操作系统中的任务调度与堆栈迁移

"任务调度的核心堆栈迁移-自己编写操作系统之任务调度器讲解" 本文主要讲解了操作系统中任务调度的核心——堆栈迁移，以及多任务并行机制的演变过程。在操作系统中，任务调度器是关键组件，负责决定何时切换到哪个任务。堆栈在任务切换时起着至关重要的作用，因为它保存了程序流的关键信息。 堆栈迁移是任务调度过程中必不可少的步骤，主要有两种方式。第一种是使用私有堆栈，当任务切换时，只需要改变堆栈指针（SP）到新任务的栈顶。这种方式切换速度快，但占用更多的内存。第二种方式是使用公共堆栈，任务切换时需要在公共堆栈和私有堆栈之间转移数据，虽然节省内存，但切换速度慢，适合处理更重量级的任务。 多任务并行机制的发展从单任务顺序执行逐步演变为现在的多任务并行。这个过程打破了传统程序流控制，由任务调度器决定任务的执行顺序，而非父函数控制子函数。任务调度器通过保存和恢复任务的上下文（主要是堆栈状态）来实现任务间的切换。这是因为子函数（任务调度器）无法直接决定父函数（任务）的执行起点，必须找到折断点，即任务上次调用调度器的位置。 任务调度器通过修改堆栈内容来改变任务的执行流程，这是因为堆栈包含了程序的返回地址、局部变量等重要信息。在最初的顺序执行模式中，任务是依次执行，如果一个任务耗时过长，其他任务的响应会延迟。为了提高效率，可以将任务拆分成小片段，在延时处折断，插入其他任务的执行中，从而提高系统资源利用率。 进一步优化，可以将任务拆分成片段并由主程序统一调度，这样任务仅存在于逻辑层面，不再有完整的任务函数。不过，这种方法的局限在于任务片段的执行顺序是固定的。为了实现更灵活的任务调度，需要引入更复杂的调度算法，如优先级调度、轮转调度等，以适应不同应用场景的需求。 任务调度的核心在于堆栈迁移和上下文切换，这是操作系统实现多任务并行的基础。理解这一机制有助于深入理解操作系统的运行原理，以及如何设计和优化任务调度策略。