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使用任务门进行任务切换的一般工作原理#xff08;和中断有关的任务切换#xff09;
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利用jmp进行任务切换利用call进行任务切…上一篇文章学习了任务门的概念任务门—任务切换。主要学习了以下内容
使用任务门进行任务切换的一般工作原理和中断有关的任务切换
本篇文章接着上一篇文章学习以下内容
利用jmp进行任务切换利用call进行任务切换jmp、call与任务门的中断嵌套三者之间的区别与联系
注意和中断有关的任务切换的详细原理是在后面的文章中会讲解。本文主要还是学习使用call、jmp和iret指令发起的任务切换。
1、回顾
在学习jmp、call与iret指令发起的任务切换之前我们来回顾上一篇文章所学。
我们知道当中断发生时可以执行常规的中断处理过程也可以进行任务切换。尽管性质不同但它们都需要使用iret指令返回。只不过前者返回到同一任务的不同代码段后者返回到被中断的那个任务。那么处理器是如何体现这两种截然不同的返回类型呢
如下图是32位的标志寄存器EFLAGS。它有一个NT位。意思是嵌套任务标志。 每个任务的TSS中都有一个任务链接域指向前一个任务的指针可以填写为前一个任务的TSS描述符选择子。如果当前任务的EFLAGS的寄存器的NT位为1则表示当前正在执行的任务是嵌套与其他任务并且能够通过TSS的任务链接域的指针返回到前一个任务。
对于新任务的处理是要把老任务的TSS描述符选择子填写到新任务的TSS中的任务链接域同时将新任务的EFLAGS寄存器的NT位置1以允许返回到前一个任务机械厂执行。同时还要把新任务的TSS描述符的B位置1忙。
无论何时只要处理器碰到iret指令它都会检查NT位如果NT位是1表明当前任务只需偶一能够执行时因为它中断了被的任务因此应该返回到之前被中断的任务去执行。如果NT0表明是一般的中断过程。
2、CALL指令与JMP指令
除了使用中断引发任务切换还可以使用远过程调用指令CALL或者远跳转指令JMP直接发起任务切换。在这两种情况下CALL与JMP指令的操作数是任务的TSS描述符的选择子或者任务门。比如以下两条指令
call 0x0010:0x00000000
jmp 0x0010:0x00000000当处理器执行这两条指令的时候首先用指令中给出的描述符选择子访问GDT分析它的描述符类型。将会有如下几种情况发生
如果是一般的代码段描述符的话就按普通的段间转移的规则执行如果是调用门按调用门的规则来执行如果是TSS描述符或者任务门的话。则执行任务切换
注意如果是进行任务切换的话后面的32位偏移量将会被忽略。原因是执行任务切换时所有处理器的状态都可以从TSS中获得。
任务门可以安装在中断向量表中也可以安装在GDT中或者LDT中。
如果是用于发起任务切换那么call指令与jmp指令有什么不同的呢
使用call指令发起的任务切换类似于中断发起的任务切换。这就是说由call指令发起的切换时嵌套的当前任务就任务TSS描述符法人B位保持原来的1不变EFLAGS寄存器的NT位也不发生变化新任务的TSS描述符的B位置1EFLAGS寄存器的NT位也置1表示此类任务是嵌套于其他任务中。同时TSS任务链接域的内容改为旧任务的TSS描述符选择子。
如下图是嵌套任务切换的一个图示过程 当任务1开始执行时。其TSS描述符的B位是1EFLAGS寄存器的NT位是0不嵌套于其他任务当任务1转换到任务2后任务1仍然为忙EFLAGS寄存器的NT位不变在其TSS中任务2也变为忙EFLAGS寄存器的NT位变为1表示嵌套于任务1中同时将任务1的TSS描述符选择子复制到任务2的TSS链接域最后将任务2切换到任务3过程与任务1切换到任务2是一样的。用call指令发起的任务切换可以通过iret指令返回到前一个任务。返回到前一个任务后当前任务旧任务的EFLAGS的NT位以及TSS的B位恢复为0
和call指令不同jmp指令发起的任务切换不会形成任务之间的嵌套关系。执行任务切换时当前任务旧任务TSS的描述符的B位请0变为非忙态EFALGS寄存器的NT位不变。新任务的TSS的B位置1EFLAGS寄存器的NT位保持从TSS中加载的状态不变。
3、任务的不可重入性
任务是不可重入的
任务的不可重入的意思是执行任务切换时将要切换到的新任务此时的状态不能为忙。已经在忙了没法再让它忙。有以下两种典型情况
执行任务切换时新任务不能是当前任务自己如上述嵌套任务切换的示意图此刻的状态不能从任务3切换到任务1或者任务2
处理器是通过TSS的B位来检测重入的。因中断iretcalljmp指令发起的任务切换时处理器固件会检测新任务的TSS的B位如果该位为1则处理器不允许这样的任务切换。
4、任务切换时的几种方法总结
处理器用以下四种方法将控制转移到其他任务
当前程序、任务或者过程执行jmp或者call指令将控制转移到GDT内的某一个TSS描述符当前程序、任务或者过程执行jmp或者call指令将控制转移到GDT或者LDT内的某一个任务门一个异常或者中断发生时中断号指向中断描述符表内的任务门在EFLAGS寄存器的NT位置1的情况下当前任务执行了一个iret指令。
jmp、call、iret指令或者异常和中断是程序重定向的机制它们所引用的TSS描述符或者任务门以及EFLAGS寄存器NT标志位的状态决定了任务切换是否以及如何发生。
以下给出一个表格不同任务切换方法对B位、NT位和任务链接域的影响 5、总结
本文主要学习关于任务切换的一些方法jmpcall以及中断切换这三者之间的区别。很明显call指令类似于中断引起的切换jmp指令就不同。同时注意iret指令执行时处理器大概都需要执行哪些指令视不同的状态而做出不同的反应。
详细的内容还是要参考原书籍这里只是做一个简单的总结。
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