Kontekstbyttet

Kontekstbyttet er en grunnleggende mekanisme i moderne operativsystemer som gjør det mulig å bytte kjørende oppgave uten at systemet stopper. Ved et kontekstbytte lagrer operativsystemet den gjeldende konteksten til en prosess eller tråd og gjenoppretter deretter konteksten til en annen, slik at den valgte oppgaven kan fortsette senere der den slapp.

En kontekst består av alle opplysninger som er nødvendige for å starte kjøringen av en prosess eller tråd på nytt. Dette inkluderer registerverdier, programtelleren, stakkpekep og statusregister, samt minneadministrativ informasjon som side-tabeller og eventuelle TLB-innhold. I tillegg kan konteksten omfatte åpent filbeskrivelser, ventemekanismer og signalblokker. I operativsystemet lagres vanligvis konteksten i kontrollblokker: prosesskontrollblokken (PKB) for prosesser og trådkontrollblokken (TKB) for tråder.

Kontekstbyttet kan utløses av ulike hendelser. I de fleste moderne systemer skjer det ved avbrudd fra maskinvaren (for eksempel tidskvantumsutløp eller I/O-ankomster) eller ved systemkall. Dette kalles preemptiv multitasking når tidskvantumet utløper, eller kooperativ multitasking når en tråd frivillig gir fra seg kontrollen.

Overhead er en viktig del av kontekstbyttet. Å lagre og gjenopprette kontekst krever tid og ressurser, og forstyrrer cache- og TLB-hukommelsen. Effektivitet avhenger av implementeringen og arkitekturen; moderne systemer forsøker å minimere kostnadene gjennom optimal utskifting av kontrollerblokk og ved å bevare mest mulig lokalitet i minne og cache.

Historisk sett er kontekstbyttet knyttet til tidsskiftende operativsystemer på 1960- og 1970-tallet, med tidlige systemer som CTSS og MULTICS som bidro til utviklingen. Siden den gang har mekanismen blitt sentral i nesten alle formelle tidsskifte- og fleroppgave-miljøer.