digital-garden/knowledge/dev/pc/Переключение контекста.md
2024-06-13 21:01:37 +03:00

4.2 KiB
Raw Blame History

aliases tags date zero-link parents linked
context switch
переключению контекстов
переключение контекстов
переключения контекста
переключению контекста
зрелость/🌱
2024-01-28
00 Разработка
Многозадачность ЦПУ

Переключение контекстов происходит, когда операционная система останавливает выполнение одной задачи и начинает выполнение другой. Этот процесс включает в себя сохранение текущего состояния задачи (контекста), включая значения регистров процессора, указатель инструкций и другие связанные с задачей данные, чтобы впоследствии можно было возобновить выполнение задачи с того места, где она была остановлена.

Этот процесс происходит настолько быстро и эффективно, что пользователи и приложения воспринимают систему как способную выполнять множество операций одновременно, несмотря на то, что физически одно ядро процессора в данный момент может выполнять только один поток.

В настоящее время все программы запускаются в так называемом "защищенном режиме", когда одна программа не имеет доступа к данным другой программы. В этом режиме указатели программы содержать не настоящий адрес на область памяти, а виртуальный, который маппится на настоящий, таким образом в двух разных программах может использоваться один и тот же адрес памяти, но на самом деле это будут разные области памяти.

В защищенном режиме каждая программа считает, что выполняется только она, про другие программы она не знает.

Когда программа не может дальше выполняться, то она сохраняет свое состояние и уступает ресурсы ЦПУ другой программе.

  • Сохранение регистров процессора
  • Сохранение общей информации: pid, tid, uid. gid, euid, egid и т.д.
  • Сохранение состояния процессора/потока
  • Сохранение прав доступа
  • Сохранение используемых потоком ресурсов и блокировок
  • Сохранение счетчиков использования ресурсов
  • Сохранение регионов памяти, выделенных процессору
  • Очистка конвейера команд и данных процессора
  • Очистка TLB, отвечающая за страничное отображение линейных адресов на физические

Переключение контекста занимает какое-то время (~1 мкс). Для примера выполнение одной строчки кода занимает ~0.5 нс. Переключение контекста может происходить как у процессов, так и у потоков.

Чем больше процессов, тем больше будет переключений. Время на процессы и паузы будут не изменны, но пауз станет больше.