CPU在空闲的时候做什么
对于大部分负载并不重的计算机而言，可以说CPU大部分的时间都是停留在"idle task"中，在Windows中从任管理器中可以看到大部分的CPU时间都停留在System Idle Process，如下图所示：
在Linux中，idle task并不是一个独立的线程，但是可以通过top指令查看CPU的idle比例：
总的来说，在Intel x86架构CPU中，“idle task”的实现是通过执行HLT指令实现的。当CPU执行HLT指令后，CPU就会停止指令的执行，并且让CPU处于HALT状态。当CPU处于HALT状态的时候，CPU虽然停止指令执行，并且CPU的部分功能模块将会被关闭（达到降低功耗的目的），但是CPU的LAPIC（Local Advanced Programmable Interrupt Controller）并不会停止工作，即CPU将会继续接收外部中断、异常等事件（事实上，CPU HALT状态的退出将由外部事件触发）。当CPU接收到这些外部事件的时候，将会从HALT状态恢复回来，执行中断服务函数，并且当中断服务函数执行完毕后，指令寄存器（CS:EIP）将会指向HLT指令的下一条指令，即CPU继续执行HLT指令之后的程序。
HLT指令是特权指令，所以需要在Ring 0中执行，对于Linux来说，只能由内核执行。
在Linux内核源码中，定时器将会周期性地发送时钟中断，该时钟中断的频率在编译的时候由CONFIG_HZ设置，一般被设置为250，即每秒钟定时器将会向CPU发送250个时钟中断。
当CPU没有可运行的任务的时候，CPU将会执行idle task（循环地执行HLT指令），即CPU执行HLT指令后，将会进入HALT状态。当CPU接收到时钟中断的时候，将会执行中断服务函数，然后继续执行idle task，进入HALT状态。如下图所示，即CPU周期性地进入HALT状态，并被唤醒，直到CPU检测到有可运行的任务。
从Linux内核的启动源码来看，在init/main.c:start_kernel()的最后将会调用rest_init()函数，rest_init()将会进行如下调用：
init/main.c:rest_init() ==> kernel/sched/idle.c:cpu_startup_entry() ==> kernel/sched/idle.c:do_idle() ==> kernel/sched/idle.c:cpuidle_idle_call() ==> kernel/sched/idle.c:default_idle_call() ==> arch/x86/kernel/process.c:arch_cpu_idle()，在x86平台，x86_idle被赋值为arch/x86/kernel/process.c:default_idle() ==> safe_halt()
safe_halt()指向arch/x86/include/asm/irqflags.h:native_safe_halt()
最终由native_safe_halt()实现CPU的idle task，该函数只是简单地将中断使能，然后执行HLT指令，即停止CPU的运行，并做好接收中断退出HALT状态的准备。
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作者：河马虚拟化
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/lindahui2008/article/details/83051411?utm_source=copy
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