☰

睡眠とNOPの深さの違いは何ですか？

tag-icon • tag-icon kernel linux-kernel system-calls sleep cpu-architecture
睡眠とNOPの深さの違いは何ですか？

オペレーティングシステムの概念を学ぶつもりです。以下は2つの簡単なPythonコードです。

while True:
    pass

これ：

from time import sleep
while True:
    sleep(0.00000001)

質問：なぜ最初のコードを実行するときはCPU使用量が100％ですが、2番目のコードを実行するときは1〜2％程度ですか？愚かに聞こえるかもしれませんが、なぜsleep睡眠システムコールを使わずにユーザースペースモードのようなものを実装できないのですか？

注：私は睡眠を理解しようとしています。Linuxカーネルのシステムコールしかし、正直なところ、そこで何が起こっているのか理解できません。また、NOPアセンブリコードを検索した結果、実際には機能しないことがわかりました。何もないしかし、役に立たないこと（例：xchg eax、eax）を実行すると、CPU使用率が100％になるようです。しかし、よくわかりません。

ユーザー空間モードで実行できない省電力システムコールのアセンブリコードは何ですか？ HLTに似ていますか？

また、次のようにコードでアセンブリを試しましたHLT。

section     .text
global      _start 
_start: 
    hlt
halter:
    jmp     _start
section     .data
msg     db  'Hello world',0xa  
len     equ $ - msg

ただし、このコードを実行すると、次のような一般的なカーネル保護エラーが表示されます。

[15499.991751] traps: hello[22512] general protection fault ip:401000 sp:7ffda4e83980 error:0 in hello[401000+1000]

たぶん何か関係があるかもしれませんが、保護リングそれとも私のコードが間違っていますか？ここで別の質問は、オペレーティングシステムがシステムコールで、HLTまたは他の保護されたアセンブリコマンドを使用することですかsleep？

ベストアンサー1

最初のコードを実行するときにCPU使用率が100％で、2番目のコードを実行したときに約1〜2％の理由は何ですか？

最初は「使用中のループ」なので、常にコードを実行しています。 2つ目は、オペレーティングシステムがこの特定のプロセスを一時停止（休止）することを望んでいることを示しているため、オペレーティングシステムはプロセスのスケジュールをキャンセルし、CPUを使用する他のプロセスがない場合、CPUはアイドル状態になります。

また、NOPアセンブリコードを検索した結果、実際には何もしないことがわかりました。

NOP =タスクなし：何の効果もないコードを積極的に実行しています。これを使用してコードを入力できますが、CPUを低電力状態に切り替えることはできません。

ユーザー空間モードで実行できない省電力システムコールのアセンブリコードは何ですか？

x86 CPUの最新のオペレーティングシステムは、mwait他のCPUアーキテクチャは異なるコマンドを使用します。

ただし、このコードを実行すると、次のような一般的なカーネル保護エラーが表示されます。

これは、オペレーティングシステムが管理者モードでこれを行うようになっているためです。上記のように、オペレーティングシステムはプロセスのスケジュールを維持できる必要があるため、プロセス自体がCPUをアイドルモードにすることはできません。

ここでもう1つの問題は、オペレーティングシステムがスリープシステムコールでHLTまたは他の保護されたアセンブリコマンドを使用することです。

はい、そうです。スリープコール中は実行されませんが、スケジューラループ内でスケジューラが実行するプロセスがないことを検出すると実行されます。

パート1に関する質問です。いくつかの期間を使用している場合、つまりsleep(0.0000000000000001)スケジューラはまだ次のプロセスに進みますか？

実際のオペレーティングシステムの呼び出しについては、man 3 sleep（秒単位の解像度）、man usleep（マイクロ秒単位の解像度）、およびman nanosleep（ナノ秒単位の解像度）を参照してください。

Pythonコードでどの浮動小数点を使用しても、Pythonが使用するシステムコールよりも優れた解像度を得ることはできません（変形が何であれ関係ありません）。

マンページには、「（少なくとも）usecマイクロ秒の間に呼び出しスレッドの実行を一時停止します」と記載されています。等なので、遅延がゼロであっても（そして直ちにスケジュールが変更されても）スケジュールがキャンセルされると仮定します。しかし、私はこれをテストしておらず、カーネルコードも読みませんでした。 。

おすすめ記事