什么是CPU、线程上下文

任务是交给 CPU 运行的,那么在每个任务运行前,CPU 需要知道任务从哪里加载,又从哪里开始运行所以,操作系统需要事先帮 CPU 设置好 CPU 寄存器和程序计数器

CPU 寄存器和程序计数是 CPU 在运行任何任务前,所必须依赖的环境,这些环境就叫做 CPU 上下文

CPU 上下文切换就是先把前一个任务的 CPU 上下文(CPU 寄存器和程序计数器)保存起来,然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器,最后再跳转到程序计数器所指的新位置,运行新任务。

系统内核会存储保持下来的上下文信息,当此任务再次被分配给 CPU 运行时,CPU 会重新加载这些上下文,这样就能保证任务原来的状态不受影响,让任务看起来还是连续运行。

上面说到所谓的「任务」,主要包含进程、线程和中断。所以,可以根据任务的不同,把 CPU 上下文切换分成:进程上下文切换、线程上下文切换

进程是由内核管理和调度的,所以进程的切换只能发生在内核态。所以,进程的上下文切换不仅包含了虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源,还包括了内核堆栈、寄存器等内核空间的资源。

通常,会把交换的信息保存在进程的 PCB,当要运行另外一个进程的时候,我们需要从这个进程的 PCB 取出上下文,然后恢复到 CPU 中,这使得这个进程可以继续执行,如下图所示:

图片[1]-什么是CPU、线程上下文-编程社

线程共享进程的虚拟内存资源,但是线程也有自己的私有数据,比如栈和寄存器等,这些在上下文切换时也是需要保存的。

线程上下文切换时,虚拟内存这些资源就保持不动,只需要切换线程的私有数据、寄存器等不共享的数据

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