[운영체제] Context Switching (컨텍스트 스위칭)

Context Switching (컨텍스트 스위칭)에 대해 설명하세요

Keyword

interrupt, context, PCB, multi processing, overhead

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Script

Context Switching은 CPU가 interrupt 요청에 의해 다음 우선 순위의 process가 실행되어야 할 때, 기존의 process 상태인 context를 해당 process의 PCB에 저장하고, 새로운 process의 context로 교체하는 작업을 말합니다.

multi processing을 위해 context switching은 필수적이고, 이를 통해 2개 이상의 process를 동시에 실행할 수 있게 됩니다. PCB에 저장된 context를 통해, CPU가 추후 해당 process가 하던 일을 이어서 할 수 있게 됩니다.

추가로, context switching 동안에는 CPU가 작업을 할 수 없고, 이는 overhead로 작용하기 때문에, 잦은 context switching은 성능에 좋지 않습니다. 이 overhead는 process의 레지스터 수, 데이터의 종류 등에 영향을 받기 때문에, 성능 개선이 필요하다면 context의 data 양을 줄여야 합니다.

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Additional

interrupt

Context Switching은 interrupt에 의해 발생한다.

• I/O request (입출력 요청)
• time slice expired (CPU 사용시간 만료)
• fork a child (자식 프로세스를 만들때)
• wait for an interrupt (인터럽트 처리를 기다릴 때)

thread의 context switching

thread는 process와 다르게 thread 간에 공유하는 영역이 많기 때문에, thread의 context switching이 process의 context switching보다 빠르다.

thread는 각 thread간에 공유하는 데이터가 있기 때문에, cache 데이터가 유효하다. 그래서 cache 적중을 통해 더 빠른 context switching이 가능하다.

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Reference

Book - 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제

멀티 프로세스(Multi process), Context 와 Context Switching

OS - Context Switch(컨텍스트 스위치)가 무엇인가?

문맥교환(context switching)과 오버헤드(overhead)