《现代体系结构上的UNIX系统：内核程序员的对称多处理和缓存技术（修订版）》——1.4 上下文切换...

本节书摘来自异步社区《现代体系结构上的UNIX系统：内核程序员的对称多处理和缓存技术（修订版）》一书中的第1章，第1.4节，作者：【美】Curt Schimmel著，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.4 上下文切换

内核从执行一个进程转为执行另一个进程的操作称为上下文切换（context switch）。这项操作包括保存当前进程的状态以便在将来可以恢复、选择一个要执行的新进程，以及把所保存的新进程的状态载入到硬件中。进程在上下文切换时必须保存和恢复的最少状态是CPU寄存器的内容、PC（程序计数器）、栈指针、条件码，以及虚拟地址空间的映射关系。

在同一个进程内从一个线程切换到另一个线程的操作称为线程切换（thread switch）。因为进程不变，所以不需要改变地址空间的映射关系。只有上一段话中列出的寄存器和其他项需要保存和恢复。和进程的上下文切换相比，线程切换较少的开销是使用线程的另一个优点。总体而言，本书所介绍的主题都不需要考虑使用线程切换。

如前所述，每个进程都获得了一个独立的虚拟地址空间，这不但给它一个假象，以为它自己独自运行在计算机上，并且把它隔离开来，不受其他进程的干扰。在线程切换期间选择一个要执行的新进程时，必须彻底消除原来进程的地址空间映射，从而让新进程不能访问它。随后，新进程的地址空间被映射进来，从而能够被该进程访问。

根据所用的特定硬件，可能要保存和恢复其他类型的状态。例如，高速缓存可能需要在上下文切换时根据它们的实现进行管理（这是接下来几章讨论的主题）。内核必须确保一个进程的上下文所要求的所有部分都被保存下来，以便在将来的某个时刻可以恢复它，从而可以继续执行，就好像从未发生过上下文切换一样。这是内核保持每个进程都独自在系统上执行的假象这一任务的一个重要方面。