Chuyển đổi ngữ cảnh là gì?

Một trong những bước lớn nhất trong việc thiết kế và vận hành các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) đã xuất hiện khi các nhà thiết kế hệ điều hành máy tính phát triển các kỹ thuật để cho phép người dùng đa nhiệm.Đa nhiệm trong tham chiếu đến máy tính là thực hành chạy hai hoặc nhiều chương trình cùng một lúc.Từ quan điểm của người dùng cuối, điều này có vẻ không phức tạp hoặc xa cách, nhưng nó thực sự đại diện cho một bước nhảy vọt đáng kể trong thiết kế hệ thống.Trong đa nhiệm, CPU phải tung hứng tất cả các hoạt động cho các chương trình hoạt động khác nhau, ghi ở vị trí với mỗi chương trình khi người dùng chuyển qua lại giữa chúng.Chuyển đổi ngữ cảnh là quá trình cho phép CPU ghi nhớ và khôi phục trạng thái cho nhiều chương trình hoạt động khác nhau, cho phép nó hoàn thành hành động tung hứng này.Trong quá trình chuyển đổi ngữ cảnh, CPU sẽ giảm bất kỳ chương trình nào hiện đang xử lý, lưu trữ vị trí cụ thể trong chương trình đó để nó có thể tiếp tục tiến trình sau này.Để đặt điều đó vào quan điểm, chuyển đổi ngữ cảnh giống như đọc nhiều cuốn sách cùng một lúc, liên tục chuyển qua lại giữa chúng trong khi luôn nhớ các số trang cho mỗi cuốn.Thông tin số trang cho các chương trình trong quá trình chuyển đổi ngữ cảnh được tổ chức bởi Khối điều khiển quá trình (PCB).PCB đôi khi cũng được gọi là khung chuyển mạch.Thông tin này được lưu trữ trong bộ nhớ trong CPU thực tế, cho đến khi cần lại.

Chuyển đổi ngữ cảnh xảy ra trong ba tình huống có thể: Xử lý ngắt, đa nhiệm và chuyển đổi người dùng.Trong xử lý ngắt, một chương trình khác làm gián đoạn chương trình hiện tại trong khi nó đang chạy.Khi CPU nhận được ngắt, nó sẽ thực hiện chuyển đổi ngữ cảnh để tung hứng giữa chương trình đang chạy và chương trình yêu cầu dữ liệu ngay lập tức.Trong đa nhiệm, CPU thất bại qua lại giữa các chương trình, cho một lát thời gian xử lý thời gian cho mỗi và thực hiện một hoạt động chuyển đổi ngữ cảnh để thay đổi giữa hai.Đối với một số hệ điều hành, một công tắc ngữ cảnh cũng được thực hiện trong quá trình chuyển đổi người dùng cho hệ điều hành, mặc dù điều này không được yêu cầu rõ ràng.Hệ điều hành hoặc phần cứng của máy tính có thể kiểm soát chuyển đổi ngữ cảnh.Một số hệ điều hành hiện đại và được thiết kế để kiểm soát việc chuyển đổi ngữ cảnh qua chính hệ điều hành, bỏ qua bất kỳ hỗ trợ phần cứng tích hợp nào cho quy trình.Điều này cho phép hệ điều hành lưu thêm thông tin trong quá trình chuyển đổi ngữ cảnh, cho phép nó lưu giữ thêm thông tin về công tắc.