[OS] Context Switch(컨텍스트 스위치)

 

1. Context Switch(컨텍스트 스위치)란 무엇인가?

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- 멀티 프로세스 환경에서 CPU가 하나의 프로세스를 실행하고 있는 도중에, 인터럽트 요청이 걸리면 기존까지의 작업, 즉 레지스터 값(Context)를 저장한 뒤 다음 프로세스를 CPU가 수행할 수 있도록 프로세스의 상태나 값을 교체하는 작업을 컨텍스트 스위치(Context Switch)라고 한다.

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2. 컨텍스트(Context)란?

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- 윈도우나 리눅스 같은 멀티 프로세스 OS에서는 여러 개의 프로세스들이 CPU실행시간을 나누는 방식으로 동시에 실행되는 듯한 효과를 얻는다.

- 그런데 실행중인 프로세스의 변경은 시스템에 많은 부하를 일으킨다.

CPU 내에 존재하는 레지스터들이 현재 실행중에 있는 프로세스 관련 데이터로 채워지는데, 실행중인 프로세스가 변경되면 CPU 내에 존재하는 레지스터들의 값이 변경되기 때문이다.

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- 이 경우 다른 프로세스가 실행되고 나서 이전의 프로세스를 재 실행시키기 위하여 레지스터 값들을 어딘가에 저장해야 하며, 다른 프로세스의 작업이 완료되면 이전 프로세스의 데이터(레지스터 값)를 복원시켜야 한다.

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- 여기서 프로세스의 데이터(CPU의 레지스터 값)을 컨텍스트(Context) 라고 하며, 실행할 프로세스가 바뀔 때 마다 레지스터의 값들도 바뀌게 되는데, 이를 컨텍스트 스위칭(Context Switch)이라고 한다.

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3. 컨텍스트 스위치 예시

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- 먼저 실행되고 있던 프로세스를 A, 다음에 실행될 프로세스를 B라고 하면, 프로세스 B를 실행시키기 위해 프로세스 A는 Running상태에서 Ready 상태로 바뀐다. 프로세스 B는 Ready상태에서 Running상태로 바뀐다.

- 프로세스 A의 데이터로채워진 CPU레지스터 값들을 메모리로 내리고, 프로세스B의 데이터들로 CPU 레지스터 값을 채워준다.

- 만약 프로세스 B가 다시 Ready상태가 되고 프로세스 A 가 Running 상태로 된다면 CPU의 레지스터 값들을 메모리에 저장된 프로세스 A의 데이터들로 복원시켜야 한다.