컨텍스트 스위칭이란?

컨텍스트 스위칭이란 무엇인가요?

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Context : 특정 프로세스를 실행시키기 위한 해당 프로세스의 정보들.

• Context는 프로세스의 PCB(Process Control Block)에 저장된다.

• 그래서 Context Switching을 할 때, PCB의 Context 정보를 읽어와서, 이전에 하다가 중단되었던 부분부터 이어서 수행 가능한 것이다.

PCB에 저장되어있는 정보

• 프로세스의 상태 (생성, 준비, 수행, 대기, 중지)

• 프로세스 카운터 (프로세스가 다음에 실행할 명령어의 주소)

• 레지스터 (누산기, 스택, 색인 레지스터)

• 프로세스의 번호

★ Context Switching을 할 때, CPU는 아무 일을 하지 못한다. Context switching 시에 딜레이가 존재한다. 따라서 Context Switching이 잦아지면 오버헤드가 발생해 성능이 나빠진다.

 

그럼, 위에서 설명한 Context를 Switching(교체) 한다는 것은 무엇일까?

멀티 프로세스 환경 : 여러 가지 프로세스를 동시에 실행시킬 수 있는 환경.

CPU가 어떤 하나의 프로세스를 실행하고 있는 상태에서,

인터럽트 요청에 의해 다음 우선순위의 프로세스가 실행되어야 할 때,

기존에 실행되고 있던 프로세스의 Context를 PCB에 저장한다.

그리고, 다음 프로세스를 바로 수행하도록 새로운 프로세스의 Context로 교체하는 작업을

Context Switching이라고 한다.

 

이런 컨텍스트 스위칭이 일어날 때 다음으로 실행될 프로세스는 스케줄러가 결정한다.

즉, 컨텍스트 스위칭을 하는 주체는 스케줄러이다.

그럼 Context Switching을 일으키는 인터럽트(Interrupt)는 어떤 것들이 있을까?

인터럽트 : CPU가 프로세스를 수행하고 있을 때, 해당 프로세스 밖에서 예외 상황이 발생하여 급하게 처리하 필요한 경우, CPU에게 알려 해당 예외 상황을 먼저 처리할 수 있도록 하는 것을 말한다.

• I/O request (입출력을 요청할 때)

• time slice expired (CPU 사용시간이 만료되었을 때)

• fork a child (자식 프로세스를 만들 때)

• 등등.

컨텍스트 스위칭에서 스레드와 프로세스의 차이

스레드가 프로세스보다 빠른 이유는 컨텍스트 스위칭이 한몫한다.

스레드는 컨텍스트 스위칭 될 때 Text, Data, Heap 영역은 프로세서의 것이기에 자신의 PCB에는 스택 및 간단한 정보만 저장하기에 프로세스 컨텍스트 스위칭보다 훨씬 빠르다.

 

 

참조

jeong-pro.tistory.com/93

OS - Context Switch(컨텍스트 스위치)가 무엇인가?

www.crocus.co.kr/1364

컨택스트 스위칭(Context Switching)