Аппаратные средства поддержки многозадачной работы микропроцессора. Структура таблици состояния задач. Алгоритмы и механизмы переключения задач

Многозадачность имеет следующие аппаратные средства поддержки:

1. Каждая задача должна иметь свой сегмент состояния TSS (Task State Segment):

31 16	15 0
0	Селектор возврата
ESP0
	SS0
ESP1
	SS1
ESP2
	SS2
CR3
	EIP
EFLAGS
EAX
ECX
EDX
EBX
ESP
EBP
ESI
EDI
0	ES
0	CS
0	SS
0	DS
0	FS
0	GS
0	Селектор LDT
Относительный адрес БКВВ	0	T
Информация ОС
Базовая карта ввода/вывода (БКВВ)

Минимальный размер TSS – 104 байта.
Последние две строки – необязательная информация.
Бит Т – бит трассировки.
Селектор возврата содержит селектор той задачи, которая вызвала данную по команде CALL.
Содержимое регистров МП, которое хранится в TSS данной задачи, называется контекстом задачи.

2. Каждый TSS должен иметь свой дескриптор.

Формат байта доступа дескриптора TSS:

7	6	5	4	3	2	1	0
P	DPL		0	1	0	B	1

Если задача была вызвана, то B(Busy)=1. Если B=1, то задачу вызвать нельзя. Поэтому рекурсивный вызов задач невозможен.

3. Регистр задач TR (Task Register): в нем хранится селектор TSS текущей задачи.
Механизм переключения задач:
Переключение задач осуществляется межсегментными командами JMP, CALL, IRET.
JMP <селектор> <смещение>
CALL <селектор> <смещение>
1. Микропроцессор (МП) из регистра TR определяет адрес TSS текущей задачи и переписывает в TSS содержимое регистров текущей задачи (контекст задачи).
2. Для команд JMP и CALL МП берет селектор из команды, а для команды IRET – селектор из поля возврата TSS. Селектор загружается в регистр TR => текущей становится новая задача.
3. По селектору МП находит в памяти TSS новой задачи. Из TSS МП загружает регистры новым содержимым. Это называется переключением контекста задачи.
4. Поле <смещение> не используется.
5. В новой задаче устанавливается бит B(Busy)=1. Если была команда JMP или IRET, то бит В предыдущей задачи сбрасывается. При CALL – не сбрасывается (т.к. задача не может вызвать саму себя). Рекурсия запрещена, т.к. каждая задача имеет только один TSS. При рекурсии мы потеряем старое содержимое TSS. Но внутри задачи рекурсия разрешена.
6. В регистре CR0 есть бит TS (Task Switched). При любом переключении задач бит TS устанавливается в 1. Если при этом встретится программа сопроцессора, то вызывается исключение №7 (FPU недоступен). Бит TS аппаратно не сбрасывается. Поэтому каждая задача должна сама сбрасывать бит TS.
7. При выполнении команды CALL устанавливается бит NT (Nesting Task) в поле регистра флагов TSS. Если NT=1, то команда IRET выполняет действия, описанные выше. Если NT=0, то IRET выполняется обычным образом.