Bedeutung der Schalter in einer CPU

Die Zentraleinheit (CPU) eines Computers steuert die Berechnungen und führt die Befehle aller laufenden Programme auf diesem Computer. Dies bedeutet, dass der Prozessor oft mehrere Programme gleichzeitig jongliert. Führen Sie jedes Programm, viel weniger mehrere Programme muss die CPU bestimmte Informationen aus einem Programm haben, damit dieses Programm funktionieren kann. Diese Informationen, so genannte Staat, unterscheidet sich von Programm zu Programm. Beim Umschalten zwischen Programmen muss die CPU Änderungen zwischen Staaten Programme, genannt Kontextwechsel implementieren.

Multitasking

Beim Ausführen von mehreren Programmen aus dem Speicher scheint der Prozessor eines Computers nur tatsächlich Befehle gleichzeitig ausführen. Wenn die Aktionen des Systems beobachten, scheint es, dass alles gleichzeitig läuft. Jedoch kann der Prozessor tatsächlich nur ein einzelnes Programm zu einem Zeitpunkt ausgeführt. Der Prozessor schaltet zwischen Programmen ständig, je nach ihrer Priorität, so schnell, dass Benutzer niemals wissen, dass Programme unabhängig voneinander ausgeführt.

CPU Speicher registriert

Während der Prozessor auf die Befehle von einem bestimmten Programm arbeitet, befindet sich die Daten in diesem Programm, in besondere, lokale Speicherregistern. Diese Register enthalten Variablen Programminformationen und andere Informationen über den Zustand des ausgeführten Programms. Diese Informationen werden in der Regel in der Prozessor-Cache-Speicher, eine kurze aber teuer Typ des Speichers in der Regel nur in kleinen Mengen im Prozessor selbst verwendet aufbewahrt.

Kontextwechsel

Um mehrere laufende Programme verwalten, muss der Prozessor Kontextwechsel implementieren. Wenn der Prozessor Kontext wechselt, wird alle Informationen aus einem ausgeführten Programm entladen in einen Teil des Speichers. Die Informationen für den nächsten ausgeführten Programms in lokale Register geladen werden und seine Befehle werden ausgeführt. Da der Zustand eines Programms entladen, den Zustand eines anderen zu verwenden ist, nennen Ingenieure dies eine Änderung des Kontextes. Der Zustand der Maschine wird geändert, um das neue Programm zu behandeln. Für jedes Segment der Zeit, die ein Programm auf der CPU bekommt, muss bei einem Kontextwechsel auftreten.

CPU-Zeitplanung

Zum Verwalten von Kontext und Kontextwechsel verwaltet eine spezielle Routine des Betriebssystems namens den Planer Programmzugriff auf die CPU. Verschiedene Algorithmen existieren, um diese Programme zu verwalten und sicherstellen, dass sie alle bekommen eine Chance, den Prozessor zu verwenden; Diese Algorithmen bestimmen auch, wie viele Kontextwechsel treten. In der Regel werden die Algorithmen, die die Priorität eines Programms zu ermitteln und lassen Sie das Ausführen von Programmen auf dem Prozessor die längste ohne Sperrung aus anderen Programmen können Prozessor-Effizienz erhöhen. Dies ist, weil alle Programme noch eine Chance mit dem Prozessor erhalten und gleichzeitig den Aufwand Kontextwechsel zugeordnet.