài)；對(duì)于CALL指令，因?yàn)樾枰祷禺?dāng)前任務(wù)A，所以將B標(biāo)簽置1，表示任務(wù)A處于忙碌狀態(tài)，防止遞歸調(diào)用任務(wù)A

如果任務(wù)切換由IRET指令引發(fā)（此時(shí)NT標(biāo)志位是1），那么在轉(zhuǎn)移過(guò)程中會(huì)將NT標(biāo)志置0。如果由其他因素引發(fā)（CALL， JMP，中斷，異常），則保持NT標(biāo)志位不變

保存當(dāng)前任務(wù)A的任務(wù)狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程中會(huì)通過(guò)TR獲取任務(wù)A的TSS地址，然后將任務(wù)A的所有運(yùn)行狀態(tài)（主要是各個(gè)寄存器的值）保存在任務(wù)A的TSS中

如果任務(wù)切換由CALL，中斷或異常引發(fā)，那么處理器將會(huì)將任務(wù)B的NT標(biāo)志位置1。如果由IRET或JMP指令引發(fā)，那么處理器會(huì)從任務(wù)B的TSS中讀取NT的值

如果任務(wù)切換由CALL，JMP，中斷或異常引發(fā)，那么處理器會(huì)設(shè)置任務(wù)B的段描述符的B標(biāo)簽。如果由IRET引發(fā)，則保持不變

將任務(wù)B的段選擇子和段描述符加載到TR寄存器中

將任務(wù)B的TSS加載到處理器中，本質(zhì)是設(shè)置各種寄存器的值

加載有關(guān)的段描述符

開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)B

任務(wù)門描述符提供對(duì)TSS的間接引用，可以位于GDT，LDT以及IDT中，描述符中保存著段選擇子，通過(guò)段選擇子，可以在GDT中找到TSS段描述符以獲取TSS的基地址

當(dāng)程序使用CALL或JMP指令嘗試條用任務(wù)門時(shí)，CALL和JMP的操作數(shù)實(shí)際上是任務(wù)門的選擇子，通過(guò)選擇子可以找到在GDT，LDT或IDT中的任務(wù)門描述符。不過(guò)，任務(wù)門選擇子的CPL和RPL必須小于等于門描述符的DPL

任務(wù)門描述符的結(jié)果如下

TSS（任務(wù)狀態(tài)段）的結(jié)果如下

可以看出TSS中主要就是各種寄存器的值，這主要是為了當(dāng)任務(wù)切換時(shí)，把當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)的各種狀態(tài)保存下來(lái)，這樣，當(dāng)又執(zhí)行這個(gè)任務(wù)時(shí)，就可以從TSS中獲取剛離開(kāi)時(shí)這個(gè)任務(wù)的狀態(tài)，從而像從沒(méi)有離開(kāi)過(guò)一樣。

每個(gè)任務(wù)都有屬于自己的TSS，而TR寄存器保存著當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)的TSS的段選擇子和基地址以及偏移量。
在執(zhí)行任務(wù)A時(shí)，TR寄存器保存著任務(wù)A的TSS的段選擇子和基地址。當(dāng)處理器從任務(wù)A切換到任務(wù)B時(shí)，處理器執(zhí)行如下操作

從TR中獲取任務(wù)A的TSS段基地址

將任務(wù)A的各種狀態(tài)存在任務(wù)A的TSS中

通過(guò)任務(wù)B的選擇子或任務(wù)門獲得任務(wù)B的TSS段選擇子和基地址

將任務(wù)B的TSS段選擇子和基地址存在TR寄存器中

將任務(wù)B的TSS段中的各種信息賦值給相應(yīng)寄存器

TR寄存器結(jié)果如下

總結(jié)

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