Linux任务切换代码（switch_to）详解

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以下代码来自Linux-1.0内核 include/linux/sched.h 文件。

（注意到Linux 0.11版的内核基本上也同样是这段代码，所以本文也同样适用于0.11内核）

01   #define switch_to(n) { \
02   struct (long a,b;} __tmp; \
03   __asm__("cmpl %%ecx,current \n\t" \
04   "je 1f\n\t" \
05   "xchgl %%ecx, current\n\t" \
06   "movw %%dx, %1\n\t" \
07   "ljmp *%0\n\t" \
08   "cmpl %%ecx, %2\n\t" \
09   "jne 1f\n\t" \
10   "clts\n" \
11 "1:" \
12 ::"m" (*&__tmp.a), "m" (*&__tmp.b), \
13 "m" (last_task_used_math),"d" _TSS(n), "c" ((long) task[n])); \
14 }

注释：这是一个嵌入式汇编宏，作用是从当前任务切换到任务n，在进程调度程序中被调用。下面我来逐行注释它。

第2行定义了一个结构，包含2个long类型整数。

第3行将task[n]与current比较，其中task[n]是要切换到的任务，current是当前任务；

第4行说明，如果要切换到的任务是当前任务，则跳到标号1，即结束，什么也不做，否则继续执行下面的代码。

第5行交换两个操作数的值，相当于C代码的：current = task[n] ，ecx = 被切换出去的任务（原任务）；

第6行将新任务的TSS选择符赋值给 __tmp.b；

第7行是理解任务切换机制的关键。长跳转至 *&tmp，造成任务的切换。AT&T语法的ljmp相当于Intel语法的 jmp far SECTION : OFFSET，在这里就是将（IP）<-__tmp.a,(CS)<-__tmp.b,它的绝对地址之前加星号（"*"）。当段间指令jmp所含指针的选择符指示一个可用任务状态段的TSS描述符时，将造成任务切换。那么CPU怎么识别描述符是TSS描述符而不是其他描述符呢？这是因为所有描述符（一个描述符是64位）中都有4位用来指示该描述符的类型，如描述符类型值是9或11都表示该描述符是TSS描述符。好了，CPU得到TSS描述符后，就会将其加载到任务寄存器TR中，然后根据TSS描述符的信息（主要是基址）找到任务的tss内容（包括所有的寄存器信息，如eip），根据其内容就可以开始新任务的运行。我们暂且把这个恢复所有寄存器状态的过程称为恢复寄存器现场。

第8~10行是判断原任务上次是否使用过协处理器，若是，则清除寄存器CR0的TS标志。

第2个难点是：在第7行执行后，完成任务切换（即切换到新的任务里执行）；当任务切换回来后才会继续执行第8行！下面详解其原因。

既然任务切换时CPU会恢复寄存器现场，那么它当然也会保存寄存器现场了。这些寄存器现场都会被写入原任务的tss结构里，值得注意的是，EIP会指向引起任务切换指令（第7行）的下一条指令（第8行），所以，很明显，当原任务有朝一日再次被调度运行时，它将从EIP所指的地方（第8行）开始运行。