Как происходит переключение между потоками на уровне операционной системы

Question

Переключение между потоками выполняется планировщиком операционной системы. Когда поток блокируется или истекает его квант времени, ОС сохраняет его состояние и передает управление другому потоку. Этот процесс называется контекстным переключением. Он позволяет нескольким потокам «делить» один или несколько CPU.

YeaHub · Accepted Answer

Операционная система должна обеспечивать иллюзию параллельного выполнения потоков, даже если физически процессоров меньше.ОпределениеContext switch — сохранение состояния одного потока и восстановление состояния другого для передачи управления CPU.1) Что хранится при переключенииПри контекстном переключении ОС сохраняет:регистры процессора;указатель инструкций;состояние стека;информацию о планировании.Это позволяет позже продолжить выполнение с того же места.2) Когда происходит переключениеОсновные причины:истек квант времени CPU;поток ушёл в ожидание I/O;появился поток с более высоким приоритетом.3) Роль таймераАппаратный таймер:периодически прерывает выполнение;передает управление планировщику.Планировщик решает:продолжать текущий поток;или переключиться на другой.4) Цена переключенияКонтекстное переключение:не выполняет полезной работы;занимает время CPU;при большом количестве потоков может снижать производительность.ВыводПереключение потоков — базовый механизм многозадачности ОС. Оно делает возможной конкурентность, но чрезмерное количество потоков может привести к потере производительности.