操作系统之进程上下文切换

进程（上下文）切换的步骤

1. 检查是否可以进行进程切换（如：原语执行时不可，必须等待原语执行完后才能进行切换），具有原子性的系统程序段。
2. 保存被切换进程的现场（如：程序计数器、寄存器），并移至合适的（就绪、阻塞）队列。
3. 选取一个新进程。
4. 恢复被选中进程的现场：装配该进程的正文，使其获得CPU控制权。

解释这些步骤：

1. 检查条件：系统必须首先确定当前是否能够进行进程切换。如果一个进程正在执行原子操作，即不可中断的系统程序段，这时是不可以进行切换的。必须等到这个操作完成后，系统才能进行进程切换。

2. 保存进程现场：系统会保存当前正在运行的进程的状态信息，包括程序计数器（指示接下来要执行哪一条指令的位置）和寄存器（存储指令执行中间结果的小型存储设备）的值。这个进程的状态信息保存后，该进程会被移动到适当的队列中，这个队列可能是就绪队列（等待CPU资源）或阻塞队列（等待某些事件的发生）。

3. 选择新进程：系统将根据某种策略（如优先级、轮转等）从就绪队列中选择一个新的进程来执行。

4. 恢复进程现场：系统为新选中的进程恢复其先前保存的状态信息，包括加载其正文（即程序代码）到内存中，设置程序计数器和寄存器，以便该进程可以从上一次停止的地方开始执行，并获得CPU的控制权，继续运行。

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解释保护现场和恢复现场为什么不是一个进程

操作系统进行进程调度时，不保证立即恢复之前正在执行的进程（即“旧进程”）的状态。所有进程都是按照操作系统的调度策略来进行切换的，这个策略会考虑多个因素，如进程的优先级、CPU时间片、IO请求、进程同步和通信等。这是为了实现操作系统的多任务处理能力，允许多个进程公平且高效地共享CPU资源。

当操作系统从一个进程切换到另一个进程时，原来的进程会被暂停，并保存其上下文信息，新的进程的上下文会被加载并开始执行。哪个进程会被恢复执行，取决于它在就绪队列中的位置以及调度策略。因此，一个进程的执行可能会被分割成多个片段，而且执行顺序可能会因为系统的调度决策而变化。

在宏观上看，所有的进程都处于进程调度的流程中，操作系统负责决定哪个进程在什么时候运行，并且管理进程之间的切换。这就是为什么在多任务操作系统中，用户可能会感觉到所有程序似乎都是同时运行的，尽管在微观层面上，CPU在任何给定的时刻实际上只执行一个任务。