上下文切换

上下文切换(有时也称做进程切换或任务切换)是指 CPU 从一个进程(或线程)切换到另一个进程(或线程)。上下文是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容。

寄存器是cpu内部的少量的速度很快的闪存,通常存储和访问计算过程的中间值提高计算机程序的运行速度。

程序计数器是一个专用的寄存器,用于表明指令序列中 CPU 正在执行的位置,存的值为正在执行的指令的位置或者下一个将要被执行的指令的位置,具体实现依赖于特定的系统。

举例说明 线程A -> B

1.先挂起线程A,将其在cpu中的状态保存在内存中。

2.在内存中检索下一个线程B的上下文并将其在 CPU 的寄存器中恢复,执行B线程。

3.当B执行完,根据程序计数器中指向的位置恢复线程A。

CPU通过为每个线程分配CPU时间片来实现多线程机制。CPU通过时间片分配算法来循环执行任务,当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。

但是,在切换前会保存上一个任务的状态,以便下次切换回这个任务时,可以再加载这个任务的状态。所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

上下文切换通常是计算密集型的,意味着此操作会消耗大量的 CPU 时间,故线程也不是越多越好。如何减少系统中上下文切换次数,是提升多线程性能的一个重点课题。

Q.E.D.


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