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16. 컨텍스트 스위칭에 대해 설명해주세요.

핵심 답변

키워드 : 컨텍스트, 컨텍스트 스위칭, PCB

우선 컨텍스트란 CPU가 해당 프로세스를 실행하기 위한 해당 프로세스의 정보들을 말합니다. 이 컨텍스트는 각각의 프로세스의 PCB에 저장됩니다. 직관적으로 설명해보자면 컨텍스트 스위칭이랑 프로세스의 PCB가 교환되는 작업입니다.

멀티프로세스 환경에서 CPU가 어떤 하나의 프로세스를 실행하고 있는 상태에서 인터럽트 요청에 의해 다음 우선 순위의 프로세스가 실행되어야 할 때, 기존의 프로세스의 상태가 해당 프로세스 PCB에 저장되고 CPU가 다음 프로세스를 수행하도록 새로운 프로세스의 PCB로 교체하는 작업입니다.

즉 결과적으로 컨텍스트 스위칭이 일어난다는 것은 수행되는 프로세스의 전환이 일어난다는 것입니다.

추가 학습

PCB란 무엇이고 PCB에는 어떤 정보들이 저장되죠?

키워드 : PCB, PID

PCB는 프로세스를 처리하는 데 필요한 다양한 정보를 저장합니다. PCB는 운영체제가 해당 프로세스를 위해 관리하는 데이터 구조이기 때문에 운영체제 영역에 만들어진다. 이러한 PCB는 PID, 프로세스의 상태, 메모리관련 정보 등이 저장됩니다.

PID는 각 프로세스를 구분해주는 프로세스 구분자 즉, 프로세스 고유 아이디입니다. 프로세스의 상태는 현재 해당 프로세스가 어떤 상태에 있는지 나타냅니다.

컨텍스트 스위칭의 과정을 간략하게 설명해보세요.

키워드 : 컨텍스트 스위칭 과정

1. I/O 인터럽트나, 프로세스 스케줄러에 의한 인터럽트가 발생합니다.
2. 커널 모드로 전환된후 현재 프로세스 상태가 PCB에 저장됩니다.
3. 다음 실행 프로세스를 로드한 후, 해당 프로세스의 PCB로부터 정보들을 복구합니다.
4. 사용자모드로 전환됩니다.

컨텍스트 스위칭 과정에서 오버헤드는 왜 발생하며, 컨텍스트 스위칭의 오버헤드를 줄일 수 있는 방법에는 무엇이 있을까요?

키워드 : 컨텍스트 스위칭 오버헤드

컨텍스트 스위칭 과정에서 기존 프로세스의 데이터를 해당 프로세스 PCB에 저장하고 새로운 프로세스의 PCB를 불러오는 시간동안 CPU는 다른 작업을 할 수 없게 됩니다. 이 시간이 컨텍스트 스위칭 과정에서의 오버헤드입니다.

오버 헤드의 해결 방안으로는 다중 프로그래밍의 수준을 낮춤으로써 컨텍스트 스위칭 빈도를 줄이거나, 스레드를 이용하는 방법이 있습니다. 기본적으로 스레드는 스택 영역을 제외한 코드, 데이터, 힙 영역이 프로세스의 것이기 때문에 컨텍스트 스위칭이 빠릅니다.