每次从一条指令过渡到另外一条指令的过程称为控制转移,这样的一个控制转移序列叫做控制流
,如果每条指令都是相邻的,这样的过渡就是平滑序列。如果一条指令与另外一条指令不相邻,这样突发性的过渡称为异常
,也就是我们这一章要学到的异常控制流(Exceptional Contro Flow)。
异常:
一张图表示,微机原理课上学过,就不说了!!!
异常如何处理(异常向量表):
当你按下计算机的启动按钮的时候,操作系统分配和初始化一张异常跳转表,包含k个异常条目和其处理程序的地址,当运行本机上的一个应用程序的时候,如果处理器检测到了一个事件,并且确定了异常号4,处理器就会触发异常,通过异常表中的地址4跳转到相应的异常处理程序中执行。
异常表的起始地址放在异常表基址寄存器
异常分类:
-
中断
:是异步发生的,来自处理外部的I/O设备信号的结果。如我目前在打字的键盘:
我的电脑上也在播放音乐,当在听歌的同时输入字符到屏幕上的时候,处理器就会注意到I/O设备键盘上的中断引脚电压变高了,当前指令执行完毕以后就会从系统总线中读取异常号,然后调用中断处理程序,输入完字符以后,中断处理继续执行听歌程序的下一条指令。由于这个过程相当的快,就好像什么都没有发生一样。 -
陷阱(陷入内核):实现系统调用,在用户程序和内核之间提供一个像函数调用一样的接口。
比如要读一个文件的内容(read),这些内核服务受到控制的访问,处理器提供的是syscall n指令来响应用户的请求,导致一个陷阱异常,这个异常程序对参数解码并调用内核程序。这个异常处理程序运行在内核模式中。(后面详解这一过程) -
故障:能够被故障处理程序修正的错误。( assert 函数)
故障发生时,处理器将控制转移到故障处理程序中,由故障处理程序修正错误。如果能够修正就返回当前指令重新执行,如果不能修正就返回到内核的abort中。 -
终止:通常是由一些硬件引起的不可恢复的致命错误
Linux系统调用的本质-陷阱(陷入内核)
int 指令
以上参考:
作者:进击吧巨人
链接:https://www.jianshu.com/p/c8a6c4154219
来源:简书
进程
是一个执行中的程序实例.它是系统进行资源分配最小单位,进程就是可以独立运行的一段程序。
主要为进程分配的系统资源有,如下图:
一个进程,上面的几部分是主要的,必须的。
每一个进程都有自己独立的地址空间.
这个私有的地址空间最上部是内核保留的,最下部是预留给用户程序的。代码始终是从0x08048000处开始(32位系统)。
PCB->task_struct ->fork()
线程
线程进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,他是比进程更小的能独立运行的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源。只是拥有自己的一些程序计数器,一组寄存器和栈
,与其他进程共享进程的地址空间(包括:堆,全局变量,文件描述符等等)
clone->clone_flags->chrome->firefox
进程与线程的联系:
- 1、一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程(通常说的主线程)。
- 2、资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
- 3、线程在执行过程中,需要协作同步(互斥量,锁,条件变量)。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。(消息队列,信号量,共享内存)
- 4、处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
- 5、线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。
- 6.切换时,都会陷入内核,由 OS 进行调度
进程与线程的区别
- 调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。
- 拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。
- 切换开销:进程会切换整个CPU运行的程序上下文(切页表,刷Cache和TLB).直接花销就是(
CPU寄存器需要保存和加载,系统调度器的代码需要执行
),间接开销是:TLB和Cache由于进程切换导致不命中,触发大量的缺页中断
.线程切换只需要保存自己的一点栈空间和程序计数器即可!,线程之间切换的开销小。 - 所处环境:在操作系统中能同时运行多个进程(程序);而在同一个进程(程序)中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)
- 内存分配方面:系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间;而
对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源
。 - 包含关系:没有线程的进程可以看做是单线程的,如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
协程
- 协程是用户模式下的轻量级线程,操作系统内核对协程一无所知
- 不陷入内核。协程的`调度完全由应用程序来控制,操作系统不管这部分的调度
- 一个线程可以包含一个或多个协程
- 协程拥有自己的寄存器上下文和栈,协程调度切换时,将寄存器上下纹和栈保存起来,在切换回来时恢复先前保运的寄存上下文和栈。占用资源很少。
- 占用资源很少。只有少量的自己的寄存器上下文和栈
- 切换代价小很多。
- Windows下的实现叫纤程
协程与进程,线程的区别
总结一下
- 进程,线程是操作系统级的,协程是语言级的。
- 每个进程至少包含一个线程,因为线程才是真正的运行单位。
- 线程进程都是同步机制,而协程则是异步。
- IO密集型一般使用多线程或者多进程,CPU密集型一般使用多进程,强调非阻塞异步并发的一般都是使用协程,当然有时候也是需要多进程线程池结合的,或者是其他组合方式。
- 之间切换的成本 进程 > 线程 > 协程,速度也自然是由慢到快