为什么上下文切换是一个昂贵的过程并且在什么方面很昂贵？答案

【问题标题】：Why is context-switching an expensive procedure and expensive in terms of what?为什么上下文切换是一个昂贵的过程并且在什么方面很昂贵？
【发布时间】：2017-10-12 19:53:49
【问题描述】：

在我的操作系统课程中，考试要知道的问题之一是“为什么上下文切换很昂贵？”他们说的贵是什么意思，贵在什么方面？就执行任务所需的时间而言？

【问题讨论】：

获取处理器的参考手册——说一些来自 80x 系列的东西。研究它以找到属于处理器“状态”的所有寄存器，包括任何用于控制地址转换等的寄存器。找出保存/恢复这些寄存器所需的指令序列，记住使用的任何方案必须是“原子的”——它不能允许其他操作同时进行来改变它的结果。

标签： operating-system context-switch

【解决方案1】：

“为什么上下文切换很昂贵？”他们说的贵是什么意思，贵在什么方面？就执行任务所需的时间而言？

上下文切换的开销有几个原因。

首先，保存上下文本身的步骤需要付出很多努力。必须保存所有进程寄存器。这包括通用寄存器、进程状态寄存器以及某些系统上的专用寄存器（例如浮点）。

其次，为新进程恢复上下文同样耗时。

第三，必须为新进程刷新和重新加载内存缓存。

第四，在确定接下来要执行什么进程时存在开销。

（可能还有一些我没有列出的）。

所有这些都需要时间。

【讨论】：

内存缓存不需要刷新，至少在 x86 上是这样。但话又说回来，新运行的进程将有效地从冷缓存开始，除非它使用与先前运行的进程共享的内存。

【解决方案2】：

在时间方面很昂贵。

上下文切换是存储和恢复状态的过程过程的（上下文）。

因此，操作系统确实会为进程拍摄“照片”，将其存储并在以后恢复，但这很昂贵。

该过程也会占用一些空间，但最昂贵的方面是时间。

【讨论】：