kontekstinvaihdot

Kontekstinvaihto tarkoittaa prosessin tai säikeen suorituskyvyn tilan tallentamista ja toisen tilan palauttamista, kun CPU siirtyy tehtävästä toiseen. Tämä on keskeinen osa moniajoa ja mahdollistaa useamman ohjelman tai säikeen vuorovaikutteisen suorittamisen.

Tilat tallennetaan kontekstina: rekisterit (yleisrekisterit sekä mahdolliset FPU- tai SIMD-rekisterit), ohjelman osoitin (PC), pino-osoitin (SP/RSP) sekä muut suoritukseen liittyvät tilat. Näitä konteksteja säilytetään prosessi- tai säikekohtaisissa tietorakenteissa (PCB- tai TCB-tiedot), jotta seuraava suoritus voidaan palauttaa täsmälleen samalla tilalla.

Kontekstinvaihto tapahtuu tyypillisesti keskeytyksen seurauksena tai kun säie päättää suorituksensa. Scheduler päättää seuraavan tehtävän ja lataa sen tilan rekistereihin. Toteutukset voivat olla esikäsin (preemptive multitasking) tai yhteistyöpohjaisia (cooperative multitasking).

Kustannukset: kontekstinvaihdot lisäävät CPU-aikaa, jota ei käytetä varsinaiseen työmäärään, ja voivat aiheuttaa cache- sekä TLB-muisteihin kohdistuvia kustannuksia. Kustannukset riippuvat arkkitehtuurista, rekisterimäärästä ja muistihierarkiasta; suurempi rekisterimäärä tai moniydinjärjestelmä voi lisätä vaihtotahtia tai vaikuttaa suorituskykyyn.

Kontekstinvaihdot ovat keskeisiä suunnittelumääriä käyttöjärjestelmissä ja monisäikeisissä sovelluksissa. Ne liittyvät läheisesti ajoitusalgoritmeihin, muistinhallintaan ja suorituskyvyn optimointiin, sillä vaihtotahti sekä tilan tallentamisen tehokkuus vaikuttavat läpimenoaikaan ja reagointikykyyn.