Практические способы реализации упреждающего планирования без аппаратной поддержки?

Чтобы вытеснить процесс, операционная система должна каким-то образом получить контроль над процессором без участия процесса. Или с другой точки зрения: ЦП должен каким-то образом принять решение прекратить выполнение кода процесса и начать выполнение кода операционной системы.

Точно так же, как процессы не могут работать одновременно с другими процессами, они не могут работать одновременно с ОС. Процессор выполняет инструкции по порядку, это все, что он знает. Он не работает с двумя вещами одновременно.

Итак, вот несколько причин, по которым ЦП переключается на выполнение кода операционной системы вместо кода процесса:

• Аппаратное устройство отправляет прерывание этому ЦП, например, таймер, нажатие клавиши, сетевой пакет или завершение работы жесткого диска.
• Программное обеспечение, работающее на другом ЦП, посылает этому ЦП межпроцессорное прерывание.
• Запущенный процесс решает вызвать функцию в операционной системе. В зависимости от архитектуры процессора он может работать как обычный вызов или как поддельное прерывание.
• Запущенный процесс выполняет инструкцию, которая вызывает исключение, например доступ к неотображенной памяти или деление на ноль.
• Какой-то интерфейс аппаратной отладки используется для перезаписи указателя инструкций, в результате чего ЦП внезапно выполняет другой код.
• ЦП на самом деле является симуляцией, а ОС интерпретирует код процесса, и в этом случае ОС может решить прекратить интерпретацию, когда захочет.

Если ничего из вышеперечисленного не происходит, код ОС не запускается. Большинство операционных систем будут пересматривать, какой процесс должен быть запущен, когда происходит аппаратное событие, вызывающее пробуждение процесса, а также будут использовать прерывание по таймеру в качестве последнего средства, чтобы предотвратить перегрузку процессорного времени одной программой.

Как правило, когда код ОС запускается, он не обязан возвращаться в то же место, откуда он был вызван. Упреждение — это просто когда ОС решает перейти куда-то, кроме того места, откуда она была вызвана.