O que é comutação de contexto?
Um dos maiores passos no projeto e operação de unidades de processamento central (CPUs) ocorreu quando os projetistas de sistemas operacionais de computador desenvolveram técnicas para permitir que os usuários realizassem várias tarefas. Multitarefa em referência a computadores é a prática de executar dois ou mais programas ao mesmo tempo. Do ponto de vista do usuário final, isso pode não parecer complicado ou exagerado, mas na verdade representa um salto considerável no design do sistema. Na multitarefa, a CPU deve manipular todas as operações dos diferentes programas ativos, registrando onde está com cada programa à medida que o usuário alterna entre eles. A troca de contexto é o processo que permite à CPU lembrar e restaurar estados para uma variedade de programas ativos, permitindo concluir esse ato de malabarismo.
Durante a alternância de contexto, a CPU descarta qualquer programa que esteja manipulando atualmente, armazenando o local específico em que estava naquele programa para que possa retomar seu progresso posteriormente. Para colocar isso em perspectiva, a alternância de contexto é um pouco como ler vários livros ao mesmo tempo, alternando constantemente entre eles, lembrando sempre os números de página de cada um. A informação "número da página" para programas durante uma operação de comutação de contexto é mantida pelo bloco de controle de processo (PCB). O PCB também é conhecido como "quadro de comutação". Essas informações são armazenadas na memória da CPU real, até que sejam necessárias novamente.
A troca de contexto ocorre durante três situações possíveis: manipulação de interrupções, multitarefa e troca de usuário. No tratamento de interrupções, outro programa "interrompe" o programa atual enquanto está em execução. Depois que a CPU recebe a interrupção, ela executa uma alternância de contexto para fazer malabarismos entre o programa em execução e o programa que solicita dados imediatos. Na multitarefa, a CPU alterna entre os programas, fornecendo uma fatia do tempo de processamento para cada um e executando uma operação de alternância de contexto para alternar entre os dois. Para alguns sistemas operacionais, uma troca de contexto também é realizada durante uma troca de usuário para o sistema operacional, embora isso não seja expressamente necessário.
O sistema operacional ou o hardware do computador podem controlar a alternância de contexto. Alguns sistemas operacionais modernos e são projetados para controlar a alternância de contexto através do próprio sistema operacional, ignorando qualquer suporte de hardware interno para o procedimento. Isso permite que o sistema operacional salve mais informações durante uma alternância de contexto, permitindo preservar mais informações sobre a alternância.