No contexto do Linux, a comutação pode ocorrer porque um aplicativo faz uma chamada ao sistema ou porque o planejador troca os processos da CPU por outro processo.
No Windows, quais são as possíveis causas de uma alternância de contexto? Especificamente, a partir da literatura que li, a alta contagem de threads é a única causa de alta alternância de contexto em que me deparei até agora. Existem outros?
Finalmente, o custo de trocar dois threads do mesmo processo é diferente do custo de trocar dois processos diferentes?
A capacidade de fazer comutação de contexto é um componente essencial para qualquer sistema operacional multitarefa. O mesmo tipo de coisas que causam mudança de contexto no Linux também causaria mudança de contexto no Windows.
Tudo o que uma alta contagem de threads significa é que a CPU será forçada a alternar contextos com mais frequência para atender aos requisitos de processamento do agendador.
Finally, is the cost of swapping out two threads of the same process different than the cost of swaping out two different processes?
Sim, é diferente. Dois threads dentro de um processo compartilham o mesmo espaço de endereço virtual, portanto, uma alternância de contexto entre fluxos de dados dentro do mesmo processo não precisa invalidar a conversão de virtual para físico. Uma alternância de contexto entre encadeamentos de processos diferentes deve invalidar o atual mapeamento de conversão VA-para-PA. Esta tradução ocorre no processador registros TLB e, tradicionalmente, um switch de contexto incorreu em um flush TLB, que é caro como o novo processo começará lentamente a reconstruir as entradas do TLB gerando falhas de página suaves. Embora as CPUs modernas tenham estratégias mais inteligentes para lidar com esse problema, consulte o parágrafo Context Switch no link da Wikipedia acima.
Comutação de contexto é o ato de salvar o estado atual dos encadeamentos em execução, de modo que ele possa restaurar o estado de um encadeamento diferente para que ele possa ser executado no processo. Ocorre a critério do despachante do kernel.
O dispatcher do kernel executa o agendamento de threads e a alternância de contexto. O dispatcher pode chamar switches de thread por vários motivos:
Do livro de internautas do Windows, quinta edição :
context switch The procedure of saving the volatile machine state associated with a running thread, loading another thread's volatile state, and starting the new thread's execution.
process The virtual address space and control information necessary for the execution of a set of thread objects.
thread An entity within a process that Windows schedules for execution. A thread includes the contents of a set of volatile registers representing the state of the processor; two stacks, one for the thread to use while executing in kernel mode and one for executing in user mode; a private storage area for use by subsystems, run-time libraries, and DLLs; and a unique identifier called a thread ID (also internally called a client iD).
Se você quiser mergulhar ainda mais nisso, há um capítulo disponível para download em formato PDF Capítulo 5: Processos, Threads e Jobs .