張磊+
程序的排程時機與程序的切換
作業系統原理中介紹了大量程序排程演算法，這些演算法從實現的角度看僅僅是從執行佇列中選擇乙個新程序，選擇的過程中運用了不同的策略而已。
對於理解作業系統的工作機制，反而是程序的排程時機與程序的切換機制更為關鍵。
程序排程的時機
下面是整個實驗過程：（網易實驗樓環境）
程序切換的第二節由
switch_to
巨集執行。它是核心中與硬體關係最密切的例程之一，要理解它到低做了些什麼我們必須下些功夫。
首先，該巨集有三個引數，它們是
prev,next
和last
。你可能很容易猜到
prev
和next
的作用：它們僅是區域性變數
prev
和next
的佔位符，即它們是輸入引數，分別表示被替換程序和新程序描述符的位址在記憶體中的位置。
那第三個引數
last
呢？在任何程序切換中，涉及到三個程序而不是兩個。假設核心決定暫停程序
a而啟用里程b。在
schedule()
函式中，
prev指向a
的描述符而
next指向b
的描述符。
switch_to
巨集一但使
a暫停，
a的執行流就凍結。
隨後，當核心想再次此啟用
a，就必須暫停另乙個程序
c，於是就要用
prev指向c
而next指向a
來執行另乙個
swithch_to
巨集。當a
恢復它的執行流時，就會找到它原來的核心棧，於是
prev
區域性變數還是指向
a的描述符而
next指向b
的描述符。此時，代表程序
a執行的核心就失去了對
c的任何引用。但是，事實表明這個引用對於完成程序切換是很有用的。
switch_to
巨集的最後乙個引數是輸出引數，它表示巨集把程序
c的描述符位址寫在記憶體的什麼位置了。在程序切換之前，巨集把第乙個輸入引數
prev
表示的變數的內容存入
cpu的
eax暫存器。在完成程序切換，
a已經恢復執行時，巨集把
cpu的
eax暫存器的內容寫入由第三個輸出引數
-------last
所指示的
a在記憶體中的位置。因為
cpu暫存器不會在切換點發生變化，所以
c的描述符位址也存在記憶體的這個位置。在
schedule()
執行過程中，引數
last指向a
的區域性變數
prev
，所以prev被c
的位址覆蓋。 在
eax和
edx暫存器中分別儲存
prev
和next
的值。
movlprev ,%eax
movlnext ,%edx
把eflags
和ebp
暫存器的內容儲存在
prev
核心棧中。必須儲存它們的原因是編譯器認為在
switch_to
結束之前它們的值應當保持不變。
pushf1
push%ebp
把esp
的內容儲存到
prev->thread.esp
中以使該字段指向
prev
核心棧的棧頂：
movl%esp,484(%eax)
把next->thread.esp
裝入esp.
此時，核心開始在
next
的核心棧上操作，因此這條指令實際上完成了從
prev
到next
的切換。由於程序描述符的位址和核心棧的位址緊挨著，所以改變核心棧意味著改變程序。
movl484(5edx),%esp
把標記為
1的位址存入
prev->thread.eip
。當被替換的程序重新恢復執行時，程序執行被標記為
1的那條指令：
movl$lf,480(%eax)
巨集把next->thread.eip
的值壓入
next
的核心棧。
push1480(%edx)
跳到__switch_to()c函式
jmp__switch_to
這裡被程序
b替換的程序
a再次獲得
cpu；它執行一些儲存
eflags
和ebp
暫存器內容的指令，這兩條指令的第一條指令被標記為1。
拷貝eax暫存器的內容到
switch_to
巨集的第三個引數
lash
標識的記憶體區域中：
movl%eax,last
正如以前討論的，
eax暫存器指向剛被替換的程序描述符。
__switch_to()
函式執行大多數開始於
switch_to()
巨集的程序切換。這個函式作用於
prev_p
和next_p
引數，這兩個引數表示前乙個程序和新程序。這個函式的呼叫不同於一般函式的呼叫，因為
__switch_to()
從exa
和edx
取引數prev_p
和next_p
，而不像大多數函式一樣從棧中取引數。為了強迫函式從暫存器取它的引數，核心利用
__attribute__
和regparm
關鍵字，這兩個關鍵字是
c語言非標準的副檔名，由
gcc編譯程式實現。在
include/asm-i386/system.h
標頭檔案中，
__switch_to()
函式的宣告如下：
__switch_to(structtask_struct *prev_p,struct tast_struct *next_p)__attribute_(regparm(2));
小結：
程序的切換
schedule()函式選擇乙個新的程序來執行，並呼叫context_switch進行上下文的切換，這個巨集呼叫switch_to來進行關鍵上下文切換
程序排程的時機切換與過程排程方式
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八 程序排程的時機 切換與過程，排程方式
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程序排程與作業排程
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