Переключение контекста (context switching) в многопоточных или многозадачных операционных системах – это процесс переключения исполнения между различными потоками или процессами на процессоре. Переключение контекста происходит тогда, когда операционная система принимает решение о том, что текущий поток или процесс должен приостановиться, и передать управление другому потоку или процессу.
Во время переключения контекста операционная система сохраняет состояние текущего потока или процесса, включая значения регистров процессора, указатель стека, состояние памяти и другие релевантные данные. Затем она восстанавливает состояние следующего потока или процесса, чтобы он мог продолжить выполнение с момента, где он был приостановлен.
Переключение контекста может происходить по различным причинам, включая:
- Завершение кванта времени: Когда текущий поток или процесс истекает свой квант времени (временной интервал, выделенный для выполнения на процессоре), операционная система может решить приостановить его и передать управление другому потоку или процессу.
- Блокировка: Если текущий поток или процесс ожидает выполнения какого-то события, например, ввода-вывода или завершения другого потока, операционная система может временно приостановить его выполнение и переключиться на другой поток или процесс, который готов к выполнению.
- Прерывания: Внешние события, такие как прерывания от аппаратуры или системные вызовы, могут также вызвать переключение контекста, чтобы операционная система могла обработать эти события.
Переключение контекста является необходимым механизмом для обеспечения многозадачности и совместного использования ресурсов процессора между различными задачами в многозадачной среде. Однако оно также связано с определенными накладными расходами, такими как затраты на сохранение и восстановление состояния процессора и памяти, что может снижать производительность системы при частых переключениях контекста.