概述
上下文切换是CPU在不同任务之间切换执行时, 保存当前任务状态并恢复目标任务状态的过程。
工作机制
当系统发生调度事件时,内核触发上下文切换流程, 完成任务状态的保存与恢复。
上下文切换开销直接影响系统实时性,是RTOS核心性能指标之一。
触发条件
1. 时间片结束
2. 任务主动让出CPU
3. 任务进入阻塞状态
4. 高优先级任务就绪
5. 中断触发调度
执行流程
触发调度
↓
进入调度器
↓
保存任务状态
↓
选择最高优先级任务
↓
恢复目标任务状态
↓
继续执行
本质是“状态保存 + 状态恢复”的调度过程。
状态保存与恢复
系统在切换过程中需要保存当前任务运行状态, 并在恢复时重新加载目标任务状态。
通用寄存器
程序计数器 PC
栈指针 SP
状态寄存器
保存内容越多,上下文切换开销越高。
性能影响因素
1. 保存状态数量
2. 调度复杂度
3. 中断嵌套
4. 栈操作开销
5. CPU执行效率
HRTOS通过精简调度路径与状态保存策略降低切换延迟。
机制说明
支持基于中断与调度器触发的两种上下文切换路径, 以满足实时系统响应需求。